線路板的立體圖案化結構及其工藝的製作方法

2023-05-19 05:04:06 1

專利名稱：線路板的立體圖案化結構及其工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種線路板(circuit board)的立體圖案化結構及其線路 (trace)工藝，且特別涉及一種在同一金屬層中具有多條不同厚度的立體圖 案化結構及其工藝。
背景技術：
隨著科技進步，手機(cellular phone )、筆記本計算機(notebook PC) 以及個人數字助理機(personal digital assistant, PDA)等電子產品已經在現 代社會中普及。在這些電子產品的必要零件中，除了晶片(chip)與無源元 葉牛(passive component)等電子元"f牛(electric component)之夕卜，浮義載與酉己置 這些晶片與無源元件的線路板也是不可或缺的重要零件。
圖1A是已知一種線路板的剖面示意圖。請參閱圖1A，圖IA所示的線 路板100是四層線路板(four-layer wiring board),其由兩個信號層110a與 110b、接地層120、電源層130以及三層介電層140a、 140b、 140c組成的基 本疊板結構。信號層110a、 110b已布局好多條信號線路112，而電子元件 10可裝設在信號層110a上，並與信號線路112電學連接。此外，電源層130 可對外連接供應此線路板100電力的電源，以驅動裝設於線路板100上的電 子元件10,並使電子元件10的輸入/輸出信號可經由信號線路112傳遞而運 作。接地層120配置於信號層110a與電源層130之間。另外，信號層110a 與110b、接地層120以及電源層130分別以介電層M0a、 140b、 140c相隔 於其中，以作為絕緣的用。
在散熱課題上，線路板100以往以信號層110a與110b來傳遞電子元件 10所衍生的廢熱，讓電子元件保持在正常的工作溫度下，但電子元件所衍生 的廢熱不斷地在增加，因此在既有的線路結構下，如何提高線路板100的散 熱能力以符合實際的散熱需求，亟待解決。
圖1B是已知以雷射燒蝕技術在介電層中形成盲孔的示意圖。在圖1B 中，已知的介電層140d疊合在上、下信號層110c、 110d之間，而上信號層110c的環形墊114a與下信號層110d的承接墊114b相對，且兩者之間以電 鍍或填入於盲孔中的導電材料(未繪示)電學連接。然而，以雷射燒蝕所形 成的盲孔PI存在縱橫比(孔深/孔寬的比值，Aspect Ratio)過高的缺陷，不 利於後續電鍍或填孔工藝。因此，如何解決盲孔PI縱橫比過高的瓶頸，以 提高線路板的可靠度，實乃刻不容緩的課題。

發明內容
本發明提供一種線路板的立體圖案化結構及其工藝，以提高線路板的散 熱能力。
本發明提供一種線路板的立體圖案化結構及其工藝，以解決雷射燒蝕及 電鍍等工藝的縱橫比的瓶頸，進而提升線路板的可靠度。
本發明提出一種線路板的立體圖案化結構，其包括第一介電層、至少一 第一立體圖案以及與第一立體圖案的材料相同的至少一第二立體圖案。第一 立體圖案以及第二立體圖案配置於第一介電層的同一表面，且第一立體圖案 的厚度大於第二立體圖案的厚度。
在本發明的一個實施例中，第一立體圖案為第一散熱線路，而第二立體 圖案為第二散熱線路，且第一立體圖案的散熱能力相對大於各第二立體圖案 的散熱能力。
本發明又提出一種線路板的立體圖案化工藝，其包括以下步驟首先， 在第一介電層的同一表面形成至少一第一立體圖案與至少一第二立體圖案。 接著，在第一介電層上形成圖案化覆蓋層，並顯露出第一立體圖案。接著， 改變第一立體圖案的厚度，使第一立體圖案的厚度大於第二立體圖案的厚 度。
在本發明的一個實施例中，形成圖案化覆蓋層的方法包括以下步驟首 先，在第一介電層上形成光刻膠層，其中光刻膠層覆蓋第一立體圖案以及這 些第二立體圖案。接著，部分地移除光刻膠層，以形成圖案化覆蓋層。
在本發明的一個實施例中，形成圖案化覆蓋層的方法包括以下步驟首 先，在第一介電層上形成絕緣層，其中絕緣層覆蓋第一立體圖案與這些第二 立體圖案。接著，利用雷射(laser beam )對絕緣層進行燒蝕(laser ablation), 以形成圖案化覆蓋層。
在本發明的一個實施例中，改變第一立體圖案的厚度的方法包括對第一立體圖案進行電鍍(electroplating )。
在本發明的一個實施例中，在移除該圖案化覆蓋層之後，還包括在第一 介電層上形成第二介電層，其中第二介電層覆蓋第一立體圖案與第二立體圖 案，且第二介電層具有至少一盲孔，其對應顯露於第一立體圖案上。
本發明又提出一種線路板的立體圖案化工藝，其包括以下步驟首先， 利用直接噴印金屬導體方式，在一介電層的同一表面形成至少一第一立體圖 案與至少一第二立體圖案。接著，再進行一次直接噴印金屬導體方式，改變 第一立體圖案的厚度，使第一立體圖案的厚度大於第二立體圖案的厚度。
在本發明的線路板的立體圖案化結構中，第一立體圖案的散熱性隨著厚 度的增加而增加，故線路板可通過散熱較佳的第一立體圖案來提高整體的散 熱能力。此外，第一立體圖案的厚度增加也相對減少盲孔的縱橫比，使盲孔 電鍍品質提升，進而提高線路板的可靠度。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉優 選實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。


圖1A是已知一種線路板的剖面示意圖。 圖1B是已知以雷射燒蝕技術在介電層中形成盲孔的示意圖。 圖2A是本發明 一個實施例的線路板的立體圖案化結構的剖面示意圖。 圖2B是本發明另 一 實施例的線路板的立體圖案化結構的剖面示意圖。 圖2C是以圖2B的立體圖案化結構來縮小盲孔的縱橫比的示意圖。 圖3A至圖3H為圖解圖2A的線路板的立體圖案化結構的立體圖案化工 藝的流程示意圖。
圖4A及圖4B繪示本發明一種噴印式立體圖案化工藝的示意圖。 附圖標記說明
10:電子元件 100:線路板
110a、 110b:信號層 110c:上信號層
110d:下信號層 112:信號線路
114a:環形墊 114b:承接墊
120:接地層 130:電源層
140a、 140b、 140c、 140d:介電層200、 200，線路板的立體圖案化結構
210、 210，、 270:介電層 210a、 210a，表面
214:環形墊220、 220，:第一立體圖案
222:種子層230:第二立體圖案
240:覆蓋層250、 250，圖案化覆蓋層
250a:表面H:開口
Pl、 P2:盲孔S:內壁
Tl、 T2:厚度310:介電層
320、 320，:第一立體圖案330:第二立體圖案
340:噴印頭
具體實施例方式
圖2A是本發明一個實施例的線路板的立體圖案化結構的剖面示意圖， 而圖2B是本發明另一實施例的線路板的立體圖案化結構的剖面示意圖。需 事先說明的是，線路板可以是二層、四層、六層、八層或以上的多層線路板， 圖式僅以立體圖案化結構的配置形態為代表說明，其中圖2A可作為線路板 的最外層線路層，而圖2B可作為線路板中任一層的線路結構。因此，線路 板可選擇在完成已知線路板的內層線路工藝之後，接著以增層法或疊合法完 成本發明的立體圖案化結構作為最外層線路層，或是在進行內層線路工藝的 時，以增層法或疊合法一併完成本發明的立體圖案化工藝，以作為線路板中 任一層的立體圖案化結構。故，本發明的圖式僅為了方便說明，並非用以限 制本發明。
請參閱圖2A，線路板的立體圖案化結構200包括介電層210、第一立體 圖案220以及第二立體圖案230，其中第一立體圖案220以及多個第二立體 圖案230配置於介電層210的同一表面210a，而第一立體圖案220的材料可 選擇與第二立體圖案230的材料相同(例如銅或鋁)。第一與第二立體圖案 220、 230的數量可依據線路板200的布局變更而調整。
具體而言，第一立體圖案220的厚度Tl大於每一個第二立體圖案230 的厚度T2。第一立體圖案與第二立體圖案可作為散熱線路，並可依據散熱 需求調整為不同的厚度。舉例來說，第一立體圖案220例如為高電流量的第 一散熱線路，而第二立體圖案230例如為低電流量的第二散熱線路。相對於散熱需求較低的第二立體圖案23Q而言，通過增加第一立體圖案220的厚度， 可使第一立體圖案220的散熱能力大於第二立體圖案230的散熱能力，進而 提升線路板200的整體散熱能力。
接著，請參考圖2B,第一立體圖案220與第二立體圖案230亦可內埋 在介電層210，的中，以形成內埋式線路。在本實施例中，第一立體圖案220 的厚度T1大於第二立體圖案的厚度T2，因此線路板200，可通過第一立體圖 案220的厚度增加而相對提高整體散熱能力。
接著，請參考圖2C，其繪示以圖2B的立體圖案化結構來縮小盲孔的縱 橫比的示意圖。相對於圖1B所示的盲孔P1，本發明以雷射燒蝕介電層210' 以在第一立體圖案220上形成盲孔P2時，由於第一立體圖案220的厚度增 加相對減少了盲孔P2的深度，因此可克服盲孔P2縱橫比(孔深/孔寬的比 值)過高的缺陷。此外，第一立體圖案220可作為承接墊，而上方信號層的 環形墊214可通過完成電鍍及填孔工藝的盲孔P2與第一立體圖案220電學 連接，以傳遞電子信號。
接下來將介紹本實施例的線路板的立體圖案化工藝。圖3A至圖3H為 圖解圖2A的線路板的立體圖案化結構的立體圖案化工藝的流程示意圖。請 先參閱圖3A,首先，在介電層210的表面210a上形成多個第二立體圖案230 與第一立體圖案220，，其中第一立體圖案220，與第二立體圖案230可以是在 表面210a上以電鍍方式形成，或是先在表面210a上壓合(laminating) —片 背膠銅膜(resin coated copper， RCC),然後對此背膠銅膜圖案化而形成。此 時，第一立體圖案220，與第二立體圖案230的厚度大致上相同。
接著，請參閱圖3B與圖3C,在於介電層210的表面210a上形成圖案 化覆蓋層250，其中圖案化覆蓋層250具有開口 H，而開口H會暴露出第一 立體圖案220'。在本實施例中，形成圖案化覆蓋層250的方法是先在介電層 210上形成覆蓋層240 (如圖3B所示)，其中覆蓋層240會覆蓋所有第一立 體圖案220，與第二立體圖案230以及介電層210。接著，將覆蓋層240圖案 化以形成圖案化覆蓋層250 (如圖3C所示)。
具體而言，覆蓋層240可以是光刻膠層或絕緣層(如樹脂層)。若覆蓋 層240為光刻膠層時，如圖3B所示，則形成覆蓋層240的方法可以是壓合 幹膜光刻膠(dry film photo resist)在介電層210上，或是將光刻膠塗布於介 電層210上。接著，對覆蓋層240 (即光刻膠層)進行曝光(exposure)與顯影(development )，以部分移除覆蓋層240而形成開口 H (如圖3C所示)。 如此，完成圖案化覆蓋層250。
除此之外，由於覆蓋層240也可以是絕緣層，因此形成覆蓋層240的方 法也可以是在介電層210上形成一層樹脂層，如圖3B所示。接著，利用激 光將覆蓋層240 (即樹脂層)燒蝕以形成開口 H，進而暴露出第一立體圖案 220，。值得注意的是，由於雷射也能燒蝕幹膜光刻膠或是其他光刻膠層，因 此上述的雷射燒蝕的方法亦可以運用在覆蓋層240是光刻膠層的情形。
接著，請參閱圖3D與圖3E，改變第一立體圖案220，的厚度，使得第一 立體圖案220，的厚度增加而大於每一第二立體圖案230的厚度(如圖3E所 示)。在本實施例中，增加第一立體圖案220，的厚度的方法，首先，形成種 子層222於開口 H的內壁(sidewall) S、第一立體圖案220，以及圖案化覆蓋 層250的表面250a上。種子層222可採用無電電鍍法(electroless plating) 製成，且種子層222的材料可以與第一立體圖案220，相同。接著，以種子層 222為導體對第一立體圖案220，進行電鍍，以使第一立體圖案220，變成厚度 較厚的第一立體圖案220，如圖3E所示。
在形成第一立體圖案220之後，請參閱圖3F，可以將表面250a上的種 子層222去除。舉例來說，可以用微蝕刻(micro etching)或是研磨的方式 去除表面250a上的種子層222。
接下來，可以移除圖案化覆蓋層250，以暴露出這些第二立體圖案230， 如圖3G所示。由於圖案化覆蓋層250的材料可以是光刻膠，因此可用去光 刻膠劑來去除圖案化覆蓋層250。
在圖案化覆蓋層250移除之後，可以在第一立體圖案220與這些第二立 體圖案230上分別形成抗氧化層(未繪示)，以保護第一立體圖案220與這 些第二立體圖案230。這些抗氧化層可以是鎳金層(Ni/Au layer)或是採用 其他抗氧化的材料來製成。
除了形成抗氧化層之外，請參閱圖3H,也可以在移除圖案化覆蓋層250 之後在介電層210上形成另一介電層270，以覆蓋第一立體圖案220與這些 第二立體圖案230。第一立體圖案220與第二立體圖案230內埋在第二介電 層270中，其配置型態如同圖2B所示，形成內埋式線路。
形成第二介電層270之後，更可以雷射燒蝕第二介電層270以形成盲孔 (如圖2C所示)，以顯露第一立體圖案220。有關後續的電鍍盲孔以及填孔工藝為本領域具有通常知識者所熟知，在此不再贅述。
值得一提的是，圖3A至圖3H所示的線路板的立體圖案化工藝是將第 一立體圖案220，的厚度增力口，進而使得第一立體圖案220的厚度大於每一第 二立體圖案230的厚度。然而，在另一實施例中，可對第二立體圖案230進 行蝕刻，以減少每一個第二立體圖案230的厚度，進而形成厚度較薄的第二 立體圖案230。如此一來，利用蝕刻工藝來取代電鍍工藝，第一立體圖案220 的厚度同樣也可大於第二立體圖案230的厚度。
除此之外，圖4A及圖4B更繪示一種噴印式立體圖案化工藝的示意圖。 在本實施例中，首先，利用噴印頭340噴印金屬導體方式，在介電層310的 同一表面310a形成至少一第一立體圖案320，與至少一第二立體圖案330,接 著再以噴印頭340進行一次直接噴印金屬導體方式，改變第一立體圖案320， 的厚度，使第一立體圖案320的厚度大於第二立體圖案330的厚度，如圖4B 所示。所噴印的金屬導體例如是銅、鋁、錫或銀等導體，直接噴印在介電層 310上而形成所需的線路圖案，以取代電鍍、蝕刻等圖案化工藝，以節省工 藝的時間及成本。由上述各實施例可知，第一立體圖案與第二立體圖案可以 電鍍、噴印或兩者的組合而完成，之後更可進行後續燒蝕、電鍍盲孔以及填 孔工藝，以提高盲孔電鍍的品質。
綜上所述，本發明的線路板的立體圖案化結構利用厚度較厚的第一立體 圖案作為散熱需求較高的線路，可提高線路板的整體散熱能力。此外，厚度 較厚的第一立體圖案作為盲孔的承接墊時，更可克服已知盲孔的縱橫比過高 的缺陷，進而提高後續電鍍及填孔工藝的成品率及線路板的可靠度。
雖然本發明已以優選實施例^坡露如上，然其並非用以限定本發明，本領 域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因 此本發明的保護範圍當視後附的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種線路板的立體圖案化結構，包括第一介電層；至少一第一立體圖案；以及至少一第二立體圖案，與該第一立體圖案的材料相同，其中該第一立體圖案與該第二立體圖案配置於該第一介電層的同一表面，且該第一立體圖案的厚度大於該第二立體圖案的厚度。
2. 如權利要求1所述的線路板的立體圖案化結構，其中該第一立體圖案 與該第二立體圖案為散熱線路，且該第一立體圖案的散熱能力相對大於該第 二立體圖案的散熱能力。
3. 如權利要求1所述的線路板的立體圖案化結構，還包括第二介電層， 覆蓋於該第一介電層上，而該第一立體圖案與該第二立體圖案內埋在該第二 介電層中。
4. 如權利要求3所述的線路板的立體圖案化結構，其中該第二介電層具 有盲孔，其對應顯露於該第一立體圖案上。
5. —種線聘4反的立體圖案化工藝，包括在第一介電層上形成至少一第一立體圖案與至少一第二立體圖案； 在該第一介電層上形成圖案化覆蓋層，並顯露該第一立體圖案；以及 改變該第一立體圖案的厚度，使該第一立體圖案的厚度大於該第二立體 圖案的厚度。
6. 如權利要求5所述的線路板的立體圖案化工藝，其中形成該圖案化覆 蓋層的方法包括在該第 一介電層上形成光刻膠層，其中該光刻膠層覆蓋該第 一立體圖案 以及該些第二立體圖案；以及部分地移除該光刻膠層，以形成該圖案化覆蓋層。
7. 如權利要求5所述的線路板的立體圖案化工藝，其中形成該圖案化覆 蓋層的方法包括在該第一介電層上形成絕緣層，其中該絕緣層覆蓋該第一立體圖案與該 第二立體圖案；以及利用雷射對該絕緣層進行燒蝕，以形成該圖案化覆蓋層。
8. 如權利要求5所述的線路板的立體圖案化工藝，其中改變該第一立體 圖案的厚度的方法包括對該第一立體圖案進行電鍍。
9. 如權利要求5所述的線路板的立體圖案化工藝，其中在移除該圖案化 覆蓋層之後，還包括在該第一介電層上形成第二介電層，其中該第二介電層 覆蓋該第一立體圖案與該些第二立體圖案，且該第二介電層具有至少一盲 孔，其對應顯露於該第一立體圖案上。
10. 如權利要求9所述的線路板的立體圖案化工藝，其中形成該盲孔的方 法包括雷射燒蝕。
11. 一種線路板的立體圖案化工藝，包括利用直接噴印金屬導體方式，在介電層的同一表面形成至少一第一立體 圖案與至少一第二立體圖案；以及再進行一次直接噴印金屬導體方式，改變該第一立體圖案的厚度，使該 第一立體圖案的厚度大於該第二立體圖案的厚度。
12. 如權利要求11所述的線路板的立體圖案化工藝，其中噴印的金屬導 體包括銅、鋁、錫或糹艮。
全文摘要
本發明公開一種線路板的立體圖案化結構及其線路工藝。一種線路板的立體圖案化結構，其包括介電層、至少一第一立體圖案以及至少一第二立體圖案。第一立體圖案以及第二立體圖案配置於介電層的同一表面。第一立體圖案的厚度大於第二立體圖案的厚度。由於第一立體圖案的散熱性隨著厚度增加而增加，故線路板可通過散熱較佳的第一立體圖案來提高整體的散熱能力。
文檔編號H05K1/09GK101316475SQ20071010650
公開日2008年12月3日 申請日期2007年6月1日 優先權日2007年6月1日
發明者餘丞博, 張啟民 申請人:欣興電子股份有限公司