TWI626871B - Circuit board manufacturing method - Google Patents

Abstract

本發明係一種線路板的製作方法，包括：備製具樹脂層及阻止層的基板；形成至少一導通孔，係貫穿樹脂層且停止於阻止層；藉濺鍍處理形成第一金屬層，覆蓋樹脂層及阻止層；藉化學敷鍍處理在第一金屬層上形成第二金屬層；藉電鍍處理形成具線路圖案的第三金屬層，並曝露部分的第二金屬層且填滿導通孔；以及蝕刻第二金屬層及底下的第一金屬層，藉以曝露底下的樹脂層。由於第一金屬層提供較佳的表面特性，使得第二、第三金屬層更加穩固，並於線路蝕刻後形成線寬/線距小於10um的線路，滿足電子元件封裝及電子應用產品對線路板細線寬/線距的要求。

Description

線路板的製作方法

本發明係有關於一種線路板的製作方法，尤其是依序利用濺鍍處理、化學敷鍍處理、電鍍處理，而在基板上形成堆疊的第一金屬層、第二金屬層以及具有線路圖案第三金屬層，再藉線路蝕刻處理以蝕刻部分的第一、第二金屬層而形成細線寬/線距的線路。

近年來，隨著大型積體電路(VLSI)的快速發展，連接線路也越來越細。例如，在半導體22nm技術中，單位面積上的晶片密度和信號處理能力已不斷提高，而迫使連接線路進一步細微化，結果導致現有的生產、製造設備及製程面臨到前所未有的艱鉅挑戰。再者，為進一步提高封裝密度，將晶片進行堆疊以形成三維封裝，此時，線路基板的線寬/線距需從100um縮小到30-50um。對於業界不斷縮小線寬/線距的要求，線路的銅表面結構要求也不斷嚴格。通常，一般的印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)中的銅粗糙度Rz為5-7um，其中載板的粗糙度須低於5um，但是對於線寬/線距10-20um，線路的銅線表面粗糙度Rz-般要在2um，否則很容易會發生線路變形而導致整體的電氣功能失效，或者，線間會因殘留的銅而導致短路，因而無法實現高精度、高可靠度的互連。

在習用技術中，一般是利用半加成法(Semi Additive Process，SAP)以製作細線寬/線距50um以下的線路，而線寬小於25um的半加成SAP技術是使用素之味的ABF樹脂當絕緣層材料，或採用三菱瓦斯所生產的包覆樹脂銅箔(Primer Coated Copper Foil，PCF)及半固化片(或稱膠片，Prepreg)，藉壓合方式而實現。對於包覆樹脂銅箔(PCF)，主要是先在單面粗化好的銅箔面上塗覆一層2-3微米厚度的樹脂，經固化後再與半固化片一同壓合而形成，而壓合後，可將銅箔去除以形成表面有一定粗超度的樹脂表面，因而 可在樹脂表面藉化學鍍銅法(或化學膚鍍方式)而得到結合力良好的化學鍍銅層，藉以製作要求更為精細的線路。

以利用包覆樹脂銅箔(PCF)的SAP法為例，其具體作法是先將PCF壓合於內層線路上，再去除PCF上的銅箔，留下具有高度表面特性的樹脂，用以藉化學膚鍍方式，在樹脂的表面上形成具細線寬/線距的線路圖案層。

然而，上述習用技術的缺點在於去除PCF的銅箔後所留下的樹脂不夠穩固，使得利用化學膚鍍方式所形成的線路圖案層很容易因附著力不足而發生斷裂、剝離、脫落，而且很難保持線路圖案層在填滿盲孔以當作連接柱的直立形狀不發生偏移，影響線路的電氣品質及操作的可靠度。

因此，非常需要一種線路板的製作方法，依序利用濺鍍處理、化學敷鍍處理或無電鍍處理、電鍍處理，而在基板上形成堆疊的第一金屬層、第二金屬層以及具有線路圖案第三金屬層，再藉蝕刻處理以蝕刻部分的第一、第二金屬層，形成細線寬/線距的線路，因而解決上述習用技術的所有問題。

本發明之主要目的在於提供一種線路板的製作方法，用以製作易於形成細線寬/線距線路的線路板，並改善線路的精確度。

首先，本發明線路板的製作方法包括備製基板，且基板上具有阻止層以及樹脂層，其中樹脂層是在阻止層上，且表面具有Ra=0~1um及Rz=0~10um的粗糙度，並位於基板的表面，而阻止層具有圖案，且可為金屬或合金所構成。

接著，利用雷射鑽孔及/或機械鑽孔以貫穿樹脂層而形成至少一導通孔，其中導通孔為貫穿基板之底部的盲孔，且停止於阻止層而未進入阻止層，亦即，由阻止層阻止導通孔進入。此外，導通孔也可直接利用雷射光束的雷射鑽孔方式而形成，比如，可先在樹脂層上形成具有特定圖案的光阻層，再利用光阻層當作光罩而進行雷射蝕刻處理的雷射鑽孔，藉以形成導通孔。

然後進行濺鍍處理，形成第一金屬層於樹脂層上，且覆蓋導通孔的表面。之後，進行化學敷鍍處理或無電鍍處理，形成第二金屬層，覆蓋第一金屬層的表面。接著，在第二金屬層上，利用電鍍處理形成第三金屬層，其中第三金屬層具有線路圖案以曝露出部分的第二金屬層並填滿導通孔，使得第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層可相互電氣連接。

最後，對曝露的第二金屬層進行線路蝕刻，並進一步蝕刻底下的第一金屬層而曝露出底下的部分樹脂，完成所需的線路板製作。

再者，樹脂層還可進一步包含均勻分佈於樹脂基材中的強化材料，且強化材料可包含多個玻璃纖維或碳纖維，用以增加抗撓性的作用，加強整體結構的機械強度，能避免發生撓曲、變形。

此外，也可在樹脂層的上表面覆蓋銅箔層，因而在形成導通孔時，是先對銅箔層進行預先處理，比如對銅箔層進行黑化處理或棕化處理以氧化銅箔層的表面，再進行雷射蝕刻處理以形成導通孔。基板的上表面及/或下表面也可分別具有內層線路，比如由導金屬材料構成，並具有電氣圖案。

更加具體而言，第一金屬層可包含上部金屬層及下部金屬層，其中上部金屬層是堆疊於下部金屬層之上，而且下部金屬層是堆疊於基板的內層線路層的裸露部分上。此外，上部金屬層包含銅(Cu)，而下部金屬層包含鈦(Ti)、鉻(Cr)或鉭(Ta)，且第二金屬層及第三金屬層可包含銅。第一金屬層還可包含底部金屬層，位於上述下部金屬層之下，並接觸到內層線路層的裸露部分，其中底部金屬層可包含氮化鈦(TiN)。

本發明之另一目的在於提供一種線路板的製作方法，包括備製基板、形成導通孔、形成第一金屬層、形成第二金屬層、形成第三金屬層、線路蝕刻，其中導通孔是貫穿基板的貫穿孔，而第一、第二、第三金屬層依序覆蓋基板的上表面、下表面以及貫穿孔的表面，且第三金屬層具有線路圖案，可曝露出部分的第二金屬層並填滿整個貫穿孔。尤其是，第一、第二金屬層是藉第三金屬層的線路圖案而在線路蝕刻時被蝕刻移除，進而曝露出第一金屬層底下的部分樹脂層。

具體而言，本發明所製作的線路板可具有小於10um的線寬 /線距，大幅改善線路板的品質，尤其是製程步驟簡單，易於實施，同時還能降低製作成本，具有價格優勢，能確實滿足電子元件封裝及電子應用產品對線路板的細線寬/線距的要求，有利於市場競爭。

10‧‧‧基板

12‧‧‧阻止層

20‧‧‧樹脂層

30‧‧‧導通孔

40‧‧‧第一金屬層

50‧‧‧第二金屬層

60‧‧‧第三金屬層

62‧‧‧開口

S10~S60‧‧‧步驟

第一圖顯示依據本發明第一實施例線路板的製作方法的操作流程圖。

第二A圖至第二F圖依序顯示本發明第一實施例製作方法之處理步驟的示意圖。

第三A圖至第三F圖依序顯示本發明第二實施例製作方法之處理步驟的示意圖。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，本發明第一實施例線路板的製作方法的操作流程圖。如第一圖所示，本發明第一實施例線路板的製作方法主要包括依序進行的步驟S10、S20、S24、S30、S40、S50及S60，用以製作易於形成細線寬/線距線路的線路板。此外，為進一步方便了解本發明製作方法的技術特徵，可同時參考第二A圖至第二F圖的示意圖。

首先，本發明的製作方法是由步驟S10開始，備製基板10，如第二A圖所示，其中基板10係上具有阻止層12以及樹脂層20。樹脂層20是在阻止層12上，且位於基板10的表面，而阻止層12具有圖案，並為金屬或合金所構成。樹脂層20可利用壓合方式而形成，不過，本發明並非以此為限，亦即可使用其他方式，比如塗佈、噴塗。尤其是，樹脂層20是包含樹脂基材，其中樹脂基材包含環氧樹脂、FR4、FR5、Modified FR4)矽膠(Silicon)、BT樹脂、聚苯醚樹脂(PPO)、聚醯亞胺(PI)、ABF(Ajinomoto build-up film)、聚丙烯或光可成像介電材料(Photo Imageable Dielectric Material，PIDM)，而且樹脂層20的表面具有Ra=0~1um及Rz=0~10um的粗糙度。

接著，進入步驟S20，如第二B圖所示，利用雷射鑽孔及/或機械鑽孔以貫穿樹脂層20而形成至少一導通孔30，其中導通孔30為貫穿基板10之底部的盲孔，且停止於阻止層12而未進入阻止層12。亦即，阻止層12是用以阻止導通孔30進入。導通孔30可直接利用雷射光束的雷射鑽孔方式而形成，不過本發明並非以此為限，比如，也可先在樹脂層20上，形成具有特定圖案的光阻層(圖中未顯示)，然後再利用光阻層當作光罩而進行雷射蝕刻處理的雷射鑽孔，藉以形成所需的至少一導通孔30。

然後在步驟S30中，如第二C圖所示，進行濺鍍處理，而在樹脂層20上形成第一金屬層40，且第一金屬層40覆蓋導通孔30的表面。

執行步驟S40，如第二D圖所示，進行化學敷鍍處理或無電鍍處理，形成第二金屬層50，其中第二金屬層50覆蓋第一金屬層40的表面。

在步驟S50中，如第二E圖所示，在第二金屬層50上，利用電鍍處理而形成第三金屬層60，其中第三金屬層60具有線路圖案以曝露出部分的第二金屬層50，並填滿導通孔30，使得第一金屬層40、第二金屬層50及第三金屬層60可相互電氣連接。

最後在步驟S60，如第二F圖所示，對曝露的第二金屬層50進行線路蝕刻，並進一步蝕刻底下的第一金屬層40，藉以曝露出底下的部分樹脂層20，進而完成所需的線路板製作。

上述的樹脂層20還可進一步包含均勻分佈於樹脂基材中的強化材料(圖中未顯示)，且強化材料可包含多個玻璃纖維或碳纖維，用以增加抗撓性的作用，加強整體結構的機械強度，避免發生撓曲、變形。

此外，在備製基板10的步驟S10中，也可在基板10的樹脂層20的上表面上覆蓋銅箔層(圖中未顯示)，因而，在形成導通孔30的步驟S20中，是先對銅箔層進行預先處理，比如包含該銅箔層進行黑化處理或棕化處理，用以氧化銅箔層的表面，接著再進行雷射蝕刻處理，以形成所需的至少一導通孔30。

再者，基板10的上表面上及/或下表面上可分別具有內層線路(圖中未顯示)，是由導金屬材料構成，並可進一步具有電氣圖案。

更加具體而言，第一金屬層40可進一步包含上部金屬層及下部金屬層(圖中未顯示)，其中上部金屬層是堆疊於下部金屬層之上，而且下部金屬層是堆疊於基板10的內層線路層的裸露部分上，因為在步驟S20中所形成的導通孔30會曝露出部分的內層線路層。此外，上部金屬層包含銅(Cu)，而下部金屬層包含鈦(Ti)、鉻(Cr)或鉭(Ta)，且第二金屬層50及第三金屬層60可包含銅。

再者，第一金屬層40還可包含底部金屬層(圖中未顯示)，係位於上述下部金屬層之下，並接觸到內層線路層的裸露部分，其中底部金屬層可包含氮化鈦(TiN)。

此外，本發明的第二實施例為另一製作線路板的方法，其中第二實施例製作方法的操作流程圖仍如第一圖所示，包含步驟S10、S20、S24、S30、S40、S50及S60，用以製作易於形成細線寬/線距線路的線路板，且第二實施例是類似於第一實施例，不過為進一步方便了解本實施例的特徵，請配合第三A圖至第三F圖的示意圖。

首先進行步驟S10的操作，備製基板10，其中基板10的上表面及下表面上分別具有樹脂層20，如第三A圖所示。接著，進入步驟S20，利用雷射鑽孔及/或機械鑽孔，貫穿基板10以及位於基板10之上、下表面的樹脂層20，藉以形成至少一導通孔30，而該至少一導通孔30本質上是貫穿孔，如第三B圖所示。

在步驟S30中，如第三C圖所示，進行濺鍍處理，主要在樹脂層20上形成第一金屬層40，且第一金屬層40覆蓋導通孔30的表面。執行步驟S40，如第三D圖所示，進行化學敷鍍處理或無電鍍處理，形成第二金屬層50，其中第二金屬層50覆蓋第一金屬層40的表面。然後進入步驟S50，如第三E圖所示，在第二金屬層50上，利用電鍍處理而形成第三金屬層60，其中第三金屬層60具有線路圖案，並在該線路圖案上具有一開口62，該開口62對應曝露出部分的第二金屬層50，並填滿導通孔30，使得第一金屬層40、第二金屬層50及第三金屬層60可相互電氣連接，進而完成所需的線路板之製作。

最後在步驟S60，如第三F圖所示，對曝露的第二金屬層50 進行線路蝕刻，並進一步蝕刻底下的第一金屬層40，藉以曝露出底下的部分樹脂層20，進而完成所需的線路板製作。

第二實施例的其餘元件如同第一實施例，在此不再贅述。

綜上所述，本實施例製作方法的主要特點在於利用濺鍍方式而在樹脂層上形成附著性高的第一金屬層，並利用化學膚鍍方式在第一金屬層上以形成第二金屬層，再利用電鍍形成第三金屬層以覆蓋第二金屬層，並填滿盲孔，且由於第一金屬層提供較佳的表面特性，使得第二金屬層、第三金屬層更加穩固，並於線路蝕刻後可形成線寬/線距小於10um的線路，因而能確實滿足電子元件封裝及電子應用產品對線路板的細線寬/線距的要求。

尤其是，第一金屬層包含由容易氧化的銅或鋁所構成的上部金屬層，還包含由用以提高活性的鈦、鉻或鉭所構成的下部金屬層，可改善後續處理的加工性及品質。此外，第一金屬層還可進一步包含由氮化鈦所構成的底部金屬層，位於下部金屬層下，用以接觸內層線路層，使得第一金屬層的整體材料強度以及與內層線路層之間的結合力獲得大幅改善。再者，第二金屬層可當作層間導通層，而第三金屬層可用以增加金屬層的整體厚度，並同時使金屬填滿導通孔。

因此，本發明方法所製作的線路板確實具有較高的操作穩定性及可靠度，有效解決習用技術的缺點。

由於本發明的技術內並未見於已公開的刊物、期刊、雜誌、媒體、展覽場，因而具有新穎性，且能突破目前的技術瓶頸而具體實施，確實具有進步性。此外，本發明能解決習用技術的問題，改善整體使用效率，而能達到具產業利用性的價值。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

Claims (18)

1. 一種線路板的製作方法，包括：備製一基板，且該基板上具有一阻止層以及一樹脂層，其中該樹脂層是在該阻止層上，且該樹脂層是位於該基板的表面，而該阻止層具有一圖案，且該阻止層為金屬或合金所構成；利用一雷射鑽孔及/或一機械鑽孔以形成至少一導通孔，並貫穿該樹脂層，且該至少一導通孔未進入該阻止層而是停止於該阻止層的表面，因而曝露出該阻止層位於至少一導通孔的部分，且該至少一導通孔為盲孔；在該樹脂層以及該阻止層的曝露部分上，利用一濺鍍處理而形成一第一金屬層；利用一化學敷鍍處理或一無電鍍處理，在該第一金屬層上形成一第二金屬層；在該第二金屬層上，利用電鍍處理而形成一第三金屬層，且該第三金屬層具有一線路圖案以曝露出部分的該第二金屬層，並填滿該至少一導通孔，藉以電氣連接該第一金屬層藉、第二金屬層及該第三金屬層；以及對曝露的該第二金屬層進行線路蝕刻，並進一步蝕刻底下的該第一金屬層，藉以曝露出底下部分的該樹脂層，進而完成一線路板的製作。
2. 依據申請專利範圍第1項之線路板的製作方法，其中該至少一導通孔的形成是藉直接用雷射光束的雷射鑽孔的方式而達成。
3. 依據申請專利範圍第1項之線路板的製作方法，其中該至少一導通孔的形成是先在該樹脂層上，形成具有特定圖案的一光阻層，再利用該光阻層當作一光罩而進行一雷射蝕刻處理的雷射鑽孔，藉以形成該至少一導通孔。
4. 依據申請專利範圍第1項之線路板的製作方法，其中該樹脂層的一上表面係覆蓋一銅箔層，且該至少一導通孔的形成是先對該銅箔層進行一預先處理，包含對該銅箔層進行一黑化處理或一棕化處理，而該黑化處理或該或棕化處理係用以氧化該銅箔層之表面，接著進行一雷射蝕刻處理，藉以形成該至少一導通孔。
5. 依據申請專利範圍第1項之線路板的製作方法，其中該樹脂層包含一樹脂基材，而該該樹脂基材包含環氧樹脂、FR4、FR5、Modified FR4)矽膠(Silicon)、BT樹脂、聚苯醚樹脂(PPO)、聚醯亞胺(PI)、Ajinomoto內建膜(Ajinomoto build-up film，ABF)、聚丙烯或光可成像介電材料(Photo Imageable Dielectric Material，PIDM)，且該樹脂層的表面具有Ra=0~1um及Rz=0~10um的一粗糙度。
6. 依據申請專利範圍第1項之線路板的製作方法，其中該基板的一上表面上及/或一下表面上分別具有一內層線路層。
7. 依據申請專利範圍第6項之線路板的製作方法，其中該第一金屬層包含一上部金屬層及一下部金屬層，且該上部金屬層是堆疊於該下部金屬層上，而該下部金屬層是堆疊於該內層線路層的裸露部分上，該上部金屬層包含銅(Cu)，而該下部金屬層包含鈦(Ti)、鉻(Cr)或鉭(Ta)，該第二金屬層及該第三金屬層包含銅。
8. 依據申請專利範圍第6項之線路板的製作方法，其中該第一金屬層進一步包含一底部金屬層，係位於該下部金屬層之下並接觸到該內層線路層的裸露部分，且該底部金屬層包含氮化鈦(TiN)。
9. 依據申請專利範圍第1項之線路板的製作方法，其中該樹脂層進一步包含均勻分佈於該樹脂基材中的一強化材料，且該強化材料包含多個玻璃纖維或碳纖維。
10. 一種線路板的製作方法，包括：以一雷射鑽孔及/或一機械鑽孔貫穿一基板和一樹脂層，並在該基板和該樹脂層形成一導通孔，其中該基板的一上表面及一下表面上分別具有該樹脂層；濺鍍該樹脂層的表面上，並在該樹脂層的該表面上形成一第一金屬層；化學敷鍍或無電鍍該第一金屬層，並在該第一金屬層的表面上形成一第二金屬層；電鍍該第二金屬層，並在該第二金屬層的表面上形成一第三金屬層，且該第三金屬層具有一線路圖案，並在該線路圖案上具有一開口，該開口對應曝露出部分的該第二金屬層；填滿該導通孔，藉以電氣連接該第一金屬層、第二金屬層及該第三金屬層；以及蝕刻該曝露的該第二金屬層，並進一步蝕刻底下的該第一金屬層，藉以曝露出底下部分的該樹脂層，進而完成一線路板的製作。
11. 依據申請專利範圍第10項之線路板的製作方法，其中該至少一導通孔的 形成是藉直接用雷射光束的雷射鑽孔的方式而達成。
12. 依據申請專利範圍第10項之線路板的製作方法，其中該至少一導通孔的形成是先在該樹脂層上，形成具有特定圖案的一光阻層，再利用該光阻層當作一光罩而進行一雷射蝕刻處理的雷射鑽孔，藉以形成該至少一導通孔。
13. 依據申請專利範圍第10項之線路板的製作方法，其中該樹脂層的一上表面係覆蓋一銅箔層，且該至少一導通孔的形成是先對該銅箔層進行一預先處理，包含對該銅箔層進行一黑化處理或一棕化處理，而該黑化處理或該或棕化處理係用以氧化該銅箔層之表面，接著進行一雷射蝕刻處理，藉以形成該至少一導通孔。
14. 依據申請專利範圍第10項之線路板的製作方法，其中該樹脂層包含一樹脂基材，而該該樹脂基材包含環氧樹脂、FR4、FR5、Modified FR4)矽膠(Silicon)、BT樹脂、聚苯醚樹脂(PPO)、聚醯亞胺(PI)、ABF、聚丙烯或光可成像介電材料(PIDM)，且該樹脂層的表面具有Ra=0~1um及Rz=0~10um的一粗糙度。
15. 依據申請專利範圍第10項之線路板的製作方法，其中該基板的一上表面上及/或一下表面上分別具有一內層線路層。
16. 依據申請專利範圍第15項之線路板的製作方法，其中該第一金屬層包含一上部金屬層及一下部金屬層，且該上部金屬層是堆疊於該下部金屬層 上，而該下部金屬層是堆疊於該內層線路層的裸露部分上，該上部金屬層包含銅(Cu)，而該下部金屬層包含鈦(Ti)、鉻(Cr)或鉭(Ta)，該第二金屬層及該第三金屬層包含銅。
17. 依據申請專利範圍第16項之線路板的製作方法，其中該第一金屬層進一步包含一底部金屬層，係位於該下部金屬層之下並接觸到該內層線路層的裸露部分，且該底部金屬層包含氮化鈦(TiN)。
18. 依據申請專利範圍第10項之線路板的製作方法，其中該樹脂層進一步包含均勻分佈於該樹脂基材中的一強化材料，且該強化材料包含多個玻璃纖維或碳纖維。