TWI774191B

TWI774191B - 電路板內介電層厚度之量測裝置及量測方法

Info

Publication number: TWI774191B
Application number: TW110101468A
Authority: TW
Inventors: 張成瑞; 張宏麟; 江政衛
Original assignee: 欣興電子股份有限公司
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2022-08-11
Also published as: TW202228482A; US20220221262A1; US11408720B2

Abstract

本發明之電路板內介電層厚度之量測方法包括下列步驟：首先，提供一電路板，電路板包括至少一介電層與至少二線路層，介電層介於所述線路層之間，且電路板還包括一測試區，於測試區上設有一測試圖案及一貫穿孔，測試圖案包括至少一第一導體部與至少二第二導體部。貫穿孔的側邊與該第二導體部的距離小於該貫穿孔的側邊與該第一導體部的距離。之後，提供一量測裝置，該量測裝置包括一導電針與一感應元件。之後，將導電針通電並將該導電針的其中一端電性連接該第二導體部。之後，將感應元件深入貫穿孔並沿著該貫穿孔移動，以測得一感應曲線，藉由感應曲線的變化以得知介電層之厚度。

Description

電路板內介電層厚度之量測裝置及量測方法

本發明是關於一種電路板內介電層厚度之量測裝置及量測方法，特別是指一種使用感應元件以測量電路板內介電層厚度之量測裝置及量測方法。

目前，主要是以破壞性手法量測電路板的介電層厚度，例如：須先切除取下一部分面積之待測電路板，製作成量測切片後，再使用光學顯微鏡(Optical Microscope)或掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope）量測電路板的介電層的厚度。然而，此種量測方法非常耗費時間及心力，且還會折損電路板較大的面積使得該電路板遭到報廢。因此，如何快速且方便的量測電路板的介電層厚度，便是本領域具有通常知識者值得去思量地。

本發明之目的在於提供一電路板內介電層厚度之量測方法，該電路板內介電層厚度之量測方法能快速且方便的量測電路板的介電層厚度，且無須破壞電路板。本發明之電路板內介電層厚度之量測方法包括下列步驟：首先，提供一電路板，電路板包括至少一介電層與至少二線路層，介電層介於所述線路層之間，且電路板還包括一測試區，於測試區上設有一測試圖案及一貫穿孔，測試圖案包括至少一第一導體部與至少二第二導體部，第一導體部連接於二個所述第二導體部間，第二導體部是屬於該線路層的一部份，第一導體部貫穿該介電層。其中，貫穿孔的側邊與該第二導體部的距離小於該貫穿孔的側邊與該第一導體部的距離。之後，提供一量測裝置，量測裝置包括一導電針與一感應元件，感應元件包括一感應端、一連結部及一絕緣部。其中，連結部連結該感應端，且絕緣部包覆於連結部外圍。之後，將導電針通電並將該導電針的其中一端電性連接該第二導體部。之後，將該感應元件深入該貫穿孔並沿著該貫穿孔移動，以測得一感應曲線，藉由該感應曲線的變化以得知該介電層之厚度。在上所述之電路板內介電層厚度之量測方法，其中感應元件以等速的方式沿著該貫穿孔移動。在上所述之電路板內介電層厚度之量測方法，其中該感應端的長度小於該第二導體部的厚度。在上所述之電路板內介電層厚度之量測方法，其中該感應元件為一電容式感應元件或一電感式感應元件。本發明之另一目的在於提供一量測裝置，該量測裝置能快速且方便的量測電路板的介電層厚度，且無須破壞電路板。本發明之種量測裝置是應用於量測一電路板的介電層厚度，該電路板包括至少一介電層與至少二線路層，介電層是介於所述線路層之間，且電路板還包括一測試區，於該測試區上設有一測試圖案及一貫穿孔，測試圖案包括至少一第一導體部與至少二第二導體部，第一導體部連接於二個所述第二導體部間，該第二導體部是屬於該線路層的一部份，第一導體部貫穿該介電層。其中，貫穿孔的側邊與第二導體部的距離小於與貫穿孔的側邊與該第一導體部的距離。此外，量測裝置包括一感應元件及一導電針。感應元件包括一感應端、一連結部及一絕緣部。另外，連結部是連結感應端，而絕緣部是包覆於該連結部外圍。導電針的其中一端電性連接該第二導體部。其中，於測量介電層之厚度時，感應元件是深入貫穿孔並沿著該貫穿孔移動，以測得一感應曲線。在上所述之量測裝置，其中該感應元件為一電容式探針或一電感式探針。在上所述之量測裝置，其中該介電層的層數為多個。本發明具有下述優點：僅需於在預先設置的測試區上形成一貫穿孔，即可以將感應元件伸入貫穿孔來量測電路板各層的介電層厚度，所需面積較小又快速方便，且無需破壞電路板。為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參閱圖1，圖1所繪示為本發明之電路板內介電層厚度之量測方法的示意圖。電路板內介電層厚度之量測方法是包括下列步驟：首先，請參閱步驟S1及圖2A，圖2A所繪示為電路板10的部分剖面示意圖，提供一電路板10，電路板10包括三層介電層12及四層線路層13，但本領域具有通常知識者應可明白實務上電路板10可包括更多層的介電層12及線路層13，或者電路板10也可僅包括一層介電層12與二層線路層13。並且，介電層12是介於二個線路層13之間。此外，電路板10還包括一測試區10T，於測試區10T上設有一測試圖案102及一貫穿孔10H，測試圖案102包括至少一第一導體部1021與至少二第二導體部1022，第一導體部1021是貫穿介電層12，且第一導體部1021是連接於二個所述第二導體部1022之間。另外，第二導體部1022是屬於線路層13的一部份。詳細來說，在電路板的製造過程中，第二導體部1022與線路層13是同時形成的，而第一導體部1021則例如是藉由在介電層12上穿孔後並沉積金屬而成。所以，本實施例的第二導體部1022的層數與線路層13同樣為四層，而第一導體部1021則與介電層12的層數相同（在本實施例中是三層）。在本實施例中，第二導體部1022的橫向尺寸是大於第一導體部1021的橫向尺寸，也就是說貫穿孔10H的側邊與第二導體部1022的距離小於與貫穿孔10H的側邊與第一導體部1021的距離。而且，貫穿孔10H的側邊表面顯露出介電層12及第二導體部1022。之後，請參閱步驟S2及圖2B，圖2B所繪示為本發明之量測裝置8的示意圖，提供一量測裝置8，量測裝置8包括一導電針81與一感應元件80，感應元件80例如為一電容式感應元件。感應元件80是包括一感應端801、一連結部802及一絕緣部803，連結部802是連結感應端801，且絕緣部803是包覆於連結部802外圍。在其中一實施例中，感應端801的長度是小於第二導體部1022的厚度。如此一來，感應端801才能較精確的感應到電容值的變化。在本實施例中，導電針81與感應元件80的感應端801是在同一電子迴路中。在本實施例中，導電針81是連接到量測裝置8的正極，感應元件80則是連接到量測裝置8的負極。之後，請參閱步驟S3及圖2C，圖2C所繪示為導電針81連接第二導體部1022的示意圖，將導電針81通電並將導電針81的其中一端電性連接到最上層的第二導體部1022（當然，也可將導電針81的其中一端電性連接到最下層的第二導體部1022）。由於第一導體部1021與第二導體部1022電性連接，故第一導體部1021及第二導體部1022會與導電針81帶有相同的電性（例如：正電），而感應元件80所帶的電性則為相反（例如：負電）。因此，感應元件80與第一導體部1021及第二導體部1022便會有電容形成。之後，請參閱步驟S4，將感應元件80深入貫穿孔10H並沿著貫穿孔10H移動，以測得一感應曲線80C，藉由感應曲線80C的變化以得知介電層12之厚度。詳細說明如下：首先，請參閱圖3A、圖3B及圖3C，圖3A所繪示為感應元件80即將深入貫穿孔10H的示意圖，圖3B所繪示為感應端801移動到貫穿孔10H的下方處的示意圖，圖3C所繪示為圖3B的感應元件80所測得的感應曲線80C的示意圖。在圖3A中，感應元件80是等速向下移動至貫穿孔10H內。在圖3B中，感應端801已移動到貫穿孔10H的下方處，在感應元件80移動的過程中會量測到每一層的第一導體部1021及第二導體部1022的電容值。並且，在量測的過程中，由於第二導體部1022會比第一導體部1021更靠近感應端801，所以第二導體部1022的電容值會大於第一導體部1021的電容值。舉例來說，最上層的第二導體部1022的電容值是對應到圖3C的曲線峰值C1，第二層的第二導體部1022的電容值是對應到圖3C的曲線峰值C2，第三層的第二導體部1022的電容值是對應到圖3C的曲線峰值C3，第四層的第二導體部1022的電容值是對應到圖3C的曲線峰值C4。另外，曲線峰值C1與曲線峰值C2之間是具有一曲線谷值D1，且曲線谷值D1的縱座標是對應到最上層的第一導體部1021的電容值。類似的情況，曲線峰值C2與曲線峰值C3之間是具有一曲線谷值D2，曲線谷值D2對應到第二層的第一導體部1021的電容值，而曲線峰值C3與曲線峰值C4之間是具有一曲線谷值D3，曲線谷值D3對應到最下層的第一導體部1021的電容值。在本實施例中，每一曲線峰值C1~C4和每一曲線谷值D1~D3的寬度是分別代表感應端801通過第二導體部1022與第一導體部1021所需的時間(t)。其中，藉由測量曲線谷值的寬度（亦即：所需時間(t)）及考量感應元件80的移動速度(v)後，便能推算出各介電層12的厚度(d, d=v×t)。同理，藉由測量曲線峰值C1~ C4的寬度及考量感應元件80的移動速度(v)後，也是能推測出各線路層13的厚度。在其中一實施例中，感應元件80是以等速的方式沿著貫穿孔10H進行移動。在本實施例中，感應元件80是使用電容式感應元件作為範例。然而，在其他的實施例中，感應元件80也可以是一種電感式感應元件，該電感式感應元件用以測得第一導體部1021及第二導體部1022的電感值。也就是說，當感應元件80進入貫穿孔10H時，感應元件80便能測得測試圖案102的電感值變化的一感應曲線80H(請參閱圖4，圖4所繪示為感應曲線80H的示意圖)。在圖4中，最上層的第二導體部1022的電感值是對應到曲線峰值H1，第二層的第二導體部1022的電感值是對應到曲線峰值H2，第三層的第二導體部1022的電感值是對應到曲線峰值H3，第四層的第二導體部1022的電感值是對應到曲線峰值H4。另外，曲線谷值D '1的縱座標是對應到最上層的第一導體部1021的電感值，曲線谷值D'2是對應到第二層的第一導體部1021的電感值，而曲線谷值D'3則是對應到最下層的第一導體部1021的電感值。其中，藉由測量曲線谷值D '1~ D'3的寬度（亦即：所需時間(t)）及考量感應元件80的移動速度(v)後，同樣能推算出各介電層12的厚度(d, d=v×t)。同理，藉由測量曲線峰值H1~ H4的寬度及考量感應元件80的移動速度(v)後，也是能推測出各線路層13的厚度。請比較圖5和圖2C，圖5所繪示為另一實施例之電路板20的部分剖面示意圖。在圖2C所示實施例的電路板10的測試區10T中，所有的第二導體部1022都是顯露於貫穿孔10H的側邊表面。然而，在圖5所繪示的實施例中，電路板20的測試區20T的第二層及第三層的第二導體部1022是被介電層12所包覆著，所以第二導體部1022沒有顯露於貫穿孔20H的側邊表面。然而，只要測試圖案102是呈導電的狀態，縱使第二導體部1022被介電層12所包覆著，感應元件80還是能測到內部的第一導體部1021及第二導體部1022的電容值或電感質。而且，在圖5所繪示的實施例中，貫穿孔20H的側邊與第二導體部1022的距離小於與貫穿孔20H的側邊與第一導體部1021的距離，故將感應元件80沿著貫穿孔200H往下移動，仍能測得與圖3C類似的感應曲線80C。綜上，本發明是僅需於在預先設置的測試區10T上形成一貫穿孔10H，即可以將感應元件80伸入貫穿孔10H來量測電路板各層的介電層厚度，所需面積較小又快速方便。因此，相較於傳統量測電路板的介電層厚度的方式，本發明之電路板內介電層厚度之量測方法能快速且方便的量測電路板的介電層厚度，且無需破壞電路板。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S1~S4：步驟 8：量測裝置 80：感應元件 801：感應端 802：連結部 803：絕緣部 80C：感應曲線 81：導電針 10、20：電路板 102：測試圖案 1021：第一導體部 1022：第二導體部 10T、20T：測試區 10H、20H：貫穿孔 12：介電層 13：線路層 C1、C2、C3、C4、H1、H2、H3、H4：曲線峰值 D1、D2、D3、D'1、D'2、D'3：曲線谷值

圖1所繪示為本發明之電路板內介電層厚度之量測方法的示意圖。圖2A所繪示為電路板10的示意圖。圖2B所繪示為量測裝置8的示意圖。圖2C所繪示為導電針81連接第二導體部1022的示意圖。圖3A所繪示為感應元件80即將深入貫穿孔10H的示意圖。圖3B所繪示為感應端801移動到貫穿孔10H的下方處的示意圖。圖3C所繪示為圖3B的感應元件80所測得的感應曲線80C的示意圖。圖4所繪示為感應曲線80H的示意圖。圖5所繪示為電路板20的部分剖面示意圖。

S1~S4：步驟

Claims

一種電路板內介電層厚度之量測方法，包括：提供一電路板，該電路板包括至少一介電層與至少二線路層，該介電層介於所述線路層之間，且該電路板還包括一測試區，於該測試區上設有一測試圖案及一貫穿孔，該測試圖案包括至少一第一導體部與至少二第二導體部，該第一導體部連接於二個所述第二導體部間，該第二導體部是屬於該線路層的一部份，該第一導體部貫穿該介電層，其中該貫穿孔的側邊與該第二導體部的距離小於該貫穿孔的側邊與該第一導體部的距離；提供一量測裝置，該量測裝置包括一導電針與一感應元件，該感應元件包括一感應端、一連結部及一絕緣部，其中該連結部連結該感應端，且該絕緣部包覆於該連結部外圍；將該導電針通電並將該導電針的其中一端電性連接該第二導體部；及將該感應元件深入該貫穿孔並沿著該貫穿孔移動，以測得一感應曲線，藉由該感應曲線的變化以得知該介電層之厚度。
如請求項1所述之電路板內介電層厚度之量測方法，其中該感應元件以等速的方式沿著該貫穿孔移動。
如請求項1所述之電路板內介電層厚度之量測方法，其中該感應端的長度小於該第二導體部的厚度。
如請求項1所述之電路板內介電層厚度之量測方法，其中該感應元件為一電容式感應元件或一電感式感應元件。
一種量測裝置，應用於量測一電路板的介電層厚度，該電路板包括至少一介電層與至少二線路層，該介電層介於所述線路層之間，且該電路板還包括一測試區，於該測試區上設有一測試圖案及一貫穿孔，該測試圖案包括至少一第一導體部與至少二第二導體部，該第一導體部連接於二個所述第二導體部間，該第二導體部是屬於該線路層的一部份，該第一導體部貫穿該介電層，其中該貫穿孔的側邊與該第二導體部的距離小於該貫穿孔的側邊與該第一導體部的距離，該量測裝置包括：一感應元件，包括：一感應端；一連結部，連結該感應端；及一絕緣部，包覆於該連結部外圍；及一導電針，該導電針的其中一端電性連接該第二導體部；其中，於測量該介電層之厚度時，該感應元件是深入該貫穿孔並沿著該貫穿孔移動，以測得一感應曲線。
如請求項5所述之量測裝置，其中該感應元件為一電容式探針或一電感式探針。
如請求項5所述之量測裝置，其中該介電層的層數為多個。