專利名稱：多層印刷電路板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種印刷電路板(printed circuit board，PCB)的制造方法，且特別是有關(guān)于一種多層印刷電路板(multi-layer printed circuitboard)的制造方法。
然而，隨著多層印刷電路板的層數(shù)越來越多，制造的步驟也變得極為繁復(fù)，使得制造的時(shí)間變得很長(zhǎng)。且一旦電路板的層數(shù)超過4層，便需要花上許多的時(shí)間來完成。此外，且各層電路之間還會(huì)產(chǎn)生寄生電容(parasitic capacitor)的效應(yīng)，干擾電路板上信號(hào)的傳遞，并造成信號(hào)延遲。


圖1A到圖1C中繪示的是傳統(tǒng)制造多層印刷電路板的方法。請(qǐng)參照?qǐng)D1A，其中繪示的是一片具有兩層線路12的內(nèi)層基板14。線路12可以同時(shí)存在于絕緣層10的兩邊，此乃利用微影(photolithography)、蝕刻(etching)的方式所形成。請(qǐng)參照?qǐng)D1B，接著先對(duì)內(nèi)層線路12作黑化處理(oxidation)，也就是氧化內(nèi)層線路12的表面，使其表面較為粗糙，以增加內(nèi)層線路12與絕緣物的結(jié)合能力。在內(nèi)層基板14的兩邊各放上一層膠片16以及一層銅箔18，然后再壓合，以便在兩邊分別制作下一層電路。但是再制作下一層電路之前需要等膠片16與內(nèi)層線路12結(jié)合并固化(curing)后才可以。然而，要使膠片16與內(nèi)層線路12結(jié)合便必須先對(duì)膠片16同時(shí)加熱施壓，即俗稱熱壓，使其硬化并與內(nèi)層線路12緊密結(jié)合，然后再降溫并持續(xù)施壓，即俗稱冷壓。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，在預(yù)定要裝設(shè)零件以及連通各層之處打洞作為導(dǎo)通孔以及零件孔20，也就是做鉆孔的動(dòng)作，并再對(duì)孔20做鍍銅的動(dòng)作(plating through hole，PTH)，使孔20中形成銅箔22。然后再利用光阻蝕刻銅箔18、22，以形成外層線路，并于外層線路上形成拒焊油墨，并露出欲接合其他零件之處。最后在外層線路被拒焊油墨暴露出來的部分上方形成一層錫鉛，以便保護(hù)銅面，防止其氧化，并可增加焊錫時(shí)與錫接結(jié)合的能力。此時(shí)有拒焊油墨的地方不會(huì)沾到錫鉛，可以避免線路被焊錫連通，發(fā)生短路的情形。
然而，在四層板的印刷電路板中，雖然只需將膠片、銅箔與內(nèi)層基板壓合一次，但其中光是將膠片與內(nèi)層基板壓合在一起所需要的時(shí)間，包括熱壓以及冷壓就大約要三小時(shí)左右。如果再加上后續(xù)的處理步驟，大概需要約五個(gè)小時(shí)。若所制作的多層印刷電路板為四層以上的多層印刷電路板，如六層、八層、十層的多層印刷電路板，且其中具有盲孔(blindvia)，則壓合所需要的時(shí)間會(huì)更多。
為了控制膠片16的強(qiáng)度，以利于壓合制程，膠片16中不但要有絕緣用的環(huán)氧樹脂(epoxy)外，還需要包含價(jià)值昂貴的玻璃纖維布(fiberglass napkin)。玻璃纖維布除了價(jià)值高昂外，其介電常數(shù)(permittivity)亦高于環(huán)氧樹脂，因此在各層線路層之間會(huì)有較大的寄生電容產(chǎn)生。尤其是在電路板所使用的頻率越來越高的情況下，電容效應(yīng)對(duì)信號(hào)所造成的影響將越加明顯。
此外，一般而言可以購(gòu)買的到的銅箔的厚度均為一定的規(guī)格，一般而言，常用的幾種規(guī)格包括0.5盎司(oz)與1.0盎司兩種。其中0.5盎司的規(guī)格的厚度是0.7條(0.07mm)，1.0盎司的規(guī)格的厚度為1.4條。但是如此的厚度，對(duì)于將來要求厚度縮減的多層印刷電路板的發(fā)展趨勢(shì)而言，勢(shì)必不敷所需，因?yàn)橐龀龈　⒉季€密度更高的多層印刷電路板需要較薄的線路層。然而，由于一般的線路層是采用濕式蝕刻(wet etching)，因此如果線路細(xì)到一定程度，使線路層的寬度與厚度的比值過小的話，在蝕刻線路的過程中線路很容易便會(huì)被蝕斷，而無(wú)法通過電性測(cè)試，影響生產(chǎn)良率。
此外，由于傳統(tǒng)的絕緣層系采用壓合的方式，施加壓力于絕緣層上的銅箔，來將絕緣層固定在線路層上，而壓合的過程中為了確保施工的良率，無(wú)論是膠片或是銅箔在厚度上都有一定的限制，且在剛性上亦有一定的需求。因此已知的制造方法，無(wú)法應(yīng)用于未來高布線密度、低厚度及電性要求高的印刷電路板的生產(chǎn)。
本發(fā)明一種多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，包括提供一內(nèi)層基板，該內(nèi)層基板包括一基底、一第一線路層及一第二線路層，其中該第一線路層與該第二線路層分別配置于該基底的上下表面上；涂布一絕緣層于該內(nèi)層基板的該第一線路層與該第二線路層上；在該內(nèi)層基板上形成一接觸孔；形成圖案化的一金屬層于該絕緣層上，以及該接觸孔中，且該第一線路層與該第二線路層是由該接觸孔中的該金屬層而相連接；形成一拒焊油墨層于該絕緣層與部分該金屬層上，并暴露出部分該金屬層；以及在暴露出的該金屬層上形成一焊錫層。
其中在涂布該絕緣層之前會(huì)先氧化該第一線路層與該第二線路層。
其中在涂布其中該絕緣層的涂布方式為絲網(wǎng)印刷。
其中該絕緣層的涂布方式為簾幕式涂布。
其中該絕緣層的涂布方式為靜電噴涂法。
在形成該絕緣層后，還包括一平整化步驟。
其中該平整化步驟是利用機(jī)械研磨方式進(jìn)行。
其中該平整化步驟是利用砂帶機(jī)研磨而成。
其中該平整化步驟是利用磨刷輪研磨而成。
其中該金屬層的形成方法包括形成一第一金屬層；形成一第一光阻層，以暴露部分該第一金屬層；形成一第二金屬層于暴露出的該第一金屬層上；移除該第一光阻層；形成一第二光阻層于該第二金屬層上；以及移除該第一金屬層未被該第二光阻層覆蓋的部分，其中該第一金屬層與該第二金屬層構(gòu)成該金屬層。
其中該第二金屬層是選自于由銅、錫，錫鉛合金及該等的組合所組成的族群中的一種材質(zhì)。
其中該第一金屬層是由無(wú)電解電鍍所形成，該第二金屬層是由電解電鍍所形成。
其中該絕緣層為環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明一種多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，包括提供一內(nèi)層基板，該內(nèi)層基板包括一基底、一第一線路層及一第二線路層，其中該第一線路層與該第二線路層分別配置于該基底的上下表面上；涂布一絕緣層于該內(nèi)層基板的該第一線路層與該第二線路層上；平整化該絕緣層；在該內(nèi)層基板上形成一接觸孔；形成一第一金屬層于該絕緣層上，以及該接觸孔中；形成一第一光阻層，以暴露部分該第一金屬層；形成一第二金屬層于該第一金屬層暴露出來的部分上；移除該第一光阻層；形成一第二光阻層于該第二金屬層上；移除該第一金屬層未被該第二光阻層覆蓋的部分，使該第一金屬層與該第二金屬層重疊在一起而構(gòu)成一第三線路層，且使得該第一線路層與該第二線路層藉由該接觸孔中的該第三線路層相連接；形成一拒焊油墨層于該絕緣層與部分該第三線路層上，并暴露出部分該第三線路層；以及在暴露出的該第三線路層上形成一焊錫層。
圖2A到圖2I中繪示的是根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的多層印刷電路板的制造方法的剖面圖。
接著，便需在兩邊的內(nèi)層線路32上形成一層絕緣層36(圖2B)。其中，絕緣層36的形成方式是利用涂布的方式，包括應(yīng)用絲網(wǎng)印刷(serigraphy，又稱網(wǎng)版印刷)、簾幕式涂布(curtain coating)以及靜電噴涂(xerography)。一般而言，為了確保絕緣的效果，涂布后的絕緣層在硬化之后厚度需要在0.025厘米以上，但也可以依照各種不同的需求而作調(diào)整。此外，絕緣層36所需要的厚度也可以一次完成，或是分多次涂布來完成。
然而，為了增加內(nèi)層線路34與絕緣層36之間的接合能力，在涂布絕緣層36之前，要先對(duì)內(nèi)層線路34作黑化(oxidation)的步驟，這個(gè)步驟是用以略為氧化內(nèi)層線路36，增加其表面粗糙度，以便增進(jìn)與絕緣層36之間的結(jié)合能力。
本發(fā)明中在絕緣層36的形成所需的時(shí)間約在2小時(shí)左右，相較于傳統(tǒng)形成多層印刷電路板所需要的約5小時(shí)的時(shí)間明顯的較短。且由于絕緣層36所使用的材料只有環(huán)氧樹脂，不需使用價(jià)值昂貴的玻璃纖維布，因此絕緣層的成本可以降低百分之五十以上。相對(duì)的，本發(fā)明中的絕緣層36則具有較低的介電常數(shù)，因此使本發(fā)明中的多層印刷電路板線路間的寄生電容較小，電性較佳。而隨著電子產(chǎn)品的操作頻率越來越高，多層印刷電路板的電性的影響效果也將越來越大，本發(fā)明中的電性較佳的多層印刷電路板對(duì)未來的高頻操作上的應(yīng)用范圍也將越大。因此，應(yīng)用本發(fā)明的多層印刷電路板的產(chǎn)量不但較大，且成本較低，效果(performance)較佳。
在絕緣層36硬化之后，還要再作平整化的動(dòng)作。平整化的動(dòng)作可以應(yīng)用機(jī)械研磨的方式，例如使用砂帶機(jī)(belt grinder)或是磨刷輪(wheelgrinder)等裝置來研磨，以使表面平整。其目的則是在于使接著形成于絕緣層36上的金屬層42、46可以平整的形成，不至于在后續(xù)蝕刻步驟中造成斷路的情形。
由于本發(fā)明中的絕緣層36是利用涂布的方式形成，且之后再作平整化的步驟，因此可以非常精確的控制絕緣層36的厚度，因此對(duì)于像是半導(dǎo)體封裝所用的基板或是PCMCIA(personal computer memory cardinternational association)卡等需要很薄的印刷電路板應(yīng)用本發(fā)明中的多層印刷電路板均可以得到極佳的效果。
在平整化完成之后，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，在欲形成導(dǎo)通孔與零件孔之處鉆孔而形成接觸孔40，也就是打洞，以便結(jié)合后續(xù)鍍金屬層的步驟，使不同層的線路可以連接在一起，或是使以穿孔式焊接(through holemounting)的零件可以裝設(shè)在本發(fā)明中的多層印刷電路板上。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，在已鉆孔完成的基板上，利用無(wú)電解電鍍(electroless plating)，也就是應(yīng)用氧化還原的方式在絕緣層36以及接觸孔40中形成一層金屬層42。一般而言，利用無(wú)電解電鍍所形成的金屬層的厚度并不會(huì)很厚，并不足以作為導(dǎo)線之用。然而只要再使用電解電鍍的方式，便可以達(dá)到要求的厚度，且厚度的控制較精確，可以依照使用者的需求而任意調(diào)整線路的厚度。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2E，在金屬層42上形成一層光阻層。光阻層44經(jīng)過微影的步驟之后，會(huì)形成印刷電路板中的電路的負(fù)片圖案，也就是會(huì)遮住沒有導(dǎo)線形成之處，而露出欲形成導(dǎo)線之處。由于在絕緣層36上已經(jīng)形成了一層金屬層42，因此可以利用電解電鍍的方式，再形成一層金屬層46。一般而言，為了增加電性，金屬層42、46常會(huì)利用銅作為原料。但是銅是一種活性較大的金屬，很容易氧化。為了防銹與增加與焊錫的結(jié)合能力，金屬層46除了一層銅層外，經(jīng)常還會(huì)包括一層錫鉛層或是純錫層覆蓋于銅層之上。而接觸孔40中的金屬層42、46，可提供內(nèi)層基板34上下的內(nèi)層線路32的電性連接。
請(qǐng)參照?qǐng)D2F，在去除光阻層44之后，在欲保留的線路圖案上形成一層光阻層47，以便蝕刻金屬層42中所欲去除的部分，保留如圖2G中的欲保留的金屬層42’，形成線路的圖案。
若是所欲制作的多層印刷電路板不僅只是四層，而是六層、八層或是十層的話，則重復(fù)圖2A到圖2F的步驟2到4次便可以達(dá)成層數(shù)更多的多層印刷電路板。在完成到圖2F中所繪示的步驟之后，其后的步驟則均相同。
然后，如圖2H所示，形成一層拒焊油墨層48于電路板上，遮住欲遮蓋的部分。拒焊油墨層48是用以在之后的噴錫的步驟中，保護(hù)不欲沾上噴錫的部位。其中拒焊油墨層通常會(huì)使用感光性的拒焊油墨，以便利用微影的方式，選擇性的暴露出欲暴露的部分。
接著，如圖2I所示，噴上一層錫鉛，以保護(hù)銅面，除了可以防止易于氧化的銅與大氣接觸發(fā)生氧化的情形，并可增加與零件焊接時(shí)的焊錫性。
然后，再經(jīng)過依據(jù)客戶的要求作切割、電性測(cè)試來挑出電性不良的貨品、檢查外觀文字及防焊處理等步驟便可以出貨至客戶處。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，包括提供一內(nèi)層基板，該內(nèi)層基板包括一基底、一第一線路層及一第二線路層，其中該第一線路層與該第二線路層分別配置于該基底的上下表面上；涂布一絕緣層于該內(nèi)層基板的該第一線路層與該第二線路層上；在該內(nèi)層基板上形成一接觸孔；形成圖案化的一金屬層于該絕緣層上，以及該接觸孔中，且該第一線路層與該第二線路層是由該接觸孔中的該金屬層而相連接；形成一拒焊油墨層于該絕緣層與部分該金屬層上，并暴露出部分該金屬層；以及在暴露出的該金屬層上形成一焊錫層。
2.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中在涂布該絕緣層之前會(huì)先氧化該第一線路層與該第二線路層。
3.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中在涂布其中該絕緣層的涂布方式為絲網(wǎng)印刷。
4.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該絕緣層的涂布方式為簾幕式涂布。
5.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該絕緣層的涂布方式為靜電噴涂法。
6.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，在形成該絕緣層后，還包括一平整化步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該平整化步驟是利用機(jī)械研磨方式進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求7所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該平整化步驟是利用砂帶機(jī)研磨而成。
9.如權(quán)利要求7所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該平整化步驟是利用磨刷輪研磨而成。
10.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該金屬層的形成方法包括形成一第一金屬層；形成一第一光阻層，以暴露部分該第一金屬層；形成一第二金屬層于暴露出的該第一金屬層上；移除該第一光阻層；形成一第二光阻層于該第二金屬層上；以及移除該第一金屬層未被該第二光阻層覆蓋的部分，其中該第一金屬層與該第二金屬層構(gòu)成該金屬層。
11.如權(quán)利要求10所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該第二金屬層是選自于由銅、錫，錫鉛合金及該等的組合所組成的族群中的一種材質(zhì)。
12.如權(quán)利要求10所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該第一金屬層是由無(wú)電解電鍍所形成，該第二金屬層是由電解電鍍所形成。
13.如權(quán)利要求1所述的多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，其中該絕緣層為環(huán)氧樹脂。
14.一種多層印刷電路板的制造方法，其特征在于，包括提供一內(nèi)層基板，該內(nèi)層基板包括一基底、一第一線路層及一第二線路層，其中該第一線路層與該第二線路層分別配置于該基底的上下表面上；涂布一絕緣層于該內(nèi)層基板的該第一線路層與該第二線路層上；平整化該絕緣層；在該內(nèi)層基板上形成一接觸孔；形成一第一金屬層于該絕緣層上，以及該接觸孔中；形成一第一光阻層，以暴露部分該第一金屬層；形成一第二金屬層于該第一金屬層暴露出來的部分上；移除該第一光阻層；形成一第二光阻層于該第二金屬層上；移除該第一金屬層未被該第二光阻層覆蓋的部分，使該第一金屬層與該第二金屬層重疊在一起而構(gòu)成一第三線路層，且使得該第一線路層與該第二線路層藉由該接觸孔中的該第三線路層相連接；形成一拒焊油墨層于該絕緣層與部分該第三線路層上，并暴露出部分該第三線路層；以及在暴露出的該第三線路層上形成一焊錫層。
全文摘要
一種多層印刷電路板的制造方法，在表面已具有線路層的內(nèi)層基板上利用涂布方式形成絕緣層，并對(duì)絕緣層進(jìn)行硬化與平整的步驟。然后在具有絕緣層的內(nèi)層基板上鉆孔，以形成導(dǎo)通孔與零件孔，然后鍍金屬層到絕緣層上以及孔中。蝕刻絕緣層上的金屬層，形成一層電路，并依需要而重復(fù)進(jìn)行形成絕緣層與形成線路層的步驟。在各層電路均已完成之后，再繼續(xù)進(jìn)行拒焊油墨層與助焊金屬層的形成等后續(xù)制程，以便完成多層印刷電路板的制作。
文檔編號(hào)H05K3/46GK1462173SQ0212167
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者邱聰進(jìn), 斐裕森 申請(qǐng)人:欣興電子股份有限公司