專利名稱：使用凸點的印刷電路板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷電路板及其制造方法，特別是，涉及一種在芯層上形成凸點之后，在單一的加熱、加壓和層疊步驟中制造高密度印刷電路板的方法。
背景技術(shù)：
一般地，印刷電路板是通過在由熱固性樹脂制成的板的一側(cè)或兩側(cè)形成銅線，在具有電連接的板上布置并固定電子元器件或IC，并涂覆絕緣材料來制備的。
由于隨著電子元器件的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了通過層疊這種印刷電路板而形成的多層印刷電路板，目前正在對高密度多層印刷電路板的層間電連接和絕緣設(shè)計進行大量開發(fā)研究。
HDI(高密度互連)是通過高密度電路制造技術(shù)制造的基底或板，并具有優(yōu)化的層間電互連和絕緣設(shè)計。這些直接涉及HDI特性以及HDI高集成度和電性能的改進。
圖1表示一種基底，其每一層是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的高密度多層印刷電路板。圖2a到圖2i表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的高密度多層印刷電路板的制造方法。
圖1表示普通HDI的一個6層板例子。CCL(覆銅層壓板)是一個芯層，其具有在形成內(nèi)層電路的樹脂層10兩側(cè)的薄銅層11；RCC(樹脂涂覆銅箔)在形成電路的絕緣層12一側(cè)具有薄銅層13。接著，將RCC再次層疊在芯層兩側(cè)，形成6層板。CCL是印刷電路板的典型原料，其中使用聚合物，并且在聚合物上粘貼薄銅層(銅箔)。
六層板的制造方法如下制備形成芯層的FR-4CCL 10、11。通過機械鉆孔、化學(xué)鍍銅和電解鍍銅的鉆孔和鍍銅工藝形成孔21。通過掩模和刻蝕等步驟形成內(nèi)層電路，然后判斷內(nèi)層電路是否恰當(dāng)形成(圖2a到圖2c)。
為了增強芯層的薄銅層(其中形成內(nèi)層電路)與絕緣層之間的粘著力，進行包括黑氧化等在內(nèi)的內(nèi)層表面處理。每個第一RCC層12、13層疊在芯層兩側(cè)。進行激光鉆孔和鍍銅以形成孔22，從而在第一RCC層12、13外側(cè)涂覆的銅層與芯層的內(nèi)層電路之間形成電連接。內(nèi)層電路是通過掩模和刻蝕等步驟在涂覆于第一RCC層12、13外側(cè)的銅層上形成的，然后判斷內(nèi)層電路是否恰當(dāng)形成(圖2d到圖2f)。
然后，在其中形成內(nèi)層電路的第一RCC層12、13的表面上進行包括黑氧化等在內(nèi)的內(nèi)層表面處理，將每個第二RCC層14、15層疊在第一RCC層12、13的兩側(cè)。進行激光鉆孔和鍍銅以形成孔23，從而在第一RCC層12、13外側(cè)涂覆的銅層的內(nèi)層電路與第二RCC層14、15外側(cè)涂覆的銅層之間形成電連接。通過掩模和刻蝕等步驟在涂覆于第二RCC層14、15外側(cè)的銅層上形成外層電路(圖2g到圖2i)。
在此過程中，需要幾個積層成型和激光加工孔工序(圖2d到圖2f)以制備多層印刷電路板，因此造成加工成本增大。
而且，制造多層PCB的加工時間延長，因為成型工序、激光加工孔工序、鍍層工序和電路形成工序是連續(xù)執(zhí)行的。
即，由于傳統(tǒng)多層印刷電路板的孔是利用激光鉆孔形成的，然后通過孔的鍍層實現(xiàn)層間的相互連接，因此其中的問題是，由于重復(fù)工序而增加制造工序，由于對不準(zhǔn)而惡化相互連接。此外，與孔有關(guān)的其它問題在下面參考圖3說明。
圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的過孔的填充和鍍層狀態(tài)。過孔是孔壁鍍層金屬以實現(xiàn)內(nèi)層和外層之間電連接的孔。
參看圖3，過孔必須填充樹脂，以便在過孔頂部安裝元件。此時，過孔填充導(dǎo)電膏，從而可以造成孔內(nèi)產(chǎn)生空隙，因為過孔的尺寸變小。并且，過孔的表面可能凹下。由此，其中的問題在于必須在填充工序之后再次鍍層孔，并且雖然再次鍍層，但高度由于鍍層偏差將產(chǎn)生差異。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為解決上述問題提出本發(fā)明，本發(fā)明旨在提供一種印刷電路板及其制造方法，該方法是在形成孔和所有層的電路之后通過整體一次層疊和成型工序制造多層印刷電路板，而不用重復(fù)成型工序、激光加工孔、鍍層工序和電路形成工序。
本發(fā)明還旨在提供一種印刷電路板及其制造方法，其中通過使用由導(dǎo)電膏形成的凸點來制造印刷電路板，從而利用整體一次層疊和成型工序制造多層印刷電路板。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個方面在于使用凸點制造多層印刷電路板的方法，該方法包括(a)形成芯層，其中在粘貼到以樹脂層為基礎(chǔ)的CCL兩側(cè)的薄銅層上形成電路；(b)在芯層一側(cè)的預(yù)定位置上印刷凸點；(c)形成絕緣層，其中在與印刷凸點的預(yù)定位置對應(yīng)的半固化片位置上通過鉆孔形成穿透孔；(d)通過將步驟(c)形成的絕緣層粘合在步驟(b)形成的芯層的具有凸點的一側(cè)而形成粘合層；以及(e)在加熱和加壓預(yù)定程度或較大程度的條件下，按照步驟(a)形成的芯層接觸粘合層的絕緣層的順序進行層疊。
這里，預(yù)定位置可以是為使凸點接觸芯層的電路的位置，芯層接觸具有凸點的粘合層。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一個方面在于使用凸點制造多層印刷電路板的方法，該方法包括(a)形成芯層，其中在以樹脂層為基礎(chǔ)的CCL中鉆出過孔后，在粘貼于CCL兩側(cè)的薄銅層上形成電路；(b)在芯層一側(cè)的預(yù)定位置上印刷凸點；(c)形成絕緣層，其中在與印刷凸點的預(yù)定位置對應(yīng)的半固化片位置上通過鉆孔形成穿透孔；(d)通過將步驟(c)形成的絕緣層粘合在步驟(b)形成的芯層的具有凸點的一側(cè)而形成粘合層；以及(e)在加熱和加壓預(yù)定程度或較大程度的條件下，按照步驟(a)形成的芯層接觸粘合層的絕緣層的順序進行層疊。
這里，在步驟(a)中，過孔可以是填充鍍層(fill plated)的或填充有導(dǎo)電膏。過孔可以通過激光鉆孔或機械鉆孔形成。并且在步驟(b)中，凸點可以印刷在芯層的一個平面?zhèn)壬?，該平面?zhèn)扰c表面具有過孔的凹下的另一側(cè)相對。優(yōu)選地，在步驟(e)中，通過填充另一個粘合層的凹下部分或另一芯層的過孔，凸點可以增強層與層間相互連接的可靠性。
并且，步驟(e)可以包括通過重復(fù)步驟(a)到步驟(d)而形成多個粘合層，并且在步驟(e)中，多個粘合層被層疊、加熱和加壓，從而通過凸點提供電連接。
優(yōu)選地，凸點可以使用導(dǎo)電膏通過絲網(wǎng)印刷法印刷，導(dǎo)電膏是由銀(Ag)或銅(Cu)制成的。并且凸點的高度可以等于或大于半固化片的厚度，并且在步驟(f)中，半固化片在半硬化階段可以通過加熱和加壓而變形，層間的空的空間以及半固化片和凸點之間的空的空間可以通過加熱和加壓填充。并且穿透孔的尺寸大于凸點的橫截面積。
為了達到上述目的，本發(fā)明的另一個方面是通過上述多層印刷電路板制造方法制造的多層印刷電路板。


圖1表示每一層是現(xiàn)有技術(shù)的高密度多層印刷電路板的基底；圖2a到圖2i表示現(xiàn)有技術(shù)的高密度多層印刷電路板的制造方法；圖3表示現(xiàn)有技術(shù)的過孔的填充和鍍層狀態(tài)；圖4a到4d表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式形成芯層的方法；圖5a到5d表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式形成絕緣層的方法；圖6a到6b表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式的預(yù)堆積工藝和整體層疊工藝方法。
具體實施例方式
參考附圖，從以下詳細描述和優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和新穎特征將更加清楚。下面將參考附圖更加詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的使用凸點的印刷電路板及其制造方法的優(yōu)選實施方式。在參考附圖進行說明時，在所有附圖中用相同參考數(shù)字表示的部分是相同的或相關(guān)的，因此省略其重復(fù)解釋。而且，在討論本發(fā)明優(yōu)選實施方式之前首先說明基本原理。
圖4a到4d表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式的形成芯層的方法。
參看圖4a，清除在樹脂層40兩側(cè)具有薄銅層41的CCL層上的氧化物薄膜或手印等等，并使薄銅層41粗糙，從而使干膜可以很好地粘貼在上面。粗糙意味著表面的凸、凹部分。在制備CCL層之后，可以進行機械的和化學(xué)的磨削過程或者除油過程。此后，還可以進行水清洗或超聲波清洗過程，以清除任何殘留的銅、刷子雜質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)等等，并且使用空氣去除板的表面和孔中殘留的水分。用熱空氣干燥板，以提高粘著力。這里，使用不同厚度的環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂等作為樹脂層40，并且并不限于在樹脂層40的兩側(cè)形成薄銅層41，根據(jù)需要在一側(cè)形成薄銅層41也是可以理解的。
參看圖4b，形成孔42，以在CCL層兩側(cè)形成的薄銅層41之間或者內(nèi)層和外層之間形成電連接。孔42可以通過CO2或YAG激光鉆孔方法形成。而且，通過機械鉆孔加工孔42也是可以接受的。薄銅層41的一側(cè)具有通過鉆孔形成的孔，而薄銅層41的另一側(cè)保持平面形狀44，而沒有用于填充導(dǎo)電膏或填充鍍層的孔。
參看圖4c，這是通過鍍層過程43為CCL層中形成的孔42提供導(dǎo)電性。這種鍍層過程可以是填充鍍層方法或是用導(dǎo)電膏填充該孔的方法。此時，像與傳統(tǒng)方法有關(guān)的問題一樣，由于圖4b過程中產(chǎn)生的孔的內(nèi)壁粗糙，所以鍍層厚度可能不足，這種通過對孔進行填充鍍層而使孔的頂部與周圍部分平齊是相當(dāng)難的。但是，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，這種問題可以通過使用導(dǎo)電膏凸點來解決，從而可以按照傳統(tǒng)工藝進行普通的填充鍍層或填充導(dǎo)電膏。
參看圖4d，為了在CCL上形成內(nèi)層電路，進行包括曝光、顯影、刻蝕和檢測過程在內(nèi)的內(nèi)層電路形成工序。曝光過程是將CCL層上涂覆的干膜作為工作膜，通過用預(yù)定量的光進行曝光而形成花樣圖像，并將單體變成相應(yīng)的聚合物。顯影過程是使用化學(xué)物質(zhì)將曝光過程中未變成聚合物(光硬化聚合物)的未曝光單體(未硬化單體)剝離的過程?？涛g過程是使用化學(xué)物質(zhì)去除非電路圖案的曝光銅層，即顯影過程后未覆蓋干膜的部分的過程。此后，通過干膜剝離過程去除干膜，接著通過檢測過程判斷所形成的內(nèi)層電路。
通過上述過程，形成芯層45作為CCL層，并且進一步用于絕緣層形成過程和預(yù)堆積過程。芯層45是CCL層，其中使用FR-4樹脂，一般具有低吸濕率以及優(yōu)異的耐火性、粘著性、化學(xué)穩(wěn)定性和電、熱特性。
圖5a到5d表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式形成絕緣層的方法。
參看圖5a，制備并注射成形半固化片50。半固化片50在B階段狀態(tài)已經(jīng)商業(yè)化，用作多層印刷電路板的外絕緣層原料。B階段是半固化片50的半硬化階段，允許在加熱和加壓條件下將半固化片50變形預(yù)定程度或較大程度。
參看圖5b，在半固化片50中用機械鉆孔機加工定位孔、加工孔和穿透孔。下面，在本發(fā)明中，將定位孔、加工孔和穿透孔都稱為穿透孔。
穿透孔51的位置對應(yīng)于芯層45中形成凸點52的位置。優(yōu)選的是，穿透孔51的尺寸大于凸點52的截面，從而凸點52可以穿過。
參看圖5c，使用導(dǎo)電膏在已經(jīng)按圖4d制成的芯層45上印刷凸點52，用于電連接其它芯層45。凸點52是由導(dǎo)電材料制成的，包括銀(Ag)、銅(Cu)等等，然后通過加熱和加壓將其形狀改變預(yù)定的程度或較大程度。
凸點52是通過絲網(wǎng)印刷方法印刷的。絲網(wǎng)印刷法是在導(dǎo)電膏印刷過程之后通過其中形成有孔的掩模印刷凸點52的方法。
優(yōu)選的是，凸點52不印刷在圖4d填充印刷或?qū)?dǎo)電膏填充到孔中的一側(cè)，而是在芯層45的另一側(cè)44。如同上面圖4c所示，在進行填充鍍層或?qū)щ姼嗵畛鋾r，難以印刷圖4c的43所示的完整平面。將凸點印刷在非平面的表面上，使印刷所需形狀和高度的凸點很困難。因此，凸點52未印刷在芯層45具有通過鉆孔和鍍層過程形成的孔的一側(cè)，而是印刷在芯層45的另一側(cè)。然后，設(shè)置掩模的孔位置，將導(dǎo)電膏涂覆在掩模上側(cè)。如果使用橡膠滾子等工具推開導(dǎo)電膏，則導(dǎo)電膏通過孔擠出并印在芯層45的另一側(cè)。這里，允許凸點52在芯層45上形成內(nèi)層電路的部分印刷成所需形狀和所需高度。
凸點52可以是柱形的，或者是底部比頂端部分寬的角根形。并且在圖5b中，在與半固化片50中形成凸點52的部分對應(yīng)的位置鉆出穿透孔51，因此，凸點52的高度不受半固化片50的厚度限制。此時，優(yōu)選的是，凸點52的高度等于或大于半固化片50的厚度。因為凸點52所起的作用是通過加熱和加壓過程將另一個芯層45的填充鍍層部分或?qū)щ姼嗵畛洳糠种械陌枷虏糠?3填充，這些部分不是平的。這里，凸點52，優(yōu)選地可以具有不同形狀，包括圓形或四邊形等等，對于高度與截面直徑比沒有限制，因為凸點52是通過絲網(wǎng)印刷方法印刷的。
參看圖5d，具有在圖5b所示過程中形成的穿透孔51的半固化片50，被插入并粘在形成有凸點52的芯層45上。這里，粘合過程意味著芯層45和半固化片(絕緣層)50臨時粘合。在下面解釋的整體層疊過程中，芯層45和粘在芯層45上的半固化片(絕緣層)50通過加熱和加壓完全粘合。
芯層45和粘在芯層45上的半固化片(絕緣層)50被轉(zhuǎn)移到下面解釋的預(yù)堆積過程。此后，將芯層45和粘在芯層45上的半固化片(絕緣層)50稱為粘合層55。
圖6a和6b表示根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式的預(yù)堆積過程和整體層疊過程的方法。
參看圖6a，在圖4d所示過程中形成內(nèi)層電路的芯層45，以及在圖5d所示過程中形成的多個粘合層55，根據(jù)設(shè)計順序?qū)盈B。粘合層55中印刷有凸點52的部分必須接觸需要電連接的部分，這些部分中，內(nèi)層電路形成在形成另一個粘合層55的芯層，或者在圖4d所示過程中形成的芯層45上。
這里，優(yōu)選地，凸點52接觸相鄰粘合層55的芯層上的在過孔42中填充鍍層或填充有導(dǎo)電膏的部分43。凸點52的高度等于或大于半固化片50的厚度，從而凸點52能接觸填充鍍層或填充有導(dǎo)電膏的部分43。
參看圖6b，芯層45和多個粘合層55是按預(yù)定順序?qū)盈B的，然后通過預(yù)定程度的加熱和加壓過程一次層疊在一起。在這種情況下，半固化片50可以變形，因為它處于B階段狀態(tài)，即，半硬化階段，從而可以通過加熱和加壓填充空的空間。因此，在粘合層55中，可以填充在除去芯層45的內(nèi)層電路之外的部分與半固化片50之間的空的空間，以及在半固化片50和凸點52之間的空的空間。而且，凸點52是由導(dǎo)電膏形成的，從而可以通過加熱和加壓將填充鍍層或填充有導(dǎo)電膏的凹下部分的空的空間填充。因此，在芯層45之間提供電連接的凸點52是可靠填充的，中間沒有任何空的空間，從而實現(xiàn)層與層相互連接的可靠性。
根據(jù)如上所述構(gòu)成的本發(fā)明印刷電路板及其制造方法，能夠在形成孔和所有層的電路之后，在一個單獨的層疊和成型步驟中制備多層印刷電路板，而不需要重復(fù)“成型、激光鉆孔、鍍層、形成電路”的過程，從而減少制造時間，節(jié)約制造成本。
并且，利用本發(fā)明，可以明顯減少制造過程，因為它允許設(shè)計內(nèi)芯層的并行加工流程，而印刷電路板的傳統(tǒng)制造方法使用連續(xù)加工流程，其中制造過程的數(shù)量與層數(shù)成正比增加。
并且，本發(fā)明可以在激光鉆孔之后通過典型鍍層方法實現(xiàn)電連接，從而降低制造成本。
雖然參考特殊實施方式詳細說明了本發(fā)明的精神，但這些實施方式僅是為了解釋的目的給出的，并不是限制本發(fā)明。應(yīng)該理解的是，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明范圍和精神的情況下可以改變或修改實施方式。
權(quán)利要求
1.一種使用凸點制造多層印刷電路板的方法，該方法包括(a)形成芯層，其中在粘貼到以樹脂層為基礎(chǔ)的覆銅層壓板兩側(cè)的薄銅層上形成電路；(b)在芯層一側(cè)的預(yù)定位置上印刷凸點；(c)形成絕緣層，其中在與印刷凸點的預(yù)定位置對應(yīng)的半固化片的位置上通過鉆孔形成穿透孔；(d)通過將步驟(c)形成的絕緣層粘合在步驟(b)形成的芯層的具有凸點的一側(cè)而形成粘合層；以及(e)在加熱和加壓預(yù)定程度或較大程度的條件下，按照步驟(a)形成的芯層與粘合層的絕緣層相接觸的順序進行層疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定位置是為了使凸點接觸芯層的電路的位置，芯層接觸具有凸點的粘合層。
3.一種使用凸點制造印刷電路板的方法，該方法包括(a)形成芯層，其中在以樹脂層為基礎(chǔ)的覆銅層壓板中鉆出過孔后，在粘貼于覆銅層壓板兩側(cè)的薄銅層上形成電路；(b)在芯層一側(cè)的預(yù)定位置上印刷凸點；(c)形成絕緣層，其中在與印刷凸點的預(yù)定位置對應(yīng)的半固化片的位置上通過鉆孔形成穿透孔；(d)通過將步驟(c)形成的絕緣層粘合在步驟(b)形成的芯層的具有凸點的一側(cè)而形成粘合層；以及(e)在加熱和加壓預(yù)定程度或較大程度的條件下，按照步驟(a)形成的芯層與粘合層的絕緣層相接觸的順序進行層疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在步驟(a)中，過孔是填充鍍層的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在步驟(a)中，過孔中填充有導(dǎo)電膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中過孔是通過激光鉆孔或機械鉆孔形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中在步驟(b)中，凸點被印刷在芯層的一個平面?zhèn)壬?，該平面?zhèn)扰c表面具有過孔的凹下的另一側(cè)相對。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在步驟(e)中，通過填充另一個粘合層的凹下部分或另一芯層的過孔，凸點能夠增強層與層間相互連接的可靠性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中步驟(e)包括通過重復(fù)步驟(a)到步驟(d)而形成多個粘合層，并且在步驟(e)中，多個粘合層被層疊、加熱和加壓，從而通過凸點提供電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中凸點是使用導(dǎo)電膏通過絲網(wǎng)印刷法印刷的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中導(dǎo)電膏是由銀或銅制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中凸點的高度等于或大于半固化片的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中在步驟(f)中，半固化片在半硬化階段可以通過加熱和加壓變形，層間的空的空間以及半固化片和凸點之間的空的空間通過加熱和加壓填充。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中穿透孔的尺寸大于凸點的橫截面積。
15.一種通過權(quán)利要求1或3所述的方法制造的多層印刷電路板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用凸點的印刷電路板及其制造方法。該方法包括(a)形成芯層，其中在粘貼到CCL兩側(cè)的薄銅層上形成電路；(b)在芯層一側(cè)印刷凸點；(c)形成絕緣層，其中在與印刷凸點的預(yù)定位置對應(yīng)的半固化片的位置上通過鉆孔形成穿透孔；(d)通過將步驟(c)形成的絕緣層粘合在步驟(b)形成的芯層的具有凸點的一側(cè)而形成粘合層；以及(e)在加熱和加壓預(yù)定程度或較大程度的條件下，按照步驟(a)形成的芯層接觸粘合層的絕緣層的順序進行層疊。由于所述印刷電路板及其制造方法在形成所有層的孔和電路之后利用一次整體層疊和成型工藝，不重復(fù)“成型工序、激光鉆孔、鍍層工序、電路形成工序”，因此在制造時間和成本方面是有利的。
文檔編號H05K3/42GK1886034SQ200610082938
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者睦智秀, 柳彰燮, 金泰慶, 徐炳培, 吳隆, 申熙凡, 徐連秀, 樸東進 申請人:三星電機株式會社