專利名稱：一種新型的印制電路板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的印制電路板的制造方法，具體是指一種基于圖形電鍍填孔
的方法來實現(xiàn)層間互連，并利用改良半加成法形成精細線路的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品向輕薄短小的方向發(fā)展，對產(chǎn)品精細化程度的要求也越來越高。在印制電路板的制作中，除了減小導(dǎo)通孔孔徑外，縮小線路尺寸也是提高產(chǎn)品密度，減小完成板尺寸的一個重要方向。 目前在線路板制造工藝中，三種典型的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)為減成法、全加成法與半加成法工藝。在普通減成法工藝中， 一般采用光敏性抗蝕材料來完成圖形轉(zhuǎn)移，并利用該材料來保護不需蝕刻去除的區(qū)域，隨后采用酸性或堿性蝕刻藥水將未保護區(qū)域的銅層去除。對于減成法工藝，其最大的缺點在于在蝕刻過程中，裸露銅層在往下蝕刻的過程中也往側(cè)面蝕刻，在被蝕刻銅層厚度較大的情況下側(cè)蝕也較大，線路斷面形似梯形，限制了減成法工藝在精細線路制作中的應(yīng)用。如圖la 圖ld所示，其為減成法的一般做法。在減成法中先在介質(zhì)層11上層壓導(dǎo)電層12(圖la);然后在其上形成光敏抗蝕刻薄膜13，并經(jīng)過圖形轉(zhuǎn)移后形成抗蝕刻圖形(圖lb);進行蝕刻，去除裸露銅層(圖lc);最后去掉抗蝕薄膜(圖ld)。 對于全加成法工藝，是指采用含光敏催化劑的絕緣基板，在按線路圖形曝光后，通過選擇性化學(xué)沉銅得到導(dǎo)體圖形的工藝。參照圖2a 圖2c， (21-感光樹脂，22-不抗鍍區(qū)域，23-化學(xué)厚銅銅層)，工藝流程為首先選擇感光樹脂(圖2a)含光敏催化劑；其次曝光形成不抗鍍圖形(圖2b);最后進行選擇性化學(xué)鍍厚銅形成線路(圖2c)。全加成法工藝比較適合制作精細線路，但由于其對基材的特殊要求，制造成本較高，同時又由于工藝目前還不成熟，因此至今未在線路板產(chǎn)業(yè)中廣泛采用。 半加成法工藝，是指在基板上進行化學(xué)銅，參見圖3a，在其上形成抗蝕圖形(圖3b)，經(jīng)過電鍍工藝將基板上圖形加厚(圖3c)，去除抗蝕圖形(圖3d)，然后再經(jīng)過快速蝕刻將多余的化學(xué)銅層去除(圖3e)，其中，31-基板，32-化學(xué)銅層，33-光敏抗蝕薄膜，34-電鍍銅層。 半加成法目前是生產(chǎn)精細線路的主要方法，它的特點在于圖形形成主要靠電鍍和快速蝕刻。在快速蝕刻時，由于蝕刻的化學(xué)銅層非常薄，因此蝕刻時間非常短，對線路側(cè)向的蝕刻很小。與減成法相比，線路的寬度不會受到電鍍銅厚的影響，比較容易控制，而且不易出現(xiàn)蝕刻未凈等缺陷，提高了成品率。但是同時，半加成法也有致命的缺陷。在半加成法中介質(zhì)層上的導(dǎo)電層是通過化學(xué)鍍的方法形成化銅層，然后在化銅層上用電鍍加厚的方法得到的?；瘜W(xué)銅層與介質(zhì)材料之間的結(jié)合力一般比較差，特別是對于目前普遍使用的FR4材料更是如此。在進行元器件貼裝時，線路板一般要經(jīng)過230-260攝氏度左右的高溫，如果結(jié)合力比較差非常容易出現(xiàn)銅層與介質(zhì)層之間的分離，最終造成完成后的線路板熱可靠性表現(xiàn)不佳。
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總之，對線路制作而言，減成法是傳統(tǒng)且應(yīng)用最多的成熟工藝，其局限性是加工細線條的能力有限。全加成法雖然也適合制作精細線路，但成本高且該工藝目前還不成熟。半加成法雖然可以進行精細線路的加工，但也存在化銅層與介質(zhì)層間結(jié)合力較差，熱可靠性表現(xiàn)不佳的缺點。 在線路板制造工藝中，另一個非常關(guān)鍵的問題是通過一定的手段實現(xiàn)層間的互連。除了在先的采用機械鉆孔和沉銅電鍍方式加工導(dǎo)電通孔的工藝，隨著高密度互連技術(shù)的發(fā)展，先采用激光加工盲孔，再沉銅電鍍的方式也被大范圍地使用。 在盲孔排布上，既可以采用錯孔設(shè)計的方式(如圖4a所示)，也可以采用疊孔設(shè)計的方式(如圖4b所示)，其中，41-第l-2層間普通電鍍后的導(dǎo)電過孔，42-第2-3層間普通電鍍后的導(dǎo)電過孔，43-第1-2層間電鍍填孔后的導(dǎo)電過孔，44-第2-3層間電鍍填孔后的導(dǎo)電過 L。對于這兩種聯(lián)通方式，由于疊孔形式節(jié)約了布線空間，同時在高頻傳輸時可以減少電磁干擾，是目前高端高密度印制電路板產(chǎn)品所采用的導(dǎo)通方式。為了實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵的一點是要采用電鍍填孔的方式將盲孔電鍍填平。目前線路板制造行業(yè)都是采用整板電鍍填孔的工藝來實現(xiàn)該目的。 針對精細線路制作與層間疊孔結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，在先的研究提出了不同的解決方法。比如中國專利號03139675. 5公開了一種可以形成導(dǎo)電過孔的細線路半加成制作方法。其方法為在絕緣基材上貼附薄膜，在薄膜上對應(yīng)的實心銅導(dǎo)電過孔的位置形成孔型；通過電鍍方法形成銅柱，整板面再涂敷上絕緣介質(zhì)層；再按照半加成法的方法制作線路，完成半加成法的導(dǎo)電過孔及細線路制作。這種方法既可以基于半加成法制作精細線路，也可以實現(xiàn)疊孔形式的層間互連。但其增層方法與傳統(tǒng)的層壓方式不同，無法使用原有的設(shè)備進行制作；同時，對于線路板行業(yè)目前普遍使用的FR4介質(zhì)材料無法進行增層時的涂敷，在材料的選擇上有很大的限制。 綜上所述，立足于如何克服減成法、加成法與半加成法在精細線路制作上各自存在的問題，同時又能實現(xiàn)層間疊孔結(jié)構(gòu)的連接方式，本發(fā)明提供了可靠的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述在先技術(shù)中的缺陷，提供一種新型的印制電路板的制造方法，區(qū)別于線路板行業(yè)內(nèi)通常采用的整板面電鍍填孔的工藝，提出了圖形電鍍下的填孔工藝，即在完成導(dǎo)體生長的同時完成盲孔電鍍，盲孔由電鍍填充形成實心導(dǎo)電柱；同時本發(fā)明采用改良型半加成法工藝來制作精細線路，在改良型半加成法中，介質(zhì)層上的導(dǎo)電層采用熱壓合方式形成，因此可以有效避免導(dǎo)電層與介質(zhì)層間結(jié)合力比較差、熱可靠性表現(xiàn)不佳的問題。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種新型的印制電路板的制造方法，基于改良型半加成法制作精細線路，并使用圖形電鍍的方法將導(dǎo)通盲孔填平，實現(xiàn)層間疊孔結(jié)構(gòu)，其具體步驟是 a)制備一介質(zhì)層，在介質(zhì)層上層壓一導(dǎo)電層，形成包含介質(zhì)層與導(dǎo)電層的復(fù)合結(jié)構(gòu)的基板； b)在上述介質(zhì)層與導(dǎo)電層上制作出導(dǎo)通盲孔； c)在上述導(dǎo)電層及導(dǎo)通盲孔的孔壁進行導(dǎo)電化處理，形成種子層；
d)在上述基板表面貼感光薄膜，通過圖形轉(zhuǎn)移在上述基板上形成電鍍阻擋層； e)對上述含電鍍阻擋層的基板進行電鍍，在形成導(dǎo)體圖形的同時，導(dǎo)通盲孔由電
鍍填充形成實心導(dǎo)電柱； f)去除上述電鍍阻擋層； g)去除裸露的種子層和其下的導(dǎo)電層，保留電鍍形成的導(dǎo)體圖形和線路；
h)在上述基板上重復(fù)以上步驟a) g)，實現(xiàn)多層疊加。 進一步，步驟a)形成基板后，采用機械、化學(xué)或兩者相結(jié)合的方法將導(dǎo)電層的厚 度降低。 所述的基板導(dǎo)電層厚度降低到0. l-10um。 另外，步驟a)中所述介質(zhì)層制作在包含絕緣載體和表面導(dǎo)電層的復(fù)合基板上或 者直接制備在導(dǎo)電層上。 步驟a)中所述的基板表面的導(dǎo)電層為銅層，鋁層，鎳層或其它導(dǎo)電金屬層，也可 以是兩種或兩種以上金屬的復(fù)合層。 步驟a)中介質(zhì)層上的導(dǎo)電層采用壓合的方式來制備。
步驟a)中所述的基板表面的導(dǎo)電層厚度為0. l-50um。
步驟c)中，優(yōu)選采用機械或激光鉆孔的方式形成導(dǎo)通盲孔。 步驟d)中，采用化學(xué)沉積或物理沉積的方法在導(dǎo)通盲孔的孔壁上形成導(dǎo)電層；在 沉積之前優(yōu)選對孔壁進行清潔處理。 步驟f)中，電鍍只在裸露的導(dǎo)電層上發(fā)生，為圖形電鍍方式。 步驟f)中，在圖形電鍍中同時完成導(dǎo)體生長與導(dǎo)通盲孔填充電鍍，導(dǎo)通盲孔由電 鍍填充形成實心導(dǎo)電柱，實心導(dǎo)電柱可用以實現(xiàn)疊孔。 步驟h)中，采用化學(xué)蝕刻、電解和等離子體蝕刻的方式去除裸露的種子層和其下
的導(dǎo)電層，優(yōu)先選擇化學(xué)蝕刻工藝。 本發(fā)明與前述在先技術(shù)相比具有下述優(yōu)點 本發(fā)明采用了改良型半加成法制作線路，在本發(fā)明中基板上的導(dǎo)電層是通過層壓 的方式壓合到介質(zhì)層上的，隨后通過機械或化學(xué)的方法減薄而得到，不同于現(xiàn)有半加成法 中采用在介質(zhì)層上通過化學(xué)沉銅形成導(dǎo)電層的工藝，有效避免了導(dǎo)電層與介質(zhì)層間結(jié)合力 較低的問題； 其次，本發(fā)明采用了圖形電鍍下的電鍍填孔工藝，有別于背景技術(shù)中所述的目前 業(yè)界所采用的整板電鍍情況下的電鍍填孔工藝，可以在電鍍形成導(dǎo)體圖形的同時完成盲孔 的實心填孔，將圖形生長與電鍍填孔兩個工藝目標在同一制程中完成。 采用上述工藝后，有利于形成不同層之間導(dǎo)通的疊孔結(jié)構(gòu)以及精細線路制作，從 而有效增加線路板制作中的布線密度以及改善高頻信號傳輸時信號的完整性。


圖la 圖Id是減成法的制作流程圖； 其中，圖la為介質(zhì)層11和導(dǎo)電層12的剖面示意圖；圖lb為形成光敏抗蝕薄膜13 后的介質(zhì)層11和導(dǎo)電層12的剖面示意圖；圖lc為蝕刻后的介質(zhì)層11和導(dǎo)電層12的剖面 示意圖；圖Id為去除光敏抗蝕薄膜后的介質(zhì)層11和導(dǎo)電層12的剖面示意圖。
圖2a 圖2c是全加成法的制作工藝流程圖； 其中，圖2a為感光樹脂層21(抗鍍基材)的剖面示意圖；圖2b為曝光形成不抗鍍 區(qū)域22的剖面示意圖；圖2c為化學(xué)厚銅后銅層23和感光樹脂層的剖面示意圖。
圖3a 圖3e是半加成法的制作工藝流程圖； 其中，圖3a為化學(xué)銅層32和基材31的剖面示意圖；圖3b為形成光敏抗蝕薄膜 33后的化學(xué)銅層和基材的剖面示意圖；圖3c為圖形電鍍加厚后的化學(xué)銅層和基材的剖面 示意圖；圖3d為去抗蝕薄膜后的化學(xué)銅層和基材剖面示意圖；圖3e為去除多余化學(xué)銅層 后的導(dǎo)體圖形和基材的剖面示意圖。 圖4a、圖4b顯示了兩種層間連通方式，含普通導(dǎo)電過孔41、42 ;電鍍填孔后的導(dǎo)電 過孔43、44 ;介質(zhì)層45。其中圖4a為錯孔設(shè)計，圖4b為疊孔設(shè)計。
圖5a 圖5h是本發(fā)明制作工藝一實施實例的流程圖； 其中，51為導(dǎo)電層，51'為薄化后的導(dǎo)電層，52為介質(zhì)層，53為基板，54為導(dǎo)通盲 孔，55為導(dǎo)通通孔，56為種子層，57為電鍍阻擋層，58為實心導(dǎo)電柱，59為電鍍層。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的制作方法進一步地說明。 參見圖5a 圖5h，本發(fā)明采用改良型半加成法與圖形電鍍下填孔工藝相結(jié)合的 方法來制造印制電路板的具體步驟是 第1步，如圖5a所示，首先制備一介質(zhì)層52，在介質(zhì)層上熱壓合一導(dǎo)電層51。所 述介質(zhì)層可以制作在包含絕緣載體和表面導(dǎo)電層的復(fù)合基板上，也可以直接制備在導(dǎo)電層 上。在本實施例中，選用在包含介質(zhì)層與導(dǎo)電層的基板53上層壓形成介質(zhì)層52與導(dǎo)電層 51。其中介質(zhì)層52為含玻璃布的環(huán)氧樹脂材料，導(dǎo)電層51為厚度是18um的銅箔。
第2步，參見圖5b，將上述的導(dǎo)電層51進行厚度薄化處理，形成薄化后的導(dǎo)電層 51'。本步驟中，薄化處理可以采用機械研磨工藝，化學(xué)蝕刻工藝或兩者相結(jié)合的方法。本 實施例中采用化學(xué)蝕刻的方法將厚度降低為2um。 第3步，參見圖5c，在上述的導(dǎo)電層51'與介質(zhì)層52上形成導(dǎo)通盲孔54。形成導(dǎo) 通盲孔的方法可以采用激光鉆孔的方式也可以采用機械鉆孔的方式，或者采用等離子體蝕 刻或者感光成孔的方式。本實施例中采用激光鉆孔的方式形成導(dǎo)通盲孔。在本實施例中， 該步驟也采用機械鉆孔的方式形成導(dǎo)通通孔55。 第4步，參見圖5d，在上述導(dǎo)通孔的孔壁進行導(dǎo)電化處理，形成種子層56。該制程 中的種子層可以采用化學(xué)沉積的方式，或者使用濺射方式；該種子層可以是以銅為主要成 分的導(dǎo)電載體，也可以是其它金屬導(dǎo)電體的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，優(yōu)先采用化學(xué)沉積銅層的 方法制成導(dǎo)電的種子層56。 第5步，參見圖5e，在上述導(dǎo)電種子層上貼附感光薄膜(抗鍍基材)，通過圖形轉(zhuǎn) 移形成電鍍阻擋層57，顯露出線路圖形。在本實施例中采用感光薄膜材料，并經(jīng)過貼膜、曝 光與顯影形成所需要的電鍍阻擋圖形。 第6步，對上述含電鍍阻擋層的基板進行電鍍，在形成導(dǎo)體圖形的同時，盲孔由電 鍍填充形成實心導(dǎo)電柱58，如圖5f所示，其中59為圖形與導(dǎo)通孔的電鍍層。
第7步，參見圖5g，去掉電鍍阻擋層57。
第8步，參見圖5h，去除裸露的種子層和多余的導(dǎo)電層，保留加厚線路和導(dǎo)電過孔，形成所需要的導(dǎo)電圖形。去除裸露的種子層與導(dǎo)電層的方法可以采用化學(xué)蝕刻、電解和等離子體蝕刻的方式。在本實施例中，優(yōu)先采用化學(xué)蝕刻的方法去除裸露的種子層和導(dǎo)電層， 第9步，根據(jù)疊層的需要，重復(fù)以上步驟1-8制作上一層線路，實現(xiàn)疊孔結(jié)構(gòu)的層間互連和精細線路制作。
權(quán)利要求
一種新型的印制電路板的制造方法，采用改良型半加成法與圖形電鍍下填孔工藝相結(jié)合的方法，其包括如下制作步驟a)制備一介質(zhì)層，在介質(zhì)層上層壓一導(dǎo)電層，形成包含介質(zhì)層與導(dǎo)電層的復(fù)合結(jié)構(gòu)的基板；b)在上述介質(zhì)層與導(dǎo)電層上制作出導(dǎo)通盲孔；c)在上述導(dǎo)電層及導(dǎo)通盲孔的孔壁進行導(dǎo)電化處理，形成種子層；d)在上述基板表面貼感光薄膜，通過圖形轉(zhuǎn)移在上述基板上形成電鍍阻擋層；e)對上述含電鍍阻擋層的基板進行電鍍，在形成導(dǎo)體圖形的同時，導(dǎo)通盲孔由電鍍填充形成實心導(dǎo)電柱；f)去除上述電鍍阻擋層；g)去除裸露的種子層和其下的導(dǎo)電層，保留電鍍形成的導(dǎo)體圖形和線路，形成線路板；h)在上述線路板上重復(fù)以上步驟a)～g)，實現(xiàn)多層疊加。
2. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟a)中所述的基板表面的導(dǎo)電層厚度為0. l-50um。
3. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板制造方法，其特征是，步驟a)形成基板后，采用機械、化學(xué)或兩者相結(jié)合的方法將導(dǎo)電層的厚度降低。
4. 如權(quán)利要求3所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，所述的基板導(dǎo)電層厚度降低到0. l-10um。
5. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟a)中所述介質(zhì)層制作在包含絕緣載體和表面導(dǎo)電層的復(fù)合基板上或者直接制備在導(dǎo)電層上。
6. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟a)項中所述的基板表面的導(dǎo)電層為銅層，鋁層，鎳層或其它導(dǎo)電金屬層，也可以是兩種或兩種以上金屬的復(fù)合層。
7. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟a)中介質(zhì)層上的導(dǎo)電層采用壓合的方式來制備。
8. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟b)中，優(yōu)選采用機械或激光鉆孔的方式形成導(dǎo)通盲孔。
9. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟d)中，采用化學(xué)沉積或物理沉積的方法在導(dǎo)通盲孔的孔壁上形成導(dǎo)電層；在沉積之前優(yōu)選對孔壁進行清潔處理。
10. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟e)中，電鍍只在裸露的導(dǎo)電層上發(fā)生，為圖形電鍍方式。
11. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟e)中，在圖形電鍍中同時完成導(dǎo)體生長與導(dǎo)通盲孔填充電鍍，導(dǎo)通盲孔由電鍍填充形成實心導(dǎo)電柱，實心導(dǎo)電柱可用以實現(xiàn)疊孔。
12. 如權(quán)利要求l所述的新型的印制電路板的制造方法，其特征是，步驟g)中，采用化學(xué)蝕刻、電解和等離子體蝕刻的方式去除裸露的種子層和其下的導(dǎo)電層，優(yōu)先選擇化學(xué)蝕刻工藝。
全文摘要
一種新型的印制電路板的制造方法，基于改良型半加成法與圖形電鍍下填孔工藝形成精細線路和層間互連，具體步驟是a)制備一介質(zhì)層，在介質(zhì)層上層壓一導(dǎo)電層，形成包含介質(zhì)層與導(dǎo)電層的復(fù)合結(jié)構(gòu)的基板；b)在介質(zhì)層與導(dǎo)電層上制作出導(dǎo)通盲孔；c)在導(dǎo)電層及導(dǎo)通盲孔的孔壁進行導(dǎo)電化處理，形成種子層；d)在基板表面貼感光薄膜，通過圖形轉(zhuǎn)移在基板上形成電鍍阻擋層；e)對上述含電鍍阻擋層的基板進行電鍍，在形成導(dǎo)體圖形的同時，導(dǎo)通盲孔由電鍍填充形成實心導(dǎo)電柱；f)去除上述電鍍阻擋層；g)去除裸露的種子層和其下的導(dǎo)電層，保留電鍍形成的導(dǎo)體圖形和線路，形成線路板；h)在線路板上重復(fù)以上步驟a)～g)，實現(xiàn)多層疊加。
文檔編號H05K3/42GK101790288SQ20091004592
公開日2010年7月28日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者付海濤, 任瀟璐, 程凡雄, 羅永紅, 陳培峰 申請人:上海美維科技有限公司