线路板的层间导通结构与其制造方法与流程

1.本发明是有关于一种线路板与其制程，且特别是有关于一种线路板的层间导通结构与其制造方法。


背景技术：

2.现有多层线路板(multilayer wiringboard)大多具有通孔、导电通孔结构(conductive through hole structure)与多层线路层。导电通孔结构形成于通孔内，而导电通孔结构的两端分别连接两层不共平面的线路层，以使这两层线路层彼此电性连接。导电通孔结构与线路层之间相连接的部分，即导电通孔结构位于通孔的任一端附近的部分，具有较脆弱的结构而有时候会形成裂痕(crack)，导致可靠度(reliability)降低，造成导电通孔结构与线路层之间可能出现断路等缺陷。


技术实现要素：

3.本发明至少一个实施例提供一种线路板的层间导通结构，以强化上述导电通孔结构与线路层之间相连接的部分的结构。
4.本发明至少一个实施例还提供上述线路板的层间导通结构的制造方法。
5.本发明至少一个实施例所提供的层间导通结构适于形成在线路板中，其中线路板包括两条走线与位于这些走线之间的绝缘部。绝缘部具有通孔，而层间导通结构位于通孔中，并连接这些走线。层间导通结构包括柱体与一对凸出部。柱体位于通孔中，并具有相对两端面。这些凸出部分别连接这些端面与这些走线，并分别位于通孔的两端，其中各条走线具有连接绝缘部的内表面与远离绝缘部的外表面，而这些凸出部分别凸出于这些走线的外表面。各个凸出部具有凸出曲面，其中凸出曲面与通孔的轴心之间的距离小于通孔的半径。
6.在本发明至少一个实施例中，各条走线更具有长轴，而通孔具有孔壁。各个凸出部相对于孔壁的壁厚从长轴沿着孔壁朝向远离长轴的方向而递减。
7.在本发明至少一个实施例中，上述凸出曲面具有曲率半径，其中曲率半径、轴心与走线的长轴共平面，且曲率半径大于或等于3微米。
8.在本发明至少一个实施例中，上述柱体的形状为筒状，而柱体还具有最薄壁厚。
9.在本发明至少一个实施例中，上述柱体包括一对末端部与中央段。这些末端部分别具有这些端面，而中央段连接于这些末端部之间，其中各个末端部的壁厚大于中央段的壁厚。
10.在本发明至少一个实施例中，各个末端部的壁厚从端面朝向中央段递减。
11.在本发明至少一个实施例中，上述柱体还具有最薄壁厚，而最薄壁厚位于中央段。
12.在本发明至少一个实施例中，各个凸出部还具有第一曲面与第二曲面。第一曲面从凸出曲面延伸至外表面，而第二曲面从凸出曲面延伸至中央段的内壁面。
13.在本发明至少一个实施例中，各个凸出部还具有第一曲面，而第一曲面从凸出曲面延伸至外表面。
14.本发明至少一个实施例所提供的线路板的层间导通结构的制造方法包括以下步骤。首先，提供线路基板，其中线路基板包括两条初始走线与位于这些初始走线之间的绝缘部。之后，形成通孔于线路基板中，其中通孔从其中一条初始走线延伸至另一条初始走线。形成两图案化遮盖层，其中线路基板位于这些图案化遮盖层之间，而这些图案化遮盖层分别覆盖通孔两端的边缘，但不覆盖这些初始走线。这些图案化遮盖层分别具有两开口，而这些开口与通孔连通。之后，以这些图案化遮盖层作为遮罩，对线路基板与通孔进行电镀制程。在进行电镀制程之后，移除这些图案化遮盖层。
15.在本发明至少一个实施例中，上述制造方法还包括在形成这些图案化遮盖层之前，在线路基板上与通孔内形成种子层，其中种子层全面性覆盖线路基板与通孔的孔壁。
16.在本发明至少一个实施例中，上述制造方法还包括在移除这些图案化遮盖层之后，移除位于线路基板上的部分种子层。
17.在本发明至少一个实施例中，上述移除部分种子层的方法包括微蚀刻(micro-etching)。
18.在本发明至少一个实施例中，这些图案化遮盖层皆为经曝光与显影之后的干膜。
19.在本发明至少一个实施例中，形成通孔的方法包括激光钻孔或机械钻孔。
20.基于上述，由于位于通孔两端的凸出部会凸出于走线的外表面，而且各个凸出部的凸出曲面与通孔轴心之间的距离小于通孔的半径，因此层间导通结构在凸出部处具有相当厚的厚度，以强化层间导通结构与走线之间相连接的部分的结构，降低或避免裂痕的形成。
附图说明
21.图1至图9是本发明至少一个实施例的线路板的层间导通结构的制造方法的示意图。
22.图10a是图9中的线路板的剖面立体示意图。
23.图10b是图9中的线路板的俯视示意图。
24.图10c是图10a中的线路板的剖面立体示意图。
25.图10d是图10b中的线路板的剖面示意图。
26.【主要元件符号说明】
27.10：线路基板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11：初始走线
28.12：绝缘部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12a：上表面
29.12b：下表面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13：通孔
30.13a：轴心
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13e：通孔13两端的边缘
31.13s：孔壁
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15：种子层
32.15t：厚度
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18：金属层
33.60：图案化遮盖层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
61：开口
34.100：层间导通结构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
110：柱体
35.111：端面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
113：导通孔
36.115：中央段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
115s：内壁面
37.119：末端部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
120：凸出部
38.121：第一曲面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
122：第二曲面
39.129：凸出曲面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
129r：曲率半径
40.900：线路板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
910：走线
41.910a：长轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
911：外表面
42.912：内表面
ꢀꢀꢀꢀꢀ
d9：凸出曲面129与通孔13的轴心13a之间的距离
43.r13：通孔13的孔径
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
r60：开口61的孔径
44.r13：通孔13的半径
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
t15、t19、t20：壁厚
具体实施方式
45.在以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，图式中的元件(例如层、膜、基板以及区域等)的尺寸(例如长度、宽度、厚度与深度)会以不等比例的方式放大。因此，下文实施例的说明与解释不受限于图式中的元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际制程及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。例如，图式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非线性的特征，而图式所示的锐角可以是圆的。所以，本案图式所呈示的元件主要是用于示意，并非旨在精准地描绘出元件的实际形状，也非用于限制本案的申请专利范围。
46.其次，本案内容中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字不仅涵盖明确记载的数值与数值范围，而且也涵盖发明所属技术领域中具有通常知识者所能理解的可允许偏差范围，其中此偏差范围可由测量时所产生的误差来决定，而此误差例如是起因于测量系统或制程条件两者的限制。此外，「约」可表示在上述数值的一个或多个标准偏差内，例如
±
30％、
±
20％、
±
10％或
±
5％内。本案文中所出现的「约」、「近似」或「实质上」等这类用字可依光学性质、蚀刻性质、机械性质或其他性质来选择可以接受的偏差范围或标准偏差，并非单以一个标准偏差来套用以上光学性质、蚀刻性质、机械性质以及其他性质等所有性质。
47.图1至图9是本发明至少一个实施例的线路板的层间导通结构的制造方法的示意图。请参阅图1与图2，在本实施例的制造方法中，首先，提供线路基板10，其中图1是线路基板10的俯视示意图，而图2是图1中沿线2-2剖面而绘制的剖面示意图。线路基板10实质上为线路板，并且具有至少两层线路层。
48.在本实施例中，线路基板10实质上可以是双面线路板(double-sided wiring board)，并具有两层线路层，其中各层线路层包括至少一条走线。以图2为例，线路基板10包括两层不共平面的线路层，而各层线路层包括一条初始走线11，其中绝缘部12位于上述两层线路层之间。也就是说，绝缘部12位于这两条初始走线11之间。
49.在其他实施例中，线路基板10实质上也可以是多层线路板(multilayer wiring board)，并具有超过两层的线路层，其中至少一层线路层可以位于绝缘部12内。具体而言，绝缘部12可以包括多层彼此堆迭的绝缘层(未绘示)，而至少一层线路层可夹置在相邻两层绝缘层之间。上述绝缘层的材料可以是树脂或陶瓷。例如，绝缘层可由树脂片(prepreg)所形成。
50.特别一提的是，当线路基板10具有超过两层的线路层时，线路基板还可以包括至少一个导电盲孔结构(conductive blind via structure，未绘示)。导电盲孔结构配置在绝缘部12内，并连接相邻两层线路层，以使相邻两层线路层能通过导电盲孔结构而彼此电性连接。此外，各层线路层也可以更包括至少一个接垫(pad，未绘示)。接垫可供电子元件装
设，而至少一条初始走线11可以连接至少一个接垫。
51.由于线路基板10可以具有超过两层的线路层，因此线路基板10所具有的线路层的数量可以是三层或三层以上，不限制为两层。此外，在其他实施例中，各层线路层可以包括多条走线。因此，即使线路基板10实质上为具有两层线路层的双面线路板，线路基板10也可以包括两条以上的初始走线11，其中至少两条初始走线11可设置在绝缘部12的上表面12a或下表面12b。
52.请参阅图3与图4，其中图3是线路基板10的俯视示意图，而图4是图3中沿线4-4剖面而绘制的剖面示意图。接着，形成至少一个通孔13于线路基板10中，其中形成通孔13的方法可以是激光钻孔或机械钻孔。须说明的是，图3与图4各别仅绘示一个通孔13，但在其他实施例中，也可以形成多个通孔13。所以，图3与图4并不限制通孔13的数量。
53.通孔13是贯穿线路基板10而形成，其中通孔13从其中一条初始走线11(例如位于上表面12a的初始走线11)延伸至另一条初始走线11(例如位于下表面12b的初始走线11)，并形成于绝缘部12的内部。因此，绝缘部12具有至少一个显露于上表面12a与下表面12b的通孔13。此外，在形成通孔13的过程中，不仅部分绝缘部12被移除，部分初始走线11也可被移除。
54.请参阅图5，其是依据图4而绘制的剖面示意图。在形成通孔13以后，在线路基板10上与通孔13内形成种子层15，其中种子层15全面性覆盖线路基板10与通孔13。具体而言，通孔13具有孔壁13s，而种子层15全面性覆盖这些初始走线11、绝缘部12的上表面12a与下表面12b以及孔壁13s。种子层15可以通过无电电镀(electroless plating)或物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)而形成，其中物理气相沉积例如是溅镀或蒸镀。此外，种子层15具有相当薄的厚度15t，其例如是在0.2微米与1.2微米之间。
55.请参阅图6与图7，接着，形成两层图案化遮盖层60。这些图案化遮盖层60分别覆盖线路基板10的相对两侧，其中图6绘示被这些图案化遮盖层60覆盖的线路基板10的俯视示意图，而图7绘示图6中沿线7-7剖面而绘制的剖面示意图。线路基板10位于这些图案化遮盖层60之间，而这些图案化遮盖层60可以不覆盖初始走线11。
56.这些图案化遮盖层60分别具有两开口61，即各个图案化遮盖层60具有一个开口61，其中这些开口61会对准通孔13，以使这些开口61能与通孔13连通。在本实施例中，开口61的孔径r60小于通孔13的孔径r13，以使这些图案化遮盖层60能分别覆盖通孔13两端的边缘13e(请参考图3)。由于图案化遮盖层60可不覆盖初始走线11，所以位于初始走线11处的部分边缘13e不被图案化遮盖层60所覆盖，如图6所示。此外，这些图案化遮盖层60可以皆为经曝光与显影之后的干膜。
57.须说明的是，由于在其他实施例中，通孔13可以形成多个，所以不仅绝缘部12可以具有多个通孔13，而且各个图案化遮盖层60也可以具有多个对准这些通孔13的开口61。也就是说，各个图案化遮盖层60具有至少一个开口61。因此，各个图案化遮盖层60所具有的开口61的数量不限制仅为一个。
58.请参阅图8，之后，以这些图案化遮盖层60作为遮罩，对线路基板10与通孔13进行电镀制程。具体而言，在形成这些图案化遮盖层60之前，种子层15已全面性覆盖线路基板10与孔壁13s，因此可对种子层15施加电流以进行电镀制程，以在未被图案化遮盖层60覆盖的区域沉积金属，从而在通孔13中形成层间导通结构100以及在各条初始走线11上形成一层
金属层18。从图8来看，层间导通结构100包括位于通孔13内的部分种子层15，而这些初始走线11位于这些金属层18之间。
59.上述电镀制程包括通孔电镀(plating through hole，pth)制程，而电镀制程所采用的电镀液可以包括低浓度的平整剂(leveler)，或是不含平整剂。平整剂含有多个正电离子，并且容易附着在负电荷密度高的地方，以阻碍金属沉积。因此，以上采用低浓度平整剂，或是无平整剂的电镀制程能使较多金属沉积在通孔13两端的边缘13e(标示于图7)处。
60.请参阅图8与图9，在进行电镀制程之后，即形成层间导通结构100之后，移除这些图案化遮盖层60。在移除这些图案化遮盖层60之后，移除位于线路基板10上的部分种子层15，并保留被金属层18与层间导通结构100所覆盖的其他种子层15，其中被保留的种子层15位于孔壁13s与线路层(例如初始走线11)上。至此，一种包括绝缘部12、层间导通结构100与多条走线910(图9绘示两条)的线路板900基本上已制造完成，其中各条走线910包括初始走线11、金属层18与部分种子层15，而部分种子层15位于初始走线11与金属层18之间。
61.移除部分种子层15的方法可以包括微蚀刻。微蚀刻通常是湿蚀刻，所以在进行微蚀刻的过程中，不仅部分种子层15被移除，而且部分层间导通结构100也会被移除。然而，种子层15的厚度15t相当薄(例如在0.2微米与1.2微米之间)，而且微蚀刻的蚀刻量例如约0.2微米与0.6微米之间。因此，在经过微蚀刻之后，层间导通结构100与金属层18两者的厚度与外观基本上不会有显著的变化。换句话说，层间导通结构100与金属层18两者的厚度与外观基本上是不受微蚀刻的影响。
62.图10a是图9中的线路板的剖面立体示意图，其中图10a绘示出经剖面后的导通孔113与走线910，以使图10a能呈现导通孔113的内部结构与走线910的初始走线11、种子层15以及金属层18。此外，图10a中的走线910可以是沿着平行于走线910的延伸方向剖面而绘制。
63.请参阅图9与图10a，在线路板900中，绝缘部12位于这些走线910之间，而适于形成在线路板900中的层间导通结构100连接这些走线910，并包括柱体110与一对凸出部120。为了在图9中清楚呈现柱体110、凸出部120与走线910，图9以虚线表示柱体110、凸出部120与走线910三者之间的边界(boundary)。须说明的是，图9所示的虚线为虚拟的辅助线，而柱体110、凸出部120与走线910三者之间的边界在实际情况中不是明显可见。
64.柱体110位于通孔13中，并具有相对两端面111。这些凸出部120分别位于通孔13的两端，并分别连接这些端面111与这些走线910。所以，柱体110位于这些凸出部120之间，而在通孔13的任一端，凸出部120会凸出于端面111。另外，由于层间导通结构100包括位于通孔13内的部分种子层15，因此柱体110与凸出部120每一者也包括部分种子层15，如图9所示。
65.在本实施例中，层间导通结构100可以是中空的。具体而言，柱体110的形状可以是筒状，并具有导通孔113，其中导通孔113与通孔13两者实质上可以是同轴的(coaxial)。柱体110包括一对末端部119与中央段115，其中中央段115连接于这些末端部119之间。这些末端部119分别具有这些端面111，所以这些末端部119分别连接这些凸出部120。
66.必须说明的是，虽然在本实施例中，层间导通结构100可以是中空的，但在其他实施例中，层间导通结构100也可以是实心的。具体而言，其他实施例中的柱体110可以是实心金属柱，并且不具有导通孔113。因此，层间导通结构100不限制是中空的。此外，在其他实施
例中，层间导通结构100可以还包括填满导通孔113的填充材料，其例如是油墨、银胶或铜膏。
67.各个末端部119的壁厚t19可以大于中央段115的壁厚t15，其中图9所示的壁厚t15可以是柱体110的最薄壁厚。换句话说，柱体110所具有的最薄壁厚(即图9所示的壁厚t15)位于中央段115。此外，各个末端部119的壁厚t19可从端面111朝向中央段115递减，如图9所示。因此，导通孔113具有不均匀的孔径。
68.各个凸出部120具有凸出曲面129。在进行上述电镀制程以形成层间导通结构100的过程中，可采用包括低浓度平整剂或是不含平整剂的电镀液，以使较多金属能沉积在通孔13的两端。如此，这些凸出部120得以形成，而凸出曲面129与通孔13的轴心13a之间的距离d9可以明显小于通孔13的半径r13，其中半径r13等于一半的孔径r13(请参考图7)。
69.各条走线910具有外表面911与内表面912。内表面912连接绝缘部12，而外表面911远离绝缘部12，其中这些凸出部120分别凸出于这些走线910的外表面911。各个凸出部120可以还具有第一曲面121以及第二曲面122。第一曲面121从凸出曲面129延伸至外表面911，而第二曲面122从凸出曲面129延伸至中央段115的内壁面115s，如图9所示。
70.图10b是图9中的线路板的俯视示意图，而图10c是图10a中的线路板的剖面立体示意图，其中图10c是沿着端面111与种子层15的壁面剖面，并移除位于端面111正上方的部分凸出部120而绘制。因此，在图10c中，大部分的凸出部120被省略，而图10c未标示剩下的凸出部120。
71.请参阅图10b与图10c，各条走线910更具有长轴910a，其中图9可以是沿着图10b中的长轴910a剖面而绘制的剖面示意图，而长轴910a可以实质上通过轴心13a。此外，图10a所示的走线910可以是沿着平行于长轴910a的方向剖面而绘制，以呈现出走线910的初始走线11、种子层15与金属层18。
72.从图10b可以得知，各个凸出部120相对于孔壁13s的壁厚t20可以是从长轴910a沿着孔壁13s朝向远离长轴910a的方向而递减，如图10b所示。
73.图10d是图10b中的线路板的剖面示意图，其中图10d是沿着图10b中的长轴910a剖面绘制而成。请参阅图10d，在层间导通结构100中，凸出曲面129具有曲率半径129r，其可大于或等于3微米。因此，层间导通结构100的凸出部120具有足够的厚度，以使层间导通结构100与走线910之间相连接的部分具有一定的结构强度，从而有效降低或避免裂痕的形成。此外，从图10d所示的剖面示意图可以明显得知曲率半径129r、轴心13a以及长轴910a三者是共平面。
74.值得一提的是，以上实施例所揭示的层间导通结构100可以是导电通孔结构。然而，在其他实施例中，层间导通结构100也可以是导电埋孔结构(conductive buried hole structure)。具体而言，线路板900可以是线路板的半成品，而在后续制程中，可以在线路板900的相对两侧额外制作多层线路层，其中这些线路层可以用增层法来形成。在制作这些线路层的过程中，层间导通结构100的两端可以分别覆盖两层绝缘层，其中此绝缘层可由树脂片所形成。如此，层间导通结构100能被埋设在线路板内，从而形成导电埋孔结构。
75.综上所述，本发明至少一个实施例所提供的层间导通结构包括一对位于通孔两端的凸出部。由于凸出部会凸出于走线的外表面，且各个凸出部的凸出曲面与通孔轴心之间的距离小于通孔的半径，因此层间导通结构在凸出部处具有相当厚的厚度。如此，凸出部能
强化层间导通结构与走线之间相连接的部分的结构，以降低或避免裂痕的形成，进而维持或提升可靠度。
76.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。