专利名称：用于以连续方式制作电路化衬底的装置及方法
技术领域：
本发明涉及制造电路化衬底，例如印刷电路板、芯片载体、及类似电路化衬底。具体而言，本发明涉及制造其中设置有导电通孔的此种衬底。
背景技术：
例如印刷电路板及芯片载体等电路化衬底，尤其是多层型电路化衬底的传统制造涉及许多单独的工艺，例如蚀刻、电镀、层压、钻孔、测试、检查等等。通常，这些工艺是在制造场所内的不同位置处实施，从而需要将部分完成的衬底从这些不同位置处的一个站运送到另一个站。此种转移成本高且费时，尤其当涉及多层式产品时，而鉴于对其中构建有此种板的产品(例如计算机服务器、大型机等)的运行需求的提高，此种多层式产品已成为当今市售的最常见的板。在这些板中，板通常由平行且平的交错的绝缘衬底材料层及导电金属层组成。如同双面板一样，层压结构的外露的外侧通常设置有电路图案，且一个或多个金属内层通常包含电路图案或者在为内部电源层情况下包含基本完整的层。这些基本完整的层还通常包含光孔或其他开口(如果需要)。
在多层式印刷电路板中，需要在板的不同导电层或侧之间提供导电互连。这常常是通过在板中提供会连通所述需要电互连的各侧及各层的金属化导电通孔来实现。对某些应用而言，需要在所有或几乎所有导电层之间制作电连接。通常还需要在板的一面上的电路与一个或多个内电路层之间提供电连接。在这些情况下，提供仅部分地穿过板的“盲通路”。在再一种情况下，此种多层式电路板通常需要内部“通路”，所述内部“通路”完全位于板的结构内并被外部层(包括介电层及导电层二者)覆盖。此种内部“通路”通常形成于最终板的一子部分结构内且随后在最终层压所述板期间与其他层相结合。因此，所属领域中所使用的术语“导电通孔”可同时包括完全穿过板的通孔(在印刷电路领域中也称作电镀通孔或PTH)、从板的一外表面延伸入板的一指定导电层中的“盲通路”、以及由板的外层在内部“捕获”的“内部通路”。
为了在衬底上提供所需的电路图案，需要各种各样的甚至更多的制造工艺，其实例为属于广义的“减性”或“加性”技术范畴内的工艺。减性处理通常需要蚀刻掉(或减去)金属以暴露出其中不需要电路的区域内的衬底表面。相反，加性处理则始于外露的衬底表面(或用于加性电镀的薄的共用金属化层)并在其上所需区域内堆积金属化层，所述所需区域为那些未被先前所涂覆的抗镀材料图案(例如在印刷电路板领域中称作光阻剂)所遮罩的区域。在传统制造中，此种电镀是在工厂中一单独的隔室或位置中进行。
通常，在所需位置上在衬底内或穿过衬底钻制(包括以机械方式或最近使用激光)或冲制通孔。钻孔或冲孔会提供新露出的内部表面，包括通孔桶表面及通孔周边入口表面。然后，将部分或完全由绝缘材料组成的介电衬底(包括一顶部表面、一底部表面及至少一个外露通孔表面)金属化，通常是利用无电金属沉积技术，尽管在所属领域中还已知其他沉积方法。此种通孔的形成也通常在制造工厂内的一单独的不同位置处进行。
在制造例如印刷电路板等电路化衬底中，对衬底采用一个或多个介电薄片。这些薄片通常为有机材料，例如玻璃纤维加强的环氧树脂(在所属领域中也简称为“FR4”)、聚四氟乙烯(例如Teflon-E.I.DuPont deNemours公司的一商标)、Driclad材料(Driclad为本发明受让人Endicott Interconnect Technologies公司的一商标)等等。由于介电衬底为非导电性，因此，为在衬底上实施电镀，通常对衬底播种“晶种”且随后进行上述两种电镀方法之一。通常，这些薄片以矩形形状的单独的薄层形式提供并与包括导电层在内的其他层“堆叠”在一起形成多层式最终结构。
更进一步的制造步骤包括上述检查及测试作业。通常，除手动检查外，检查作业还要求使用例如程控电视摄像机等高度精密的设备，同时测试通常是使用需要熟练专业人员操作的复杂测试装置来完成。这两种作业也通常在工厂中不同于诸如上文所述其他制造作业的位置上实施。
在下列美国专利证书中显示并阐述板制作(包括为板提供此种通孔)方法的实例，这些板只是通过这些方法制成的各种类型板所实例。
6,015,520用于填充印刷线路板中的孔的方法(Method For Filling Hole inPrinted Wiring Boards)6,073,344激光分割电镀通孔侧壁以形成多个导体(Laser Segmentation of PlatedThrough-Hole Sidewalls To Form Multiple Conductors)6,175,087复合层压电路结构及其形成方法(Composite Laminate CircuitStructure And Method Of Forming The Same)6,188,027保护电镀通孔免受化学侵蚀(Protection of a Plated Through Hole FromChemical Attack)6,204,453两信号层一电源层式电路板(Two Signal One Power Plane CircuitBoard)6,349,871用于再加工电路板的方法(Process For Reworking Circuit Boards)6,388,204复合层压电路结构及其互连方法(Composite Laminate CircuitStructure And Methods Of Interconnecting The Same)6,479,093复合层压电路结构及其互连方法(Composite Laminate CircuitStructure And Methods Of Interconnecting The Same)6,493,861一系列互连的电镀通孔通路及其制作方法(Interconnected Series ofPlated Through Hole Vias and Method of Fabrication Therefore)6,495,239介电结构及形成方法(Dielectric Structure And Method Of Formation)6,521,844具有带导线及未固化电介质的可光成像介电结构中的通孔(ThroughHole In A Photoimageable Dielectric Structure With Wired And Uncured Dielectric)6,626,196用于在湿化学处理前除去小的高纵横比钻孔中的气体的结构及方法(Arrangement and Method For Degassing Small-High Aspect Ratio Drilled Holes Prior ToWet Chemical Processing)6,628,531多层式且用户可配置的微印刷电路板(Multi-Layer andUser-Configurable Micro-Printed Circuit Board)6,630,630多层式印刷线路板及其制造方法(Multilayer Printed Wiring Board andIts Manufacturing Method)6,630,743镀铜的PTH桶及制作方法(Copper Plated PTH Barrels and MethodsFor Fabricating)6,631,558盲通路激光钻孔系统(Blind Via Laser Drilling System)6,631,838用于制作印刷电路板的方法(Method For Fabricating Printed CircuitBoard)6,638,690用于制造多层式电路的方法(Method For Producing Multi-LayerCircuits)6,638,858孔金属填充方法(Hole Metal-Filling Method)6,750,405两信号层一电源层式电路板(Two Signal One Power Plane CircuitBoard)人们已经进行了各种尝试来使用可称作连续的方法来制造电路板的至少某些部分。下文将阐述这些方法中某些方法的实例。
在1983年2月8日颁予的第4,372,800号美国专利中阐述一种用于制作加强树脂层压板的“连续”方法，其包括下述步骤用一液态树脂(据说不含挥发性溶剂且能够在固化时不产生液体及气体副产物)来浸渍一纤维衬底；将复数个经树脂浸渍的衬底层压成单个构件；将所述层压板夹于一对覆盖薄片之间；及在不施加明显压力情况下使所述层压板在所述覆盖薄片对之间固化。此专利论述了将所述经树脂浸渍的衬底中的最终树脂含量调节成10％至90重量％(以所述经浸渍衬底的总重量计)。
在1985年12月10日颁予的第4,557,784号美国专利中阐述一种通过下述步骤以“连续”方式制成的金属包层层压板用一可固化液体树脂浸渍复数个纤维衬底；将所述复数个衬底结合在一起并同时将一金属箔层压至所述衬底的至少一侧上；及固化所述层压板。该专利论述了在层压所述金属箔的步骤前在原地连续地将一粘合剂施加至所述金属箔上以形成一薄膜并对所述薄膜加热的各步骤。
在1986年4月1日颁予的第4,579,612号美国专利中阐述形成一种“电层压板”，所述“电层压板”由一绝缘材料网片芯体及位于所述芯体至少一侧上的高纯度电解铜箔制成。所述绝缘材料网片及铜箔从供给卷引至一呈不接触关系的层压机。在其引入层压机前，将铜箔加热至层压作业温度，以使其在接触绝缘材料网片时处于其最大热膨胀长度。此外，当其进入层压机时除去铜箔上的灰尘。所述网片及铜箔以相同的速度移动经过层压机。电层压板在层压机中经过挤压后移动通过一冷却器件。随后，可将所述电层压板卷绕成卷或切割成各个长度。
在1987年4月21日颁予的第4,659,425号美国专利中阐述一种“连续”方法，其中对一金属箔的表面涂覆一无溶剂的热固性树脂涂层。将涂有树脂的箔向前移动至接触一加强布片层以形成一箔/布总成。在一对具有相互面对的表面的以相反方向旋转的循环带之间连续输送所述总成，所述带被加热至树脂的固化温度，其中使所述带压靠所述总成以连续地压实所述总成并使树脂固化以形成一可随后进行电路化的复合产品。此局部工艺并不包括诸如上文所述的对于具有更复杂构造的板、尤其对于那些需要导电通孔作为其一部分的板而言必不可少的许多基本步骤。
在1992年10月13日颁予的第5,153,986号美国专利中阐述一种制作一多层式电子电路封装的方法。所述多层式电路封装具有至少一个层，所述至少一个层为一电路化的经聚合物囊封的金属芯。根据本发明的方法，为所述层的金属芯提供一金属箔。该金属芯箔可作为单个单元或以一卷装进出式工艺形式提供。穿过所述金属箔钻制、蚀刻、或冲制出通孔。然后对穿孔的金属箔涂覆一粘着促进剂以便随后将聚合物粘着至所述箔。然后，通过在包含通孔壁的穿孔金属箔的外露表面上蒸汽沉积、化学蒸气沉积、喷涂或电泳沉积一可热处理的介电聚合物或其前驱物，对穿孔的金属箔芯体涂覆介电聚合物。然后，对所述介电聚合物或其前驱物进行热处理，以在所述穿孔的金属箔表面(包括所述通孔的内表面)上形成一覆形的介电聚合物涂层。然后，可将所述介电聚合物涂层电路化并涂覆以一粘合剂以供层压至下一相邻的层。在层压后，将一个或多个芯片固定至完工的封装上。
在2002年12月31日颁予的第6,500,349号美国专利中阐述一种用于形成多层式电路结构的“连续”方法，其包括将一会形成薄膜的聚合物涂覆并固化到一铜箔的不光滑侧上。清理所述箔的相反的(光滑的)侧并对其涂覆一光阻剂，然后将所述光阻剂烘干。将所述光阻剂曝光并显影以移除非图像区，而留下图像区。然后蚀刻所移除非图像区下面的箔以形成一铜图案，并移除剩下的光阻剂。然后将所述箔切成段，并随后冲制对准孔。然后通过一结合增强处理对所述铜图案进行处理，检查其是否有缺陷并将其层压至一衬底上以形成一多层式电路结构。
与上述及在所属技术领域中已知的其他方法相比，本发明提供一种形成其中具有导电通孔的电路化衬底的新颖且独特的方法。值得注意的是，本文中所界定的方法涉及电路化衬底的制造，其从提供导体及介电材料层开始一直到电路化(全部以连续方式进行)，并接着分割经电路化的元件以制成单独的衬底。然后可将此种衬底结合(例如层压)至其他类似衬底上以形成一更大的多层式结构。相信此种方法将代表所属领域中的一重大进步。
发明内容
因此，本发明的一主要目的是通过提供一种制作此类衬底的新颖且独特的方法来提高电路化衬底技术。
本发明的另一目的是提供一种其中形成数个导电通孔来互连衬底的不同导电层的方法。
本发明的再一目的是提供一种可使用传统印刷电路板技术来实施的方法。
根据本发明的一个方面，界定一种制作复数个电路化衬底的方法，其包括提供一具有第一及第二对置表面的第一导电层；提供第一及第二介电层；将所述第一及第二介电层分别结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面，以形成一连续的结合结构；以复数个图案在该连续的结合结构内形成孔，使所述孔完全贯穿所述结构的厚度；在所述孔内提供导电材料；及随后分割所述连续的结合结构以界定复数个其中分别具有各自的一个孔图案的电路化衬底，所有步骤均是在所述第一导电层呈一连续的完整构件形式的同时进行。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制作复数个电路化衬底的装置，所述装置包括一第一馈送器件，其用于馈送一具有第一及第二对置表面的第一导电层；第二及第三馈送器件，其用于馈送第一及第二介电层；一结合器件，其用于分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面，以形成一连续的结合结构；一孔形成器件，其用于以复数个图案在所述连续的结合结构内形成孔，使所述孔完全贯穿所述结构的厚度；一金属沉积器件，其用于在所述孔内沉积导电材料；及一分割器件，其用于分割所述连续的结合结构以界定复数个其中分别具有各自的一个孔图案中的电路化衬底，所有这些器件均是在所述第一导电层呈一连续的完整构件形式的同时执行上述各个过程。
图1中，A及B图解说明一根据本发明的一个方面用于以一连续方式形成一电路化衬底的装置，所述装置还图解说明制作此一衬底的步骤；图2-5图解说明在使用图1所示装置制造电路化衬底的方法期间所连续形成的电路化衬底的不同部分的局部放大图；图6为一局部图，其图解说明一根据本发明的一替代实施例用于制作一电路化衬底的装置；图7为一相对上述图式大大放大了比例的分解图，其图解说明将使用本文所教示装置及方法形成的不同电路化衬底结合到一起以形成一更大多层式电路化衬底的步骤。
具体实施例方式
为了更好地了解本发明，连同本发明的其他及进一步的目的、优点及功能，结合上述图式参照下文的揭示内容及随附权利要求书。应了解，在各图中将使用相同的编号来指示相同的元件。
本文在界定一种方法时所使用的术语“连续”意指一种其中制造一具有至少一个导电层及两个介电层的电路化衬底中的所有步骤均是在所述至少一个导电层呈一连续层形式的情况下实施，直至实施最终分割来界定最终衬底的尺寸。在实施所有步骤时，所述导电层均保持自其原始源(例如一个卷)提供时的状态，直到最后步骤才进行分割。
本文中所使用的术语“电路化衬底”旨在包括具有至少两个(且较佳更多个)介电层及至少一个(且较佳更多个)金属导电层的衬底。其实例包括由诸如经玻璃纤维加强的环氧树脂(有些在所属领域中被称作“RF-4”介电材料)、聚四氟乙烯(特氟隆)、聚酰亚胺、聚酰胺、氰酸盐树脂等介电材料所制成的结构。本文中所教示的介电层可通常为约2密耳至约4密耳厚，但若需要也可更厚或更薄。电路化衬底的实例包括印刷电路板(或卡)及芯片载体。相信本发明的教示内容也适用于所称的“挠性”电路(其使用例如聚酰亚胺等介电材料)。
图1显示一用于根据本发明的一个方面制作一电路化衬底的装置21。如本文中所示，装置21能够以一连续方式制作此种衬底，此意味着最终衬底的至少一个导电层在其整个处理过程中保持一连续的、基本完整的构件形式(除如本文所述在其中提供孔外)，直至在最终分割步骤从连续的串中移出单独的衬底为止。本发明的其中一个最重要的特征是能够将衬底的不同层结合在一起、同时还能够以与所制成的每一最终衬底相关联的图案形式在衬底串内形成大量的高密度孔图案。可得到这些工艺的此种组合，同时还根据需要实施其他单独的工艺，例如蚀刻、曝光、测试、及类似工艺。
在图1中，A分别自单独的卷构件27及29向一第一结合站31提供第一及第二介电层23及25。作为此馈送作业的一部分，还自一个卷构件35馈送一导电层33以使其将夹在上部与下部介电层23与25之间。较佳地，将这三个层提供至一第一组馈送辊37，第一组馈送辊37将这些层一同拉出并将其馈送结合站31。在一较佳实施例中，结合站31包括至少一对对置的受热辊39及41。这些辊中的每一个均较佳被加热至一预定温度(在一实施例中，加热至一从大约75摄氏度至大约130摄氏度(C)的范围)且均由涂有橡胶的钢芯体构成。可利用各种构件对辊39及41加热，较佳构件为包含于辊的钢芯体内的电阻加热器。每一个辊39及41均显示成位于一外壳45内，但并非必需要求如此。当所述三个层穿过所述辊时，所述辊会在所述三个层上施加一介于从约10磅/每平方英寸(p.s.i.)至约80(p.s.i.)范围内的力。结果，每一外部介电层23及25均牢牢地结合至中间的共用导电层33。
在一较佳实施例中，每一介电层均由一传统的干膜光阻剂构成，一较佳实例为Riston EtchMaster光阻剂，其可从E.I.DuPont de Nemours and Company获得，该公司在美国Research Triangle Park，NC具有一办事处。每一层均较佳拥有介于从约0.6密耳至约2.0密耳范围内的厚度。相应的中间导电层较佳为铜并具有从约0.5密耳至约3密耳的厚度。值得注意的是，此导电层将在本文中所界定的整个方法期间保持为一完整的整体构件，直至将其及相关联的介电层和导电层(如果有)自所示连续形式分离为止。
在进行所述三个层的压缩(层压)后，此时便得到一结合的结构且此时将其传递到下一个站32。在站32处，使由这三个层(与形成外层的电介质一起)构成的结合结构经受一曝光步骤，在此曝光步骤中将光阻材料曝光以在其中界定一特定的孔图案。这些孔将最终在中间铜层内界定光孔图案，这些光孔是为能够穿过所述导电层进行连接(若需要)所必需的。需要在所述外部光阻剂层内界定所述孔图案以界定铜层的图案，这是由于所述光阻剂主要用于此目的并最终将被清除(剥去)。在站32处所实施的曝光作业是使用由编号47所示的习知的曝光灯来实施，应了解，还需要各种掩模结构(未显示)且此种掩模结构为所属领域的技术人员所熟知。
在曝光后，将复合结构移动至站51，在站51中，实施光阻剂显影、在复合结构中蚀刻光孔及移除光阻剂。所述显影是使用一在光刻处理中习知的传统显影剂来实施，所述显影剂沉积在外表面上且因此用来移除光阻材料的相应部分并露出其下面的所需光孔位置。在蚀刻程序中，使用喷涂器件53及55将一传统蚀刻剂(较佳为二氯化铜)喷涂至所述复合结构上。在图3中部分地图解说明如此形成的结构，其中可更好地看到所形成的孔57。该图还显示具有所显影(所移除的)孔59的相应光阻剂23及25。在进一步的注解中，图2显示在移除所述光阻材料以界定这些开口59之后及在蚀刻形成孔57之前的所述复合结构。
虽然将蚀刻确定成提供光孔57的手段，但本发明并非仅限于此，因为也可使用包括机械或激光钻孔及冲孔在内的其他程序，这些方法不需要使用光阻层23及25。
此后，将导电层33进一步前移至光学测试器件61，在其中由高度精密的电视摄像机对所形成的孔(此时只存在于共用导电层33内)进行检查。作为上述显影及蚀刻工艺的一部分，已从铜导电层中完全移除(剥除)了外部介电层23及25，因而此时仅向前移动铜层。在光学检查后，将导电层33连续地向前移动至下一个站63，在此期间实施一粘着处理程序。此可选的程序用于使铜层的外表面作好随后结合至所涂覆的后续介电层及导电层的准备。在一较佳实施例中，在站63处进行的此处理涉及将这些表面曝露在氧化材料(例如通常与其他化学品结合使用的亚氯酸钠)下或经受一所称的BondFilm处理(其目前可在市场上以此名称从Atotech Deutschland GmbH获得，该公司为一家国际性公司，其在美国的营业地址为1750 Overview Drive，Rock Hill，South Carolina)，其中施加一习知的材料并使外部表面粗糙化到为增强后续结合所需的期望程度。在此程序期间，在所述材料处于一自约20摄氏度(C)至约40摄氏度C的温度的同时，使铜层经受所述处理材料的作用达一自约5秒至约2分钟的时间段。然后将经处理的导电层33传送至一第二结合站71，在其中将两对介电层及导电层结合至其对置侧上。每一对均包含一薄导电层73，较佳为一厚度从约0.2密耳至约1.0密耳的铜层。该对中的另一层包含一介电层75-较佳为上述介电材料中的一种、更较佳为DriClad预浸料坯或涂覆有树脂的铜(RCC)。(DriClad为一种由本发明的受让人用来制造衬底产品的习知的介电材料。)此介电层较佳拥有从约1.5密耳至约5密耳的厚度。这些对中的每一对均较佳包括相同的导电及介电材料，但此并非意欲限制本发明，因为由于还可提供不同于铜的导电层，例如铝，所以也可在共用导电层33的各对置侧上涂覆不同的介电材料。每一对介电层及导电层均分别自辊81及83提供。
该结构此时为五层式结构并自馈送辊馈送至站71，在其中利用一第二对受热辊91将介电层75固定地结合至中间铜层33。较佳地，除这些辊较佳被加热至一预定温度(在一实施例中，加热至一从约130摄氏度至约250摄氏度C的范围)并较佳由完整的钢芯体构成外，这些受热辊91与站31处的辊39及41相同。当这些层穿过所述辊时，所述辊会在所述层上施加一从约100p.s.i.至约500p.s.i.范围内的力。结果，每一外部介电层75均牢牢地结合至中间共用导电层33。或者，介电层75可包含一薄膜材料，在此种情况下，既可需要也可不需要导电层73。此外，介电层75可按液体形式施加至导体33，在此种情况下，辊91将为涂布辊或其他类似的涂布器件。
虽然图1中显示只对铜层33的对置侧施加一对导电层及介电层，但本发明并非仅限于此。具体而言，在后续站处添加额外的介电层及导电层对也属于本发明的范围内，此视最终产品的工作要求而定。若如此，将按规定来处理在站71处所示的初始对(以在这两层中的导电层内形成所需的电路图案)且接着使用一类似于在站71处所示的结构(包括类似于辊81及83的供给辊)来施加一第二对导电层及介电层。将以类似方式处理该第二对，以在将其结合至第一对后分别在各导电层中形成所需的图案。也可提供后续对并将其结合。用于实施此种馈送及结合步骤的装置较佳类似于针对层73及75所示的装置，且因此出于方便之目的未予以显示。所述添加更多的对将紧接着在下一个站121中进行，随后是一用于形成所需的每一图案(或向两侧添加对)的站121。然后穿过完整的几层式结构提供在站101处所形成的通孔，在站101处提供于该三层式结构中的初始分组直到此最终阶段才提供。换句话说，直到所有介电层及导电层均得到结合且电路化后才提供完全贯穿所述多层式结构的通孔。因此，仅需要(或要求)一个孔形成工艺来得到这些全部通孔。
如上所示，该作业中的下一步骤是一重要步骤，且其在上述站101处实施。此处，穿过从站71传递来的所述五层式结合结构的整个厚度提供孔(在放大图4中由编号103标记)。(同样，应注意，此处将仅对一所示的五层式实施例形成此种孔，但如果使用更多的介电-导电层对，则将在稍后形成此种孔。)值得注意的是，这些孔以一与提供于导电层33内的内部光孔完全相同的图案形成，因此应了解，精度是至关重要的。在一较佳实施例中，使用机械钻、冲孔装置或通过激光烧蚀来提供所述孔。虽然图1的B中的站101显示上述机械钻105，但在一更佳的实施例中，是利用一UV-YAG激光器。为了实现此种精密钻孔，使包括这些结合层的串停止一从约30秒至约30分钟的预定时间周期。为了不影响钻孔前或钻孔后的处理，在此作业前后以及在其他可能需要停止该网片(例如曝光工具32)的作业前后利用蓄力器(在图式中未显示)。此种蓄力器(例如在一实例中为几个拉紧辊)对于连续网处理而言众所周知且相信没有必要进一步阐述或阐释。在一实例中，可在站101处提供总共10,000个孔，这些孔各自包括一仅约2密耳至约6密耳的直径，且彼此相隔只不过10密耳。应了解，本发明最重要的方面之一是能够全部在一其中还在实施其他重要步骤的连续过程中以如此密集的图案提供如此众多的孔。
在孔形成后，由推进辊111将带孔结构移动至下一个站113，在此期间用一种所属领域已知的传统晶种材料(例如一实例为一种由氯化亚锡与氯化钯形成的溶液)来播种所述孔以启动后续的金属应用。在播种后，使用一无电铜电镀溶液来闪镀所述孔。电镀可继续进行一全构造无电铜电镀或者可转换至电解铜电镀。电镀器件在图1的B中由编号115代表。
在电镀后，将该复合结构向前移动至下一个站121，在此期间将在外部导电层73内界定最终的外部电路图案。在一较佳实施例中，此是使用一习知光刻方法来实现，在该光刻方法中提供一第二光阻剂(即使用喷嘴123)，随后进行曝光(即使用灯125)，并接着进行显影与蚀刻(即使用蚀刻装置127)。所述较佳光阻剂及蚀刻剂与上述在站32及51处所使用的光阻剂及蚀刻剂相同。在此作业后，在站131处再次使用精密的电视摄像机来实施一最终光测试。
最后，将各电路化衬底(由编号33代表且也可在图5中更详细地看到)分离(较佳使用一其中使用对置刀片135的剪切器件)。在一实例中，每一电路化衬底均拥有一约18英寸的宽度及一约24英寸的长度。每一电路化衬底均包括所述共用中间导电层33，共用中间导电层33中具有其光孔以便使用在站113中所电镀的通孔且所述通孔与所述光孔电隔离以互连此时位于外导电层75内的对置的所形成电路图案。
应了解，本发明的独特教示内容之一是能够不仅提供若干各自在其外表面上具有相同的孔图案及导电电路图案的相同的电路化衬底133，而且能够提供上面具有不同的光孔及外部电路图案的电路化衬底。此通过由适当的软件协调站101处的各个成孔作业及站121处的电路图案形成步骤来实现。
在图6中，显示一根据本发明教示内容制作电路化衬底的替代实施例。在图6中，将已传送过站101(只部分地显示)的复合结构传送至所述站113，此时在站113中，形成于该结构内的这些孔中的所有内部污染物得到清除，但并不像在图1的B中一样进行内部电镀。应了解，此污染物移除步骤也属于上述图1的B中所制作结构中的一较佳步骤。在图6中，将该复合的五层式结构传送至一结构141，结构141设计成在所述复合结构中的经过清理的所提供孔内沉积导电浆料143。在一较佳实施例中，此种浆料是使用一由编号145所代表的传统的橡胶滚轴提供，且自所示结构的各对置面施加。在一较佳实施例中，所沉积的导电浆料可为填充有银、铜、金或锡的聚合物，例如可从National Starch and Chemical公司以Ablestick 8175的产品名称购得的或由E.I.duPont deNemours & Company以产品名称CB100提供的这种聚合物。其也可为一有机金属浆料，例如Ormelink，其可从在Carlsbad，California具有一营业场所的OrmetCircuits公司获得。
虽然移离站113的结构包括清除了污染物的孔，但在所界定的导电浆料的沉积前对这些孔播种晶种及进行电镀也属于本发明的范围内。如果需要如此，可提供上文针对站113所述的相同的金属，较佳以所界定的厚度提供。
在浆料沉积后，接下来将该五层式复合结构移动至站151，在此处，需要移除所有外部铜层材料75。此较佳利用蚀刻器件153使用一蚀刻剂(类似于上述的那种蚀刻剂)来实现。然后，以与针对图1的B中的五层式复合结构所述的大致相同的方式将下一个三层式结构进一步前移至剪切作业。
图7代表可使用本发明的教示内容来制作的电路化衬底的高度放大的实例。在图7中，上部及下部衬底133’类似于使用图1的B中的装置所提供的衬底。具体而言，每一衬底133’均包括一其中具有所界定的光孔57’的共用导电层33’。每一衬底133’除通孔161之外还进一步包括外部介电层75’。应注意，在图7中，这些电路化衬底133’中的每一个均在其外表面上包括两个导电层。此可使用本发明的教示内容通过在已界定的导电图案(例如由图1的B中的站121制成)上提供一第二导电层来实现。换言之，只进行对具有所界定图案的铜外层的部分移除。如在图7中所进一步看到，这些外部电路图案中的每一个还均包括可在最终结构中充当信号线的单独的导电元件163。
在图7中还会看到一由图6所示实施例制成的由编号133”所代表的电路化衬底的实例。此结构也包括共用导电层33’及其相应的光孔57、以及外部介电层75及75’。然而，图7中的电路化衬底133”上不包括上述外部导电图案，而是只包括一系列其中具有所述导电浆料143的孔。
在图7中，这三个所示电路化衬底均以所示方式对齐，以使所示导电浆料与对应的对置通孔对对齐。然后，使用传统的层压工艺层压所述复合结构，从而产生一种多层式构造的复合结构，所述复合结构中具有所界定的七个导电层，其中各个导电层通过导电浆料经由中间的电路化衬底133”耦合。在一实例中，用于结合这三个衬底的层压程序是在一约190摄氏度及一约500p.s.i.的相应压力下实施。在本发明的一实例中，所形成的结构拥有一仅约20密耳至约50密耳的总体厚度。其还可拥有与针对上文所界定的各单个衬底所述的类似的宽度及长度，此所形成结构为所述各单个衬底沿一垂直取向对齐的组合。
虽然图7中显示所述导电通孔不与其中一个或这两个中间导电层33’实体耦合，但例如假如该中间导电层用作接地并希望使这些通孔中的一个或多个通孔及与其电耦合的其余导电元件(例如信号线)接地时，也可实现此种实体耦合。
至此，已显示并阐述了一种用于制作电路化衬底的新颖且独特的方法，其中所述衬底是在一连续的工艺过程中形成，在所述工艺中，所述衬底的导电层在整个作业中保持为一完整的薄片(除在其中提供所界定的孔或开口图案时外)。也可具有额外的导电层。值得注意的是，在提供该最终结构的过程中，除实施诸如电路图案形成及类似作业等其他精密作业外，还可形成精密的孔。因此，此方法及所界定的用于实现此方法的装置代表所属领域中的一重大进步。虽然已显示并阐述了本发明的当前较佳的实施例，但所属领域的技术人员可明显看出，可对其作出不同的变动及修改，此并不背离由随附权利要求书所界定的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于制作复数个电路化衬底的方法，所述方法包括提供一具有第一及第二对置表面的第一导电层；提供第一及第二介电层；分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面，以形成一连续的结合结构；在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成孔，以使所述孔完全贯穿所述结构的厚度；在所述孔内提供导电材料；及此后，分割所述连续的结合结构以界定复数个电路化衬底，所述复数个电路化衬底的每一个均具有所述孔图案中相应的一个孔图案，所有所述步骤均是在所述第一导电层呈一连续的整体构件形式的同时实施。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一导电层及所述第一及第二介电层的每一个均由一相应的单独辊提供。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面是使用一对对置的受热辊来实现，所述对置的受热辊中的每一个均在所述第一及第二介电层及所述第一导电层穿过所述对置的受热辊对之间时啮合所述第一及第二介电层中相应的一个介电层。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述形成所述孔是通过一种选自机械钻孔、冲孔及激光烧蚀组成的工艺群组中的工艺来实现。
5.如权利要求4所述的方法，其中用于形成所述孔的所述工艺为激光烧蚀并涉及利用一UV-YAG激光器。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述在所述孔内提供导电材料是使用一电镀工艺来实现。
7.如权利要求6所述的方法，其中在实施所述电镀工艺前对所述孔播种晶种。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述分割所述连续的结合结构以界定复数个电路化衬底是使用一剪切工艺来实现。
9.如权利要求1所述的方法，其进一步包括下述步骤在所述分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面以形成一连续的结合结构后，且在所述在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成所述孔以使所述孔完全贯穿所述结构的所述厚度前，将上面各自具有一导电层的第三及第四介电层结合至所述第一及第二介电层，所述方法还进一步包括在所述第三及第四介电层及其上的所述导电层内形成所述孔。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述将上面各自具有一导电层的所述第三及第四介电层结合至所述第一及第二介电层是使用一对对置的受热辊来实现，所述对置的受热辊中的每一个均在上面具有所述导电层的所述第三及第四介电层穿过所述对置的受热辊对之间时分别啮合所述第三及第四介电层上所述导电层中相应的一个导电层。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述在所述孔内提供所述导电材料包括在所述孔内放置一定量的导电浆料。
12.如权利要求11所述的方法，其进一步包括下述步骤在所述分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面以形成一连续的结合结构后，且在所述在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成所述孔以使所述孔完全贯穿所述结构的所述厚度前，将上面各自具有一导电层的第三及第四介电层结合至所述第一及第二介电层，所述方法还进一步包括在所述第三及第四介电层及其上的所述导电层内形成所述孔。
13.一种用于制作复数个电路化衬底的装置，所述装置包括一第一馈送器件，其用于馈送一具有第一及第二对置表面的第一导电层；用于馈送第一及第二介电层的第二及第三馈送器件；一结合器件，其用于分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面以形成一连续的结合结构；一孔形成器件，其用于在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成孔，以使所述孔完全贯穿所述结构的所述厚度；一用于在所述孔内沉积导电材料的金属沉积器件；及一分割器件，其用于分割所述连续的结合结构以界定复数个电路化衬底，所述复数个电路化衬底中每一个均具有所述孔图案中相应的一个孔图案，所有所述器件均适于在所述第一导电层呈一连续的整体构件形式的同时实施上述各个工艺。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述第一、第二及第三馈送器件中的每一个均包括一上面具有所述层中相应的一个层的馈送辊。
15.如权利要求13所述的装置，其中用于分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面以形成一连续的结合结构的所述结合器件包括一对对置的受热辊，所述对置的受热辊中的每一个均在所述第一及第二介电层及所述第一导电层穿过所述对置的受热辊对之间时啮合所述第一及第二介电层中相应的一个介电层。
16.如权利要求13所述的装置，其中所述金属沉积器件包括一镀覆器件。
17.如权利要求13所述的装置，其中所述分割器件包括一剪切机构。
18.如权利要求13所述的装置，其进一步包括一结合器件，所述结合器件用于在所述分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面以形成一连续的结合结构后、且在所述在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成所述孔以使所述孔完全贯穿所述结构的所述厚度前，将上面各自具有一导电层的第三及第四介电层结合至所述第一及第二介电层，所述孔形成器件还在所述第三及第四介电层及其上的所述导电层内形成所述孔。
19.如权利要求13所述的装置，其中所述金属沉积器件包括一电子浆料沉积器件。
20.如权利要求19所述的装置，其进一步包括一结合器件，所述结合器件用于在所述分别将所述第一及第二介电层结合至所述第一导电层的所述第一及第二对置表面以形成一连续的结合结构后、且在所述在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成所述孔以使所述孔完全贯穿所述结构的所述厚度前，将上面各自具有一导电层的第三及第四介电层结合至所述第一及第二介电层，所述孔形成器件还在所述第三及第四介电层及其上的所述导电层内形成所述孔。
21.如权利要求13所述的装置，其中用于在所述连续的结合结构内以复数个图案形式形成所述孔以使所述孔完全贯穿所述结构的所述厚度的所述孔形成器件是选自由机械钻、冲孔装置、及一激光器组成的器件群组中。
22.如权利要求21所述的装置，其中所述孔形成器件包括一激光器，所述激光器为一UV-YAG激光器。
全文摘要
本发明提供一种用于使用一连续卷形式来制作电路化衬底的装置及方法，其中将导体层及介电层馈送至所述装置中、使其结合并将其传递至其他邻近工作站，在这些工作站中进行诸如孔形成、电路化及最终分割等不同的工艺过程。然后，可将所形成的衬底分别结合至其他类似的衬底来形成一具有复数个导电通孔、导电层及介电层作为其一部分的更大的多层式衬底。
文档编号H05K3/00GK1856221SQ200610072098
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月21日
发明者约翰·M·劳费尔, 沃亚·R·马尔科维奇, 詹姆斯·W·奥班德, 威廉·E·威尔逊 申请人:安迪克连接科技公司