用于电路板绝缘保护层的开口方法
【专利摘要】本发明公开一种用于电路板绝缘保护层的开口方法，其首先提供一电路板，其中该电路板包含一基材、设置于该基材的一表面上的一导电层及设置于该导电层上的一绝缘保护层。该开口方法接着以一激光光束照射该绝缘保护层以形成一开口，使得该导电层能经由该开口露出。在实作上，此导电层露出的部分即作为焊接垫。因此，本发明使用工序数较少，且具有加工成本低的优点并可提供高精度的开口，适于高密度布线的电路板制作工艺且能避免现有采用曝光、显影方式的开口成形制作工艺可能引起对位偏移、油墨残留、油墨异物、油墨剥离及化金渗金等问题。
【专利说明】用于电路板绝缘保护层的开口方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电路板制作工艺，尤其是涉及一种用于电路板绝缘保护层的开口 方法。
【背景技术】
[0002] 现有电路板于绝缘保护层形成开口的方法多采用曝光显影的方式，整个流程大致 为保护胶层压合、塞孔油墨印刷、感光油墨（Photo-imageable Solder Resist，PSR)印刷、 熟化、PSR曝光、PSR显影、熟化、化金等。对应不同产品需制作对应的底片，以供PSR曝光流 程使用，但是当制品因前制流程或其他因素致使制品有涨缩现象，可能造成对应原尺寸的 底片与制品匹配偏差，甚至不宜再适用，而需再制尺寸修改后的底片以供使用，徒增制作工 艺复杂度。此外，前述现有开口成形方法牵涉步骤繁多，任一步骤的瑕疵均会严重影响制品 品质，故其制作工艺变异不易缩小。另有先于保护胶层形成开口后再粘合于电路板上的开 口方法，此方法于小开口的生产方式中，通常使用一般模具一次冲切或使用连续模多次冲 切保护胶层成形。其可形成的最小开口 口孔约0. 5mm，孔间距约0. 25mm，冲切精度约0. 05至 0.075mm，但连续模费用较高，不同规格的制品需备有对应的连续模，造成模具费用居高不 下，且此方法仍有前述制品涨缩的问题。在实作上，在大开口与小开口混合的生产方式中， 可采用大开口的部分由一般模具一次冲切形成，小开口的部分则由PSR曝光显影的方法形 成，期以兼取模具较高的成形精度及PSR曝光显影方法相对低成本的优点，但此方法同样 有前述制品涨缩的问题。在实作上，前述开口成形方法常见的问题还有对位偏移、油墨残 留、油墨异物、油墨剥尚及化金渗金等等。
【发明内容】
[0003] 鉴于先前技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种用于电路板绝缘保护层 的开口方法，其使用激光光束照射绝缘保护层以切割该绝缘保护层，进而形成开口，工序数 少、定位精度高，且具有加工成本低的优点并能避免现有采用曝光、显影方式的开口成形制 作工艺可能引起的制作工艺瑕疵问题。
[0004] 本发明的用于电路板绝缘保护层的开口方法，首先提供一电路板，其中该电路板 包含一基材、设置于该基材的一表面上的一导电层及设置于该导电层上的一绝缘保护层。 该开口方法接着以一激光光束照射（或谓切割）该绝缘保护层以形成一开口，使得该导电 层能经由该开口露出。因此，本发明的开口方法使用激光切割技术，使得整体工序数较少， 制作工艺变异控制相对容易，且对于不同规格的制品，加工成本均低并可提供高精度的开 口，适于高密度布线的电路板制作工艺且能避免现有采用曝光、显影方式的开口成形制作 工艺可能引起对位偏移、油墨残留、油墨异物、油墨剥离及化金渗金等问题。此外，本发明的 开口方法激光光束照射位置可先通过识别电路板的方法（例如电路板上设置特定位定图 案或结构以供识别），以决定出需激光光束照射的范围，故可配合每一片电路板进行精确的 定位，可免除现有制品因某些原因造成涨缩现象导致制作工艺变异（例如开口相对于焊接 垫偏移）的问题。
[0005] 另外，在实际应用上，该激光光束可使用紫外线激光光束，其照射方式采用平行路 径扫描的方式实施，Z轴偏离高度（离该绝缘保护层的高度）可设定为0. 1-3. 0mm，切割速 度可设定为l〇_500mm/sec，重复率（Repetition Rate)可设定为40-80KHz，加工能量（功 率）可设定为1.0-10. 0W，路径扫描遍数可设定为1-20遍；前述导电层露出的部分即作为 焊接垫。此外，本发明也适用于多层板，各层间的穿孔（via)也得以激光光束照射形成。
[0006] 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了 解。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为根据本发明的一较佳实施例的开口方法的流程图；
[0008] 图2为根据图1的流程图的开口方法的电路板的剖视图；
[0009] 图3为图2中电路板上形成有开口的剖视图；
[0010] 图4为根据一实施例的具有开口的电路板的俯视图；
[0011] 图5为根据图1的流程图的开口方法的激光光束扫描路径的示意图；
[0012] 图6为根据本发明的另一较佳实施例的开口方法的流程图；
[0013] 图7为根据图6的流程图的开口方法的电路板形成有开口及盲孔的剖视图；
[0014] 图8为图7中电路板形成有电连接结构的剖视图；
[0015] 图9为根据本发明的另一较佳实施例的开口方法的流程图；
[0016] 图10为根据图9的流程图的开口方法的电路板形成有开口及通孔的剖视图；
[0017] 图11为图10中电路板形成有新增的导电层及电连接结构的剖视图；
[0018] 图12为根据本发明的另一较佳实施例的开口方法的流程图；
[0019] 图13为根据图9的流程图的开口方法的电路板形成有开口及盲孔的剖视图；
[0020] 图14为图13中电路板形成有新增的导电层及电连接结构的剖视图。
[0021] 符号说明
[0022] 10 电路板 20 激光产生装置
[0023] 20a 激光光束 100 基材
[0024] 100a 第一表面 100b 第二表面
[0025] 102 第一导电层 104 第二导电层
[0026] 106 第一绝缘保护层108 第二绝缘保护层
[0027] 110 盲孔 112 电连接结构
[0028] 114 通孔 116 第三导电层
[0029] 118 电连接结构 120 绝缘保护层
[0030] 122 盲孔 124 电连接结构
[0031] 1022 焊接垫 1062 开口
[0032] 实施步骤 S100-S130、S200-S230、S300-S340、S400-S440
【具体实施方式】
[0033] 请参阅图1，其为根据本发明的一较佳实施例的开口方法的流程图。本发明的开 口方法是使用激光切割技术以于电路板整绝缘保护层上形成开口，在本实施例中，该开口 方法首先需提供一电路板10,如步骤S100所示；电路板10的剖面示意图如图2所示，其 中为简化图面线条，剖面线未予绘示，在后续图中，亦同，不另赘述。电路板10包含一基 材100、设置于基材100的一第一表面100a上的一第一导电层102、设置于基材100的一 第二表面100b上的一第二导电层104、设置于第一导电层102上的一第一绝缘保护层106 及设置于第二导电层104上的一第二绝缘保护层108 ;其中，第二表面100b相对于第一表 面100a。此电路板10可采用现有制作工艺制作，在本实施例中，基材100可为聚酰亚胺 (p 〇lyimide，PI)，第一导电层102及第二导电层104可为铜箔，第一绝缘保护层106及第二 绝缘保护层108可为非感光或感光型的防焊披覆层（例如liquid photoimageable，LPI) 或其他绝缘覆盖层（例如通过粘胶（以影线表示于图中）粘着于第一导电层102及第二导 电层104上），但本发明不以此为限。
[0034] 接着，该开口方法以一激光光束20a照射第一绝缘保护层106,如步骤S110及图2 所示。在实作上，激光光束20a可由特定的激光产生装置20产生，此为该【技术领域】熟知技 术者可轻易完成，不另赘述。第一绝缘保护层106经激光光束20a照射一段时间后，在第一 绝缘保护层106上即可形成开口 1062,使得第一导电层102能经由开口 1062露出，如步骤 S120及图3所不。根据一实施例，如图4所不，其为一俯视图，开口 1062形成于第一导电 层102的焊接垫1022 (以影线表示并虚线表示其轮廓）上；原则上，开口 1062大小小于焊 接垫1022的大小，亦即开口 1062于第一导电层102的投影落于焊接垫1022的区域内，但 本发明不以此为限。
[0035] 另夕卜，于一般情形，开口 1062大小远大于激光光束20a光束直径（例如 20-30 μ m)，故于实作上，激光光束20a照射第一绝缘保护层106多沿特定路径扫描实施，此 特定路径原则上将能使激光光束20a走遍开口 1062预定区域，此路径可为同心圆路径、平 行路径或其他几何形态的路径，抑或为前述路径的组合，但本发明不以此为限。在本实施例 中，激光光束20a沿一平行路径扫描照射第一绝缘保护层106,该平行路径的示意图如图5 所示，其中路径以实线表示，图中虚线圆圈大致表示开口 1062。采用平行路径扫描有助于 避免开口 1062中心及外围易留有不同间隙而导致后续废料残留。在实作上，可通过于电路 板10上设置特定位定图案或结构，以判断出前述欲形成开口 1062的位置。此外，前述开口 1062的轮廓不限于圆形或矩形，扫描路径也不限于前述同心圆及平行路径，例如扫描路径 依开口 1062轮廓而定。因此，根据本发明的开口方法可配合每一片电路板10进行精确的定 位，可免除现有制品因某些原因造成涨缩现象导致制作工艺变异（例如开口相对于焊接垫 偏移）的问题。另外，于实作上，基于第一绝缘保护层106的厚度及对第一绝缘保护层106 熔融的稳定性，激光光束20a通常会重复沿前述特定路径照射第一绝缘保护层106数遍。
[0036] 开口 1062形成后，该开口方法进一步使用等离子体清洁开口 1062,以清除开口 1062内的残留物（包含保护层残留的绝缘物质、氧化物等等），如步骤S130所示。清洁后， 第一导电层102经由开口 1062露出的部分（例如前述的焊接垫1022)表面干净，以便于 后续制作工艺，例如化金。后续化金等制作工艺可为本【技术领域】熟知技术者所轻易完成， 不另赘述。补充说明的是，激光种类的选用及实施参数可视待照射物质特性而定，于本实施 例中，该开口方法使用紫外线激光，Z轴偏离高度（离第一绝缘保护层106的高度）可设定 为0. 1-3. 0mm，光束移动速度可设定为10-500mm/sec，重复率可设定为40-80KHZ，加工功率 (能量）可设定为1.0-10. 0W，扫描遍数可设定为1-20遍；但本发明均不以此为限。
[0037] 在前述实施例中，该开口方法仅利用激光光束20a于第一绝缘保护层106形成开 口 1062,但本发明不以此为限。请参阅图6,其为根据本发明的另一较佳实施例的开口方法 的流程图。相比较于图1所示的流程图，根据图6所示的流程图的开口方法于开口 1062后， 还包含进一步以激光光束20a经由开口 1062照射第一导电层102及基材100,如步骤S200 所不。第一导电层102及基材100经激光光束20a照射一段时间后，贯穿第一导电层102 及基材100的一盲孔110即可形成，使得第二导电层104能轻由盲孔110露出，如步骤S210 及图7所示。接着，该开口方法使用等离子体清洁开口 1062及盲孔110,以清除开口 1062 及盲孔110内的残留物，如步骤S220所示。之后，该开口方法形成一电连接结构112 (以影 线表示于图中），经由盲孔110电连接第一导电层102及第二导电层104,如步骤S230及图 8所示。在实作上，此电连接结构112可使用铜油墨（Cu ink)或铜膏填充盲孔110,硬化以 形成电连接结构112 ;但本发明不以此为限。之后，电路板10即可进行后续制作工艺，例如 化金。同样地，在本实施例中，基材100下方的导线（即形成于第二导电层104的导线）也 得通过本发明的开口方法以与形成于基材100上方的焊接垫（即形成于第一导电层102) 电连接，进而降低基材100上方布线密度，有利于间距较小的焊接垫配置。补充说明的是， 关于激光种类的选用及实施参数，本发明所属【技术领域】具有通常知识者应可参酌前述各实 施例的相关说明而作适当的激光种类的选用及实施参数的设定，不待赘述。
[0038] 请参阅图9,其为根据本发明的另一较佳实施例的开口方法的流程图。相较于图 6所示的流程图，根据图9所示的流程图的开口方法于开口 1062后，还包含进一步以激光 光束20a经由开口 1062照射第一导电层102、基材100、第二导电层104及第二绝缘保护层 108,如步骤S300所示。第一导电层102、基材100、第二导电层104及第二绝缘保护层108 经激光光束20a照射一段时间后，贯穿第一导电层102、基材100、第二导电层104及第二绝 缘保护层108的一通孔114即可形成，如步骤S310及图10所示。接着，该开口方法使用等 离子体清洁开口 1062及通孔114,以清除开口 1062及通孔114内的残留物，如步骤S320 所示。之后，该开口方法于第二绝缘保护层108上形成一第三导电层116(以影线表示于图 中），如步骤S330及图11所示；该开口方法也形成一电连接结构118(也以影线表示于图 中），经由通孔114电连接第一导电层102、第二导电层104及第三导电层116,如步骤S340 及图11所示。同样地，在实作上，第三导电层116及电连接结构118可使用铜油墨或铜膏填 充通孔114及涂布于第二绝缘保护层108上，硬化以分别形成第三导电层116及电连接结 构118,故步骤S330及S340可同时实施；但本发明不以此为限。之后，电路板10即可进行 后续制作工艺，例如化金。另外，在实作上，第三导电层116上可再形成一绝缘保护层120， 例如防焊层或与前述第一绝缘保护层106及第二绝缘保护层108相同的结构层。补充说明 的是，关于激光种类的选用及实施参数，本发明所属【技术领域】具有通常知识者应可参酌前 述各实施例的相关说明而作适当的激光种类的选用及实施参数的设定，不待赘述。
[0039] 在前述各实施例中，激光均自电路板10同一侧照射电路板10,以形成开口 1062、 盲孔110、通孔114等结构，但本发明不以此为限。请参阅图12,其为根据本发明的另一较 佳实施例的开口方法的流程图。相较于图9所示的流程图，根据图12所示的流程图的开口 方法于开口 1062后，激光光束20a不再继续照射第一导电层102,而是自电路板10的另一 侧照射第二绝缘保护层108、第二导电层104及基材100,如步骤S400所示。第二绝缘保护 层108、第二导电层104及基材100经激光光束20a照射一段时间后，贯穿第二绝缘保护层 108、第二导电层104及基材100的一盲孔122即可形成，如步骤S410及图13所示。接着， 该开口方法使用等离子体清洁开口 1062及盲孔122,以清除开口 1062及盲孔122内的残留 物，如步骤S420所示。在实作上，等离子体清洁开口 1062及盲孔122的步骤可分开或一同 实施。之后，该开口方法如同步骤S330,在第二绝缘保护层108上形成第三导电层116(以 影线表示于图中），如步骤S430及图14所示；该开口方法也形成一电连接结构124 (也以影 线表示于图中），经由盲孔122电连接第一导电层102、第二导电层104及第三导电层116， 如步骤S440及图14所示。同样地，在实作上，第三导电层116及电连接结构124可使用 铜油墨或铜膏填充盲孔122及涂布于第二绝缘保护层108上，硬化以分别形成第三导电层 116及电连接结构124,故步骤S430及S440可同时实施；但本发明不以此为限。之后，电路 板10即可进行后续制作工艺，例如化金。此外，在实作上，第三导电层116上可再形成绝缘 保护层120,例如防焊层或与前述第一绝缘保护层106及第二绝缘保护层108相同的结构 层。根据图12的流程图制作的电路板10 (如图14所示）与根据图9的流程图制作的电路 板10 (如图11所示）结构逻辑相同，但根据图12的流程图的开口方法未破坏第一导电层 102,可保持第一导电层102结构的完整性。补充说明的是，关于激光种类的选用及实施参 数，本发明所属【技术领域】具有通常知识者应可参酌前述各实施例的相关说明而作适当的激 光种类的选用及实施参数的设定，不待赘述。
[0040] 如前述各实施例的说明，本发明的开口方法非仅适用于绝缘保护层的开口作业 (如图3所示的架构），也可适用于双层板的穿孔（via)作业（如图8所示的架构），或多 层板的穿孔（via)作业（如图11所示的架构，其为2. 5层电路板）。此外，基于激光加工 精度相对较高，故本发明的开口方法成形的开口、通孔精准度也高，适于高密度布线的电路 板，尤其是小间距的焊接垫的开口形成作业。相较于现有采用曝光、显影方式的开口成形制 作工艺，根据本发明的开口方法使用的工序数较少，对于不同规格的制品，开口成形的加工 成本均低且定位精度高，适于高密度布线的电路板制作工艺且能避免现有制作工艺可能引 起对位偏移、油墨残留、油墨异物、油墨剥离及化金渗金等问题。
[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1. 一种用于电路板绝缘保护层的开口方法，包含下列步骤： 提供一电路板，该电路板包含一基材、设置于该基材的一第一表面上的一第一导电层 及设置于该第一导电层上的一第一绝缘保护层；以及 以一激光光束照射该第一绝缘保护层以形成一开口，使得该第一导电层能经由该开口 露出。
2. 如权利要求1所述的开口方法，该电路板包含设置于该基材的一第二表面上的一第 二导电层，该第二表面相对于该第一表面，其中该开口方法还包含下列步骤： 以该激光光束经由该开口照射该第一导电层及该基材以形成一盲孔，使得该第二导电 层能轻由该盲孔露出。
3. 如权利要求2所述的开口方法，还包含下列步骤： 形成一电连接结构，经由该盲孔电连接该第一导电层及该第二导电层。
4. 如权利要求3所述的开口方法，包含下列步骤： 以一铜油墨或铜膏填充该盲孔以形成该电连接结构。
5. 如权利要求1所述的开口方法，该电路板包含设置于该基材的一第二表面上的一第 二导电层及设置于该第二导电层上的一第二绝缘保护层，该第二表面相对于该第一表面， 其中该开口方法还包含下列步骤： 以该激光光束经由该开口照射该第一导电层以形成一通孔，贯穿该第一导电层、该基 材、该第二导电层及该第二绝缘保护层； 在该第二绝缘保护层上形成一第三导电层；以及 形成一电连接结构，经由该通孔电连接该第一导电层、该第二导电层及该第三导电层。
6. 如权利要求5所述的开口方法，包含下列步骤： 以一铜油墨或铜膏填充该通孔以形成该电连接结构。
7. 如权利要求5所述的开口方法，包含下列步骤： 以一铜油墨或铜膏同时填充该通孔及涂布于该第二绝缘保护层上，以分别形成该电连 接结构及该第三导电层。
8. 如权利要求1所述的开口方法，该电路板包含设置于该基材的一第二表面上的一第 二导电层及设置于该第二导电层上的一第二绝缘保护层，该第二表面相对于该第一表面， 其中该开口方法还包含下列步骤： 以该激光光束照射该第二绝缘保护层以形成一盲孔，贯穿该第二绝缘保护层、该第二 导电层及该基材，使得该第一导电层能经由该盲孔露出； 在该第二绝缘保护层上形成一第三导电层；以及 形成一电连接结构，经由该盲孔电连接该第一导电层、该第二导电层及该第三导电层。
9. 如权利要求8所述的开口方法，包含下列步骤： 以一铜油墨或铜膏填充该盲孔以形成该电连接结构。
10. 如权利要求8所述的开口方法，包含下列步骤： 以一铜油墨或铜膏同时填充该盲孔及涂布于该第二绝缘保护层上，以分别形成该电连 接结构及该第三导电层。
11. 如权利要求1所述的开口方法，其中该激光光束以一平行路径扫描照射该第一绝 缘保护层以形成该开口。
12. 如权利要求1所述的开口方法，还包含下列步骤： 根据该电路板的相对位置，以决定一扫描路径，使得该激光光束以该扫描路径照射该 第一绝缘保护层以形成该开口。
13. 如权利要求1所述的开口方法，其中该激光光束为紫外线激光光束，光束移动速度 为10-500mm/sec，重复率为40-80KHZ，加工功率为1.0-10. 0W，扫描遍数可设定为1-20遍。
14. 如权利要求1所述的开口方法，其中该第一导电层经由该开口露出的部分作为焊 接垫，该开口于该第一导电层的投影落于该焊接垫之内。
【文档编号】B23K26/38GK104066275SQ201310091743
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】孙永祥, 黄文宏, 黄小燕 申请人:毅嘉科技股份有限公司