薄层压板的孔塞的制作方法

优先权要求

本申请要求2014年12月23日提交的美国临时申请第62/096011号和2014年12月24日提交的美国临时申请第62/096817号的优先权。

各种特征涉及层压板结构，并且更具体地涉及一种在薄层压板结构内形成孔塞的方法。

背景技术：

层压板结构(诸如，印刷电路板)通常通过首先层压具有另外的外部片/层和/或其他子复合结构的子复合结构来制备。可以在子复合物内形成(例如，钻出)一个或更多个孔，以用于过孔。当层压板变得更薄且孔在直径上变得更大时，使用传统的填孔材料和处理是不充分的。

因此，需要的是一种以高效且成本有效的方式在薄层压板结构中创建孔塞的方式。

技术实现要素：

第一方面提供了一种用于在层压板结构中形成孔塞的方法。形成层压板结构，该层压板结构至少包括电介质层和在电介质层的第一侧上的第一导电箔。在层压板结构中形成未刺穿孔或盲孔(unpiercedorblindhole)，所述未刺穿孔或盲孔从电介质层的第二侧朝向第一导电箔延伸且至少部分穿过电介质层，所述孔具有小于10:1的孔深与孔直径纵横比。在另一个示例中，孔纵横比(例如，孔深与孔直径比)小于3:1。在又一个示例中，孔纵横比可以小于1:1。然后可以在孔中沉积过孔填充油墨(viafillink)。然后，使过孔填充油墨干燥和/或固化，以形成孔塞。

层压板结构还可以包括在电介质层的第二侧上的第二导电箔，其中，孔刺穿第二导电箔。另外，层压板结构还可以包括在第二导电箔上的一次性层(disposablelayer)。

然后，可以利用层压板结构形成多层印刷电路板。

另外，可以穿过孔塞材料(holepluggedmaterial)形成镀制通孔。孔可以利用具有等于或大于125度的顶角(pointangle)的钻头来形成。

在一个情况下，孔可以利用具有等于或大于155度的顶角的钻头来形成。即，孔可以具有底部，该底部具有顶角等于或大于155度的角。以这种方式，钻头可以被构造为在孔内形成经修整的底角部(trimmedbottomcorner)。孔的底部在经修整的底角部之间可以为平坦的(即，不是点)。

在一些示例中，过孔填充油墨可以由以下方式中的至少一个来沉积：(a)丝网印刷、(b)模版印刷或(c)将过孔填充油墨挤压到孔中。在一些情况下，过孔填充油墨沉积通过真空来辅助。在又一些情况下，过孔填充油墨可以在真空室中脱泡(例如，在固化之前)。

在一些情况下，过孔填充油墨可以在烤炉(oven)内被干燥和/或固化。在一些实施方案中，真空干燥和热固化工艺可以同时执行以使过孔填充油墨固化。

在一些实施方案中，第一导电箔可以具有12盎司或更小、2盎司或更小或1盎司或更小的厚度。在其他实施方案中，电介质层可以具有20密耳或更小、16密耳或更小或12密耳或更小的厚度。

孔塞可以由阻镀剂或防止金属镀制的材料制成。

第二方面提供一种具有孔塞的层压板结构。层压板结构可以至少包括电介质层和在电介质层的第一侧上的第一导电箔。在层压板结构中的未刺穿孔或盲孔可以从电介质层的第二侧朝向第一导电箔延伸，所述孔具有小于10:1的孔深与孔直径纵横比。过孔填充油墨可以被沉积在孔中，以形成孔塞。层压板还可以包括第二导电箔，其中，孔刺穿第二导电箔。多个导电层和电介质层联接(couple)到层压板结构，以形成多层印刷电路板。

另外，层压板结构可以包括穿过孔塞材料的镀制通孔(platedthroughhole)。在各种示例中，孔纵横比可以为3:1或更小或1:1或更小。孔可以具有经修整的底角部。在一个示例中，过孔的经修整的底角部可以具有等于或大于125度的顶角。在另一个示例中，过孔的经修整的底角部可以具有等于或大于155度的顶角。

在一些情况下，第一导电箔可以具有12盎司或更小、2盎司或更小或3微米或更小的厚度。在其他情况下，电介质层可以具有20密耳或更小、16密耳或更小或12密耳或更小的厚度。

孔塞可以为阻镀剂或防止金属镀制的材料。

第三方面提供了一种用于在层压板结构中形成孔塞的方法。可以形成层压板结构，该层压板结构包括电介质层、在电介质层的第一侧上的第一导电箔以及在电介质层的第二侧上的第二导电箔。可以对第二导电箔进行掩模并蚀刻，以在第二导电箔上形成暴露电介质层的一部分的开口。可以穿过层压板结构的暴露部分进行激光钻孔，以形成未刺穿孔或盲孔，该未刺穿孔或盲孔朝向第一导电箔延伸，并且至少部分穿过电介质层，孔具有小于10:1的孔深与孔直径纵横比。在孔中沉积过孔填充油墨并固化，以形成孔塞。孔可以刺穿第二导电箔。

层压板结构可以包括在第二导电箔上的一次性层。

附图说明

图1例示了具有填充过孔的未刺穿层压板结构的构造的截面图。

图2是例示了用于形成具有孔塞的未刺穿薄层压板结构的方法的流程图。

图3例示了具有激光钻出填充过孔的未刺穿层压板结构的构造的截面图。

图4是用于形成具有孔塞的薄层压板结构的方法的流程图。

图5例示了根据图1和图2的、可以用于孔的示例性钻头。

具体实施方式

在以下描述中，给出具体细节，以提供本公开的各种方面的彻底理解。然而，本领域普通技术人员将理解，所述方面可以在没有这些具体细节的情况下实践。例如，电路(circuit)可以在框图中示出，以便避免在不必要的细节中使所述方面模糊。在其他情况下，为了不使本公开的方面模糊，可以不详细示出周知电路、结构以及技术。

词语“示例性的”在这里用于意指“充当示例、实例或例示”。这里被描述为“示例性的”的任何实施方案或方面不是必须被解释为比本公开的其他方面优选或有利。同样地，术语“方面”不需要本公开的所有方面包括所讨论的特征、优点或操作模式。

具有填充过孔的示例性未刺穿薄层压板结构

图1例示了具有填充过孔的未刺穿层压板结构100的构造的截面图。在第一阶段(阶段a)，可以通过包括夹在第一导电层或箔106(例如，铜箔)和/或第二导电层或箔104之间的电介质层102来形成层压板结构100。虽然例示了双面层压板100，但还预期使用单面层压板(即，一个电介质层和一个导电层或箔)和/或未覆层层压板。在一个示例中，第一导电层或箔106和第二导电层或箔104可以从常见可用的铜箔厚度(例如，近似在12oz(近似420微米厚或更小)与3微米厚或更小之间)选择。在一个示例中，电介质层102可以具有20密耳或更小的厚度。

在第二阶段(阶段b)，可以使用钻头108来形成穿过第二导电层或箔104和电介质层102的未刺穿或盲孔110，但不钻穿或仅部分钻穿第一导电层或箔106。为了在不刺穿第一导电层或箔106的情况下制作至少穿过第二导电层或箔104的未刺穿孔或盲孔110，钻头顶角可以等于或大于125度。另选地，所用钻头可以具有离层压板结构100的表面或钻孔深度的深度传感器。在又一个实施方案中，钻头可以具有感测钻头何时接触第一导电层或箔和/或第二导电层或箔的传感器。

在第三阶段(阶段c)，在未刺穿层压板结构100中形成孔110。注意，因为使用薄层压板100，所以孔深与孔直径的纵横比可以为10:1或更小、5:1或更小、4：1或更小、3:1或更小、2:1或更小、1:1或更小、1:2或更小、1：3或更小或1:10或更小。例如，如果孔深可以为100微米深且孔直径可以为1毫米宽，那么纵横比(即，孔深与孔直径比)可以为1:10或0.1。传统过孔填充油墨和孔填料机(holefillermachine)被设计为与具有5:1或更高纵横比的通孔一起工作。

在第四阶段(阶段d)，使用孔填料机将过孔填充油墨112(或类似粘度的其他类似地过孔填充材料)沉积到孔110中。在一个示例中，孔填料机可以以防止过孔填充油墨中的气泡的真空辅助的处理为特征。一旦插入孔110中，则过孔填充油墨112可以形成孔塞。在一个示例中，过孔填充油墨112可以为阻镀剂材料。根据各种方法，过孔填充油墨112可以通过丝网印刷或模版印刷、由油墨分散器、由在表面上的挤入而被沉积在孔110中，并且这些处理可以通过真空来辅助。在一些实施方案中，可以利用一次性层来制备被形成在层压板基板100表面上的过孔，使得在过孔填充油墨被沉积在孔110中之后，可以去除一次性层，以清洁层压板结构100的表面。

由于孔深与孔直径的低纵横比(例如，10:1或更小、5：1或更小、4:1或更小、3:1或更小、2:1或更小、1:1或更小、1：2或更小或1:10或更小的纵横比)。应当注意，传统过孔填充材料可能无法适当地填充孔110，并且传统填料机可能为孔塞中气泡的原因。在所提出的方法中，使用适当粘性和触变性能制备的过孔填充油墨，以允许它流入孔110中且填充孔110。在各种示例中，过孔填充油墨112可以具有25摄氏度下100-10000十分之一帕斯卡-秒(decipascal-second)(dps-s)、25摄氏度下200-1000十分之一帕斯卡-秒(dps-s)以及25摄氏度下200-500十分之一帕斯卡-秒(dps-s)等的粘度。触变指数、静态粘度与动态粘度的比可以为2或更大(优选地为3或更大)。在一些实施方案中，过孔填充油墨112还可以为可丝网印刷的、可模版印刷的和/或可挤压填充的。油墨填料机可以以真空辅助和/或加热器为特征以防止油墨中的气泡。

在随后的电镀处理期间，如果过孔填充油墨是阻镀剂材料，则过孔填充油墨112可以防止导电材料被电镀在第一导电层或箔106与第二导电层或箔104之间。

过孔填充油墨112可以被固化或半固化。真空干燥工艺可以在过孔填充油墨112热固化工艺之前应用。可以在真空干燥期间应用热量，以帮助过孔填充油墨脱泡。例如，可以真空干燥用溶剂112制作的过孔填充油墨。在一个示例中，真空干燥条件可以为360毫米汞柱(mmhg)或更小、或150mmhg或更小的压力达设定压力下大于30秒的时间长度或设定压力下大于90秒的时间长度。或者热量可以被施加到过孔填充油墨，以便固化。真空和热固化工艺可以被同时执行，以执行过孔填充油墨的脱泡和固化。

在可选的第五阶段(阶段e)，可以将层压板结构100添加或层压到在层压板结构100的一侧或两侧上的另外层120和122(诸如，具有半固化片的一个或更多个核心结构和/或另外的层压板结构)上，以形成多层结构130。在一个示例中，另外的层压板结构可以包括电介质层和导电层或箔。导电层(例如，导电箔)可以被形成图案以形成电路径或迹线(trace)。

在可选的第六阶段(阶段f)，可以穿过多层结构130(包括穿过过孔填充油墨112)钻出通孔124。通孔124的直径可以小于所形成的第一孔110和或过孔填充油墨112的直径。然后，例如可以通过将平板放置于晶种浴(seedbath)中、然后浸入化学镀铜浴(electrolesscopperbath)中、然后电解电镀(electrolyticplating)来对通孔124进行电镀。

图2是例示用于形成具有过孔填充孔塞的未刺穿薄层压板结构的方法的流程图。形成层压板结构，该层压板结构至少包括电介质层和在电介质层的第一侧上的第一导电箔202。

在层压板结构中形成未刺穿孔或盲孔，该未刺穿孔或盲孔朝向第一导电箔延伸且至少部分穿过电介质层，孔具有小于10:1的孔深与孔直径纵横比204。纵横比(即，孔深与孔直径的)例如可以为10:1或更小、5：1或更小、4:1或更小、3:1或更小、2:1或更小、1:1或更小、1：2或更小或1:10或更小。在一个示例中，使用钻头来形成孔，钻头具有等于或大于125度或更多或155度或更多的顶角。然后，可以在孔中沉积过孔填充油墨206。可以使过孔填充油墨干燥和/或固化以形成孔塞208。随后，可以穿过孔塞材料形成镀制通孔。孔塞可以为阻镀剂或防止金属镀制的材料。

另外，层压板结构还可以包括在电介质层的第二侧上的第二导电箔，其中，孔刺穿第二导电箔。在一个示例中，层压板结构还可以包括在第二导电箔上的一次性层。在一个实施方案中，可以利用层压板结构形成多层印刷电路板。

在一个实施方案中，孔可以利用具有等于或大于125度的顶角的钻头来形成。另选地，孔可以利用具有等于或大于155度的顶角的钻头来形成。钻头可以被构造为在孔内形成经修整的底角部。

在一个示例中，过孔填充油墨可以由以下方式中的至少一个来沉积：(a)丝网印刷、(b)模版印刷或(c)将过孔填充油墨挤压到孔中。

在一些实施方案中，过孔填充油墨可以通过真空(在真空室中)来辅助，以使过孔填充油墨脱泡(即，从过孔填充油墨去除气泡)。

过孔填充油墨的干燥和/或固化例如可以在烤炉内进行。

在一个示例中，同时进行热固化处理。

在各种实施方案中，第一导电箔可以具有12盎司或更小、2盎司或更小或1盎司(oz)或更小的厚度。

在一些实施方案中，电介质层可以具有20密耳或更小、16密耳或更小或12密耳或更小的厚度。

具有激光钻出的填充过孔的示例性未刺穿薄层压板结构

图3例示了具有激光钻出填充过孔的未刺穿层压板结构300的构造的截面图。在第一阶段(阶段a)，可以通过包括夹在第一导电层或箔306(例如，铜箔)和/或第二导电层或箔304之间的电介质层302来形成层压板结构300。虽然例示了双面层压板300，但还预期使用单面层压板(即，一个电介质层和一个导电层或箔)和/或未覆层层压板。在一个示例中，第一导电层或箔306和第二导电层或箔304可以从常见可用的铜箔厚度(例如，近似地12oz(420微米)厚或更小、2oz(70微米)厚或更小、或1oz(35微米)厚或更小)选择。在一个示例中，电介质层302可以具有20密耳或更小(例如，16密耳或更小、12密耳或更小、8密耳或更小)的厚度。

在第二阶段(阶段b)，可以通过化学蚀刻剂的蚀刻工艺或激光摩擦实现敷形掩模形成工艺，以在第二导电层或箔304上形成暴露电介质层302的开口308。

在第三阶段(阶段c)，可以使用激光钻孔来形成穿过层压板结构300的电介质层302的未刺穿孔或盲孔310。在一些示例中，激光器可以为co2激光器、uv激光器、或复杂co2和uv激光器。如果激光孔径对于孔尺寸不足够，则可以使用常见的开孔方法。激光钻孔将通过相邻的铜箔来停止，并且它使得孔为未刺穿的或盲的。

在第四阶段(阶段d)，使用孔填料机将过孔填充油墨312(或类似粘度的其他类似地过孔填充材料)沉积到孔310中。在一个示例中，孔填料机可以以真空辅助处理为特征以防止过孔填充油墨中的气泡。一旦插入孔310中，则过孔填充油墨312可以形成孔塞。在一个示例中，过孔填充油墨312可以为阻镀剂材料。根据各种方法，过孔填充油墨312可以通过丝网印刷或模版印刷、通过油墨分散器、通过在表面上的挤入来沉积在孔310中，并且这些处理可以通过使用真空来辅助。在一些实施方案中，可以利用一次性层来制备过孔被形成穿过的层压板基板300的表面，使得在过孔填充油墨312被沉积在孔310中之后，可以去除一次性层，以清洁层压板结构300的表面。

由于孔深与孔直径的低纵横比(例如，10:1或更小、5：1或更小、4:1或更小、3:1或更小、2:1或更小、1:1或更小、1：2或更小或1:10或更小的纵横比)，传统的过孔填充材料和/或处理不能很好地工作。

应当注意，传统/较厚的过孔填充材料无法适当填充孔310，并且传统填料机可能为孔塞中气泡的原因。这里，使用适当的粘性和触变性能制备的过孔填充油墨，以允许它流入孔310中且填充孔310。在各种示例中，过孔填充油墨312可以具有25摄氏度下100-10000十分之一帕斯卡-秒(dps-s)、25摄氏度下200-1000十分之一帕斯卡-秒(dps-s)和/或25摄氏度下200-500十分之一帕斯卡-秒(dps-s)等的粘度。在一些实施方案中，过孔填充油墨312还可以为可丝网印刷的、可模版印刷的和/或可挤压填充的。油墨填料机可以以真空辅助和/或加热器为特征，以防止油墨中的气泡。

在随后电镀处理期间，如果过孔填充油墨是阻镀剂材料，则过孔填充油墨312可以防止导电材料被电镀在第二导电层或箔304与第一导电层或箔306之间。

然后，可以使过孔填充油墨312固化或半固化。真空干燥工艺可以在过孔填充油墨312热固化工艺之前应用。热量可以在真空干燥期间被施加，以辅助过孔填充油墨脱泡。例如，可以使过孔填充油墨312真空干燥。在一个示例中，真空干燥条件可以为360毫米汞柱(mmhg)或更小、或150mmhg或更小的压力达设定压力下大于30秒的时间长度或设定压力下大于90秒的时间长度。过孔填充油墨可以被施加热量，以便将来固化。真空干燥和热固化工艺可以同时进行。

在可选的第五阶段(阶段e)，可以将层压板结构300添加或层压到在层压板结构300的一侧或两侧上的另外层320和322(诸如，核心结构和/或另外的层压板结构)上，以形成多层结构330。在一个示例中，另外的层压板结构可以包括电介质和导电层或箔。导电层(例如，导电箔)可以被形成图案以形成电路径或迹线。

在可选的第六阶段(阶段f)，可以穿过多层结构330(包括穿过过孔填充油墨312)钻出通孔324。通孔324的直径可以小于所形成的第一孔310和/或过孔填充油墨312的直径。在一个示例中，然后，例如可以通过将平板置于晶种浴中、然后浸入化学镀铜浴中、然后电解电镀来对通孔324进行电镀。

图4是例示了用于形成具有填充孔塞的薄层压板结构的方法的流程图。形成层压板结构，该层压板结构包括电介质层、在电介质层的第一侧上的第一导电箔以及在电介质层的第二侧上的第二导电箔402。然后，可以部分去除(例如，掩模并蚀刻)第二导电箔，以在第二导电箔上形成暴露电介质层的一部分的开口404。然后，可以对层压板结构的暴露部分进行激光钻孔，以形成未刺穿孔或盲孔，该未刺穿孔或盲孔朝向第一导电箔延伸，并且至少部分穿过电介质层，孔具有小于10:1的孔深与孔直径纵横比406。然后，可以在孔中沉积过孔填充油墨408并固化以形成孔塞410。孔刺穿第二导电箔。可以穿过孔塞材料形成镀制通孔。孔塞可以为阻镀剂或防止金属镀制的材料。

另外，层压板结构还可以包括在第二导电箔上的一次性层。在一个示例中，可以利用层压板结构形成多层印刷电路板。

在各种示例中，孔纵横比(过孔深度与直径比)比如可以为10:1或更小、5:1或更小、4:1或更小、3:1或更小、2:1或更小、1:1或更小、1：2或更小。在其他实施方案中，孔纵横比(过孔深度与直径比)比如可以在10:1至1:1之间、在5：1至1:1之间、在4:1至1:1之间、在3:1至1:2之间、或在2:1至1:1或1：2之间。在各种实施方案中，过孔填充油墨可以通过以下方式中的至少一个来沉积：(a)丝网印刷、(b)模版印刷以及(c)将过孔填充油墨挤压到孔中。

在一些实施方案中，过孔填充油墨沉积可以通过真空(在真空室内进行)来辅助，以使过孔填充油墨脱泡(即，从过孔填充油墨去除气泡)。

在一个示例中，过孔填充油墨可以在烤炉内固化。热固化工艺可以同时进行。

在各种示例中，第一导电箔和第二导电箔中的每一个可以具有12盎司或更小、2盎司或更小或1盎司或更小的厚度。

在其他示例中，电介质层具有20密耳或更小、16密耳或更小或12密耳或更小的厚度。

用于孔形成的示例性钻头

图5例示了根据图1和图2的、可以用于孔的示例性钻头。这里，层压板结构502(例如，包括电介质层且不包括导电层，或包括电介质层和一个或更多个导电层或箔)可以具有由钻头504形成的孔，该钻头被成形或构造为在孔内形成经修整的底角部。经修整的底角部使潜在的气泡捕集器(bubbletrap)最小化。例如，钻头可以具有等于或大于125度的顶角β或等于或大于155度的顶角β。因为孔深可能相当窄(相对于孔直径)，所以这种钻头顶角对于形成能够接纳过孔填充油墨的孔可能是必要的。

注意，本公开的方面在这里可以被描述为被描绘为流程图、结构图或框图的处理。虽然流程图可以将操作描述为顺序处理，但操作中的许多可以并行或同时执行。另外，操作的顺序可以被重新布置。处理可以在其操作完成时终止。处理可以与方法、函数、过程、子例程、子程序等对应。当处理与函数对应时，其终止与函数到调用函数或主函数的返回对应。

这里所述公开的各种特征可以在不偏离本公开的情况下在不同的系统和装置中实施。应当注意，本公开的前述方面仅是示例，并且不被解释为限制本公开。本公开的方面的描述旨在是例示性的，并且不限制权利要求的范围。由此可见，本示教可以被容易地应用于其他类型的设备，并且许多替换、修改以及变型将对本领域技术人员显而易见。