线路板的基材及其钻孔方法 【技术领域】
本发明涉及一种线路板及其制造方法，特别是涉及一种线路板的基材及其钻孔方法。 背景技术 在 线 路 板 的 制 造 过 程 中， 通 常 会 进 行 钻 孔 程 序， 以 在 线 路 板 的 板 料 (plate material) 中 形 成 多 个 通 孔 (through hole)， 其 中 此 板 料 例 如 是 铜 箔 基 板 (Copper Clad Laminate， CCL) 或是表面上已沉积 (deposition) 金属层的树脂层。
一般而言，上述通孔钻孔程序通常采用机械钻孔法。 而一般的通孔钻孔程序都 是利用机械钻孔机来进行。 也就是说，目前线路板的通孔大致上都是用机械钻孔法来形 成。 然而，创造另一种新的线路板的基材及其钻孔方法，以促进科技进步以及经济社会 的发展，实属当前重要研发课题之一。
发明内容
本发明提供一种新的线路板的基材，其具有至少一通孔，而此通孔的孔壁的表 面粗糙度在 10 微米以内。
本发明提供一种新的线路板的基材的钻孔方法，以形成上述线路板的基材所具 有的通孔。
基于上述，本发明提出的一种线路板的基材，具有至少一通孔，并包括一上导 电层、一下导电层以及一绝缘层。 下导电层相对于上导电层，而绝缘层配置于上导电层 与下导电层之间，其中通孔是贯穿上导电层、绝缘层与下导电层而形成，并具有一位于 绝缘层的孔壁 (sidewall)。 孔壁的表面粗糙度 (surface roughness) 在 10 微米以内。
本发明的线路板的基材还可采用以下技术措施进一步实现。
在本发明一实施例中，上述通孔是利用一激光光束烧蚀 (ablation) 而形成。
在本发明一实施例中，上述通孔的孔径在 75 微米以下。
在本发明一实施例中，上述绝缘层为一树脂胶片 (prepreg)，树脂胶片包括多根 纤维材料 (fiber material) 以及一包覆这些纤维材料的胶材 (adhesive material)。 这些纤维 材料分别具有熔融端 (fused end)，而这些熔融端裸露于孔壁，其中一根纤维材料的熔融 端熔接另一根纤维材料的熔融端。
在本发明一实施例中，上述通孔更具有一位于上导电层的上开口 (top opening) 以及一位于下导电层的下开口 (bottom opening)，而上开口与下开口重叠 (overlap)。 上述 上开口的口径与下开口的口径的差距在 10 微米以内。
本发明另提出的一种线路板的基材的钻孔方法。 首先，提供一激光钻孔机台， 其具有一桌板以及一激光产生器 (laser generator)，其中激光产生器能朝向桌板发出一激 光光束 (laser beam)。 接着，配置一激光吸收板于桌板上。 接着，配置一板料于激光吸 收板 (laser-absorbed plate) 上。 接着，照射激光光束于板料上，以在板料中形成至少一通孔。 本发明的线路板的基材的钻孔方法还可采用以下技术措施进一步实现。
在本发明一实施例中，上述激光吸收板对波长介于 200 纳米至 14000 纳米之间的 光线的吸收率大于 80％。
在本发明一实施例中，在配置板料于激光吸收板上之前，还包括 ：形成一激光 吸收膜层于板料上。 当板料配置于激光吸收板上时，激光吸收膜层位于板料与激光吸收 板之间。
在本发明一实施例中，上述形成激光吸收膜层的方法包括贴合一干膜 (dry film) 于板料上。
在本发明一实施例中，当板料配置于激光吸收板上时，激光钻孔机台从桌板吸 附板料。
在本发明一实施例中，上述桌板具有多个真空吸孔 (vacuum absorption hole)，而 激光吸收板具有多个分别与这些真空吸孔相通的贯孔。
在本发明一实施例中，上述桌板包括一第一金属板以及一配置于第一金属板上 的第二金属板。
基于上述，本发明利用激光光束对板料进行烧蚀，以在板料上形成至少一个通 孔，进而形成具有至少一通孔的线路板的基材。
以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图 1A 是本发明一实施例的线路板的基材的剖面示意图。 图 1B 是图 1A 中线路板的基材在其通孔处的局部放大示意图。 图 2A 至图 2C 是图 1A 中线路板的基材的钻孔方法的流程示意图。 图 3A 至图 3B 是本发明一实施例的线路板的基材的钻孔方法的流程示意图。 100 ：线路板的基材 102 ：通孔 102a ：上开口 102b ：下开口 104 ：板料 110a ：上导电层 110b ：下导电层 120 ：绝缘层 122 ：纤维材料 122a ：熔融端 124 ：胶材 200 ：激光钻孔机台 210 ：桌板 210a ：真空吸孔 212 ：第一金属板 214 ：第二金属板 220 ：激光产生器 300 ：激光吸收板 302 ：贯孔 304 ：激光吸收膜层 A1 ：局部区域 L1 ：激光光束 R1 ：孔径 S1 ：孔壁具体实施方式
图 1A 是本发明一实施例的线路板的基材的剖面示意图。 请参阅图 1A，线路板的基材 100 包括一上导电层 110a、一下导电层 110b 以及一绝缘层 120。 绝缘层 120 配置 于上导电层 110a 与下导电层 110b 之间，而下导电层 110b 相对于上导电层 110a，即上导 电层 110a 与下导电层 110b 分别配置于绝缘层 120 的相对二侧。
承上述，线路板的基材 100 具有至少一个通孔 102，例如在图 1A 所示的实施例 中，线路板的基材 100 具有多个通孔 102，但在其他未绘示的实施例中，线路板的基材 100 所具有的通孔 102 的数量可以只有一个。 这些通孔 102 是贯穿上导电层 110a、绝缘 层 120 与下导电层 110b 而形成。 也就是说，这些通孔 102 是从上导电层 110a，经过绝缘 层 120 而延伸至下导电层 110b。
通孔 102 可制作成导电通孔结构 (conductive through hole structure) 或导电埋孔 结构 (conductive buried hole structure)，而线路板的基材 100 可直接制造成双面线路板 (double sided circuit board)，或者，也可以制造成多层线路板 (multilayer circuit board) 中 的线路层，例如利用增层法 (build-up)，将线路板的基材 100 制造成多层线路板内的核心 线路层 (core circuit layer)。 在其他未绘示的实施例中，线路板的基材 100 可以更包括一 位于绝缘层 120 中的金属核心层 (metal core layer)。
图 1B 是图 1A 中线路板的基材在其通孔处的局部放大示意图。 请参阅图 1A 与 图 1B 所示，各个通孔 102 具有一位于绝缘层 120 的孔壁 S1，而孔壁 S1 亦为绝缘层 120 位于通孔 102 处的表面。 在这些通孔 102 中，孔壁 S1 的表面粗糙度在 10 微米以内。
上述表面粗糙度是指在孔壁 S1 的单一块局部区域 A1 内，最高高度与最低高度 之间的差距 ；也可以是在多块局部区域 A1 内，最高高度与最低高度之间的平均差距 ；或 者是，在同一个通孔 102 的孔壁 S1 的所有区域内，最高高度与最低高度之间的差距。 因 此，在各个局部区域 A1 或孔壁 S1 的所有区域内，最高高度与最低高度之间的差距大致 上是在 10 微米以内。
当孔壁 S1 的表面粗糙度在 10 微米以内时，有利于后续通孔电镀 (Plating Through Hole，PTH) 的进行，让电镀金属材料 ( 未绘示 ) 容易沉积在这些孔壁 S1 上，以顺利在孔 壁 S1 上形成金属层 ( 未绘示 )。
此外，孔壁 S1 的表面粗糙度也可以在 5 微米以上，并介于 5 微米至 10 微米之 间。 当孔壁 S1 的表面粗糙度在 5 微米以上时，可以增加通孔电镀所形成的金属层对孔壁 S1 的附着力。 如此，金属层较不易从孔壁 S1 脱落。
通孔 102 可利用激光光束烧蚀而形成，而这些通孔 102 的孔径 R1 可在 75 微米 以下，其中孔径 R1 是指单一个通孔 102 的平均孔径。 激光光束可由二氧化碳激光装 置、紫外光激光装置或准分子激光装置所提供，因此激光光束的波长可介于 200 纳米至 14000 纳米之间，而此波长的范围相当于从远红外光 (far-infrared ray) 的波长至近紫外光 (Ultraviolet ray， UV ray) 的波长。
各个通孔 102 更具有一上开口 102a 与一下开口 102b。 上开口 102a 位于上导电 层 110a，而下开口 102b 位于下导电层 110b，其中上开口 102a 与下开口 102b 重叠，即上 开口 102a 位于下开口 102b 的相对处。 上开口 102a 的口径与下开口 102b 的口径二者差 距在 10 微米以内，而一般机械钻孔法所形成的通孔，其上开口与下开口二者口径的差距 大致上也是在 10 微米以内。
在本实施例中，绝缘层 120 可以是具有粘性的材料，其例如是树脂胶片，而绝缘层 120 可包括多根纤维材料 122 以及包覆这些纤维材料 122 的胶材 124。 这些纤维材料 122 可以是玻璃纤维 (glass fiber)，而胶材 124 可以是树脂材料 (resin material)，其例如是 环氧树脂 (epoxy resin)。
承上述，由于通孔 102 是利用激光光束烧蚀而形成，即通孔 102 是用激光光束将 部分绝缘层 120 加热熔化及气化而形成，因此孔壁 S1 的表面，即绝缘层 120 在通孔 102 处的表面，会呈现如同玻璃被融化的外貌，所以这些纤维材料 122 分别具有多个熔融端 122a。
这些熔融端 122a 裸露于孔壁 S1，而这些通孔 102 会暴露出这些熔融端 122a。 由 于这些通孔 102 是部分绝缘层 120 被加热熔化及气化所形成，因此其中一根纤维材料 122 的熔融端 122a 会熔接另一根纤维材料 122 的熔融端 122a。 也就是说，其中二相邻的纤维 材料 122 会在同一个通孔 102 内彼此结合。
一般机械钻孔法对树脂胶片所形成的通孔，其孔壁的表面会呈现玻璃纤维破裂 的外貌，且基本上在同一个通孔内的任二相邻纤维材料是彼此分离而未结合。 因此，通 过肉眼直接观看，或是使用放大镜或显微镜等简易的光学仪器来检视，一般人可以很容 易地分辨出用激光光束烧蚀而成的通孔 102 以及一般机械钻孔法所形成的通孔。 图 2A 至图 2C 是图 1A 中线路板的基材的钻孔方法的流程示意图。 请参阅图 2A 所示，关于本实施例的钻孔方法，首先，提供一激光钻孔机台 200，其具有一桌板 210 以 及一激光产生器 220，其中激光产生器 220 可为二氧化碳激光装置、紫外光激光装置或准 分子激光装置。
桌板 210 可以是一种单层结构的板材，或是一种包括多层结构的复合板材。 举 例而言，当桌板 210 为复合板材时，桌板 210 可包括一第一金属板 212 与一第二金属板 214，而第二金属板 214 配置于第一金属板 212 上。 另外，桌板 210 可具有多个真空吸孔 210a，且真空吸孔 210a 均为贯穿第一金属板 212 与第二金属板 214 而成的贯孔。
接着，配置一激光吸收板 300 于桌板 210 上，其中激光吸收板 300 可以固定在桌 板 210 上，例如激光吸收板 300 粘合或锁固在桌板 210 上。 激光吸收板 300 具有多个贯 孔 302，而这些贯孔 302 分别对应这些真空吸孔 210a，即这些贯孔 302 分别与这些真空吸 孔 210a 相通。
请参阅图 2B 所示，接着，配置一板料 104 于激光吸收板 300 上，其中板料 104 可以是铜箔基板或是表面上已沉积金属层的绝缘层，且板料 104 包括上导电层 110a、下 导电层 110b 以及配置于上导电层 110a 与下导电层 110b 之间的绝缘层 120。 另外，在其 他未绘示的实施例中，板料 104 可以更包括一位于绝缘层 120 中的金属核心层。
当板料 104 配置于激光吸收板 300 上时，板料 104 会被暂时固定在激光吸收板 300 上，例如板料 104 通过真空吸附、锁固或夹具夹持等方式而固定在激光吸收板 300 上。 举例而言，由于桌板 210 具有真空吸孔 210a，而激光吸收板 300 具有这些与真空吸 孔 210a 相通的贯孔 302，因此激光钻孔机台 200 所具有的真空泵 (vacuum pump，未绘示 ) 可从真空吸孔 210a 与贯孔 302 来吸附板材 104。 如此，板材 104 得以暂时被固定在激光 吸收板 300 上。
请参阅图 2B 与图 2C 所示，在板料 104 配置于激光吸收板 300 上之后，激光产 生器 220 朝向桌板 210 发出一激光光束 L1，并照射激光光束 L1 于板料 104 上，并在板料
104 中形成至少一个通孔 102。
详细而言，当激光光束 L1 照射在板料 104 上时，激光光束 L1 会局部加热板料 104，以对板料 104 进行烧蚀。 如此，上导电层 110a、下导电层 110b 与绝缘层 120 三者 会受到激光光束 L1 的局部加热而部分熔化及气化，进而形成通孔 102。 待通孔 102 形成 之后，一种线路板的基材 100 基本上已制造完成。
激光吸收板 300 能吸收激光光束 L1，而在激光光束 L1 烧蚀板料 104 的过程中， 激光光束 L1 亦会烧蚀位于板料 104 底下的激光吸收板 300。 由于激光产生器 220 可为 二氧化碳激光装置、紫外光激光装置或准分子激光装置，所以激光光束 L1 的波长可介于 200 纳米至 14000 纳米之间，而激光吸收板 300 对波长位于 200 纳米至 14000 纳米范围内 的光线的吸收率大于 80％。 如此，激光光束 L1 能被激光吸收板 300 有效地吸收，进而 可烧蚀激光吸收板 300。
承 上 述， 激 光 吸 收 板 300 的 材 料 可 以 是 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 (Polymethylmethacrylate， PMMA， 又 名 亚 克 力 )、 环 氧 树 脂 或 聚 四 氟 乙 烯 (Polytetrafluoroethene， PTFE， 又 名 铁 氟 龙 ) 等 高 分 子 材 料， 或 是 木 材、 纸 浆 或 陶 瓷 (ceramics) 等能有效地吸收激光光束 L1 的材料。 当激光光束 L1 烧蚀板料 104，以形成通孔 102 时，由于激光吸收板 300 能有效 地吸收激光光束 L1，使得激光光束 L1 不易被激光吸收板 300 所反射，因此下导电层 110b 难以被反射的激光光束 L1 所破坏，进而提高线路板的线路可靠度 (reliability)。
由于激光光束 L1 能被激光吸收板 300 有效地吸收而能烧蚀激光吸收板 300，因 此调整激光光束 L1 的参数，例如景深 (focus)，让上开口 102a 的口径与下开口 102b 的口 径二者的差距缩小，而在本实施例中，此差距可以控制在 10 微米以内。
图 3A、图 3B 是本发明一实施例的线路板的基材的钻孔方法的流程示意图。 请 参阅图 3A 所示，本实施例的钻孔方法与前述图 2A 至图 2C 所示的钻孔方法相似，差异仅 在于 ：在本实施例的钻孔方法中，在配置板料 104 于激光吸收板 300 上之前，会形成一激 光吸收膜层 304 于板料 104 上。
具体而言，激光吸收膜层 304 形成于下导电层 110b 上，因此，当板料 104 配置 于激光吸收板 300 上时，激光吸收膜层 304 位于板料 104 与激光吸收板 300 之间。 形成 激光吸收膜层 304 的方法有很多种，而在本实施例中，形成激光吸收膜层 304 的方法是贴 合一干膜于板料 104 上。 因此，激光吸收膜层 304 可以是一种干膜。
请参阅图 3A 与图 3B 所示，当激光产生器 220 所发出的激光光束 L1 烧蚀板料 104，以形成通孔 102 时，激光吸收膜层 304 也能有效地吸收激光光束 L1，让激光光束 L1 不易被激光吸收膜层 304 所反射，以保护下导电层 110b 免受反射的激光光束 L1 所破坏， 提高线路板的线路可靠度。
此外，在激光光束 L1 烧蚀板料 104 的过程中，激光光束 L1 亦能烧蚀激光吸收膜 层 304 与激光吸收板 300，而在本实施例中，通过调整激光光束 L1 的参数，例如景深，也 可以缩小上开口 102a 的口径与下开口 102b 的口径二者的差距，并能控制此差距在 10 微 米以内。
综上所述，本发明利用激光光束对板料进行烧蚀，以在板料上形成至少一个通 孔，同时形成线路板的基材，其中通孔可以制作成导电通孔结构或导电埋孔结构，以作
为线路板中多层线路层之间的电性连接。
其次，由于本发明是利用激光光束烧蚀来形成通孔，因此本发明的通孔的孔径 可以很容易地控制在 75 微米以下。 相较于公知通孔的机械钻孔法，本发明的钻孔方法不 仅具有低成本的优点，同时更符合现今线路板朝向高布线密度发展的趋势。
再者，本发明利用激光吸收板或激光吸收膜层能吸收激光光束，且不易反射激 光光束。 如此，本发明的钻孔方法能保护板料的导电层 ( 例如下导电层 ) 免受反射的激 光光束所破坏，提高线路板的线路可靠度。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本发明的技术人 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作出些许更动或修 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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的范 围内。