电路板及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种电路板及其制造方法，且特别是有关于一种具有可供电子元件装设的凹槽的电路板以及此电路板的制造方法。

背景技术

现有电路板具有至少一个接垫，其可用于连接电子元件，以使电子元件能装设于电路板上，从而让电子元件能经由接垫而电性连接电路板。一般的接垫大多凸出于电路板的介电层，而且需要有足够大的面积供电子元件装设，防止电子元件与接垫分离而造成可靠度(reliability)下降的问题。

发明内容

本发明至少一实施例提供一种电路板，其具有可供电子元件装设的凹槽。

本发明另一实施例提供一种电路板制造方法，以制造上述电路板。

本发明至少一实施例所提供的电路板包括绝缘层、底层接垫以及延伸导电层。绝缘层包括表面与形成于此表面的凹槽，其中凹槽具有底部以及多面侧壁，而这些侧壁连接底部的边缘。底层接垫设置于凹槽内，并位于底部上。延伸导电层设置于其中一面侧壁上，并连接底层接垫，其中延伸导电层从底层接垫，并沿着侧壁而延伸。

在本发明至少一实施例中，上述电路板还包括周边导电层。周边导电层设置于上述表面，并覆盖凹槽的边缘，其中周边导电层连接延伸导电层，并从延伸导电层延伸。

在本发明至少一实施例中，上述电路板包括多个底层接垫与多个延伸导电层，而绝缘层包括多个凹槽，其中这些底层接垫与这些延伸导电层分别位于这些凹槽内。

在本发明至少一实施例中，上述两个底层接垫位于其中一个凹槽内，并且彼此分开。

在本发明至少一实施例中，上述两个延伸导电层位于其中一个凹槽内，而位于同一个凹槽内的两个延伸导电层彼此面对面设置。

在本发明至少一实施例中，上述电路板还包括电子元件。电子元件设置于凹槽内，并电性连接底层接垫与延伸导电层。

在本发明至少一实施例中，上述电路板包括多个彼此堆叠的绝缘层、多个底层接垫、多个延伸导电层与多个电子元件，其中这些电子元件、这些底层接垫与这些延伸导电层分别位于这些绝缘层的这些凹槽内，而这些电子元件分别电性连接这些底层接垫与这些延伸导电层。

在本发明至少一实施例中，上述两个电子元件彼此重叠。

在本发明至少一实施例中，上述两个电子元件彼此不重叠。

在本发明至少一实施例中，上述电路板还包括连接层。连接层连接于相邻两层绝缘层，并位于其中一层绝缘层与其中一个电子元件之间。

在本发明至少一实施例中，上述连接层位于其中相邻两个电子元件之间，并连接电子元件。

在本发明至少一实施例中，上述电路板还包括线路层。线路层设置于其中一层绝缘层上，并位于连接层与绝缘层之间，其中连接层夹置于其中一个电子元件与线路层之间。

在本发明至少一实施例中，上述绝缘层包括基底层、粘合层与介电层。粘合层设置于基底层上。介电层设置于粘合层上，其中粘合层连接基底层与介电层。凹槽从介电层，经由粘合层而延伸至基底层。

本发明至少一实施例所提供的电路板的制造方法包括以下步骤。在绝缘材料层上形成至少一凹槽。在凹槽内形成至少一底层接垫。在底层接垫与凹槽的侧壁上形成延伸导电层，其中延伸导电层从底层接垫，并沿着侧壁而延伸。

在本发明至少一实施例中，在形成底层接垫与延伸导电层之后，装设电子元件于凹槽内，其中电子元件电性连接底层接垫与延伸导电层。

在本发明至少一实施例中，在绝缘材料层上形成所述凹槽的步骤如下。利用粘合层，压合介电层于基底层，其中粘合层连接基底层与介电层，而粘合层与介电层具有彼此连通的两开口。

在本发明至少一实施例中，其中底层接垫是在压合基底层于介电层之前而形成。

基于上述，由于电子元件设置于绝缘层的凹槽内，因此本发明至少一实施例能提升电子元件与绝缘层之间的结合力，以减少电子元件从绝缘层分离的机率，或是防止电子元件与绝缘层分离，进而提升可靠度。

附图说明

图1A至图1F是本发明至少一实施例的电路板的制造方法的剖面流程示意图。

图1G是图1F中的电路板的俯视示意图。

图2A至图2D是本发明另一实施例的电路板的制造方法的剖面流程示意图。

图2E是本发明另一实施例的电路板的俯视示意图。

图3至图6是本发明多个实施例的电路板的剖面示意图。

具体实施方式

在以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，附图中的元件(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，而且有的元件数量会减少。因此，下文实施例的说明与解释不受限于附图中的元件数量以及元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际工艺及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。例如，附图所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非线性的特征，而附图所示的锐角可以是圆的。所以，本案附图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权利要求。

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技术人员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工艺条件两者的限制。举例而言，两对象(例如基板的平面或走线)“实质上平行”或“实质上垂直”，其中“实质上平行”与“实质上垂直”分别代表这两对象之间的平行与垂直可包括允许偏差范围所导致的不平行与不垂直。

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。

图1A至图1F是本发明至少一实施例的电路板的制造方法的剖面流程示意图。请参阅图1A，提供绝缘材料层11，其具有相对两表面111与112。以图1A为例，表面111与112分别是绝缘材料层11的上表面与下表面。绝缘材料层11可以是可挠式基板，并且可以是由聚酰亚胺(Polyimide，PI)或液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)所制成，其中绝缘材料层11可以是软性铜箔基板(Flexible Copper Clad Laminate，FCCL)去除铜箔之后而形成。此外，绝缘材料层11也可以是刚性基板，其可含有已固化的树脂及玻璃纤维。

请参阅图1A与图1B，之后，在绝缘材料层11上形成至少一个凹槽113，以形成包括凹槽113的绝缘层110，其中形成凹槽113的方法可以是激光烧蚀(laser ablation)或湿式蚀刻(wet etching)。除了凹槽113，绝缘层110还包括相对两表面111与112，其中凹槽113是形成于表面111。凹槽113是从表面111朝向表面112延伸而成，其中凹槽113的深度小于绝缘层110的厚度(相当于表面111与112之间的距离)，所以凹槽113不仅具有多面侧壁113s，而且还具有连接这些侧壁113s的底部113b，其中这些侧壁113s连接底部113b的边缘。

值得一提的是，在图1B所示的实施例中，绝缘层110所包括的凹槽113的数量可以仅为一个。然而，在其他实施例中，绝缘层110可以包括多个凹槽113。因此，绝缘层110可以包括一个或超过一个凹槽113，而附图不限制绝缘层110所包括的凹槽113的数量。

请参阅图1C，之后，在凹槽113内形成至少一个底层接垫121。以图1C为例，可以在一个凹槽113内形成多个底层接垫121(例如两个底层接垫121)。这些底层接垫121皆设置于同一个凹槽113内，并位于底部113b上，其中这些底层接垫121彼此分开，并且可以邻接两面侧壁113s。以图1C为例，这些底层接垫121还可以分别直接接触这些侧壁113s。

底层接垫121的形成方法可包括有电电镀。例如，在形成底层接垫121的过程中，可先在凹槽113的底部113b与这些侧壁113s上形成种子层(seed layer，未绘示)。之后，在种子层形成遮罩层(未绘示)，其中遮罩层局部覆盖此种子层，并暴露部分种子层，而被暴露的部分种子层后续会形成底层接垫121。上述遮罩层可以是显影之后的光阻或干膜(dryfilm)。

在形成遮罩层以后，对此种子层进行有电电镀，以沉积金属材料，从而形成底层接垫121。之后，移除上述遮罩层以及未被底层接垫121覆盖的种子层。上述种子层为导电层，而种子层的材料可以是金属或碳(例如石墨)。形成上述种子层的方法可以是物理气相沉积(Physical vapor deposition，PVD)、无电电镀(electroless plating)或涂布(coating)。

请参阅图1D与图1E，之后，在这些底层接垫121与凹槽113的侧壁113s上形成至少一层延伸导电层122。在本实施例中，可以在多面侧壁113s上分别形成多层延伸导电层122，其中各个延伸导电层122设置于其中一面侧壁113s上。不过，在其他实施例中，延伸导电层122可以只形成一层于单一面侧壁113s上。

各个延伸导电层122连接底层接垫121，并从底层接垫121沿着侧壁113s而延伸。以图1E为例，各个延伸导电层122连接一个底层接垫121，并从此底层接垫121，沿着侧壁113s向上延伸，即朝向表面111延伸。此外，延伸导电层122可以是金属层。

请参阅图1D，延伸导电层122的形成方法有多种。在本实施例中，延伸导电层122的形成方法可包括下列步骤。首先，可在表面111、凹槽113的侧壁113s与底部113b上形成种子层(未绘示)，其中种子层与前述用于形成底层接垫121的种子层两者材料与形成方法都可相同。之后，在绝缘层110上形成一层遮罩层191，其中遮罩层191可以是显影之后的光阻或干膜。

遮罩层191的一部分会形成于凹槽113内。从图1D来看，遮罩层191没有完全填满凹槽113，并可不接触与底层接垫121相邻的侧壁113s，以使遮罩层191能暴露各个底层接垫121的一部分。此外，遮罩层191可以具有至少一个开口191h，例如图1D所示的多个开口191h，其中各个开口191h暴露侧壁113s、部分底层接垫121以及邻接凹槽113的部分表面111，如图1D所示。

请参阅图1E，然后，对上述种子层进行电镀，以形成这些延伸导电层122。之后，移除遮罩层191以及未被延伸导电层122所覆盖的部分种子层，以使凹槽113的底部113b裸露出来。在本实施例中，两个延伸导电层122可位于其中一个凹槽113内，而位于同一个凹槽113内的两个延伸导电层122可彼此面对面设置，如图1E所示。

在对种子层进行电镀的过程中，由于开口191h暴露邻接凹槽113的部分表面111，因此上述种子层不仅能形成延伸导电层122，而且也能在邻接凹槽113的部分表面111上形成至少一层周边导电层123。所以，周边导电层123设置于表面111，并且覆盖凹槽113的边缘113e。这些周边导电层123分别连接这些延伸导电层122，并且分别从这些延伸导电层122延伸，其中各个周边导电层123是沿着表面111而延伸。

至此，一种包括绝缘层110、底层接垫121、延伸导电层122及周边导电层123的电路板100基本上已制造完成，其中底层接垫121、延伸导电层122与周边导电层123可彼此相连而形成内凹接垫120，而底层接垫121的厚度121t与延伸导电层122的厚度122t可介于5微米(μm)至20微米之间，例如12.5微米。此外，图1E所示的实施例是形成多层(例如两层)周边导电层123。不过，在其他实施例中，周边导电层123可仅形成一层，因此周边导电层123可仅形成一层，不限制是多层。

请参阅图1F，在形成底层接垫121与延伸导电层122之后，可装设电子元件130于凹槽113内，其中设置于凹槽113内的电子元件130电性连接底层接垫121与延伸导电层122，而电子元件130可以是被动元件，例如电阻、电容或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。电子元件130可以利用连接材料S1而电性连接底层接垫121与延伸导电层122，并固定于凹槽113内，其中连接材料S1可以是焊料，例如锡膏。此外，连接材料S1的厚度s1t可以大于或等于10微米。

当连接材料S1为锡膏时，连接材料S1与内凹接垫120(包括底层接垫121与延伸导电层122)可以形成接口金属共化物(Intermetallic Compound，IMC)，以强化电子元件130与内凹接垫120之间的结合力。如此，可以提升电路板100的可靠度。此外，在电子元件130设置于凹槽113内之后，电子元件130与底部113b之间可以形成间隙113g。

图1G是图1F中的电路板的俯视示意图，其中图1F是图1G中沿线1F-1F剖面而绘制的剖面示意图。请参阅图1F与图1G，在电路板100中，电子元件130的两端可被延伸导电层122所覆盖，所以这些内凹接垫120能分别包覆电子元件130的两端。多个连接材料S1覆盖这些延伸导电层122，以使连接材料S1与延伸导电层122所形成的接口金属共化物也能包覆电子元件130的两端。如此，这种内凹接垫120的设计能有效提升电子元件130与内凹接垫120之间的结合力，减少电子元件130与内凹接垫120分离的机率，或是防止电子元件130与内凹接垫120分离，进而提升电路板100的可靠度。

此外，由于电子元件130的两端分别位于这些底层接垫121上，因此电子元件130的两端会与这些底层接垫121重叠。其次，底层接垫121形成于凹槽113的底部113b上，而延伸导电层122形成于凹槽113的侧壁113s上，因此底层接垫121与延伸导电层122基本上不会占据绝缘层110的表面111(例如上表面)，仅周边导电层223会占据表面111。

由此可知，相较于现有技术的电路板的接垫，内凹接垫120能占据较小面积的表面111，甚至内凹接垫120可以不包括任何周边导电层123而不占据表面111，因此内凹接垫120的设计有助于提高布线密度，从而能满足现有智能手机与平板电脑等移动装置的小体积发展趋势。也因为内凹接垫120可占据较小面积的表面111或不占据表面111，所以内凹接垫120所需要的连接材料S1(例如焊锡)的量会比现有技术的接垫少，以帮助减少电路板200的材料成本。

值得一提的是，由于绝缘层110可以包括多个凹槽113，所以在其他实施例中，可以在这些凹槽113内分别设置多个电子元件130，以使电路板100可以还包括至少一个电子元件130。因此，电路板100所包括的电子元件130的数量不限制是一个。

图2A至图2D是本发明另一实施例的电路板的制造方法的剖面流程示意图，其中本实施例的电路板的制造方法与前述电路板100的制造方法相似。以下主要叙述本实施例与前述实施例之间的差异，而两者的相同特征基本上不再重复叙述。

请参阅图2A，提供基底层211，其具有相对两表面211a与211b。以图2A为例，表面211a与211b分别是基底层211的上表面与下表面。基底层211可为刚性基板，其可含有已固化的树脂与玻璃纤维。或者，基底层211也可以是陶瓷基板。之后，在基底层211的表面211a上形成至少一层底层接垫221。以图2A为例，可在表面211a上形成多层(例如两层)底层接垫221，其中底层接垫221与121两者排列、材料与形成方法皆可相同。

请参阅图2B，在形成底层接垫221之后，利用粘合层214，压合介电层212于基底层211，其中粘合层214连接基底层211与介电层212。由此可知，底层接垫221是在压合基底层211于介电层212之前而形成。介电层212与粘合层214都具有开口，其可用激光切割而形成。此外，介电层212可为刚性基板，其可含有已固化的树脂与玻璃纤维。

在压合介电层212于基底层211之后，粘合层214位于基底层211与介电层212之间，而粘合层214与介电层212两者开口彼此连通，以使介电层212、粘合层214与基底层211能形成具有凹槽213的绝缘层210。此外，粘合层214与介电层212不会覆盖任何底层接垫221，其中各个底层接垫221可以不接触粘合层214与介电层212，如图2B所示。

绝缘层210包括基底层211、设置于基底层211上的粘合层214以及设置于粘合层214上的介电层212，其中凹槽213是从介电层212，经由粘合层214而延伸至基底层211。因此，基底层211的表面211a可作为凹槽213的底部，而介电层212与粘合层214两者开口的孔壁可作为凹槽213的侧壁。

请参阅图2C，之后，可在绝缘层210上依序形成种子层(未绘示)与遮罩层291，其中遮罩层291可以是显影之后的光阻或干膜，而种子层的材料可以是金属或碳(例如石墨)等导电材料。形成上述种子层的方法可以是物理气相沉积(PVD)、无电电镀或涂布。

遮罩层291局部覆盖上述种子层，而遮罩层291所具有的多个开口291h暴露部分种子层。在形成遮罩层291以后，对此种子层进行有电电镀，以沉积金属材料，从而在凹槽213内形成至少一层延伸导电层222与至少一层周边导电层223。以图2C为例，可在凹槽213内形成多层(例如两层)延伸导电层222与多层(例如两层)周边导电层223，以形成包括延伸导电层222、周边导电层223与底层接垫221的内凹接垫220，其中延伸导电层222沿着凹槽213的侧壁而延伸。

请参阅图2D，在形成延伸导电层222与周边导电层223之后，移除遮罩层291以及未被延伸导电层222与周边导电层223覆盖的种子层。之后，装设电子元件130于凹槽213内，其中电子元件130可利用连接材料S1电性连接底层接垫221与延伸导电层222，并固定于凹槽213内。至此，一种包括底层接垫221、延伸导电层222、周边导电层223与绝缘层210的电路板200基本上已制造完成。此外，在设置电子元件130于凹槽213内之后，电子元件130与基底层211之间可形成间隙213g。

图2E是本发明另一实施例的电路板的俯视示意图。请参阅图2E，本实施例的电路板201相似于前述实施例中的电路板200，其中电路板201具有与电路板200相同的剖面结构。详细而言，沿图2E中的线2D-2D剖面可得到如图2D所示的剖面结构。

以下主要叙述电路板201与200之间的差异。具体而言，电路板201所包括的绝缘层210具有两个或两个以上的凹槽213，即介电层212具有多个开口。其次，电路板201还包括至少两个电子元件130，其中这些电子元件130分别设置于这些凹槽213内，并且分别连接这些内凹接垫220，而各个内凹接垫220包括周边导电层223，并设置于凹槽213的多面侧壁213s上。

内凹接垫220能占据介电层212较小面积的上表面，甚至内凹接垫220可以不包括任何周边导电层223而不占据介电层212的上表面。因此，内凹接垫220的设计能有助于提高布线密度。例如，在图2E所示的实施例中，相邻两个凹槽213之间的距离最小可以达到20微米。如此，电路板201能满足现有智能手机与平板电脑等移动装置的小体积发展趋势。此外，内凹接垫220的设计也能帮助材料成本降低。

图3是本发明另一实施例的电路板的剖面示意图。请参阅图3，本实施例的电路板300与前述电路板100或200相似，其中电路板300包括电子元件130、绝缘层310与多个内凹接垫320。绝缘层310具有至少一个凹槽313，而各个内凹接垫320包括底层接垫321、延伸导电层322与周边导电层323。电子元件130设置于凹槽313内，并可利用连接材料S1而电性连接内凹接垫320，其中电子元件130与凹槽313之间可以形成间隙313g。

在本实施例中，绝缘层310可以是前述绝缘层110，而内凹接垫320可以是前述内凹接垫120。在其他实施例中，绝缘层310也可以是前述绝缘层210，而内凹接垫320也可以是前述内凹接垫220。换句话说，图3所示的绝缘层310与内凹接垫320可以分别替换成图2D所示的绝缘层210与内凹接垫220。

不同于电路板100与200，电路板300还包括多层绝缘层381、多层连接层340、多层线路层351与352。这些绝缘层381、310、这些连接层340以及这些线路层351与352彼此堆叠。各个连接层340位于绝缘层381与310其中相邻两者之间，且这些连接层340连接这些绝缘层381与310，其中连接层340可为胶材，其例如是树脂。线路层352可为外层线路层，其中绝缘层381、310、连接层340与线路层351皆位于这些线路层352之间。线路层351位于绝缘层310与其中一层连接层340之间。

此外，电路板300还包括至少一个导电盲孔361与至少一个导电通孔362，其中导电盲孔361分布于其中一层绝缘层381与其中一层连接层340内，并连接相邻的线路层351与352，以使线路层351与352能彼此电性连接。导电通孔362是贯穿这些绝缘层310与381而成，并可连接这些线路层351与352其中至少两层，以使导电通孔362能电性连接线路层351与352其中至少两层。

须说明的是，在图3所示的实施例中，电路板300包括导电盲孔361与导电通孔362。不过，在其他实施例中，电路板300可以仅包括导电盲孔361与导电通孔362其中一者。换句话说，图3中的导电盲孔361与导电通孔362其中一者可以省略，所以图3不限制电路板300一定要包括导电盲孔361与导电通孔362。另外，电路板300所包括的导电盲孔361或导电通孔362的数量可以是多个，不限制是一个。

图4是本发明另一实施例的电路板的剖面示意图。请参阅图4，本实施例的电路板400与前述电路板100或200相似，而以下主要叙述本实施例与前述实施例之间的差异。电路板400包括多个电子元件130、多个绝缘层310、多个内凹接垫320与连接层340，其中这些电子元件130与这些内凹接垫320分别位于这些绝缘层310的凹槽313(图4省略标示)内，而这些电子元件130分别电性连接这些内凹接垫320，而各个内凹接垫320包括如图3所示的底层接垫321、延伸导电层322与周边导电层323。此外，这些底层接垫321与这些延伸导电层322分别位于这些绝缘层310的凹槽(例如凹槽313)内。

连接层340连接于相邻两层绝缘层310，并位于其中一层绝缘层310与其中一个电子元件130之间。在本实施例中，连接层340位于相邻两个电子元件130之间，并连接这些电子元件130，其中这两个电子元件130彼此重叠。此外，电路板400还包括多层线路层352与多个导电通孔362，其中这些绝缘层310与这些电子元件130分别位于这些线路层352之间，而各个导电通孔362连接这些线路层352，如图4所示。

图5是本发明另一实施例的电路板的剖面示意图。请参阅图5，本实施例的电路板500与前述电路板400相似，而以下主要叙述电路板400与500之间的差异。电路板500也包括多个电子元件130、多个绝缘层310、多个内凹接垫320与连接层340，其中不同于前述电路板400，电路板500还包括线路层351，其中线路层351设置于其中一层绝缘层310上，并位于连接层340与此绝缘层310之间，而连接层340夹置于其中一个电子元件130与线路层351之间，如图5所示。此外，电路板500还包括多个导电盲孔361，其中各个导电盲孔361连接线路层351与其中一层线路层352。

图6是本发明另一实施例的电路板的剖面示意图。请参阅图6，本实施例的电路板600包括多个电子元件130、多个绝缘层310、多个内凹接垫320、连接层340与至少一个导电通孔362。本实施例的电路板600与前述电路板400相似，而两者主要的差异在于：在电路板600中，这些电子元件130彼此不重叠，如图6所示。

值得一提的是，对于本发明所属技术领域中技术人员而言，以上图3至图6所示的电路板300至600可依据图1A至图1F或图2A至图2D所示的制造方法以及现有电路板工艺(例如半加成法与增层法)而制成，故有关电路板300至600的制造方法，在此省略不做说明。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

【符号说明】

11：绝缘材料层

100、200、201、300、400、500、600：电路板

110、210、310、381：绝缘层

111、112：表面

113、213、313：凹槽

113b：底部

113e：边缘

113g、213g、313g：间隙

113s、213s：侧壁

120、220、320：内凹接垫

121、221、321：底层接垫

121t、122t、s1t：厚度

122、222、322：延伸导电层

123、223、323：周边导电层

130：电子元件

191、291：遮罩层

191h、291h：开口

211：基底层

214：粘合层

211a、211b：表面

212：介电层

340：连接层

351、352：线路层

361：导电盲孔

362：导电通孔

S1：连接材料。