CN111356296A - 电路板精密线路的制备方法、电路板精密线路及电路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板精密线路的制备方法、电路板精密线路及电路板，所述方法包括获取基材，所述基材的表面无覆铜层；在所述基材的表面涂覆或镀覆薄膜，所述薄膜能阻止活化钯离子或化学铜离子在所述基材表面形成沉积；根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽；在所述第一线路槽的槽壁上沉积出导电层，获取第二线路槽；对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路。本发明可以极大地提高布线密度，同时优化生产流程，提高生产效率和成品合格率。

Description

电路板精密线路的制备方法、电路板精密线路及电路板

技术领域

本发明涉及电子通信领域，尤其涉及一种电路板精密线路的制备方法、电路板精密线路及电路板。

背景技术

21世纪已进入了高度信息化的社会，信息消费的需求愈加旺盛，高速化、高性能化和轻薄短小化是未来电子产品的主流发展趋势，微电子封装技术也在高速发展，更轻、更薄及封装密度更高的器件应用越来越多，促使作为电子元器件支撑平台的电路板必须向高密度、高集成和细微化的方向转变。因此，电路板的布线密度越来越精密，线宽和间距逐步向微米级超精密方向发展。

目前主流的印制电路板精密线路制作有两种方法和流程。一种是负片流程：前流程(覆铜板开料→压合→钻孔)→化学沉铜→电镀→贴干膜→曝光→显影→蚀刻→退膜；另一种是正片流程：前流程(覆铜板开料→压合→钻孔)→化学沉铜→电镀→贴干膜→曝光→显影→镀铜/镀锡→蚀刻→退膜。以上两种方法均是经过化学药水蚀刻，将印制电路板表层的铜箔蚀刻出线路，具体过程如图1所示，利用传统方法制作铜厚40μm、导线宽度100μm、导线间间距100μm的线路。图1的各产品阶段中，A1制作覆铜板，在基材上覆铜箔；A2进行沉铜、电镀使铜层厚度加厚；A3在铜面贴感光干膜，干膜用于图形转移；A4进行曝光、显影；A5进行蚀刻，将铜层蚀刻出线路；A6进行退膜，完成线路制作。

但是上述传统技术流程繁琐，制作工艺步骤多、耗时长，效率不高。另外，由于印制电路板表面完成铜厚一般要求大于25微米，同时，受电镀铜后均匀性、干膜的显影精度、对位曝光精度、蚀刻均匀性等因素的影响，传统印制电路板线路的制作方法得到的导线宽度和导线间间距一般控制在40μm/40μm(线宽/间距)以上，且随着线宽间距越小、密度越高，产品生产成本越高，合格率也越低，很难生产制作出线路线宽/间距低于25μm/25μm的超精密线路，几乎做不到微米级线宽/线距，例如10μm/10μm、5μm/5μm等超高密度的线路。因此，迫切需要有一种微米级超精密线路制作方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种电路板精密线路的制备方法及电路板，以解决现有电路板精密线路制备方法难以制备微米级精密线路的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电路板精密线路的制备方法，所述方法包括：

获取基材，所述基材的表面无覆铜层；

在所述基材的表面涂覆或镀覆薄膜，所述薄膜能阻止活化钯离子或化学铜离子在所述基材表面形成沉积；

根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽；

在所述第一线路槽的槽壁上沉积出导电层，获取第二线路槽；

对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路。

优选地，对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路之后，还包括：

去除基材上的薄膜。

优选地，所述根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽之前或之后，还包括：

根据目标需求在有薄膜的基材上进行钻孔加工；

优选地，所述根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽，包括：

利用激光烧蚀出第一线路槽。

优选地，所述导电层包括化学沉铜工艺制作的铜层、黑孔工艺制作的石墨层、喷涂工艺制作的金/铂层或溅射工艺制作的金/铂层中的一种或几种。

优选地，所述薄膜包括硅油薄膜、疏水性树脂薄膜或环氧类薄膜。

优选地，所述去除基材上的薄膜包括火山灰处理、喷砂处理、毛刷打磨处理或氢氧化钠药水清洗中的一种或几种。

第二方面，本发明还提供了一种电路板的精密线路，所述精密线路根据第一方面任一所述的制备方法制备而成。第三方面，本发明还提供了一种电路板，具有第二方面所述的精密线路。

优选地，所述的电路板，包括印制电路板或柔性电路板。

优选地，所述印制电路板包括单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板、挠性印制电路板或刚挠结合印制电路板。

根据以上技术方案，本发明的电路板精密线路的制备方法，与传统的印制板电镀+药水蚀刻流程以及全加成/半加成的镀铜+药水蚀刻方法不同，省去了干膜、曝光、显影、药水蚀刻等流程，制作的微米级超精密线路，将电路板的线路宽度100微米降低至10微米以下，将布线密度提升了10倍以上。本发明可以极大地提高布线密度，同时优化生产流程，提高生产效率和成品合格率。

附图说明

图1为利用传统的电路板线路制备方法制备电路板的产品阶段图；

图2为本发明一种实施例的电路板精密线路的制备方法的流程示意图；

图3为利用本发明实施例的电路板精密线路的制备方法制备电路板的产品阶段图；

图4、图5为本发明实施例提供的电路板的激光烧蚀的微米级精密线路槽的效果图；

图6、图7为本发明实施例提供的电路板的激光烧蚀的微米级精密焊盘的效果图；

图8、图9为本发明实施例提供的电路板的镀铜后成品微米级精密线路效果图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

图2为本发明一种实施例的电路板精密线路的制备方法的流程示意图。如图2所示，所述方法包括步骤S101至S105。

S101：获取基材，所述基材的表面无覆铜层。

一般线路板的基材都是铜箔或覆铜板，但本发明要求的基材是表层无覆铜层的基材，在无覆铜层基材的表面烧蚀出线路槽，因此，需对常用的基材进行一定的蚀刻掉铜箔的前处理或使用无外层铜箔的样品。基材包括环氧树脂体系材料、PI、BT、PTFE、高频板材、高速板材、金属基材料等印制板常用的基材。印制板可以是单面印制板、双面印制板、多层印制板、挠性印制板或刚挠结合印制板等。

S102：在所述基材的表面涂覆或镀覆薄膜，所述薄膜能阻止活化钯离子或化学铜离子在所述基材表面形成沉积。

具体实施时，可以在基材的表面涂覆疏水性的薄膜，薄膜阻挡活化、化学沉铜等药水与薄膜底下的基材接触，因此，在涂覆有薄膜的位置无法沉积化学铜，可实现线路之间绝缘的作用，也易于控制线路之间的间距。所述薄膜包括但不限于硅油薄膜、疏水性树脂薄膜或环氧类薄膜。所述薄膜的厚度约5μm-20μm左右，所述薄膜可以是单层也可以为多层，所述薄膜的种类、厚度及层数可根据具体需求进行选择或调配，在此不做进一步限定。

S103：根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽。

具体实施时，可以利用激光烧蚀出第一线路槽，也可以选用其他能实现微米级或纳米级的蚀刻工艺，在涂覆有薄膜的基材上烧蚀出需要的第一线路槽。

以激光烧蚀为例，获取目标需求对应的线路和图形，调节激光能量和相关的工艺参数，烧蚀掉基材表面涂覆的薄膜和指定厚度的基材，在基材上形成微米级的第一线路槽，如烧蚀出线宽为10μm、深度为25μm的第一线路槽。同时，未被烧蚀的基材的表面仍附着有薄膜，且未被烧蚀的基材薄膜起到两相邻线路之间的绝缘阻挡作用，例如，若未被烧蚀的基材宽度为10μm，那么最终形成的第一线路槽线宽/线距为10μm/10μm。

其中，目标需求对应的线路和图形包括电路板导线线路、焊盘、孔环、标记点等图形。工艺参数主要是指激光能量、烧蚀时间、线路槽尺寸、光束大小等级、脉冲周期、脉冲宽度、脉冲次数等。具体的工艺参数可根据目标线路宽度、深度及被烧蚀基材的本身特性来调节。

另外，在所述根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽之前或之后，还包括：根据目标需求在有薄膜的基材上进行钻孔加工。具体的，可根据电路板设计流程钻导通孔、激光盲孔等。

S104：在所述第一线路槽的槽壁上沉积出导电层，获取第二线路槽。

具体实施时，可以根据目标需求，在所述第一线路槽的槽壁上沉积出导电层，可以是沉积碳膜或高分子导电膜，所述导电层包括化学沉铜工艺制作的铜层、黑孔工艺制作的石墨层、喷涂工艺制作的金/铂层或溅射工艺制作的金/铂层中的一种或几种。

以化学沉铜导电层为例，通过化学沉铜工艺，在烧蚀出的第一线路槽的槽壁上沉积一定厚度的化学铜金属层，使第一线路槽的槽壁金属化，从而让第一线路槽的槽壁具备导电功能，为后续电镀铜做准备。

由于未被烧蚀的基材表面有薄膜存在，无法与化学沉铜的药水接触，因而薄膜表面不会沉积上化学铜层，在后续的电镀过程中，这些区域就不会被镀上厚铜，这样不被镀铜的区域可以起到线路间绝缘的作用。常规做法的化学药水蚀刻是将线路间的多余铜蚀刻掉，本发明则在线路之间的区域不镀上铜层，因此也可省略掉蚀刻多余铜的步骤，进一步地简化流程，提升制备效率。

S105：对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路。

本步骤中，通过电镀铜制程，在化学沉铜后对获得的第二线路槽再电镀上一层厚铜层，例如铜厚25μm，将第二线路槽填满，形成镀铜线路，而薄膜位置由于无导电作用的化学沉铜层，因此在电镀铜过程中，无法在电流作用下沉积电镀厚铜层。

进一步地，对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路之后，还包括步骤：

S106：去除基材上的薄膜。

将板面的疏水性薄膜涂层退去，从而形成微米级超精密线路。去除基材上的薄膜的方法包括火山灰处理、喷砂处理、毛刷打磨处理或氢氧化钠药水清洗中的一种或几种。

现有常规的电路板线路制备方法采用化学蚀刻方法工艺成熟、设备要求低，可实现大批量生产、操作简单、成本低，但受蚀刻因子、干膜解析度、水池效应等因素影响，制作的线路精细程度不够，无法实现微米级的制作，如目前电路板生产工艺中的化学蚀刻方法无法达到铜厚25微米的同时实现微米级线路的制作，而本发明采用激光蚀刻技术，制作线路精度高、无需复杂的化学反应、生产流程简单、可实现精细控制。

与传统的电路板电镀+药水蚀刻流程以及全加成/半加成的镀铜+药水蚀刻方法不同，本发明通过激光烧蚀出线路槽，在线路槽的槽壁中镀铜，省去了干膜、曝光、显影、药水蚀刻等流程，是一种新的精密线路制作工艺。适用于单面印制板、双层印制板、多层印制板的各层线路制作，也适用于刚性、挠性和刚挠结合印制板精密线路的制作。

本发明实施例还提供一种电路板的精密线路，所述精密线路利用上述实施例的电路板精密线路的制备方法制备而成。本发明实施例还提供一种电路板，所述电路板具有所述的精密线路。图3为利用本发明实施例的电路板精密线路的制备方法制备电路板的产品阶段图。图3中，B1为获取表面无铜箔的基材；B2为在基材表面涂覆或镀覆一层薄膜材料；B3为用激光在基材表面烧蚀出高精密度的线路深槽；B4为化学沉铜，通过沉铜等工艺，实现线路槽内壁沉积导电的薄铜层；B5为电镀，即在有化学沉铜的线路槽中，通过控制电镀工艺，镀上铜层，形成线路；B6是去膜，即除去剩余的表面附着的薄膜涂层，形成例如铜厚25μm、导线宽度10μm、导线间间距10μm的精密线路。

进一步地，所述的电路板包括印制电路板或柔性电路板。所述印制电路板包括单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板、挠性印制电路板或刚挠结合印制电路板。

图4、图5为本发明实施例提供的电路板的激光烧蚀的微米级精密线路槽的效果图，为扫描电镜拍摄的精密线路外观图，是挠性PI基材表面经激光烧蚀出的深5μm、宽10μm的精密线路槽。烧蚀出的精密线路槽的俯视效果图为图4，精密线路槽的切片截面主视图为图5。通过本发明的电路板精密线路的制备方法制备的精密线路槽可以达到微米级，例如得到的微米级精密线路槽宽为10μm，两条相邻导线槽间的绝缘间距为10μm，在基材表面用激光烧蚀的线路槽深度为5μm。得到的线路槽内壁可进行镀铜，在槽内形成金属铜线路，未被烧蚀的部分即两相邻线路槽中间的基材可作为金属铜线路的绝缘电解质，该制作工艺与传统的加成法和半加成法有明显的差异。

图6、图7为本发明实施例提供的电路板的激光烧蚀的微米级精密焊盘的效果图，挠性PI基材表面经激光烧蚀出的直径为10μm的精密焊盘。其中图6为放大300倍的微米级孔及焊盘的效果图，图7为放大500倍的直径10μm左右的焊盘的效果图。通过图6、图7可以看出激光烧蚀基材表面的制作方法不仅可以满足线路板微米级精密线路的制作，也能完成微米级孔及焊盘等功能性结构和图形的制作，说明激光在基材表面烧蚀线路槽和其他图形的方法，能够适用于线路板的各类微米级精密产品的线路及图形生产需求。

图8、图9为本发明实施例提供的电路板的镀铜后成品微米级精密线路效果图，在电路板上制作线宽/间距为10μm/10μm的微米级超精密线路。图8、图9可以看出镀铜层可完整、均匀地填充线路槽，在线路槽中形成10μm宽微米级金属铜线路，而线路槽之间未被激光烧蚀掉的10μm宽基材部分，在两条金属铜导线间起到绝缘介质作用，说明本发明的方法和工艺流程可以制作出微米级线路，同时，形成的金属铜导线类似于“镶嵌”在基材中，相邻导线间是以线路板基材为绝缘介质，与传统加成法或半加成法制作的线路间以空气为绝缘介质存在明显差异。

如上所述，本发明将传统流程中的正片流程“覆铜板开料→压合→钻孔→化学沉铜→电镀→贴干膜→曝光→显影→蚀刻→退膜”及负片流程“覆铜板开料→压合→钻孔→化学沉铜→电镀→贴干膜→曝光→显影→镀铜/镀锡→蚀刻→退膜”简化为“开料→压合→疏水性薄膜→钻孔→激光烧蚀线路→线路槽导电层→电镀铜→去膜”，大大提升了效率，降低生产成本。

现有的化学药水蚀刻线路的方法受铜层厚度、蚀刻因子、干膜解析度、水池效应等因素的影响，药水在与铜层反应时，形成的线路侧壁容易被腐蚀，形成线性不规则不均匀等品质缺陷，另外，药水无法在10微米甚至5微米的微小线路间距间实现良好的流通和交换，容易造成线路间蚀刻不净，产生残铜短路。而本发明通过激光烧蚀线路槽，在基材上烧出凹陷的微米级线路槽，在凹陷的槽内镀上铜层，该铜层起到线路的作用，无需化学药水蚀刻这一步骤即可形成线路，因此不受现有常规制程蚀刻精密度的工艺能力限制即可形成微米级的线路。线路宽度和间距越小，就能够在单位面积上提高布线密度。通过本发明所述的制备方法制作的微米级超精密线路，可将电路板的线路宽度由100微米降低至10微米以下，将布线密度提升了10倍以上。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种电路板精密线路的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

获取基材，所述基材的表面无覆铜层；

在所述基材的表面涂覆或镀覆薄膜，所述薄膜能阻止活化钯离子或化学铜离子在所述基材表面形成沉积；

根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽；

在所述第一线路槽的槽壁上沉积出导电层，获取第二线路槽；

对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路。

2.根据权利要求1所述的电路板精密线路的制备方法，其特征在于，对所述第二线路槽进行镀铜处理，获得镀铜线路之后，还包括：

去除基材上的薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的电路板精密线路的制备方法，其特征在于，所述根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽之前或之后，还包括：

根据目标需求在有薄膜的基材上进行钻孔加工。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电路板精密线路的制备方法，其特征在于，所述根据目标需求在有薄膜的基材上烧蚀出第一线路槽，包括：

利用激光烧蚀出第一线路槽。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电路板精密线路的制备方法，其特征在于，所述导电层包括化学沉铜工艺制作的铜层、黑孔工艺制作的石墨层、喷涂工艺制作的金/铂层或溅射工艺制作的金/铂层中的一种或几种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电路板精密线路的制备方法，其特征在于，所述薄膜包括硅油薄膜、疏水性树脂薄膜或环氧类薄膜。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的电路板精密线路的制备方法，其特征在于，所述去除基材上的薄膜包括火山灰处理、喷砂处理、毛刷打磨处理或氢氧化钠药水清洗中的一种或几种。

8.一种电路板精密线路，其特征在于，所述精密线路根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备而成。

9.一种电路板，其特征在于，具有权利要求8所述的精密线路。

10.根据权利要求9所述的电路板，其特征在于，所述电路板包括印制电路板、柔性电路板；所述印制电路板包括单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板、挠性印制电路板或刚挠结合印制电路板。

Images