一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法，印制电路基板包括基材层和设于所述基材层相对表面的第一铜箔层和第二铜箔层；在所述第一铜箔层上开设有若干均匀分布的矩形开口，所述矩形开口穿透第一铜箔层和基材层至第二铜箔层上表面，形成能完全容纳一根裸光纤的矩形定位微槽；相邻两个矩形定位微槽之间由脊背间隔，所述脊背由第一铜箔层与基材层构成；所述矩形定位微槽的侧壁与印制电路基板表面垂直。本发明专利技术开口层铜箔可阻挡激光能量，保证基材层在激光刻蚀过程中侧壁不被烧蚀，从而制作出高精度的矩形定位微槽，保证定位微槽的间隔精度，提升裸光纤阵列与光电芯片阵列的耦合效率。

A printed circuit board with high precision rectangular positioning micro slot and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法
本专利技术涉及一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法。
技术介绍
随着电子装备集成度和工作频率的迅速提高，基于金属铜的电互联方式已无法高效地传输信号。在高频情况下，它将带来严重的信号延迟与串扰、带宽受限、功耗急剧增加等问题，已成为电子装备快速发展的瓶颈。将光纤埋入印制电路板基材中，形成光电互联电路，利用光互联代替电互联可实现电子装备系统内个功能单元之间的信息传递，可消除信息传输中所遇到的技术瓶颈。光电互联电路的光信号传输层一般采用裸光纤为传输介质，而且包含多条裸光纤组成光纤阵列，可提升互联密度。为了保证光纤阵列组件中每根裸光纤与VCSEL激光器阵列和PD探测器阵列高精度对准，降低光电互联电路的耦合损耗，需在基板上加工制造裸光纤高精度定位微槽。目前国内外生产光电互联电路的光纤阵列定位结构一般采用机械加工和激光刻蚀的方法。机械加工方法主要利用金刚刀切割设备制作出所需定位微槽，在切割加工过程中金刚刀受到磨损，需要不断修磨，磨损的刀具易造成定位微槽形状变化，不能满足精度要求。激光刻蚀方式主要利用高能量激光热效应来制作所需定位微槽。无论采用上述哪种方法，由于机械设备固有的定位误差(某型设备轴向的全行程固有定位累计误差达到20μm)，随着裸光纤定位微槽通道数增加，累计误差将越大，定位微槽间距精度无法保证，良品率下降，成本增加。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提供了一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板及制作方法，以提高裸光纤阵列组装良品率、降低耦合损耗。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，包括基材层和设于所述基材层相对表面的第一铜箔层和第二铜箔层；在所述第一铜箔层上开设有若干均匀分布的矩形开口，所述矩形开口穿透第一铜箔层和基材层至第二铜箔层上表面，形成能完全容纳一根裸光纤的矩形定位微槽；相邻两个矩形定位微槽之间由脊背间隔，所述脊背由第一铜箔层与基材层构成；所述矩形定位微槽的侧壁与印制电路基板表面垂直。本专利技术还提供了一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板的制作方法，包括如下步骤：步骤一、选取具有双面铜箔层的基材层作为印制电路基板材料，基材层厚度值不小于埋入裸光纤直径，先对印制电路基板表面进行清洁处理；步骤二、采用湿法腐蚀工艺在印制电路板基板上表面的第一铜箔层上形成高精度矩形定位微槽所需的矩形开口；步骤三、利用CO2激光钻机，对矩形开口处的基材层进行光热烧蚀，直至露出第二铜箔层为止，从而制作获得所需的高精度矩形定位微槽；步骤四、利用等离子气体与超声波对定位微槽中的残渣进行清洗。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：1.本专利技术采用PCB图形刻蚀工艺与激光刻蚀技术在印制电路基板材料上制作裸光纤高精度矩形定位微槽，利用PCB图形刻蚀工艺制作高精度铜箔开口(开口宽度及间隔值误差＜±1μm)，开口层铜箔可阻挡激光能量，保证基材层在激光刻蚀过程中侧壁不被烧蚀，从而制作出高精度的矩形定位微槽，保证定位微槽的间隔精度，可克服机械设备固有定位累计误差无法在实现高精度定位微槽的制造难题，提升裸光纤阵列与光电芯片阵列的耦合效率；2.本专利技术在印制电路基板材料上制作的矩形定位微槽，主要应用于光电印制电路板技术中，相对于以前在石英或玻璃基板上制作U型槽或V型槽，可减小裸光纤和矩形定位微槽在高温层压过程中所受应力，降低了传输损耗，提升裸光纤阵列组装的可靠性。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为矩形定位微槽结构示意图；图2为矩形定位微槽安装裸光纤的使用示意图；图3至图9为本高精度矩形定位微槽的具体实施工艺步骤剖视图，其中：图3为印制电路基板结构示意图；图4为在印制电路基板的上下面压合感光层示意图；图5为紫外光线曝光示意图；图6为感光层显影示意图；图7为印制电路基板第一铜箔层刻蚀制作矩形定位微槽所需的开口示意图；图8为感光层剥离后的示意图；图9为激光刻蚀获得高精度矩形定位微槽的示意图；图10为高精度矩形定位微槽光学显微镜图。其中，附图标记为：1—印制电路基板；2—第一铜箔层；3—基材层；4—第二铜箔层；5—感光层；6—感光层上的开口；7—第一铜箔层上的开口；8—矩形定位微槽；9—脊背；10—裸光纤；11—填充胶；12—覆盖层；13—菲林底片微槽图形光绘层；14—菲林底片光绘层。具体实施方式一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，如图1所示，包括印制电路基板1；所述印制电路基板1包括基材层3、设于所述基材层相对表面的第一铜箔层2和第二铜箔层4；在所述第一铜箔层2上开设有若干均匀分布的矩形开口7(如图7所示)，所述矩形开口穿透第一铜箔层2和基材层3至第二铜箔层4上表面，形成矩形定位微槽8(如图9所示)，所述矩形定位微槽8的深度与宽度略大于裸光纤10的直径，以确保能完全容纳一根裸光纤(如图2所示)，相邻两个矩形定位微槽之间由脊背9间隔，所述矩形定位微槽8的侧壁与印制电路基板1表面垂直；所述的脊背9由第一铜箔层2与基材层3构成，如图9所示。所述矩形定位微槽8的数量一般为4的整倍数。所述矩形定位微槽8的间距可根据实际需求进行定制，若要与并行光电阵列芯片进行对准耦合，如垂直腔面发射激光器阵列(VCSEL)或GaAsPIN光电探测器阵列，优选的，矩形定位微槽间距为250μm。所述基材层3材料可为玻璃纤维环氧树脂、聚酰亚胺、FR4、聚酯等材料。本专利技术还提供了一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板的制作方法，按如下步骤进行：步骤一、选取基材层3应具有双面铜箔层，作为印制电路基板材料，基材层厚度值不小于埋入裸光纤直径，如125μm，155μm，铜箔层厚度优选为1oz；并对印制电路基板1表面进行清洁处理；如图3所示；步骤二、在印制电路板基板1上表面的第一铜箔层2上形成高精度矩形定位微槽所需的开口7，如图8所示，其制作过程包括：感光层压合、紫外光线曝光、感光层显影、铜箔层刻蚀以及感光层剥离工序，由于采用印制电路板对铜箔的湿法腐蚀工艺，开口宽度及间隔值误差＜±1μm。感光层压合：是在印制电路基板1上下表面的第一铜箔层2和第二铜箔层4上压合感光层5，感光层材料为光致抗蚀剂，厚度有1.5mil，2mil等值，优选值1.5mil；如图4所示。紫外光线曝光：是在上下感光层5上分别覆盖菲林底片微槽图形光绘层13和菲林底片光绘层14进行感光层局部紫外光线曝光；菲林底片微槽图形光绘层13和菲林底片光绘层14的制作是通过光绘机读取处理好的图形电子文件，在底片上绘制出所需图形，菲林底片厚度优选值7mil；其中菲林底片微槽图形光绘层13包含透光区域13-1和不透光区域13-2，从而构成了微槽的正向和反向图形；菲林底片光绘层14透光区域大于第二铜箔层4；利用曝光机的紫外光线通过菲林底片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，其特征在于：包括基材层和设于所述基材层相对表面的第一铜箔层和第二铜箔层；在所述第一铜箔层上开设有若干均匀分布的矩形开口，所述矩形开口穿透第一铜箔层和基材层至第二铜箔层上表面，形成能完全容纳一根裸光纤的矩形定位微槽；相邻两个矩形定位微槽之间由脊背间隔，所述脊背由第一铜箔层与基材层构成；所述矩形定位微槽的侧壁与印制电路基板表面垂直。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，其特征在于：包括基材层和设于所述基材层相对表面的第一铜箔层和第二铜箔层；在所述第一铜箔层上开设有若干均匀分布的矩形开口，所述矩形开口穿透第一铜箔层和基材层至第二铜箔层上表面，形成能完全容纳一根裸光纤的矩形定位微槽；相邻两个矩形定位微槽之间由脊背间隔，所述脊背由第一铜箔层与基材层构成；所述矩形定位微槽的侧壁与印制电路基板表面垂直。


2.根据权利要求1所述的一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，其特征在于：所述矩形定位微槽的数量为4的整倍数。


3.根据权利要求1所述的一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，其特征在于：所述矩形定位微槽间距为250μm±5μm。


4.根据权利要求1所述的一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，其特征在于：所述基材层的材料为玻璃纤维环氧树脂、聚酰亚胺、FR4、聚酯。


5.根据权利要求1所述的一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板，其特征在于：所述第一铜箔层和第二铜箔层厚度为1oz。


6.一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、选取具有双面铜箔层的基材层作为印制电路基板材料，基材层厚度值不小于埋入裸光纤直径，先对印制电路基板表面进行清洁处理；
步骤二、采用湿法腐蚀工艺在印制电路板基板上表面的第一铜箔层上形成高精度矩形定位微槽所需的矩形开口；
步骤三、利用CO2激光钻机，对矩形开口处的基材层进行光热烧蚀，直至露出第二铜箔层为止，从而制作获得所需的高精度矩形定位微槽；
步骤四、利用等离子气体与超声波对定位微槽中的残渣进行清洗。


7.根据权利要求6所述的一种具有高精度矩形定位微槽的印制电路基板的制作方法，其特征在于：所述湿法腐蚀工艺包括如下流程：
(1)感光层压合：分别在第一铜箔层的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛久兵，许梦婷，杨伟，杨剑，刘强，秦宗良，杨唐绍，冯晓娟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51