一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法技术

本发明专利技术公开了一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法，先在绝缘基材上测试单脉冲与材料反应后的微坑直径大小和深度的关系曲线，涂覆一层抗活化膜，使用激光先进行钻孔，然后按照电路图案轨迹以特定的激光加工方式加工，加工后基材表面图案部分有矩阵阵列的若干微坑，活化、沉铜时，铜只在激光钻孔和加工过的部位沉积，激光未加工过的部位不沉积，加厚铜层，得到有电路导线的电路板；相邻的两个微坑之间的距离d的范围为：0＜d＜1mm，微坑的径深比β的范围为0.1＜β＜1000；使铜层与绝缘基材之间有足够的结合力；该方法使用绝缘基材，并使用激光进行钻孔、图形转移。利用激光的先进性，可做线宽间距20μm以下细线。可做线宽间距20μm以下细线。可做线宽间距20μm以下细线。

【技术实现步骤摘要】
一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法


[0001]本专利技术及激光表面加工
，具体为一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法。

技术介绍

[0002]印刷线路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，在电子元器件中有连接、绝缘和支撑的作用，是最关键的元件之一。也称之为裸电路板，简称裸板，指尚未安装元器件的电路板，还称印制电路板、印刷电路板、印刷线路板、印制板、电路板、线路板、印刷板。裸板一般由专业制造印制电路板的厂家按需定制。以双面电路板板为例，裸板制造的工艺流程大致为：在双面覆铜箔绝缘基板上钻孔—进行孔金属化—制作导电图案并退除金属抗蚀膜或有机抗蚀膜—涂覆阻焊剂—制作阻焊图案及生成焊接区—对焊接区表面进行可焊性涂覆处理—制作标记符号—出货给组装阶段的厂家。
[0003]整体考虑电路板的制造技术，可以看出，导电图形制作、钻孔及孔金属化、阻焊图案的制作是裸板生产阶段的关键过程。其中，钻孔和孔金属化过程一方面影响了电路板各个水平导电层间Z方向互连的效果，另一方面，还直接影响着制作电路板的水平方向电气连接导电图案过程。
[0004]随着社会经济的进步，对电子产品的要求越来越高，元件越来越小，功能越来越强，管脚数越来越多，对导电图案、阻焊图案的要求越来越精细、准确，对孔的要求也越来越小、越深，使得不论是在裸板制造阶段，还是元器件组装阶段，电路板制造的技术难度越来越大，问题也越来越多。
[0005]通用电路板技术，大都采用减成法制作导电图案。起始材料为绝缘材料上覆有导电金属层的层压板，用化学蚀刻方法，按照设计要求，去除覆铜箔板上指定区域的导电层，留在绝缘板上的铜箔即是导电图案。
[0006]导电层一般是高纯铜箔，也可能是铝箔或银、金等其它导电金属形成的箔，常用的铜箔厚度在5
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36微米之间，特殊电路板也用厚达72微米或更厚的铜箔。绝缘介质材料多种多样，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、双马来酸三嗪树脂(BT)、聚四氟乙烯(PTFE)等等，介质层厚度可从30微米到数毫米。绝缘介质中可含有纤维或颗粒状增强材料，包括芳纶纤维、陶瓷、玻璃纤维，增强材料的单丝直径或粒径在1
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10微米间，多股线径在10微米以上，甚至可达数百微米。
[0007]进行化学蚀刻前，要先进行图形转移。即将覆铜箔板表面上需要保留的导电图形部分的导电铜箔，用保护性材料—抗蚀剂覆盖起来，而把非导电图案部分，即将要去掉的铜则裸露在外，其步骤为：刷板—贴膜—曝光—显影。然后，再向工件喷射液体蚀刻剂，蚀刻剂是一种能和铜作用的化学药液，和裸露的金属铜相互接触，发生反应，把铜溶解到蚀刻剂溶液中，达到了除去的目的，而导电图案部分，由于有抗蚀剂保护，则被留在了绝缘材料表面，形成所需的导电图案，步骤为：蚀刻—去抗蚀膜。
[0008]蚀刻方法制导电图案是间接加工技术，需要光绘底版作为图形转移模版，需要光
致抗蚀材料临时掩蔽导电图案，流程长而复杂，需要的工艺设备、材料多，浪费资源，影响环境，而且使得高精度、高质量电路板生产需要资金、场地、人员配备的成本高，生产过程柔性差，行业进入的门槛高，满足不了本地化就近、快速、灵活制作的需求。此外，蚀刻方法的加工精度受很多因素影响，难以控制，导致做出的电路图形的几何尺寸偏离设计要求，比如由于图形转移难以进一步提高，侧腐蚀效应等，长期困扰电路板的行业，促使人们寻找其它加工手段。
[0009]激光有一个特点，是可以按照图形轨迹，加工基材表面，有“图形转移”的特点，假如有一种方法，可以使绝缘基材激光加工过的地方金属化，而同时未加工过的地方不会金属化。那么就可以在绝缘基材上直接制造导电电路，而且属于加成法制造导电电路，对比减成法，有巨大的经济和环保优势。
[0010]而且激光也可以钻孔，在无覆铜的基材上钻孔效率也高。那么可以使用激光加工这一个步骤，代替传统PCB里面的机械钻孔、覆膜、曝光、显影、蚀刻等多个步骤。从而能快速、经济、环保地生产电路板。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法，该方法使用绝缘基材，并使用激光进行钻孔、图形转移。利用激光的先进性，可做线宽间距20μm以下细线。
[0012]一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法，先在绝缘基材上测试单脉冲与材料反应后的微坑直径大小和深度的关系曲线，涂覆一层抗活化膜，使用激光先进行钻孔，然后按照电路图案轨迹以特定的激光加工方式加工，加工后基材表面图案部分有矩阵阵列的若干微坑，活化、沉铜时，铜只在激光钻孔和加工过的部位沉积，激光未加工过的部位不沉积，加厚铜层，得到有电路导线的电路板；相邻的两个微坑之间的距离d的范围为：0＜d＜1mm，微坑的径深比β的范围为0.1＜β＜1000；使铜层与绝缘基材之间有足够的结合力；
[0013]制造方法包括以下步骤：
[0014]1)激光测试；
[0015]2)涂覆抗活化膜；
[0016]3)激光钻孔；
[0017]4)激光加工图形；
[0018]5)活化、沉铜、电镀。
[0019]优选的，单脉冲激光束参数范围为：波长：266nm
‑
10700nm；脉冲宽度：10fs
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1000μs；脉冲重复率：1KHz
‑
100MHz；平均功率：1W
‑
10000W。
[0020]优选的，步骤1)中，使用脉冲激光，以单脉冲激光束的形式扫描基材表面，在表面形成微坑，测量形成的微坑的直径和深度；改变单脉冲激光束能量和加工次数，得出不同能量和加工次数下微坑的直径大小和深度的关系曲线。
[0021]优选的，步骤2)中，抗活化膜为是固态膜或液态膜；与未覆膜的同型号的绝缘基材相比，覆膜后的基材不吸附活化剂或者少吸附活化剂。
[0022]优选的，步骤4)中，选取一个激光能量大小，根据单脉冲反应后的微坑直径大小
d1，设置大于直径的激光扫描路径间距和扫描速度/频率，即，激光扫描路径间距d＝扫描速度/频率，d的范围是：d1＜d＜dmax，dmax为结合力恰好低于规定值时的间距，扫描后得到的具有矩阵阵列微坑的基材。
[0023]本专利技术的优点和技术效果是：
[0024](1)本专利技术提供的方法，使用激光单脉冲来加工粗化基材表面，微坑的形状、大小和深度便于控制，相应的表面粗糙度也可调。尤其适用于目前物理粗化、化学粗化、或电化学法粗化无法处理的材料。
[0025](2)本专利技术提供的方法，明确了提高结合力的激光加工后的表面状态，结合凹坑理论，提出激光扫描路径间距d(d＝描速度/频率)的操作范围d1＜d＜dmax的概念，使操作更加数据化，增加实用性。
[0026](3)本专利技术提供的方法，激光机输出到工件表面的激光光斑越小，可加工出来的线宽极限越小，可用于20μm以下的线路制造。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法，其特征在于：先在绝缘基材上测试单脉冲与材料反应后的微坑直径大小和深度的关系曲线，涂覆一层抗活化膜，使用激光先进行钻孔，然后按照电路图案轨迹以特定的激光加工方式加工，加工后基材表面图案部分有矩阵阵列的若干微坑，活化、沉铜时，铜只在激光钻孔和加工过的部位沉积，激光未加工过的部位不沉积，加厚铜层，得到有电路导线的电路板；相邻的两个微坑之间的距离d的范围为：0＜d＜1mm，所述微坑的径深比β的范围为0.1＜β＜1000；使铜层与绝缘基材之间有足够的结合力；所述制造方法包括以下步骤：1)激光测试；2)涂覆抗活化膜；3)激光钻孔；4)激光加工图形；5)活化、沉铜、电镀。2.根据权利要求1所述的一种激光钻孔并以图形轨迹粗化绝缘基材的电路板制造方法，其特征在于：所述单脉冲激光束参数范围为：波长：266nm
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10700nm；脉冲宽度：10fs
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1000μs；脉冲重复率：1KHz
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100MHz...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒亮，胡宏宇，
申请(专利权)人：德中天津技术发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：