电路板的制造方法技术

用来连接电路板——尤其是配备有至少两个由绝缘体层分开的导电表面并且具有孔的电路板——的导电表面或用来以导电的方式在板上制造导体的方法。在所述方法中，粉末形式的金属或金属合金被供给并且利用激光烧结所述粉末以便制造统一的导电结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及供电路板的制造所使用的方法。
技术介绍
现在各种电路板在非常不同的应用中，从简单应用到极复杂的大规模应用的范 围，被极其广泛地使用。 以前，电路板是单面结构，其中，在绝缘基板的一侧上有用于连接的铜层，所述铜 层以合适的方式被刻蚀以形成导电和不导电的区域。部件被焊接到所述铜表面上的最合适 的位置。 现在，电路板在绝缘板的两侧都具有铜层，这是因为技术朝小型化的方向不断发 展并且根据制造技术在尽可能小的空间设置部件是经济的。因此，可以开发电路板的两侧。 具有不同的机械、化学、和电特性的许多不同材料被用作电路板的基底材料。 一种 通常使用的材料是由玻璃纤维和环氧树脂制成的板，其通常被称作FR4。所述板的特性优良 并且还包括耐火物质，允许达到在要求高的位置中需要的耐火性。 在电路板中制造孔，通过孔使电连接走向板的另一侧。在某些情形下，在层之间制造连接时，通过焊接到板两侧上的铜层来附着放置在电路板上的部件的"底部"。 另一个方法是执行所谓的贯穿镀铜(through-co卯ering)，这时通过孔在电路板的各个表面上的铜层之间形成铜桥。 第三个方法是在孔中插入配合紧密的铜套管，如果必要的话，所述铜套管可以被 焊接到铜层上。 正如已经陈述的，可以通过刻蚀掉铜层的不必要的部分，即通过仅留下电路所需 要的那部分铜层，在电路板的表面上制造电路。该方法是长的产品开发过程的结果并且现 在在自动化生产线上实行。刻蚀后从酸中回收通过刻蚀除去的铜层。也可以利用激光执行 机械加工，在该情况下多余的铜从表面被蒸发。从而通过从FR4的表面除去不必要的铜以 所述方式制造电路图案。 以该方式制造电路当然是非常低效的方法，因为在大部分情况下，利用复杂的生 产过程制造在FR4的表面的铜层的90%以上被除去。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种方法，通过所述方法可以快速、确定、以及经济地实现电路板的两个表面彼此的所述连接以及在所述电路板的表面上的电路图案的制造。 以被描述为所附权利要求中的特征的方式实现本专利技术的前述和其它优点和好处。 附图说明 图l示意性地示出当根据本专利技术连接电路板的不同表面上的导电层时本专利技术的 工艺的进程；以及 图2该部分示出当旨在电路板的表面上制造电路图案时的激光的使用。 具体实施例方式首先根据图l进行描述。 本专利技术的基本原理是，为了创建能够容易集成到制造过程中的快速方法，使用激光器将卡的不同侧上的铜层连接在一起。所述激光器可以与通常被用来在卡上制作孔的激光器相同，但是很明显整个专利技术将使用具有适合于所述目的的波长的激光器。 如所述，可以利用激光器在电路板上制造孔，所述激光器可以进一步包括运行于两个不同波长的激光器单元，其中一个用来穿透铜并且另一个用来穿透铜层之间的绝缘体层。 根据本专利技术，颗粒铜或包含铜的材料被用来形成接触，并且实际上是用来填充孔。 该材料适合供给到孔中，供给的材料被烧结成基本上固体的形式，所述颗粒材料的添加以 及新批次的烧结根据需要被重复多次以制造所需的接触。 图1示出在绝缘体层FR4的两侧上有铜层Cu。当电路板被放置在基板3上时，制 造通过所有层的孔。利用粉末喷嘴l将一批粉末送到孔中。在下一阶段，激光2使孔中的 粉末烧结并且这些阶段根据需要被重复多次。这里，仅重复一次。用这种方法，在铜层Cu 之间制造电导体。 根据本专利技术的方法快速并且(如所述)可以容易集成到现有制造系统中。 使用的激光器的波长可以是例如532nm，当同一个激光器被用来制造通过电路板 的铜和绝缘体层的孔时一般使用所述波长。当然，也可以利用其它波长。在一般情况下， 10600nm可以被认为是波长的某种非限制性上限。选择激光器的功率以实现铜粉末的十分 迅速的烧结。 按照已知的方式，电路板上的情形是这样的，要被钻的孔贯穿绝缘体层和铜层。那 么很明显的是，烧结将发生在基底的顶部上，要被烧结的铜不会粘附到基底的顶部。如果孔 延伸到第二表面的铜层而不穿透它，则前述问题将不会出现，代替的是，所述粉末的添加和 烧结将从孔的底部开始。 显然，必须使用某一合适的装置将铜粉末投放(dose)到孔中。同样，在此不打算考虑供给装置的操作，因为可以为该目的找到容易修改的、开发用于其它应用的装置。对于所述装置而言重要的是足够的快速并且足够精确地投放粉末以确保好的最终结果。 在电路板的制造中电导率是第一重要的。因此在烧结的孔中电导率应当至少与通常在电路板的绝缘层的表面上使用的30微米厚的铜膜中的差不多相同。然而，该尺寸可以根据计划目的改变，使得孔的电导率也必须被相应调整。 虽然作为粉末的铜或具有足够大的铜含量的粉末是最初的烧结物质，当然可以利 用其它金属或金属合金来实现相应的特性。然而，现在作为金属的铅的使用既不令人满意， 甚至也可能不被允许。 在最好的情况下，烧结的金属或金属合金将稍微有一点柔韧性，因为在一定条件下电路板的操作可能意味着绝缘体层中的有限厚度变化。 根据图2示意性地示出本专利技术的第二实施例。 根据本专利技术的第二实施例，也通过将铜粉末直接烧结到绝缘体上(例如到FR4板的表面上)产生电路板表面的电导率。通过将粉末状的铜散布到板的表面上来执行烧结， 所述粉末状的铜被激光器加热到烧结温度。所述材料在该温度下保持足够长的时间用来使 粉末微粒熔化。烧结的铜稍微融化所述绝缘体的表面，使得铜稳固地粘附到绝缘体。 图2示出所述过程怎样从粉末的散布进行到烧结。因此预期宽度和形状的颗粒铜 的焊料从喷嘴1散布到绝缘体FR4的表面上，阶段1，也与先前的实施例中一样。激光2跟 随喷嘴1，烧结散布在绝缘体表面上的铜粉末，阶段II。利用参考数字4标记被烧结的部分， 并且利用参考数字5标记未烧结的部分，激光束沿未烧结部分的方向行进。可以在所述过 程期间通过温度测量来监控加热过程的进展，可以利用例如高温计来执行所述温度测量。 所述粉末可以利用数控喷嘴来供给，并且可以例如利用刮刀在整个区域上散布成 均匀层。然后在所述处理后剩余的未使用的粉末可以重新利用。也可以利用掩模在适当的 位置散布粉末，尤其在更大批地制造时。如果粉末的供给比加热花更长时间，则可以当激光 处理在产品的另 一个位置进行时同时从几个喷嘴供给粉末。 根据微粒尺寸和成分选择要被烧结的材料以适合于根据本专利技术的目的。为了取得 好的结果，可以通过选择将要使用的激光器和它的功率、将要用于烧结的时间和功率、以及 其它参数以许多方式来调整所述过程。 所需激光器装置包括具有合适波长和功率的激光器，并且可以足够精确地控制其 射束。射束的大小必须使得制造的导体的截面足够的大以确保足够的电导率，并且电路足 够窄而不会比利用目前技术获得的绝缘间隙和导体的宽度占据更多的空间。在实践中，应 当实现具有小于100 ii m的宽度并且优选窄到25 ii m的宽度的导体。这需要相当优质的射 束，例如纤维激光器。Nd: YAG激光器的多个版本以及二极管激光器也可以适合该目的。 只要仍然保留在所附权利要求的限定保护内，本专利技术的许多变型是可能的。权利要求一种用来以导电的方式形成电路板-尤其是配备有两个通过绝缘体层分开的导电表面并且具有孔的电路板-的导电部分的方法，其特征在于粉末形式的金属或金属合金被供给到连接所述表面的孔中，或供给到所述电路板的绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来以导电的方式形成电路板－尤其是配备有两个通过绝缘体层分开的导电表面并且具有孔的电路板－的导电部分的方法，其特征在于：粉末形式的金属或金属合金被供给到连接所述表面的孔中，或供给到所述电路板的绝缘体层的顶部上，使用激光器烧结所述粉末以便制造统一的导电结构，以及如果必要的话，所述粉末的添加和烧结被重复足够的次数以获得预期电导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A萨尔米南，R霍拉帕，
申请(专利权)人：芬兰环保科技公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]