CN100594761C - 双面柔性印刷布线板的制造方法 - Google Patents

Abstract

采用半加成法的、通孔连接的双面柔性印刷布线的制造方法。在绝缘树脂基材(1)的两面有金属薄膜层(2)的柔性双面金属叠层板的两面形成的、具有耐蚀刻性的蚀刻阻挡层(4)的通孔处设开口部(2a、3a)；将露出的金属薄膜层和绝缘树脂基材分别蚀刻穿，设置到达反面的金属薄膜层的通孔(5)；剥离蚀刻阻挡层；在内壁面作导电化处理；在双面金属叠层板的两面涂覆电镀阻挡层(6)并图案化；利用电镀阻挡层进行电镀而析出通路导体和布线导体，并剥离电镀阻挡层；除去布线间露出的金属薄膜层。蚀刻阻挡层具有耐蚀刻性，可通过激光加工除去开口部露出的金属薄膜层，接着除去绝缘树脂基材，在反面的金属薄膜层上残留能够保护其不受激光加工损伤的厚度。

Description

双面柔性印刷布线板的制造方法

技术领域

0001

本发明涉及柔性布线板的制造方法，特别地，涉及通过采用半加成法的盲通孔连接的双面柔性印刷布线板的制造方法。

背景技术

0002

近几年来，面向手机等小型电子设备，搭载在电子设备中的安装基板微细化、高密度化的要求正在提高。作为一个环节，将安装各种电子元件的安装基板间用柔性电缆部连接的双面柔性印刷布线板已广泛普及。

0003

双面柔性印刷布线板作为采用贯通型导通孔连接的印刷布线板，其主流是所谓通孔连接的双面柔性印刷布线板，其中，用数控钻头和模具等开孔后进行通孔电镀，再进行两面的电路形成。但是，如果在元件安装焊接区上存在通孔，则焊锡就会流入相反侧而不能进行安装。

0004

因此，根据即使元件安装焊接区上存在有底导通孔即盲通孔也能安装的情况，通过盲通孔连接的双面柔性印刷布线板，正作为面向便携设备的部件而被替换用于手机的液晶外围等。

0005

但是，即使作为采用适于精细布线形成的半加成法，仍未确立适当地形成盲通孔的方法。

0006

其理由如下：首先，在半加成法的布线形成时，形成了为通过电镀形成布线的种晶(seed)层的铜薄膜层，会在导通孔形成时因激光加工、去斑处理、电镀等前处理等而贯通，从而产生不良品，合格率变差；其次，如果铜薄膜层的厚度设为用激光不能贯通的5μm以上的厚度，则会因布线形成后的种晶层除去使布线变细而产生的不良以及通孔内壁的电镀厚度变薄，使可靠性下降。

0007

因此，对于微细的双面柔性印刷布线板，虽然采用半加成法，但其连接方法仅为形成通孔连接，尽管能够形成精细布线，但由于焊锡流会到背面，因此通孔不能设在元件安装焊接区上。

所以，已成为元件安装密度提高以及具有自由度的产品设计的障碍。

0008

另外，随着便携设备的高功能化，元件安装密度不断提高，正从单面安装过渡到双面安装。但是，在柔软的柔性印刷布线板上将电子元件进行双面安装时，由于不能在与基板的正反面重合的位置上配置软熔(reflow)夹具等支承体，因此不能安装电子元件。

0009

另外，随着双面柔性印刷布线板的高密度化，通孔直径变小，小至50～80μm左右，以下问题时有发生：在通孔开口上直接安装元件时，在通孔内印刷膏状焊锡进行充填，但一旦发生充填不良，电子元件的安装性就变差，不再能确保安装部的连接可靠性。

0010

为避免这个问题，使用含有粒径约10μm的焊锡微粒的昂贵膏状焊锡，在通孔内充填焊锡。即使在印刷方面，与在通孔内不充填焊锡也行的情况相比，由于合适的条件范围变窄，因此在生产性及合格率方面也有问题。

0011

而如果采用专利文献1中记载的这种两面有开口的通孔连接的双面印刷布线板，则不需要使用上述微粒型的膏状焊锡，但在两面形成电镀层后，通过蚀刻而进行图案化，因此难以形成精细布线。

0012

另外，如果形成所谓“充填通路”(filled via)构造，则不需要使用上述微粒型的膏状焊锡，但采用传统推荐的方法，在生产性、成本及合格率方面都会有问题。

0013

例如存在以下缺点：在采用电镀的通路充填中难以提高电镀时的电流密度，所以生产性差，电镀液管理复杂。

0014

另外，还提出采用导电膏及蚀刻凸点等的凸点连接型的两面电路。但是，在用于柔性印刷布线板时，在绝缘基材上使用热可塑性聚酰亚胺或液晶聚合物等树脂，且需要300℃左右的高温加压工序，成本提高。另外，在为使凸点顶部从柔性绝缘基材露出的滚动研磨或抛光研磨等研磨工序中，也有基板朝研磨机的传送方向延伸以及整个基板弯曲等问题。

0015

这与凸点连接型的双面柔性印刷布线板的情况相同，也与传统的双面柔性印刷布线板的通孔内充填浆料等，进行上述的研磨工序时的情况相同。另外，采用传统的柔性印刷布线板，难以采用易于使用的“卷绕传送”(roll to roll)来制造，生产性上仍然成问题。

专利文献1：特开平11-17310号公报

发明内容

0016

如上所述，就传统上采用适于精细布线形成的半加成法来制造双面柔性印刷布线板而言，尚未确立适当地形成盲通孔的方法。

0017

本发明是考虑上述观点而提出的，其目的在于：提供一种采用半加成法的盲通孔连接的双面柔性印刷布线的制造方法。

0018

为了实现上述目的，本申请提供以下两项发明。

0019

第1发明是一种具有盲通孔的双面柔性印刷布线板的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

准备在绝缘树脂基材的两面有金属薄膜层的柔性双面金属叠层板，

在上述双面金属叠层板的两面形成蚀刻阻挡层，

在上述蚀刻阻挡层的通孔位置上设置开口部，

将上述开口部的露出的上述金属薄膜层蚀刻掉，

将已露出的上述绝缘树脂基材蚀刻穿，设置到达反面的上述金属薄膜层的通孔，

剥离上述蚀刻阻挡层，

在上述通孔的内壁面上进行导电化处理，

在上述双面金属叠层板的两面涂覆电镀阻挡层，

使上述电镀阻挡层形成图案，

用上述电镀阻挡层进行电镀，从而析出通路导体及布线导体，

剥离上述电镀阻挡层，

除去在上述布线间露出的上述金属薄膜层。

0020

第2发明是一种有盲通孔的双面柔性印刷布线板的制造方法，其特征在于：

准备在绝缘树脂基材的两面有金属薄膜层的柔性双面金属叠层板，

在上述双面金属叠层板的两面形成蚀刻阻挡层，

通过激光加工，除去通孔位置的上述阻挡层以及上述金属薄膜层，接着在反面的上述金属薄膜层上残留能够经由激光加工而保护的厚度，再除去上述绝缘树脂基材，

将残留的上述绝缘树脂基材蚀刻穿，设置到达反面的上述金属薄膜层的通孔，

剥离上述蚀刻阻挡层，

在上述通孔的内壁面上进行导电化处理，

在上述双面金属叠层板的两面涂覆电镀阻挡层，

使上述电镀阻挡层形成图案，

通过使用上述电镀阻挡层的电镀，析出通路导体及布线导体，

剥离上述电镀阻挡层，

除去上述布线间露出的上述金属薄膜层。

0021

根据本发明，即使对于通孔的底面有可用于半加成法的薄铜薄膜的情况，也能够以底面的铜薄膜层不贯通的方式进行工序。其结果是：通过采用半加成法的通孔连接，能够廉价且稳定地制造双面柔性印刷布线。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的剖面工序图。

图2是表示本发明实施例2的剖面工序图。

图3是表示本发明的应用例的剖面图。

图4是表示本发明的另一应用例的剖面图。

符号说明

1柔性绝缘基材

2、3金属薄膜层

2a、3a开口部

2b、3b布线图案

4，6阻挡层

5通孔

7、7a、7b电镀层

8通孔

9采用本发明的制造法的双面柔性印刷布线板

10电子元件

11聚酰亚胺膜

12、15粘接材

13覆盖层

14外层堆积部

16通孔

17采用本发明的制造法的多层印刷布线板

具体实施方式

0023

下面参照附图，说明本发明的实施方式。

实施例1

0024

图1是表示本发明实施例1的剖面工序图。在这种情况下，采用通孔连接，构成双面柔性印刷布线板。如图1(1)所示，准备在聚酰亚胺等柔性绝缘基材1的两面有铜等金属薄膜层2、3的双面金属叠层板。此金属薄膜层作为采用后面所谓半加成法进行布线形成时的种晶层，所以，如果考虑种晶层的除去，则最好采用薄的材料。

0025

这里，两面都使用厚度1.5μm的铜薄膜，但1.0～2.5μm厚的都适合使用。若更薄，则往往在形成盲通孔时或以后的工序中会贯通。而若更厚，则在除去种晶层时，已形成的布线及通孔的电镀被膜会明显减薄，所以在可靠性及产品特性上存在问题。

0026

对于这种双面金属叠层板两面的铜薄膜层2及3，使用通常的光刻术的蚀刻方法，在通孔的形成部位上形成具有开口的蚀刻阻挡层4，利用它形成开口部2a及3a。

0027

作为阻挡层4，适合采用厚度10μm以上的干膜阻挡层，其原因是：考虑到在形成导通孔的下一工序中使用厚度1.5μm的铜薄膜单体有可能贯通，不剥离阻挡层4而进到下一工序。从而，即使在薄膜的通孔中铜薄膜也不会贯通。这里，开口部的直径取60μm。

0028

接着如图1(2)所示，将在开口内部露出的绝缘基材1除去，形成到达另一面的铜薄膜层的通孔5。然后，进行用于通孔电镀的导电化处理。使用采用药液处理的树脂蚀刻方法，除去在开口内部露出的绝缘基材1，形成到达另一面的铜薄膜层的通孔5。作为树脂蚀刻液，可采用含有氧烷基胺和碱金属的溶液。

0029

这里，作为进行这种药液处理的再一优点，例如是易于用“卷绕传送”进行处理，且不需要进行可能对另一面的铜薄膜层造成损害的去斑处理。另外，由于是pH13以上的强碱液，pH值处于剥离区域之上，在此药液处理中阻挡层4不会剥离。但是，为了预先提高耐碱性，在通过显影而形成阻挡层的开口后，再追加曝光及加热处理，也是有效的。

0030

在该药液处理之后，接着通过热水洗和水洗，降低阻挡层剥离区域的pH值，使阻挡层4正常地剥离。由于经过这道工序，对构成通孔底部的铜薄膜几乎不施加应力，可形成盲通孔。

0031

另外，树脂蚀刻速度因聚酰亚胺膜的种类不同而异，所以，作为柔性绝缘基材1的种类，通过均苯四酸二酐与芳香族二胺缩聚而得到的聚酰亚胺膜(例如杜邦公司制的Kapton、鐘淵化学公司制的Apical)或者与之类似的结构的热可塑性聚酰亚胺等都是适合的。

0032

然后，为了能够在通孔5的内壁形成电镀被膜而进行导电化处理。作为导电化处理，可选择采用钯系药液的湿法工艺、溅射、蒸镀等干法工艺中的任一种工艺。这里，选择采用钯系药液的湿法工艺，进行导电化处理。

0033

在该湿法工艺中也仅进行液中喷射或平稳的搅拌，因此对位于通孔底部的铜薄膜几乎不施加应力，可进行导电化处理。

0034

接着如图1(3)所示，采用半加成法，涂覆用于布线图案形成以及在通孔5的内部及开口部2a、3a的上面进行电镀的电镀阻挡层6。再按照通常的光刻法，将阻挡层形成图案。在形成图案时，对于位于通孔底部的铜薄膜，采用最大约0.1MPa的喷射显影，对位于通孔底部的铜薄膜几乎不施加应力，而使用超声波的工艺往往会贯通位于通孔底部的铜薄膜，因此最好不用。

0035

作为阻挡层的厚度，必须比以后形成的电镀被膜的目标厚度大5μm左右，这里，使用厚度20μm的干膜阻挡层。然后，进行电镀，在位于布线图案及通孔的位置上形成电镀层7a及7b。

0036

这里，形成通孔8。在以下工序中将相当于种晶层的铜薄膜层2、3蚀刻掉时，考虑到布线图案及通孔的铜膜也减薄，形成厚度为10～15μm的电镀被膜。

0037

如图1(4)所示，接着通过将阻挡层6剥离，以镀层7a、7b为掩模，蚀刻掉铜薄膜层，形成布线图案2b、3b。到此为止的一系列工序能以所谓“卷绕传送”方式流动。

0038

根据需要，在聚酰亚胺膜一侧粘接具有粘接剂层的所谓覆盖层，形成表面保护绝缘膜。再在表面保护绝缘膜上形成的开口部上进行非电解镀镍、金等表面处理，通过使用模具的冲孔等，进行外形加工，得到两面各具有开口的、通过盲通孔连接的双面柔性印刷布线板9。

实施例2

0039

图2是表示本发明实施例2的剖面工序图。在这种情况下，构成通过盲通孔连接的双面柔性印刷布线板。首先如图2(1)所示，准备在聚酰亚胺等柔性绝缘基材1的两面有铜薄膜层2、3的双面覆铜叠层板。该铜薄膜层作为后面所谓半加成法进行布线形成时的种晶层，如果考虑到种晶层要除去，则最好采用薄的材料。

0040

这里，两面都采用厚度1.5μm的铜薄膜。铜薄膜厚度为1.0～2.5μm是合适的。如果更薄，则在形成通孔时及在以后的工序中，往往会贯通。而如果更厚，则在除去种晶层时已形成的布线及通孔的电镀被膜会明显减薄，所以在可靠性及产品特性上有问题。

0041

对于双面型覆铜金属叠层板的两面铜薄膜层2及3，用UV-YAG激光器进行直接激光加工，形成通孔5，但为了不贯通激光入射面的相反面上的铜薄膜，仅在加工初期进行，残留一定厚度的绝缘基材树脂，以不对激光入射面的相反面上的铜薄膜造成损害。

0042

另外，如果激光入射面的铜薄膜表面受到激光加工时的污染，则以后需要去斑。去斑处理对通孔底部的铜薄膜会造成损害，所以，有必要选择不需要去斑的工序。因此，在激光入射面的铜薄膜的表面上形成蚀刻阻挡层4后进行激光加工，加工到阻挡层、铜薄膜及绝缘基材部分残留的状态。

0043

作为阻挡层4，厚度为10μm～20μm的干膜阻挡层是合适的。其理由是：在激光加工后，在采用树脂蚀刻方法形成通孔的工序中，为了保护厚度为1.5μm左右的铜薄膜，阻挡层4不剥离地进入到下一工序。

0044

由此，在通孔底部铜薄膜不贯通。另外，如果厚度超过20μm，则出现生产节拍由于激光加工而变慢以及在阻挡层上进行孔加工时污斑量增加的问题，所以阻挡层的厚度最好为20μm以下。

0045

激光加工条件是，如果每个脉冲的能量设定为少一点，使每个孔的脉冲数增加，则残留在激光入射面的相反侧的铜薄膜侧的绝缘基材树脂的厚度稳定，同时能够降低对铜薄膜造成损害。采用这种激光加工法，在铜薄膜面上残留有厚度为3～5μm的绝缘基材树脂。激光加工时产生的污斑仅附着在阻挡层4的表面。通孔的直径取60μm。

0046

接着，如图2(2)所示，采用基于药液处理的树脂蚀刻方法，除去在开口内部露出的绝缘基材1的残留树脂。作为树脂蚀刻液，可采用含有氧烷基胺和碱金属的溶液。除去在开口内部露出的绝缘基材1，形成到达另一面的铜薄膜层的通孔5。

0047

然后，进行用于通孔电镀的导电化处理。使用基于药液处理的树脂蚀刻方法，蚀刻掉在开口内部露出的绝缘基材1，形成到达另一面的铜薄膜层的有底通孔5。这里，这种药液处理的再一优点是，例如易于在“卷绕传送”中进行处理，不需要可能对另一面的铜薄膜层造成损害的去斑处理。

0048

另外，因为是pH13以上的强碱液，所以pH值处于剥离区域之上，在药液处理中阻挡层4不会剥离，但是，为了预先提高耐碱性，在形成阻挡层后，进行全面曝光及加热，也是有效的。在药液处理之后，接着通过热水洗、水洗，降低阻挡层剥离区域的pH值，使阻挡层4正常地剥离。

0049

这时，附着在激光入射面的阻挡层表面的污斑也同时与阻挡层4一起除去，由于采用这一工序，能够几乎不对位于通孔底部的铜薄膜施加应力地形成盲通孔。

0050

另外，树脂蚀刻速度因聚酰亚胺膜的种类不同而异，所以，作为柔性绝缘基材1的种类，通过均苯四酸二酐与芳香族二胺缩聚而得到的聚酰亚胺膜(例如杜邦公司制的Kapton、鐘淵化学公司制的Apical)或结构与之类似的热可塑性聚酰亚胺等都是适合的。

0051

然后，为了能够在通孔5的内壁形成电镀被膜而进行导电化处理。作为导电化处理，可选择采用钯系药液的湿法工艺、溅射、蒸镀等干法工艺中的任一种工艺。

0052

这里，选择采用钯系药液的湿法工艺，进行导电化处理。在湿法工艺中也仅进行液中喷射或平稳的搅拌，因此能够几乎不对位于通孔底部的铜薄膜施加应力地进行导电化处理。

0053

接着如图2(3)所示，采用半加成法，涂覆用于布线图案形成以及在通孔5的内部及铜薄膜2、3的上面进行电镀的电镀阻挡层6，然后，采用通常的光刻法，将阻挡层形成图案。

0054

在形成图案时，对于通孔底部的铜薄膜，若为约0.1MPa以下的喷射显影，则几乎不会对通孔底部的铜薄膜施加应力，但使用超声波的工艺，往往会使导通孔底部的铜薄膜贯通，所以不优选。

0055

作为阻挡层的厚度，必须比以后形成的电镀被膜的目标厚度大5μm左右，这里，使用厚度20μm干膜阻挡层。再进行电镀，在位于布线图案及通孔的位置上，形成电镀层7a及7b。由此，形成通孔8。考虑到在以下工序中蚀刻掉相当于种晶层的铜薄膜2、3时布线图案及通孔的铜膜也减薄，形成了10～15μm厚的电镀被膜。

0056

如图2(4)所示，接着剥离阻挡层6，通过以电镀层7a、7b作为掩模，蚀刻掉铜薄膜层2a、3a，形成布线图案2b、3b。到此为止的一系列工序可通过所谓“卷绕传送”而流动。

0057

根据需要，在聚酰亚胺膜一侧粘接具有粘接剂层的所谓覆盖层，形成表面保护绝缘膜。再在该表面保护绝缘膜上形成的开口部上进行非电解镀镍、金等表面处理，通过模具冲孔等进行外形加工，得到两面有开口的、经由通孔连接的双面柔性印刷布线板9。

应用例

0058

图3是表示本发明应用例的剖面图，示出在双面柔性印刷布线板上安装了电子元件的结构。在这种情况下，在采用本发明的盲通孔型双面柔性印刷布线板的通孔的底面侧上印刷膏状焊锡，安装电子元件10，从而能够使用传统的设备，制造双面柔性印刷布线板。

0059

而且，能够在双面柔性印刷布线板的两面安装电子元件，而不使用昂贵的微粒型膏状焊锡。另外，如图3所示，在形成将安装了电子元件后的柔性印刷布线板折叠的层叠结构时，也同样适用。

0060

图4是表示本发明的另一应用例的剖面图。在这种情况下，构成以盲通孔连接的双面柔性印刷布线板作为内芯基板的、具有电缆部的多层印刷布线板。此布线板是在两面有开口的双面柔性布线板9上，例如12μm厚的聚酰亚胺膜11上，在两面粘贴20μm厚的丙烯、环氧树脂等粘接材12的所谓覆盖层13，作为内层的内芯基板。

0061

另外，外层堆积部14是在以单面覆铜叠层板作为基体材料，通过粘接剂15叠层，并在内芯基板9的通孔的底部从外层堆积层、大致在同轴上配置通孔16，形成厚度0.5mm以下的薄型柔性电缆部的多层印刷布线板17。

0062

由此，能够形成“通孔叠通孔”(via on via)的层叠结构，而不用通过充填电镀及用导电膏等充填内层的内芯基板9的通孔8。在内层的内芯基板9的通孔的开口侧，不能形成层叠结构，但在如图所示的厚度0.5mm以下的薄型4层印刷布线板上，由于基板的刚性不足，并不能将CSP等电子元件安装在基板的正反面相重合的位置上。因此，能够廉价地制造在设计规格上与能从两面形成层叠结构的基板没有差异的印刷布线板。

Claims (2)

1.一种具有盲通孔的双面柔性印刷布线板的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

准备在绝缘树脂基材的两面有金属薄膜层的柔性双面金属叠层板；

在所述双面金属叠层板的两面形成蚀刻阻挡层；

在所述蚀刻阻挡层的通孔位置上设开口部；

将所述开口部露出的所述金属薄膜层蚀刻掉；

将露出的所述绝缘树脂基材蚀刻穿，设置到达反面的所述金属薄膜层的通孔；

剥离所述蚀刻阻挡层；

在所述通孔的内壁面上进行导电化处理；

在所述双面金属叠层板的两面涂覆电镀阻挡层；

将所述电镀阻挡层图案化；

通过利用所述电镀阻挡层的电镀，析出通路导体及布线导体，

剥离所述电镀阻挡层；以及

除去在所述布线间露出的所述金属薄膜层。

2.一种具有盲通孔的双面柔性印刷布线板的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

准备在绝缘树脂基材的两面有金属薄膜层的柔性双面金属叠层板；

在所述双面金属叠层板的两面形成蚀刻阻挡层；

通过激光加工，除去通孔位置的所述阻挡层和所述金属薄膜层，接着在反面的所述金属薄膜层上除去所述绝缘树脂基材，但残留能够保护所述金属薄膜层不因激光加工而受损的厚度；

将残留的所述绝缘树脂基材蚀刻穿，设置到达反面的所述金属薄膜层的通孔；

剥离所述蚀刻阻挡层；

在所述通孔的内壁面上进行导电化处理；

在所述双面金属叠层板的两面涂覆电镀阻挡层；

将所述电镀阻挡层图案化；

通过利用所述电镀阻挡层的电镀，析出通路导体和布线导体；

剥离所述电镀阻挡层；以及

除去在所述布线间露出的所述金属薄膜层。

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