CN101547551A - 印刷电路板和制造印刷电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种印刷电路板(1)，它包括第一主侧面(2)和与第一主侧面(2)对置的第二主侧面(3)。此外本发明还包括一个第一和一个第二刚性区域(4、5)，其中，第一和第二刚性区域(4、5)通过柔性区域(6)彼此连接，并且该柔性区域(6)垂直于第一和第二主侧面(2、3)地设计得比第一和第二刚性区域(4、5)要薄。柔性区域包括至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)和至少一个与所述至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)连接的，且由绝缘材料构成的支承层(7、8、9、10、11)，其中，支承层(7、8、9、10、11)包括多个槽(18)，这些槽最多分别最多延伸到一个金属化层(12、13、14、15、16、17)上。

Description

印刷电路板和制造印刷电路板的方法
技术领域
本发明涉及一种印刷电路板，它具有第一主侧面和与第一主侧面对置的第二主侧面以及第一和第二刚性区域，第一和第二刚性区域通过柔性区域彼此连接，并且该柔性区域垂直于第一和第二主侧面地设计得比第一和第二刚性区域要薄。此外，本发明还涉及一种制造这种类型的印刷电路板的方法。
背景技术
通常印刷电路板设计为多层的印刷电路板。在这些多层的印刷电路板中交替设计的金属化层和绝缘支承层重叠设置。这种多层印刷电路板允许在印刷电路板上设置更大量的有源的和无源的元器件，因为它们的电连接可通过在多个平面中的接线完成。因此不同的金属化层通过通孔敷镀彼此电连接。
通常多层印刷电路板是刚性的，并且不是没有损伤地可弯曲。然而通常印刷电路板在它的设计和布置方面必须和外部的边界条件，例如空间情况相适配。为此，印刷电路板必须弯曲一定的角度。然后印刷电路板必须包含一个或者多个柔性元件。这些柔性元件分别将两个刚性的印刷电路板段(刚性区域)彼此耦合，并且无损伤地经受得住弯曲。柔性元件(所谓的柔性区域)例如可由柔性材料，例如聚酰亚胺制成。在这种材料上一侧或者两侧地设置印制导线，以便在彼此耦合的印刷电路板段上产生结构元件的电连接。在使用聚酰亚胺时有这样的缺陷，即这种材料容易吸收水分。这种情况可能会影响可靠性。
DE 10 2005 012 404 A1公开了一种印刷电路板。这种印刷电路板具有第一、第二和第三刚性区域和至少一个第一和一个第二柔性区域。柔性区域垂直于印刷电路板的主侧面地设计得比刚性区域要薄。第一刚性区域仅通过第一柔性区域和第二刚性区域耦合。第二刚性区域仅通过第二柔性区域和第三刚性区域耦合。第一柔性区域和印刷电路板的第一主侧面对齐设计。第二柔性区域和印刷电路板的第二主侧面齐平设计。通过这一措施第一刚性区域相对于第三刚性区域的另一方向弯曲。在这一文献中建议，通过对印刷电路板的深铣形成柔性区域。
DE 10 2005 012 404 A1所描述的印刷电路板的优点在于，柔性区域是在使用刚性区域的材料的情况下制成的，这样就可避免如上述所描述的如在使用聚酰亚胺时所出现的可靠性问题。另一方面通过铣削过程制造柔性区域却带来这样的问题，即只有在耗费大的制造技术费用的情况下才能保持用于制造柔性区域所必要的公差。当柔性区域应具有至少两个的金属化时特别是这种情况。在这种情况中必须如此地控制铣削过程，即一个面朝铣削区域的金属化层不会通过铣削受到损害。因此制造这种类型的印刷电路板引起高的成本。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种印刷电路板，以及一个用于制造印刷电路板的方法。这种印刷电路板可以更加简单、以至少同样大的可靠性，并且成本更为有利地制造。
这个任务通过具有权利要求1特征的印刷电路板和具有权利要求10特征的方法得以完成。分别从从属权利要求中产生有利的方案。
本发明提供这样一种印刷电路板，它包括第一主侧面和与第一主侧面对置的第二主侧面。此外，这个印刷电路板还包括第一和第二刚性区域，其中，第一和第二刚性区域通过柔性区域彼此耦合，并且这个柔性区域垂直于第一和第二主侧面地设计得比第一和第二刚性区域要薄。这种印刷电路板的优点在于，柔性区域包括至少一个金属化层和至少一个与所述至少一个金属化层连接的，且由绝缘材料构成的支承层，其中，支承层包括多个沟槽，这些沟槽分别最多延伸到所述至少一个金属化层上。
根据本发明的印刷电路板的优点在于，和现有技术的印刷电路板相比这种印刷电路板可成本更为有利的制造，因为这种制造方法用比较低的精确度就够了。此外根据本发明设计的柔性区域具有改进的机械稳定性，虽然完全保留着所希望的可弯曲性。
特别是柔性区域是通过机械去除方法产生的，沟槽是通过激光去除产生的。通过机械去除方法，特别是深铣方法将在柔性区域中不需要的支承层和金属化层去掉。在这种情况中这种机械去除方法可以较小的精确度进行。然后用激光方法在支承层中制造沟槽，其中，这些沟槽可分别延伸直到所述至少一个金属化层之一。通过激光去除可以简单方式达到用于产生柔性区域的“深度”所希望的精确度。
多个沟槽的深度与激光的波长和施加到支承层的能量有关。在这种情况中主要使用CO2激光器，特殊情况可使用UV激光。由于在金属化层上的反射，支承层的材料可能会保留在金属化层上。在必要时也可进行过程控制，从而保留较大的材料厚度。
特别是这些沟槽至少大部分地彼此分开设计。换句话说这就是说在柔性区域中形成的沟槽通常没有交叉。
槽的深度在30μm和150μm之间，特别是在50μm和100μm之间。在这种情况中将沟槽的深度设计得尽可能地小是合适的，因为通过激光产生沟槽的时间是与槽的深度成比例的。原则上可任意选择沟槽的宽度。下述做法表明的合适的，即将沟槽的宽度特别是设计在100μm和300μm之间，因为那么就可以使用CO2激光器，并且印刷电路板的制造可在时间和成本最佳化的情况下进行。在使用另一种激光源，或者使用透镜和遮光板时沟槽的宽度也和这个范围有差别。
在另一合适的方案中这些沟槽基本彼此平行延伸，并且两个沟槽之间的距离大于或者等于槽的宽度。通过这一措施在柔性区域的柔性方面、用于制造柔性区域和因此制造印刷电路板的时间和成本方面是最佳的。
特别是这些沟槽基本上垂直于第一刚性区域的侧边缘和/或第二刚性区域的第二侧边缘延伸，其中，第一和第二刚性区域的第一和第二侧边缘分别和柔性区域相邻。除了特别简单地制造外通过这一方案使柔性区域在从第一刚性区域到第二刚性区域延伸方向上具有特别高的柔性。
支承层可以设计为由印刷电路板材料构成的、或者由印刷电路板材料构成的预浸处理层的核心层。可考虑用作印刷电路板材料的例如有FR4，或者BT(Bismaleimid-Triazin)，它们是用作通孔敷镀的印刷电路板的基材。它们大多由玻璃纤维布构成。这种布与树脂连接。然后在这种硬化的支承材料上单侧或者两侧地施加金属化层。金属化层在和其它的支承层接合之前设置所希望的金属结构。预浸处理(Prepreg)是“预浸渍处理的纤维(Preimpregnated Fibers)”的英文缩写形式。通常在两个两侧金属化的核心层之间设置一个或者多个预浸处理层。此外预浸处理层形成印刷电路板的最外的支承层。
在另一合适的方案中所述至少一个金属化层包括印制导线。这些印制导线从第一刚性区域向第二刚性区域方向延伸，其中，沟槽至少部段地垂直于这些印制导线延伸。通过这一措施一方面加强了柔性区域的稳定，并且另一方面也使在延伸的印制导线方向有足够的弯曲能力。
就根据本发明的用于制造印刷电路板的方法而言(这种印刷电路板包括第一主侧面和与该第一主侧面对置的第二主侧面和第一和第二刚性区域)，其中，第一和第二刚性区域通过柔性区域彼此耦合，并且该柔性区域垂直于第一和第二主侧面地设计得比刚性区域要薄，所述柔性区域-它包括至少一个金属化层和至少一个与所述至少一个金属化层连接的，且由绝缘材料构成的支承层-通过下述步骤制成：从第一主侧面机械去掉印刷电路板，这样，所述至少一个支承层部分地减小了它的厚度。紧接着通过激光器从第一主侧面至少部分地去除支承层的余下层厚度，最大直到金属化层。
通过这种机械去除方法-这个方法特别是深铣削方法-去掉了在柔性区域中不需要的那些支承层和金属化层。在这种情况中所述至少一个支承层，即那个和所述至少一个余下的金属化层相邻的层，的厚度仅部分地减小。这样，这种机械的去除方法就可快速和以较小的精确度进行。然后为了不损伤所需要的金属化层而应精确进行的去除支承层的余下的层厚采用激光去除方法进行。
在这种情况中合适地如此选择由激光器发射的光的波长，即通过激光不去除金属化层，也就是不可能。通过这一措施保证对于电功能所必需的金属化层不会通过该加工方法受到损害。
通过激光去除方法可完全去掉在机械去除之后支承层的余下的层厚。通过这一措施提供一种现有技术已公开的、且具有基本平整表面的柔性区域。为了加速柔性区域的制造，并且因此降低印刷电路板的制造费用下述做法是合适的，即部分地去除支承层的余下的层厚的这一步骤包括将沟槽设置到支承层中，这些沟槽最多一直伸到金属化层。通过这一措施只需要去除支承层的余下层厚的面的一部分。为了保证柔性区域的必要的柔性这种部分地去除余下的层厚的做法是足够的。此外，这种具有沟槽的柔性区域具有更高的机械稳定性。
合适的是这些沟槽彼此平行延伸地设置到支承层中。这样做保证了柔性区域的快速和成本有利的制造。此外，也保证了柔性区域横向于沟槽的延伸的柔性。
在另一合适的方案中所述至少一个金属化层包括印制导线。这些印制导线从第一刚性区域朝着第二刚性区域的方向延伸，其中，这些沟槽至少部段地垂直于印制导线延伸地设置。
合适地通过机械去除方法形成的余下的支架材料的层厚尽可能的小，特别是在30μm和150μm之间，理想状态在50μm和100μm之间，这样，用于通过激光至少部分地去除余下的层厚的时间就可能保持得较少。
附图说明
下面借助在附图中的一个实施例对本发明进行更加详细的说明。
这些附图是：
图1A至1C：以截面图示出的用于制造根据本发明的印刷电路板的方法步骤。
图2：根据本发明的印刷电路板的顶视图。
具体实施方式
图1A至图1C示出制造根据本发明的印刷电路板1的不同的制造阶段。制造根据本发明的印刷电路板1的起点是传统的印刷电路板(参见图1A)。这个印刷电路板在实施例中例如包括五个支承层7、8、9、10、11和六个金属化层12、13、14、15、16、17。在这种情况中支承层8和10是由印刷电路板材料FR4构成的所谓核心层。在这些核心层上两侧地施加金属化层13和14或15和16。在和支承层7、9和11-它们形成由FR4构成的所谓预浸处理层-连接之前，将金属化层13、14、15、16以所希望的方式结构化。当在将具有施加在其上的金属化层13、14或15和16的核心层8和10和预浸处理层7、9、11连接后在预浸处理层7和11的外侧施加另外的金属化层12、17，并且将其结构化。在所有的支承层接合好后可在印刷电路板1上打孔22。这些孔可以用作通孔敷镀，或者用于在以后将印刷电路板机械地固定在支架上。
在图1A中所示的印刷电路板1包括一个第一主侧面2和一个第二主侧面3。从第一主侧面2开始通过机械去除方法在印刷电路板1上设置一个槽25。机械去除方法例如可以是深铣削方法。通过这个机械去除方法将在一个在槽25的宽度上延伸的柔性区域6中不需要的所有支承层和金属化层去掉。这个柔性区域6将印刷电路板1的一个第一刚性区域4和一个第二刚性区域5彼此连接。
从图1B中可清楚地看出，通过机械的去除在柔性区域6的范围中已将金属化层12、13、14和15，以及支承层7、8和9全部去掉，并且支承层10部分地去掉。在柔性区域6中支承层10具有一个厚度24。这个厚度比刚性区域4、5中的支承层10的厚度要小。这个厚度24合适地在30μm和150μm之间，特别是在50μm和100μm之间。在制造槽25时并不要求精确地产生支承层10的厚度24。这就是说，可以比较小的精确度完成柔性区6中的机械去除过程。
为制造柔性区域6至少部分地继续去除支承层10的余下的层厚24。这可通过激光加工实现，其中，如在图1C中可清楚地看到，在余下的层厚24中设置平行延伸的沟槽18。沟槽18的宽度用附图标记20表示，并且这个宽度相应于例如通过激光束可实现的宽度。以使用CO2激光器时由于结构的限制宽度20在200μm和300μm之间。两个沟槽18之间的距离如图1c的实施例中所示可以大于沟槽18的宽度。若两个沟槽的间距不小于沟槽的宽度是合适的。两个沟槽之间的间距越大，则在柔性区域6中需要设置的槽18越少，通过这一措施减少了制造印刷电路板的加工时间。在这种情况中沟槽的深度19相应于直到支承层10的厚度24的厚度。换句话说，其意思是沟槽18的相应的底部大体上是通过金属化层16形成。在这种情况中是如此地选择激光的波长的，即当激光碰到金属化层时并不去掉金属化层16。其结果是支承层10的材料可以保留在金属化层16上。
因此，从图1C可清楚地看出这个柔性区域6垂直于第一和第二主侧面2、3地设计得比第一和第二刚性区域4、5要薄。由于柔性区域6的柔软性第一刚性区域4可相对于第二刚性区域弯曲地设置。
这些沟槽18基本彼此平行延伸。在这种情况中这些沟槽18占据一个大体垂直于在第一和第二刚性区域4、5中延伸的印制导线23的方向。这一点在图2中看得更加清楚。该图为根据本发明的印刷电路板1的第一主侧面2的顶视图。在该图中未示出在第一和第二刚性区域4、5中形成的金属化层12的结构化。清楚地看出，在柔性区域6中的这些沟槽彼此平行延伸，并且与第一刚性区域4和第二刚性区域5的侧边缘26、27平行延伸，其中，第一和第二刚性区域4、5的第一和第二侧边缘26、27分别和柔性区域6相邻。此外也可清楚地看到在柔性区域中部分外露的印制导线23的走向。这些印制导线从第一刚性区域4朝第二刚性区域5方向延伸。
根据本发明的方法具有下述优点，即可以比现有技术更快地，并且因此成本更加有利的方式制造印刷电路板1。特别是在机械地去掉不需要的支承层和金属化层时不需要按照公差进行加工。制造柔性区域时的精确性通过激光加工得到保证，这样，和槽25相邻的金属化层16通过本加工方法不会受到损害。通过本方法产生这些沟槽，其中，柔性区域的截面形状类似楔带形(参见图1C)。
在这个在图中所示出的实施例中印刷电路板1为六层设计，其中，柔性区域6为两层。本发明也包括与该实施例不同的方案。
在另一个在这些图中未详细示出的实施例中也可通过激光方法全部去掉支承层10的余下的层厚24，这样，柔性区域6就由支承层11和在其上在两侧设置的金属化层16和17形成。通过这一措施可提供一种和所述实施例功能相同的印刷电路板，然而其中，由于是完全地去掉支承层10，所以在柔性区域6范围中的激光加工需要更长的加工时间。

Claims (16)

1.印刷电路板(1)，包括：
-第一主侧面(2)和与第一主侧面(2)对置的第二主侧面(3)；
-第一刚性区域和第二刚性区域(4、5)，第一和第二刚性区域(4、5)通过柔性区域(6)彼此耦合，并且该柔性区域(6)垂直于第一和第二主侧面(2、3)地设计得比第一和第二刚性区域(4、5)要薄，
其特征在于，柔性区域(6)包括至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)和至少一个与所述至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)连接的，且由绝缘材料构成的支承层(7、8、9、10、11)，支承层(7、8、9、10、11)包括多个沟槽(18)，这些沟槽至多分别延伸到所述至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)之一。
2.按照权利要求1所述的印刷电路板(1)，其特征在于，这些沟槽(18)至少绝大部分是彼此隔开的。
3.按照权利要求1或2所述的印刷电路板(1)，其特征在于，沟槽(18)的深度在30μm和150μm之间，特别是在50μm和100μm之间。
4.按照前述权利要求中任一项所述的印刷电路板(1)，其特征在于，沟槽(18)的宽度在100μm和300μm之间。
5.按照前述权利要求中任一项所述的印刷电路板(1)，其特征在于，沟槽(18)基本彼此平行延伸，并且两个沟槽(18)之间的间距大于或者等于沟槽(18)的宽度。
6.按照前述权利要求中任一项所述的印刷电路板(1)，其特征在于，这些沟槽(18)基本平行于第一刚性区域(4、5)的第一侧边缘和/或第二刚性区域(4、5)的第二侧边缘延伸，第一和第二刚性区域(4、5)的第一和第二侧边缘分别和柔性区域(6)相邻。
7.按照前述权利要求中任一项所述的印刷电路板(1)，其特征在于，支承层(7、8、9、10、11)是由印刷电路板材料，特别是FR4制成的核心层或者是由所述或一种印刷电路板材料，特别是FR4制成的预浸渍处理的纤维层。
8.按照前述权利要求中任一项所述的印刷电路板(1)，其特征在于，所述至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)包括印制导线，这些印制导线从第一刚性区域(4、5)在第二刚性区域(4、5)的方向上延伸，沟槽(18)至少部段地垂直于印制导线延伸。
9.按照前述权利要求中任一项所述的印刷电路板(1)，其特征在于，柔性区域(6)通过机械去除方法产生，沟槽(18)通过激光去除产生。
10.用于制造印刷电路板(1)的方法，这种印刷电路电路板包括第一主侧面(2)和与第一主侧面(2)对置的第二主侧面(3)和第一刚性区域和第二刚性区域(4、5)，第一和第二刚性区域(4、5)通过柔性区域(6)彼此耦合，并且该柔性区域(6)垂直于第一和第二主侧面(2、3)地设计得比刚性区域(4、5)要薄，柔性区域(6)包括至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)和至少一个与所述至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)连接的，且由绝缘材料构成的支承层(7、8、9、10、11)，并且通过下述步骤制成：
-从第一主侧面(2)机械去除印刷电路板(1)，从而所述至少一个支承层(7、8、9、10、11)部分地减小了它的厚度，
-通过激光器从第一主侧面(2)起至少部分地去除支承层(7、8、9、10、11)的余下的层厚，直到金属化层(12、13、14、15、16、17)。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，选择由激光器发射的光的波长，从而不能去除金属化层(12、13、14、15、16、17)。
12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，部分地去除支承层(7、8、9、10、11)的余下层厚的步骤包括将沟槽(18)设置到支承层(7、8、9、10、11)中，这些沟槽一直伸到金属化层(12、13、14、15、16、17)。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，沟槽(18)彼此平行延伸地设置到支承层(7、8、9、10、11)中。
14.按照权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述至少一个金属化层(12、13、14、15、16、17)包括印制导线，这些印制导线从第一刚性区域(4、5)在第二刚性区域(4、5)的方向上延伸，沟槽(18)至少部段地垂直于印制导线延伸地被设置。
15.按照权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，通过机械去除方法尽可能小地形成余下的支承材料的层厚，特别是在30μm和150μm之间，特别是在50μm和100μm之间。
16.按照权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，将深铣方法用作机械去除方法。
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