CN101658082B - 制造刚挠性印刷电路板的方法和刚挠性印刷电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造刚挠性印刷电路板的方法，印刷电路板的至少一个刚性区域(1，17，18)通过非导电材料层或介电层(13，15)与印刷电路板的至少一个挠性区域(7)连接，该至少一个刚性区域连接至印刷电路板的挠性区域(7)，接着切断印刷电路板的刚性区域(1)，并且通过连接它们的挠性区域(7)来建立印刷电路板的分离的、刚性局部区域(17，18)之间的连接。根据本发明，印刷电路板的至少一个刚性区域(1，17，18)和印刷电路板的至少一个挠性区域(7)之间的连接通过切割刚性区域之前的粘合来建立。本发明还涉及一种上述类型的刚挠性印刷电路板，其具有增加的对准精度且易于制造，而且具有减小的印刷电路板的至少一个刚性区域(1，17，18)和挠性区域(7)之间的连接(15)的层厚度。

Description

制造刚挠性印刷电路板的方法和刚挠性印刷电路板
本发明涉及一种制造刚挠性电路板的方法，其中印刷电路板的至少一个刚性部分或区域通过非导电材料层或介电层与该印刷电路板的至少一个挠性部分或区域连接，其中在电路板的至少一个刚性和挠性部分连接之后，隔开电路板的刚性部分，和电路板的相互分离的刚性子部分或局部区域之间的连接通过与其连接的挠性部分产生，其中电路板的至少一个刚性部分和电路板的至少一个挠性部分之间的连接通过隔开刚性部分之前的粘合实现。本发明进一步涉及一种刚挠性电路板，其中印刷电路板的至少一个刚性部分或区域与该印刷电路板的至少一个挠性部分或区域通过非导电材料层或介电层连接，其中在电路板的至少一个刚性和挠性部分已连接的情况下，该电路板的刚性部分是可隔开的，并且电路板的相互分离的刚性子部分或局部区域之间的连接可通过与其连接的挠性部分产生，其中电路板的至少一个刚性子部分和电路板的至少一个挠性部分之间的连接包括至少一个粘合剂层。 
在过去的几年中，电子元件的设计已经变得越发复杂，这已经普遍导致有源部件和印刷电路板部件之间连接点数量的增加，其中在尺寸日益减小的同时又导致这些连接点之间的距离缩小。在印刷电路板的制造中，已经提出在所谓的高密度互连(high density interconnect，HDI)中借助穿过若干电路板层的微通孔来解决这类部件连接点的问题。 
除了印刷电路板的设计和结构复杂性增加以及所涉及的小型化之外，还出现了目的在于在电路板中提供可折叠或可弯曲连接的要求，这已导致开发混合技术以及使用所谓的刚挠性印刷电路板。这种刚挠性电路板包括电路板的刚性部分或子部分或区域以及连接这类刚性部分的挠性部分或区域，并具有增强的可靠性，就设计和结构而言提供其它或另外的自由选择，并且使得能够进一步小型化。 
为了制造这种刚挠性电路板或刚挠性印刷电路板，将对应于电路板的刚性和挠性部分且由介电材料制成的连接层设置在所述部分之间，由此适当的叶状层或薄膜(其例如通过热处理使电路板待连接的刚性和挠性部分连接)的布置通常会产生相对厚的层。这样的厚层不仅违背多层 电路板制造中希望的小型化，而且必定损失随后用于形成微通孔和由此窄间隔的连接位置的激光钻孔几何形状所需的定位准确度。而且，这种已知的厚的非导电材料层或介电层涉及另外的处理或工艺步骤和/或更复杂的设计，以产生电路板的刚性和挠性部分之间所需的连接。 
DE 20221121U1和DE 20221189U1中的电路板都采用上述类型，其具有至少一个刚性部分或区域以及挠性部分或区域，其中在刚性和挠性部分的层之间提供粘合，其中目的在于提供简单且经济的制造方法。 
本发明旨在进一步开发初始定义类型的方法以及初始定义类型的电路板，以提供一种简化的方法，用于制造高度复杂的电子元件用的刚挠性电路板，而且，其中旨在使电路板的各刚性和挠性部分之间的非导电材料层或介电层与已知的构造相比更薄。此外，旨在例如通过提高的定位准确度来改善其它步骤中的处理或加工。 
为了实现这些目的，初始定义类型的方法的特征基本在于将粘合剂层施加到电路板的刚性部分的后续隔开区域中，该粘合剂层经历完全固化，于是邻近于该局部施加且完全固化的粘合剂层，将另一粘合剂层施加到电路板的刚性部分上，随后仅部分固化该另一粘合剂层，并且在第二或相邻粘合剂层部分固化之后，电路板的刚性部分经由插入的粘合剂层通过第二粘合剂层的后续完全固化与电路板的挠性部分连接。由于不使用迄今公知的叶状或片状薄膜来连接电路板的刚性和挠性部分或区域，电路板的这种刚性和挠性部分的连接通过粘合来实现，所以避免了与特别是为了进一步处理要提供在电路板的刚性和挠性部分之间的非导电材料层或介电层的所需定位准确度有关的限制，这是因为形成粘合的粘合剂可通过简单的方法步骤并由此高准确度地直接施加到电路板的刚性部分上，于是可以通过将挠性电路板层固定到提供有粘合剂的刚性电路板部分以简单方式产生可靠的连接。而且，如本发明提出的，通过使用粘合剂在电路板的至少一个刚性部分和至少一个挠性部分之间产生连接，使处理非导电材料或介电层的更薄层厚度切实可行，以在根据本发明制造的刚挠性电路板的进一步小型化和总厚度减小意义上获得更多的优势。由于根据本发明，在第一工艺步骤中施加到后续隔开区域中的粘合剂层完全固化，因此随后将避免与要与之连接的电路板的挠 性部分连接，这样在没有任何极端精确地调节隔开深度的情况下隔开电路板的刚性部分的后续步骤中，仅与电路板刚性部分的要移除的部分连接的粘合剂层将被立即移除，该粘合剂层已经在第一方法步骤中施加且完全固化。对于后续的隔开，因此仅必须关注隔开工具将可靠地完全隔开电路板的刚性部分，其中而且不必要求精确调节与粘合剂层厚度适应的切割或隔开深度。通过要在第二粘合剂施加步骤中要施加的第二粘合剂层来实现隔开后余下的电路板的刚性部分和要与之连接的电路板的挠性部分的可靠连接，该第二粘合剂层在开始时仅部分固化，使得在电路板的挠性部分固定之后，将可在后续分离步骤之前的后续固化步骤中实现电路板的刚性部分和电路板的挠性部分之间的可靠连接。而且，在第一粘合剂施加步骤中在后续隔开区域中施加的粘合剂，在完全固化之后将防止后续施加的与第一粘合剂层邻着的第二粘合剂层流动，特别是在电路板的刚性部分与电路板的挠性部分完全结合期间流动。 
对于根据本发明特别简单且可靠地施加粘合剂用于在要制造的刚挠性电路板的至少一个刚性子部分和至少一个挠性子部分之间产生粘合来说，根据一个优选实施方案，建议采用可印刷的粘合剂来形成在电路板的刚性和挠性部分之间的粘合。由此，可精确地将这种可印刷的粘合剂以所需的薄的层厚度施加到随后要与电路板的挠性部分连接的刚性部分上。 
如上所述，通过根据本发明在电路板的至少一个刚性部分和挠性子部分之间提供粘合，使得由此处理减小的层厚度切实可行，其中根据另一个优选的实施方案，就此建议粘合剂层的厚度选择为小于50μm，特别地小于40μm。 
为了能够实现包括较少操作步骤的可靠处理以在电路板的刚性部分和电路板的挠性部分之间产生连接，根据本发明的另一个优选的实施方案，建议使用单组分或多组分热固性交联粘合剂。关于这一点，已证明还考虑到后续处理步骤情况下特别优选，基于环氧化物、聚酰亚胺、酚树脂或其混合物来选择粘合剂，任选地与基于羟基-、硫醇-或氨基-官能交联基团的固化体系组合。 
而且，为了实现用来在电路板的刚性部分和电路板的挠性部分之间根据本发明形成粘合的粘合剂的所希望的可处理性或可加工性，并且考 虑到后续处理步骤，建议粘合剂提供有无机和/或有机填料，这对应于根据本发明方法的另一个优选的实施方案。 
如上文已经指出的，当使用可印刷的粘合剂时，简单和可靠以及精确地实现粘合将是可行的，其中关于这一点，根据另一个优选的实施方案，建议通过丝网印刷、雕版印刷、刷涂、辊涂或旋涂来施加粘合剂。这些印刷方法都是本身已知的，因此可以特别是针对根据本发明将要用于形成粘合的粘合剂的材料性质以及要获得的层厚度和/或在电路板的刚性部分和电路板的挠性部分之间的非导电材料或介电材料连接层的形成而选择。 
在已经将电路板的至少一个刚性子部分与电路板的挠性部分连接之后，通过已知的方法步骤来实现电路板的刚性部分的隔开以形成待制造的刚挠性电路板的折叠或弯曲位置，从而提供成品刚挠性电路板的随后将通过与之连接的挠性部分来接合的分开的位置相邻的刚性子部分，并在隔开位置上确保根据结构要求分别希望的挠性。在刚性子部分和挠性子部分之间使用迄今为止公知的叶状层或薄膜不但涉及有关增加的层厚度和待实现的定位准确度的问题，而且还需要在不导致损坏或削弱特别是位于刚性部分之下的电路板的挠性部分的情况下，在隔开电路板的刚性部分的后续处理步骤中适当隔开中间层。 
为了简化隔开电路板的刚性部分用于在与之连接的电路板的挠性部分上形成弯曲位置的后续步骤，根据本发明方法的另一个优选的实施方案，建议将粘合剂选择性地施加在随后隔开电路板的刚性部分用于形成分离的刚性子部分的区域中。这种在随后隔开区域中的选择性施加将满足简化工艺控制后续分离过程的需要。 
为了确保在电路板的挠性部分固定之前第二粘合剂层的可靠预固化和预交联以及后续完全固化用于与电路板的刚性部分最终连接，根据一个优选实施方案，建议第二粘合剂层的预固化和预交联在低于180℃的温度下实施，特别地在约60℃和160℃之间实施。 
为了实现电路板的刚性部分的适当且精确界定的隔开，特别是在与要固定到其上的电路板的挠性部分连接的区域中，已知的是在与电路板的挠性部分连接之前，在随后要实施隔开的位置上形成铣削边缘。本发 明借助于粘合剂提供的连接使定位准确度提高，使得在电路板的挠性部分施加后要被隔开的电路板的刚性部分位置上，并且在已施加粘合剂层之后，铣削边缘以本身已知的方式在电路板刚性部分的厚度的子区域上形成，这对应于根据本发明方法的另一个优选实施方案。因此，如上所述，随后提供适当的隔开是可行的，而不需要过度精确地调节待隔开的电路板的刚性部分的切割深度，其中，对于这一点，根据另一个优选的实施方案，建议在将电路板的挠性部分固定到电路板的刚性部分之后，实施电路板刚性部分的隔开，从电路板的刚性部分远离所形成的铣削边缘的表面出发，直至进入到提供在铣削边缘之间的粘合剂层区域中。 
此外，如上所述，由于电子元件或电路不断增加的复杂度，所以已经以日益增加的程度使用多层电路板，其中根据本发明，优选建议将多层电路板至少用于电路板的刚性部分。 
此外，为了实现最初提及的目的，初始定义类型的刚挠性电路板的特征基本在于，在电路板的挠性区域固定之前，将完全固化的粘合剂层提供在电路板的刚性部分的后续隔开区域中，该完全固化的粘合剂层与部分固化的第二粘合剂层相邻，该第二粘合剂层可与待固定到电路板的刚性部分上的电路板的挠性部分连接。如上所述，通过提供粘合剂层用于电路板的至少一个刚性部分和电路板的挠性部分之间的连接，微小的层厚度将足以满足所述连接，其中还可通过所提供的粘合剂连接来实现定位准确度，结果，将例如利用简化的方法步骤以形成电路板的刚性部分的隔开区，用于通过电路板的挠性部分作为媒介而形成弯曲位置，以及用于提供电路板的各导电层之间的适当连接，以及任选地，还提供电路板的挠性和刚性部分之间的适当连接。 
以下，将通过根据本发明用于制造根据本发明的刚挠性电路板的方法的一个示例性实施方案更加详细地说明本发明，该刚挠性电路板在附图中示意性地举例说明。 
其中： 
图1是要根据本发明制造的刚挠性电路板的刚性部分的一个实施方案的截面示意图； 
图2是要根据本发明制造的刚挠性电路板的挠性部分的一个实施方案的截面示意图； 
图3示出了根据本发明的用于制造本发明刚挠性电路板的方法的各个方法步骤；图3a描绘了在电路板的刚性部分的后续隔开区域中的粘合剂层的施加；图3b描绘了在刚性部分的后续隔开区域中铣削边缘的形成；图3c描绘了在电路板的刚性部分的后续隔开区域中与第一粘合剂层相邻的第二粘合剂层的施加；图3d描绘了电路板的刚性部分与电路板的挠性部分的连接；以及图3e描绘了在根据本发明制造的刚挠性电路板的刚性部分和挠性部分之间产生连接之后，用于形成弯曲位置的电路板的刚性部分的隔开。 
图1是待随后制造的刚挠性电路板的刚性部分1的示意图，所述刚性部分或区域1是多层的。铜涂层2通过预浸料层3和芯4分别彼此隔离。各个铜层2之间的连接分别通过微通孔5和通道6来表示。 
图2描绘了通过待制造的刚挠性电路板的挠性部分或区域7的示意性截面，其中除了挠性层合层8之外，还分别示出了铜层9和焊接掩模10和11。为了随后与电路板的刚性部分1的要与之连接的子部分形成连接，示出了微通孔或通道12。 
在如根据图3a的第一方法步骤中，将后续会完全固化的第一粘合剂层13选择性地施加在待制造的刚挠性电路板的刚性部分上，该刚性部分仍以1表示，第一粘合剂层13在刚性部分的后续隔开区中，由图3e看得尤其明显。 
在施加并固化粘合剂层13之后，铣削边缘14的形成通过图3b中所示的步骤在电路板的刚性部分1的待后续实施隔开的区域中实现，所述铣削边缘不仅穿过粘合剂层13，而且还穿过电路板的刚性部分1的相邻层。 
在如根据图3c的另一方法步骤中，第二粘合剂层15接着施加到电路板的刚性部分1上，并位于第一粘合剂层13的区域处，且具有与粘合剂层13基本相同的层厚度，与粘合剂层13的完全固化相比，所述粘合剂层15仅部分固化。 
这之后，在图3d所示的方法步骤中通过粘合剂层15作为媒介，将 电路板的刚性部分1与电路板的挠性部分7相连接，这通过粘合剂层15的类似完全固化来实现。 
在通过由粘合剂层15形成的粘合而将电路板的刚性部分1与电路板的挠性部分7连接之后，在之前形成铣削边缘14的区域中实施以16表示的隔开，这从刚性部分1远离挠性部分7的端面开始，使得电路板的原整块刚性部分1的由此分离的子部分或部分区域17和18通过挠性部分7来连接。 
在电路板的刚性部分和随后分离的子部分17和18与挠性部分7之间形成连接之后，不仅在刚性子部分17和18上提供或形成焊接掩模19，而且例如在待制造的刚挠性电路板的挠性部分7的导电铜层9和刚性子部分17和18的第一铜层2之间形成馈通，如20所示。 
根据图3中所示的方法控制，通过提供两个不同的粘合剂层13和15，特别是还考虑到预先形成的铣削边缘14，可以切实可行地以图3e中所说明的隔开步骤实施简单隔开，而不必观察到就要提供的粘合剂层的厚度而言非常窄的容许量，这是因为由于后续隔开区域中的粘合剂层13的预固化，将获得粘合剂层13对后续要固定的电路板挠性部分7的非直接粘合。而且，从根据图3b至3e的图示说明中显然可以看出，由于相对于由铣削边缘14界定的隔开区16的结构，第一粘合剂层13具有略大的尺寸，所以可以防止在与电路板的挠性部分7形成连接时粘合剂或粘合剂层15的任何穿透。 
在利用图3讨论的方法控制中，例如相同的粘合剂用于粘合剂层13和15，由此将避免与要固定到其上的电路板的挠性部分7的后续结合，这是因为粘合剂层13的完全的先期固化。 
通过在观察用于第二粘合剂层15的预固化和预交联的低于180℃的温度，特别是在约60℃和160℃之间的温度，还提供了用于与挠性部分7后续连接的合适的预结构。 
代替使用基本上相同的粘合剂用于粘合剂层13和15，和在固定电路板的挠性部分7之前采用不同的预处理，当然也可采用不同的粘合剂用于形成粘合剂层13和15，其中为了在电路板的刚性部分1中随后简 单地形成隔开区16，应当注意的是，如图3中所示的示例性实施方案中那样，要实现对挠性部分7较弱的粘合或有利地完全不存在粘合，以在后续固定中保证待形成的隔开区16中的粘合剂的更简单移除。 
粘合剂层13和15，特别是根据所用的粘合剂材料，可分别以所希望的微小的厚度和后续定位或对准所需的准确度，例如通过丝网印刷、雕版印刷、刷涂、辊涂或旋涂施加。因此，通过采用这些本身已知的施加方法，特别是用于形成粘合剂层的印刷技术，将由此得到小的层厚度，特别是小于50μm，特别优选地小于40μm。 
此外，通过利用电路板的刚性部分1或17和18与电路板的挠性部分7之间的粘合，例如考虑当电气和电子设备中使用特定有害物质时所要求的法律限制则容易可行。而且，将能够使用具有由此低的热膨胀系数的粘合剂，以进一步简化处理步骤。 
通过在刚挠性电路板的刚性子部分17和18与挠性部分7之间使用粘合剂连接，特别是考虑到连接层可实现的微小层厚度和由此所得的定位准确度的提高，为高度复杂的甚至大规格部件提供具有挠性层的印刷电路板，例如规格大于18×24英寸的HDI电路板已变得可行。 
而且，通过借助于施加特别是小于40μm的粘合剂层来提供由此小的层厚度，将无需主动阻燃。 
正如已经多次指出的那样，用于施加粘合剂层的简单方法可行，由此，这种粘合剂层也可以以相应准确且高度精确的方式来施加，使得可以免除根据现有技术用于制备合适的叶状薄膜的额外处理步骤例如钻孔步骤。由于工艺控制的简化，特别是通过使用可印刷的粘合剂，因而简化了整体方法，因此还额外提供了在刚挠性电路板的制造中实现时间和成本节省的途径。 
图1中说明的刚性多层电路板的实施方案代表这种电路板仅用于说明目的的一个简化实例，当然，其中尤其还可以使用大量或多个导电层2和馈通或微通孔5，这取决于待制造的部件的所需复杂度。 

Claims (15)

1.一种制造刚挠性电路板的方法，其中印刷电路板的至少一个刚性部分或区域通过为非导电材料层或介电层的第一粘合剂层和第二粘合剂层与印刷电路板的至少一个挠性部分或区域连接，其中，在电路板的至少一个刚性部分或区域和挠性部分或区域连接之后，隔开电路板的刚性部分或区域并且电路板的相互分开的刚性子部分或局部区域之间的连接通过与它们连接的挠性部分或区域而产生，其中电路板的至少一个刚性部分或区域和电路板的至少一个挠性部分或区域之间的连接通过在隔开刚性部分或区域之前的第一粘合剂层和第二粘合剂层来实现，所述方法的特征在于将第一粘合剂层施加到电路板的刚性部分或区域的后续隔开区域中，该第一粘合剂层经历完全固化，随后邻近于该局部施加且完全固化的第一粘合剂层，将第二粘合剂层施加到电路板的刚性部分或区域上，该第二粘合剂层随后仅部分固化，并且在第二粘合剂层部分固化之后，电路板的刚性部分或区域经由插入的粘合剂层通过第二粘合剂层的后续完全固化与电路板的挠性部分或区域连接。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于电路板的刚性部分或区域和挠性部分或区域之间的粘合剂层利用可印刷的粘合剂来形成。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于粘合剂层的层厚度选择为小于50μm。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于粘合剂层的层厚度选择为小于40μm。
5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于使用单或多组分热固性交联粘合剂。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于基于环氧化物、聚酰亚胺、酚树脂或其混合物来选择粘合剂，任选地与基于羟基、硫醇或氨基官能交联基团的固化体系组合。
7.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于粘合剂提供有无机和/或有机填料。
8.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于通过丝网印刷、雕版印刷、刷涂、辊涂或旋涂来施加粘合剂。
9.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于将第一粘合剂层选择性地施加到电路板的刚性部分或区域的后续隔开用于形成分开的刚性子部分或局部区域的区域中。
10.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于第二粘合剂层的预固化和预交联在低于180℃的温度下实施。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于第二粘合剂层的预固化和预交联在约60℃和160℃之间实施。
12.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于在施加电路板的挠性部分或区域后而要被隔开的电路板的刚性部分或区域的位置上，并且在施加第一粘合剂层之后，在电路板的刚性部分或区域的厚度的部分区域上以本身已知的方式形成铣削边缘。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，在将电路板的挠性部分或区域固定到电路板的刚性部分或区域之后，电路板的刚性部分或区域的隔开从电路板的刚性部分或区域远离形成铣削边缘的表面出发，直至进入到提供在铣削边缘之间的第一粘合剂层的区域中。
14.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于多层电路板至少用于电路板的刚性部分或区域。
15.一种刚挠性电路板，其中印刷电路板的至少一个刚性部分或区域通过为非导电材料层或介电层的第一粘合剂层和第二粘合剂层与印刷电路板的至少一个挠性部分或区域连接，其中，在电路板的至少一个刚性部分或区域和挠性部分或区域连接之后，电路板的刚性部分或区域是可隔开的，并且相互分开的刚性子部分或局部区域之间的连接可通过与它们连接的挠性部分或区域来产生，其中电路板的至少一个刚性子部分或局部区域和电路板的至少一个挠性部分或区域之间的连接包括至少一个第二粘合剂层，所述刚挠性电路板的特征在于在电路板的挠性部分或区域固定之前，完全固化的第一粘合剂层提供在电路板的刚性部分或区域的后续隔开区中，该完全固化的第一粘合剂层与部分固化的第二粘合剂层相邻，该第二粘合剂层与待固定到电路板的刚性部分或区域上的电路板的挠性部分或区域是可连接的。
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