CN101765297B - 在导电层上形成绝缘层和导电层、在导电层间形成电连接的方法及相应多层电路板生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在导电层上形成绝缘层和导电层、在导电层间形成电连接的方法及相应多层电路板生产方法。现有技术不能适应规模化多层电路板的生产要求。为此，本发明包括下述步骤：①在导电层上或新导电层上涂布或压合光敏/热敏绝缘层；②使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光；③在光敏/热敏绝缘层上增设新的导电层，或者在原导电层上压合带光敏/热敏绝缘层的新导电层；使光敏/热敏绝缘层夹在原导电层和新导电层之间；④在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；⑤显孔、固化；⑥孔导电化。本发明还公开了上述方法在多层电路板生产的应用。本发明特别适用于规模化、高密度的多层电路板的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种在导电层上形成绝缘层和导电层、在导电层间形成电连接的方法及相应多层电路板生产方法。
具体地讲：本发明涉及一种“在导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法”及该方法在多层电路板生产中的应用。
背景技术
高密度多层印制电路板的制造过程中包括：芯板钻孔、图形转移、电路蚀刻、盲孔制做、孔金属化、表面绝缘化处理、焊盘表面镀覆等工艺过程，其中实现高密度层间互连是其制造过程的技术关键，目前有叁种方法，分别如下
第一种方法是利用镭射钻孔实现层间互连，具体步骤如下：
1、按普通双面板制造工艺制造芯板
高密度多层印制电路板盲孔制做是在高密度双面芯板制做完成后在其板面上制做新一层电路时必不可少的工艺过程，其目的是实现芯板电路与新生成电路的层间互连。
2、新一层导电层压合
镭射法制做盲孔前先用半固化粘合片将铜箔与芯板压合。
3、铜箔蚀孔
由于镭射钻孔机不能在铜箔上钻孔所以在使用镭射钻孔机钻孔前先采用化学蚀刻的办法在铜箔表面将要钻孔的位置刻蚀成孔，因为化学蚀刻法不能蚀刻现有的半固化粘合片。
4、镭射钻绝缘层孔
经过化学蚀刻后在铜箔上成好孔的半成品板可以顺利的在镭射钻孔机上将半固化绝缘粘合片打窜至内层铜箔面。
4、孔金属化处理
经过镭射钻孔的基板利用现有的孔金属化电镀技术将内层铜箔导线与外层铜箔导线通过新的镀铜层连接起来。
5、新一层电路形成
经过金属化电镀的基板利用普通电路板的化学蚀刻技术形成外层导电线路。
重复2-6步可以制出更新一层电路，并完成铜箔之间的层间互连。
在该方法中多层板层间盲孔是用镭射钻孔机成孔的，加工成孔数量多、密度高的电路板速度慢，效率低，成本高。
第二种方法：铜柱法
具体步骤如下：
1、按普通双面板制造工艺制造芯板
2、表面化学镀铜，即通过表面镀覆使已形成电路图形的芯板表面形成一层极薄的铜导电层，为电镀铜柱做好导电准备。
3、感光掩膜后电镀形成铜柱
4、差蚀法除去化学铜
5、涂布绝缘层
6、磨去多余的绝缘层露出铜柱
7、表面处理后镀铜
8、蚀刻出新一层电路
重复2-8步可以制出更多层数的电路。
在该方法第6步中要用磨床加工，磨削量不好撑握；而且其第7步表面镀铜时，新铜箔与绝缘层结合力不稳定、可靠性差，难以满足高密度多层印制电路板的大规模工业化生产。
第三种方法 积层法
基本步骤如下：
1、按普通双面板制造工艺制造芯板。
2、涂布可感光性绝缘层。
利用丝网印刷或者热压合法在芯板上制做一层可感光显影性绝缘层。
3、曝光显影出连接孔。
4、表面粗化处理后，在表面及孔内同时镀铜；
在经表面粗化处理的绝缘层上与孔内同时镀覆一层铜层。
5、蚀刻出新一层电路
重复2-5步，可以制做出更新一层电路，并完成铜箔之间的层间互连。
在该方法第3步中绝缘层上已经在形成了相应的孔，就不能采用热压合的方法在绝缘层上设置铜箔，而第4步用镀铜表面镀铜时，新铜箔与绝缘层结合力不稳定、可靠性差，难以满足高密度多层印制电路板的大规模工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有多层电路板的层间连接技术的上述缺陷，提供一种在导电层上形成绝缘层和导电层、在导电层间形成电连接的方法及相应多层电路板生产方法。
为解决上述技术问题，本发明在导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法，包括下述步骤：
①、在导电层上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，该光敏/热敏绝缘层具有光敏和两热敏两种性质，局部曝光后，可引发局部光敏反应，发生光敏反应部位的可溶性发生变化(即由可溶变为不可溶，或由不可溶变为可溶)；被加热后，引发热敏反应又可固化；作为基础的导电层可是单层导电层，也可以是附在绝缘板上的导电层；也可以是芯板表面的导电线路(常用于生产多层印制电路板)。
②、使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，光通过菲林有选择地照射到光敏/热敏绝缘层上，引发光照部位发生光敏反应，在光敏/热敏绝缘层上形成一个或多个可溶解的区域；该步骤是为第⑤步的显孔作准备。
③、在光敏/热敏绝缘层上增设新的导电层；可采用热压合方式。也可采用涂布方式。热压合时，光敏/热敏绝缘层上还没有形成空孔，不会变形。
④、在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；(如果导电层为金属箔，特别是铜箔，成孔方式可选择蚀孔方式。
⑤、显孔、固化：用水或碱水或有机溶剂将可溶解的区域溶去，形成孔洞，露出原导电层，并加热固化；(显孔可采用喷淋或浸泡等方法)。
⑥、孔导电化(可以采用孔金属化方式，也可采用填充导电材料等方式)，实现作为基础的导电层与新导电层之间的连接；
或者包括下述步骤：
①、在新导电层上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，该光敏/热敏绝缘层具有光敏和两热敏两种性质，局部曝光后，可引发局部光敏反应，发生光敏反应部位的可溶性发生变化(即由可溶变为不可溶，或由不可溶变为可溶)；被加热后，引发热敏反应又可固化；
②、使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，光通过菲林有选择地照射到光敏/热敏绝缘层上，引发光照部位发生光敏反应，在光敏/热敏绝缘层上形成一个或多个可溶解的区域；
③、在原导电层上压合带光敏/热敏绝缘层的新导电层；使光敏/热敏绝缘层夹在原导电层和新导电层之间；
④、在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；
⑤、显孔、固化：用水或碱水或有机溶剂将可溶解的区域溶去，形成孔洞，露出原导电层，并加热固化；
⑥、孔导电化，实现作为基础的导电层与新导电层之间的连接。
其特殊性在于：第①步中的光敏/热敏绝缘层未发生光敏反应前不可溶，发生光敏反应后可溶解；第②步中使用的菲林上设有透明孔洞，光通过透明孔洞照在光敏/热敏绝缘层上，形成光斑，引发光斑处的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，借以形成可一个或多个可溶解的区域。
其特殊性在于：第①步中的光敏/热敏绝缘层未发生光敏反应前可溶，发生光敏反应后不可溶；第②步中使用的菲林上设有不透明遮光点，光通过菲林照射到光敏/热敏绝缘层上，形成暗斑，引发暗斑之外的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，变为不可溶解区域，只有暗斑处保留可溶解性。
其特殊性在于：作为基础的导电层是芯板表面的金属箔经过蚀刻形成的电路。
其特殊性在于：其特征在于：第③步采用热压合方式。
本发明还涉及多层电路板生产方法，其特征在于：至少有两层相邻的导电层之间的导电连接是按照前述“在导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法”完成的。
本发明一方面；因其在形成新的导电层之前，绝缘层仍保持完整，不成孔，可承受较大压力和温度，因而增设的新导电层可以更加均均、致密，由此加工成的多层电路板可靠性高、质量好；另一方面其操作步骤虽不算少，但不需要对孔进行逐个操作，可以实现规模化、高密度的成孔和孔金属化，因而加工效率有保证，特别适用于规模化、高密度的多层电路板的生产。
附图说明
下面以两面带铜箔的芯板为例，对本发明作进一步说明：
图1是两面设有铜箔的芯板的剖面结构示意图；
图2是芯板经本发明第①步处理后的剖面结构示意图；
图3是芯板经本发明第②步处理后的剖面结构示意图；
图4是芯板经本发明第③步处理后的剖面结构示意图；
图5是芯板经本发明第④步处理后的剖面结构示意图；
图6是芯板经本发明第⑤步处理后的剖面结构示意图。
图7是芯板经本发明第⑤步处理后的剖面结构示意图。
图中：1为芯板、2为铜箔、3为绝缘层、4为光敏/热敏绝缘层、5为曝光后发生光敏反应的部位、6为通过蚀刻在铜箔上形成的孔、7为已经加热固化的光敏/热敏绝缘层、8为已金属化的孔。
具体实施方式
实施方式一：本发明“在导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法”，包括下述步骤：
①、取如图1所示的芯板，在其表面的铜箔电路上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，如图2所示。其中光敏/热敏绝缘层具有光敏和两热敏两种性质，未发生光敏反应前不可溶，局部曝光后，可引发局部光敏反应，发生光敏反应的部位可以溶解在水或碱水或有机溶剂中，被加热后，引发热敏反应又可固化。
光敏/热敏绝缘层在110℃及黄光或红光下短时间不发生固化化学反应，可利用丝网印刷、专用涂布机涂布、热压合机压合具有此类性质的绝缘薄膜等方法成型。
②、使用带孔的菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，光通过菲林照射到光敏/热敏绝缘层的相应孔位上，形成光斑，引发光斑处的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，如图3所示。
③、采用热压合方式在光敏/热敏绝缘层上增设新的铜箔层，如图4所示。例如：采用12微米或18微米铜箔在快速压合机上在110℃下压合10-180秒中得到覆有新导电铜箔的电路板。
④、在新铜箔蚀孔，露出光敏/热敏绝缘层上已发生光敏反应的部位，如图5所示。
⑤、显孔、固化：用水或碱水或有机溶剂将已发生光敏反应的部分溶去，露出原导电层，并加热固化。
由于绝缘层又是热敏性的、在显孔后将板置于170℃下烘烤60分钟，使绝缘层热固化，最终形成具有良好耐化学药品性、耐热性满足印制电路需要的绝缘层。通常的绝缘层应具备良好的介电性、并承受280℃以上10秒以上的热冲击。如图6所示。
⑥、孔导电化(可以采用孔金属化方式，也可采用填充导电材料等方式)，实现作为基础的铜箔与新铜箔之间的连接，如图7所示。例如：在压合好铜箔并经过显孔的电路板表面经过化学沉铜、电镀加厚镀铜就形成了可导电的铜孔。
以上步骤是：是以芯板表面的铜箔经过蚀刻形成的电路为基础，在其上形成光敏/热敏绝缘层，再利用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，然后，在光敏/热敏绝缘层增设新的铜箔层，再进行显孔、固化和孔导电化。
当然也可以取新铜箔为基础，在其上形成光敏/热敏绝缘层，再利用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，然后，再将光敏/热敏绝缘层连同新铜箔压合在芯板表面铜箔电路上，使光敏/热敏绝缘层夹在芯板表面铜箔和新铜箔之间，再进行显孔、固化和孔导电化。与前述①～⑥步所述方法相比，后者虽顺序有别，但本质相同，略！
实施方式二：本发明“在导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法”，其中：第①步中的光敏/热敏绝缘层未发生光敏反应前可溶，发生光敏反应后不可溶；第②步中使用的菲林上设有不透明遮光点，光通过菲林照射到光敏/热敏绝缘层上，形成暗斑，引发暗斑之外的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，变为不可溶解区域，只有暗斑处保留可溶解性，其余步骤如实施方式一所述。
实施方式三：本发明多层电路板生产方法，其特征在于：至少有两层相邻的铜箔之间的导电连接是按照实施方式一或实施方式二所述方法完成的。
注：实施方式一、二第①步所述光敏/热敏绝缘层市场有售，也可以用市售原料涂布而成。珠海新一代电子科技有限公司长年销售上述光敏/热敏绝缘层及其原料。
Claims (5)
1.在原导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法，包括下述步骤：
①、在原导电层上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，该光敏/热敏绝缘层具有光敏和热敏两种性质，未发生光敏反应前不可溶，发生光敏反应后可溶解；局部曝光后,可引发局部光敏反应,被加热后,引发热敏反应又可固化；
②、使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，菲林上设有透明孔洞，光通过透明孔洞照在光敏/热敏绝缘层上，形成光斑,引发光斑处的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，借以形成一个或多个可溶解的区域；
③、在光敏/热敏绝缘层上热压合新导电层；
④、在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；
⑤、显孔、固化：用碱水或有机溶剂将可溶解的区域溶去，形成孔洞，露出原导电层，并加热固化；
⑥、孔导电化，实现作为基础的原导电层与新导电层之间的连接；
或者包括下述步骤：
①、在新导电层上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，该光敏/热敏绝缘层具有光敏和热敏两种性质，未发生光敏反应前不可溶，发生光敏反应后可溶，局部曝光后,可引发局部光敏反应,被加热后,引发热敏反应又可固化；
②、使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，菲林上设有透明孔洞，光通过透明孔洞照在光敏/热敏绝缘层上，形成光斑,引发光斑处的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，借以形成一个或多个可溶解的区域；
③、在原导电层上热压合带光敏/热敏绝缘层的新导电层；使光敏/热敏绝缘层夹在原导电层和新导电层之间；
④、在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；
⑤、显孔、固化：用碱水或有机溶剂将可溶解的区域溶去，形成孔洞，露出原导电层，并加热固化；
⑥、孔导电化，实现作为基础的原导电层与新导电层之间的连接。
2.根据权利要求1所述的在原导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法，其特征在于：作为基础的原导电层是芯板表面的金属箔经过蚀刻形成的电路。
3.在原导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法，包括下述步骤：
①、在原导电层上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，该光敏/热敏绝缘层具有光敏和热敏两种性质，未发生光敏反应前可溶，发生光敏反应后不可溶；局部曝光后,可引发局部光敏反应,被加热后,引发热敏反应又可固化；
②、使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，菲林上设有不透明遮光点,光通过菲林照射到光敏/热敏绝缘层上，形成暗斑,引发暗斑之外的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，变为不可溶解区域,只有暗斑处保留可溶解性；
③、在光敏/热敏绝缘层上热压合新导电层；
④、在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；
⑤、显孔、固化：用碱水或有机溶剂将可溶解的区域溶去，形成孔洞，露出原导电层，并加热固化；
⑥、孔导电化，实现作为基础的原导电层与新导电层之间的连接；
或者包括下述步骤：
①、在新导电层上涂布或压合上光敏/热敏绝缘层，该光敏/热敏绝缘层具有光敏和热敏两种性质，未发生光敏反应前可溶，发生光敏反应后不可溶；局部曝光后,可引发局部光敏反应,被加热后,引发热敏反应又可固化；
②、使用菲林对光敏/热敏绝缘层进行曝光，菲林上设有不透明遮光点,光通过菲林照射到光敏/热敏绝缘层上，形成暗斑,引发暗斑之外的光敏/热敏绝缘层发生光敏反应，变为不可溶解区域,只有暗斑处保留可溶解性；
③、在原导电层上热压合带光敏/热敏绝缘层的新导电层；使光敏/热敏绝缘层夹在原导电层和新导电层之间；
④、在新导电层成孔，露出光敏/热敏绝缘层的可溶解的区域；
⑤、显孔、固化：用碱水或有机溶剂将可溶解的区域溶去，形成孔洞，露出原导电层，并加热固化；
⑥、孔导电化，实现作为基础的原导电层与新导电层之间的连接。
4.根据权利要求3所述的在原导电层上形成绝缘层和新导电层、并在原导电层和新导电层间形成导电连接的方法，其特征在于：作为基础的原导电层是芯板表面的金属箔经过蚀刻形成的电路。
5.一种多层电路板生产方法，其特征在于：至少有两层相邻的导电层之间的导电连接是按照权利要求1-4任一所述方法完成的。
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