CN101808470B

CN101808470B - 一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法

Info

Publication number: CN101808470B
Application number: CN2010101158476A
Authority: CN
Inventors: 吴金华; 罗永红; 何海洋; 陈晓峰
Original assignee: SHANGHAI MEADVILLE ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI MEADVILLE ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: CN101808470A

Abstract

一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法，包括如下步骤：1)基板制作，用覆铜板制作基板，覆铜板中间为介质层，两边为铜层；先将其中一面铜层全部蚀刻，将另一面铜层部分蚀刻，在需要后续开光通路的位置留下铜层；2)光波导层制作；3)印制电路板制作；4)印刷电路板与带有光波导层的基板进行压合；5)混合板后续加工；6)机械深度铣；7)用激光烧蚀混合板上机械深度铣余留部分材料；8)铜层蚀刻；9)清洗、检验、清洗、包装。本发明可以有效的保护光波导在机械深度铣与激光烧蚀时不被破坏，波导表面粗糙度小，光透过率高，激光烧蚀的工艺窗口大；并且，可以有效地实现现有条件下的自动化、规模化生产，而且加工效率高，成品率高。

Description

一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术和印制线路板加工技术领域，特别涉及一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法，即印制电路板或半导体集成电路封装基板制作过程中含有光通信层的一种加工方法，该方法尤其适用于光通信层在内层，并带有45度反射镜的光导电路板。

背景技术

随着电子产业的不断发展，信号传输频率，传输速率不断提高，传统铜导线由于其本身性质问题，如LC延时、串扰等，已越来越难于信号对高速高频的要求。而光传输由于带宽大，抗干扰能力强，相比铜导线具有天生的优势。在长距离的信号传输上，光纤传输已经完全取代同轴电缆。而在印刷线路板上，也有众多的研究机构、公司开始运用光波导或者光纤技术，如美国专利No.06259840和No.06694068等。

光波导是一种由3层结构组成的，上下两层为外包裹层，中间为芯层，中间芯层的折射率略大于外包裹层，光通过全反射的方式传递信号。

光波导层可以在印刷线路板的外层，也可以在印刷线路板的内层，对于在内层的光波导层，其光源进入光波导的方式一般分为以下两种：光信号从印刷线路板侧面进入、光信号从印刷线路板上方进入。

光信号从PCB侧面进入的，形成难度较低。光信号从PCB 90度方向进入的，形成难度大，往往在内部有一个45度的反射镜，还涉及到光信号通路的形成工序。

光通路加工方法有两种，一种方法是先形成光通路，再进行后续PCB加工，其缺点是后续工艺对光波导层有侵蚀、污染，进而造成光信号传输的效率，甚至光通路堵塞，无法进行光信号传输。第二种方法是先进行后续PCB加工，再形成光通路，以往的工艺往往是使用深度铣或者激光烧蚀的方法，这种工艺较难控制精度，而且激光烧蚀过程中也会破坏光波导层，造成光传输效率的极大下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其属于先进行后续工艺加工，形成光通路的工艺流程，可以有效的保护光波导不被破坏，波导表面粗糙度小，光透过率高，激光烧蚀的工艺窗口大；并且，使用该方法，可以有效地实现现有条件下的自动化、规模化生产，而且加工效率高，成品率高。

本发明的技术方案是，

本发明的方法是在光波导层上方，先覆盖一层铜层，在激光烧蚀时，可以有效的保护光波导不被破坏；通路形成后，再将表明的铜层蚀刻掉即可。

具体地，本发明的一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其包括如下步骤：

一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其包括如下步骤：

1)基板制作

用覆铜板制作基板，先将其中一面的铜层全部蚀刻，将另一面的铜层部分蚀刻，在需要后续开光通路的位置留下铜层；

2)光波导层制作

在基板上分别依次制作包括外包裹层a、芯层和外包裹层b；光波导层可以是由液体或胶体类的材料，如环氧类、硅氧烷类、或丙烯酸类光波导材料，通过涂覆、烘烤、曝光、显影等方法制作形成；也可以是由薄膜类的材料，如环氧类、硅氧烷类、或丙烯酸类光波导材料制成薄膜状后，通过压合、曝光、显影等方法制作形成；期间，还包括45度反射镜的制作；

3)印制电路板制作

制作需要与带有光波导层的基板进行压合的配套印制电路板；

4)印刷电路板与带有光波导层的基板进行压合，形成带光波导层和铜层的混合板；

5)混合板的后续加工

采用包括钻孔、电镀、图形制作、绿油、表面处理等加工；

6)机械深度铣

通过控制深度，在保证不伤及保护铜层的前提下，将混合板上光通路部分的介质层铣掉，可以允许＜500um厚度的介质层残留；

7)用激光烧蚀混合板上机械深度铣余留部分的材料，主要包括介质层材料，如环氧树脂、玻璃纤维；

8)铜层蚀刻；

9)清洗、检验、清洗、包装等。

进一步，当光波导层至混合板表面距离＜500um时，混合板可以跳过机械深度铣，直接使用激光烧蚀。

又，当光波导层至混合板表面距离在50～200um时，混合板可以跳过机械深度铣，直接使用激光烧蚀。

所述的覆铜板结构中间的介质层可以含有增强材料，如玻璃纤维布、或二氧化硅填料。

另外，本发明所述的基板另一面部分蚀刻的铜层的厚度为0.5～100um。

另外，本发明实施例中所述的介质层采用FR-4环氧树脂。

在本发明工艺中，

基板是指具有一定厚度(通常＞50um)，在后续光波导制作过程中，能起到支撑作用的板，并且板上部分区域有一定厚度(通常＞1um)金属层，金属层在后续开光通路时起到保护的作用。通常用覆铜板制作基板。覆铜板是指中间为含有玻璃纤维布的环氧树脂层，两边为铜层的结构。首先将两面铜降到所需的厚度，再将其中一面的铜全部蚀刻，将另一面的铜部分蚀刻，在需要后续开光通路的位置留下铜。此时基板形成完毕。此步为本发明特殊工艺，通常现有技术制作工艺中不会预留一部分金属层。

光波导层制作。在基板上分别依次制作包括外包裹层a、芯层和外包裹层b。光波导层可以是由液体(或胶体)类的材料通过涂覆、烘烤、曝光、显影等方法制作形成，也可以是由薄膜类的材料通过压合、曝光、显影等方法制作形成。具体的参数根据不同类型的材料有所区别。此步为一般工艺。通常在此步骤还包括45度反射镜的制作，该制作方法可以是激光切割、紫外/电子束曝光、金刚石切割、常规切割、直接固化等。

配套印制电路板制作。制作需要与带有光波导层的基板进行压合的配套印制电路板。使用本发明本步骤流程，可以使配套印制电路板的制作与常规工艺相同，而不需要额外增加工艺，比如预先开出光通路，也不会增加该步骤的工艺难度，比如需要考虑在压合时，流动的环氧树脂对光通路的影响等。

印刷电路板与带有光波导层的基板进行压合，形成带光波导层和铜层的混合板。使用本步骤流程，不需要额外控制压合参数，也不需要考虑压合时光通路的成形问题(如堵塞、光通路变形、由于压合不当造成可靠性问题等)。

混合板的后续加工。包括钻孔、电镀、图形制作、绿油、表面处理等。本步骤不需要额外这些工序对光通路的影响(如电镀时造成光通路的封闭、图形制作时药水对光波导层的影响、绿油制作时对光通路的堵塞等)。

机械深度铣。通过控制深度，将光通路部分铣到合适的位置。对于厚度不大的混合版(光波导至混合板表面通常＜500um，一般控制在50-200um，厚度越大，后续激光烧蚀难度越大，厚度越小，越容易破坏光波导层)也可以跳过机械深度铣，直接使用激光烧蚀。本步骤机械深度铣的工艺窗口大。

本发明的有益效果

本发明先进行后续工艺加工，后形成光通路的流程。即在光波导层上方，先覆盖一层铜层，在激光烧蚀时，可以有效的保护光波导不被破坏，通路形成后，再将表面的铜层蚀刻掉即可。通过该方法，波导表面的粗糙度小，光透过率高，激光烧蚀的工艺窗口大。并且，使用该方法，可以有效地实现现有条件下的自动化、规模化生产，而且加工效率高，成品率高。而以往的方法大多只能在实验室，少量的加工完成，而且成品率低，光波导层容易在烧蚀时被破坏，从而报废。或者一边慢慢烧蚀，一边检查是否烧蚀完全，从而影响效率。该方法已经在工厂实际生产中应用。

附图说明

图1～图7为本发明一实施例的流程图。

具体实施方式

参见图1～图7，下面以制作一个4层铜层+1层光导层为例(2层铜+1层光导+2层铜)对本发明做进一步说明，该实施例的工艺流程如下：

1、基板制作，1、2、3为切割好的覆铜板，覆铜板1、3用于4层铜层的制作，中间覆铜板2用于光导层辅助层的制作。其中，101、201、301为环氧树脂层，即FR-4，102、103、202、203、302、303为铜层，参见图1；

参见图2，覆铜板1、3的内侧铜层103、302制作完成单面图形；中间覆铜板2为光波导层辅助层的制作，一面铜层202全部蚀刻，另一面铜层203保留部分铜面，用于后期激光烧蚀时保护光导层。

2、光波导层5制作，包括外包裹层a、芯层、外包裹层b，其中包括涂覆、烘烤、图形制作、显影等，还包括45度微镜加工等；

参见图3a～图3e，覆铜板2保留部分铜面的铜层203外制作外包裹层a-204；再在外包裹层a-204外制作芯层205，最后在芯层205外制作外包裹层b-206；期间，还包括45度反射镜207的制作，该制作方法可以是激光切割、紫外/电子束曝光、金刚石切割、常规切割、直接固化等。

3、将制作完的上、下铜层的覆铜板1、3和中间的光波导层5压合在一起压合，参见图4。

4、然后进行后续PCB部分的制作。对于有层间互连(有导通孔)的PCB，先进行激光钻孔或者机械钻孔，然后去胶渣、化学镀铜、电镀铜、磨板，接着进行外层图形制作、自动光学检验、绿油、字符、表面处理(如有机保护膜涂覆、化学镍金、喷锡、化学银等)；对于无层间互连的PCB，则跳过钻孔等工序，直接从外层图形制作开始，一直到表面处理。参见图5。

5、光通路的加工，对于厚度较厚的PCB，首先进行机械深度铣，再进行激光烧蚀；对于较薄的PCB，直接进行激光烧蚀，将光通路铜面上方部分制作出来；

参见图6，对反射镜207上方的铜层102、103、环氧树脂层101、201机械深度铣，形成光通路4、4’；

6、将光通路4、4’上面的铜层203蚀刻掉，并进行后续PCB加工，包括清洗、测试、包装等，参见图7。

Claims

1.一种具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其包括如下步骤：

1)基板制作

用覆铜板制作基板，先将其中一面的铜层全部蚀刻，将另一面的铜层部分蚀刻，在需要后续开光通路的位置留下铜；

2)光波导层制作

在基板上依次制作外包裹层a、芯层和外包裹层b；光波导层是由液体或胶体类的材料通过涂覆、烘烤、曝光和显影制作形成；或是由薄膜类的材料通过压合、曝光和显影制作形成；期间，还包括45度反射镜的制作；

3)印刷电路板制作

5)混合板的后续加工

采用包括钻孔、电镀、图形制作、绿油和表面处理；

6)机械深度铣

通过控制深度，在保证不伤及保护铜层的前提下，将混合板上光通路部分的介质层铣掉，允许＜500μm厚度的介质层残留；

7)用激光烧蚀混合板上机械深度铣余留部分的材料，主要包括介质层材料；

8)铜层蚀刻；

9)清洗、检验、清洗和包装。

2.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，当光波导层至混合板表面距离＜500μm时，混合板可以跳过机械深度铣，直接使用激光烧蚀。

3.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，当光波导层至混合板表面距离在50～200μm时，混合板可以跳过机械深度铣，直接使用激光烧蚀。

4.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，所述的覆铜板结构中间的介质层含有增强材料。

5.如权利要求4所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，所述增强材料为玻璃纤维布或二氧化硅填料。

6.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，所述的基板另一面部分蚀刻的铜层的厚度为0.5～100μm。

7.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，所述的介质层采用FR-4环氧树脂。

8.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，所述的光波导层为环氧类、硅氧烷类或丙烯酸类光波导材料。

9.如权利要求1所述的具有光学功能的印刷线路板的制造方法，其特征是，步骤7)中所述介质层材料为环氧树脂或玻璃纤维。