CN101990374A - 一种陶瓷基刚性电路板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：A、制作氮化铝陶瓷电路板；B、制作环氧树脂电路板；C、压合氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板D、在步骤C中的多层板上采用激光打孔设备制作贯穿所述多层板上下两面的通孔；E、采用激光切割设备把电路板切割成预定的规格，即得陶瓷基刚挠多层电路板。本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单、具有高集成度和良好的导热性的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法。

Description

一种陶瓷基刚性电路板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基刚性电路板的制造方法。

背景技术

目前行业中有普通环氧树脂多层板，有挠性电路板(软板)，有环氧树脂+挠性电路板的刚挠结合电路板，有以普通Al₂O₃为主要成分的陶瓷电路板，它们的优缺点如下：

普通环氧树脂多层板：有层数多，布线密度高、工艺成熟、容易焊接元器件等一系列优点，但是其导热性和散热性差，涨缩尺寸难以控制，可靠性也难以提升；

普通氧化铝陶瓷电路板：具有高散热性以及耐腐蚀、具有较高的绝缘性能和优异的高频特性、膨胀系数低，化学性能稳定且热导率高，无毒等优点；但是由于其同时具有高硬度的特性，所以质脆，机加工难度大，同时由于其表面平整，不易通过电镀实现层间导通也难于与其它层有效结合形成多层电路板；

传统的电路板优点单一，不能同时拥有高导热率，高集成度，不能满足市场对电路板具有高连接性、高密度、导热性好的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单、具有高集成度和良好的导热性的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

A、制作氮化铝陶瓷电路板

a1、在经前处理的氮化铝陶瓷覆铜板上制作内层图形；

a2、利用激光打孔设备在预定的位置上开设定位孔；

B、制作环氧树脂电路板

b1、将环氧树脂覆铜板剪裁成与陶瓷覆铜板相当的尺寸；

b2、采用机械钻孔的方法在环氧树脂覆铜板预定的位置上开设贯彻环氧树脂覆铜板上、下两面的孔；

b3、在上述的孔上镀一层导电层使其成为导通孔；

b4、对步骤b3中的环氧树脂覆铜板进行电镀铜；

b5、将菲林上的电路图形转移到环氧树脂覆铜板上；

b6、对步骤b5的环氧树脂覆铜板上的电路图形进行电镀铜；

b7、完成步骤b6后进行蚀刻、退膜处理；

b8、在上述环氧树脂覆铜板不需要焊接电子元件的地方印刷防焊油墨；

b9、对环氧树脂覆铜板其裸铜待焊面进行表面处理保护裸露部位不被氧化；

b10、在上述环氧树脂覆铜板上按照设计要求丝印字符；

C、压合氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板

c1、在氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板之间设置介电层；

c2、采用热压的方式将氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板压合成一体，成为多层板；

D、在步骤C中的多层板上采用激光打孔设备制作贯穿所述多层板上下两面的通孔；

E、采用激光切割设备把电路板切割成预定的规格，即得陶瓷基刚挠多层电路板。

如上所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤A中所述的前处理包括对陶瓷覆铜板原料的检查，除油，酸洗，烘干的工序。

如上所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤A中所述的制作内层图形包括在陶瓷覆铜板的铜层上覆盖一层感光介质，在感光介质上放置带预定图形的菲林进行曝光，然后进行显影，蚀刻，退膜后烘干。

如上所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤b3中所述的导电层为铜镀层或银镀层中的一种。

如上所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤b5中所述电路图形转移包括贴膜，曝光，显影，蚀刻，剥膜五个工序。

如上所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤b9中所述的表面处理为涂布有机助焊保护剂或电镀金属镀层中的一种。

如上所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤C中所述的介电层为PP层和PI层。

综上所述，本发明的有益效果：

一、本发明中采用激光打孔设备和激光切割设备对氮化铝陶瓷电路板进行打孔和切割有效克服了氮化铝陶瓷板质脆、机加工难度大等问题；

二、通过采用银浆或者铜浆贯孔的方式解决了氮化铝陶瓷板由于其表面平整不易通过电镀实现层间导通的问题；

三、本发明通过延长热压时间并结合降低压合温度来达到氮化铝陶瓷电路板与环氧树脂电路板的紧密结合，有效解决了环氧树脂电路板不耐高温的问题；

四、本发明电路板同时具有高集成度和良好的导热性，为电子元件封装提供了新的技术平台。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图说明对本发明做进一步描述：

实施例1

本发明一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，包括以下步骤：

A、制作氮化铝陶瓷电路板

a1、在经前处理的氮化铝陶瓷覆铜板上制作内层图形；

主要包括：来料检查→除油→酸洗→烘干→压膜→曝光→显影→蚀刻→去膜→烘干等工序；

具体的做法是：对经过检查合格的氮化铝陶瓷覆铜基板进行表面清洗，用过硫酸钠对氮化铝陶瓷覆铜基板的覆铜层进行微蚀，去除覆铜层上的油污和表面的氧化物，这相对于采用物理的方法对电路板基板进行的清洗，更有效防止氮化铝陶瓷覆铜基板的损坏，经过微蚀的氮化铝陶瓷覆铜基板酸洗后烘干；在氮化铝陶瓷覆铜基板的覆铜层上印刷一层感光油墨或贴感光膜，待感光油墨或感光膜干燥以后，用已制作好的光绘电路图形菲林放置在氮化铝陶瓷覆铜基板的覆铜层上，进行电路图形曝光，对曝光后的氮化铝陶瓷覆铜基板进行显影，显影显示出经曝光光固的电路图形，采用蚀刻液对上述曝光后的氮化铝陶瓷覆铜基板进行蚀刻，其中要进行三次蚀刻，第一次蚀刻速度按1.5m/min进行，第二次蚀刻速度按2.0m/min，第三次蚀刻速度按5.5m/min进行，退膜烘干后用自动光学设备检测去除不良品；然后清洗烘干进入下一个工序；

a2、利用激光打孔设备在预定的位置上开设定位孔；

主要包括：激光打孔→清洗→烘干等工序；

具体做法是：对上述氮化铝陶瓷覆铜基板利用激光打孔设备在设定的地方开设贯通上、下两层电路板的定位孔，用洁净的水清洗干净并烘干后，进入下一个工序；

B、制作环氧树脂电路板

b1、将环氧树脂覆铜板剪裁成与陶瓷覆铜板相当的尺寸；

采用切割设备将环氧树脂覆铜板进行剪裁，剪裁成与陶瓷覆铜板相当的尺寸；

b2、采用机械钻孔，镭射激光钻孔或冲孔等方法在环氧树脂覆铜板预定的位置上开设贯彻环氧树脂覆铜板上、下两面的孔；这些孔可为定位孔、测试孔或零件孔等，本发明所述的孔主要为零件孔。

b3、在上述的孔壁上镀一层导电层使其成为导通孔；

经钻孔后的环氧树脂覆铜板上下两层导铜体并未真正导通，必须在钻孔孔壁上镀上导电层使孔壁的非导体部分的树脂进行金属化，以进行后来的电镀铜工序，完成足够导电及焊接的金属孔壁；钻孔后先除去孔内污垢，然后进行沉铜和电镀铜；

b4、对上述的环氧树脂覆铜板进行电镀铜；

全板镀铜的目的是加厚孔壁的铜厚；

b5、将菲林上的电路图形转移到环氧树脂覆铜板上；

主要包括贴膜→曝光→显影等工序；

具体的做法是：

贴膜：

制作导通孔完成后，利用加热滚轮加压的方式，在清洁的环氧树脂覆铜板上贴合干膜，作为蚀刻阻剂；由于干膜对紫外线敏感，为避免干膜未贴合完成即发生反应，干膜贴合应在黄光区环境内作业；其中所用的干膜是指作为抗蚀刻或抗电镀用的感光抗蚀剂，是由聚酯薄膜、光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三个部分组成。

其中光致抗蚀剂是一种感光材料。光致抗蚀剂膜是干膜的主体，多为负性的感光材料，其厚度视其用途不同有若干种规格，最薄的可以是十几个微米，最厚的可达100微米。感光胶层光致抗蚀剂的主要成分是光聚合单体、光引发剂、粘结剂。

聚酯薄膜是支撑感光胶层的载体，使感光材料光致抗蚀剂涂覆成膜，厚度通常为25um。聚酯薄膜在曝光之后，显影之前除去。防止曝光时氧气向抗蚀剂层扩散，破坏游离基，引起感光度下降。

聚乙烯保护膜是覆盖在感光胶层上的保护膜，防止灰尘等污物污染干膜，且避免在卷膜时，每层抗蚀剂膜之间相互粘连。聚乙烯保护膜在贴膜时除去。

曝光：

贴膜完成的环氧树脂覆铜板材料，利用影像转移的方式，将设计完成的工作底片(菲林)上的线路型式，采用全自动曝光机或半自动曝光机以紫外线曝光，转移至干膜上。曝光用的工作底片(菲林)采取负片方式，镂空透光的部分即为线路及留铜区。

显影：

曝光完成的环氧树脂覆铜板材料，紫外线照射过区域的干膜部分聚合硬化。经显影特定药水Na₂CO₃弱碱性溶液冲洗，可将未经曝光硬化部分冲掉，使材料铜层露出。经显影完成的材料，可看出将形成线路的形状、形式。

b6、对步骤b5的环氧树脂覆铜板上的电路图形进行电镀铜，增加电路图形部分铜的厚度；

b7、完成步骤b6后进行蚀刻、退膜处理；

蚀刻：

经显影完成的环氧树脂覆铜板材料，经过蚀刻药水酸性CuCl₂的冲洗，会将未经干膜保护的铜层裸露部分去除，而留下被保护的线路。

蚀刻完成的材料即是我们所需的线路型成，蚀刻是线路成型的关键制程。

剥膜：

经蚀刻完成的材料，板面上仍留有已硬化的干膜，利用剥膜药液NaOH，使干膜与材料完全分离，然酸洗中和再水洗，让线路完全裸露，铜层完全露出。

b8、在上述环氧树脂覆铜板不需要焊接电子元件的地方上印刷防焊油墨；

上述环氧树脂覆铜板进行清洗烘干后，在不需要焊接电子元件的地方印刷防焊油墨；在烘干箱中低温预烘干后进行曝光和显影，然后在进行热固化；印刷防焊油墨可以有效防止焊接电子元件时，焊锡粘在非焊区，同时印刷防焊油墨也可以保护电路板上的一些导通层不受潮蚀同时增加产品的美观程度；

b9、对环氧树脂覆铜板其裸铜待焊面进行表面处理保护裸露部位不被氧化；

涂布有机助焊保护剂，以保护裸露部分不再氧化及确保符合性能要求。

b10、在上述环氧树脂覆铜板上按照设计要求丝印字符；

在环氧树脂覆铜板不是与氮化铝陶瓷电路板结合的一面上按照设计要求丝印上数字编号等字符；

C、压合氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板

c1、在氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板之间设置介电层；

所述的介电层为PP层。

c2、采用热压的方式将在氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板压合成一体，成为多层板；

通过延长热压时间并结合降低压合温度来实现氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板紧密结合。

D、在步骤C中的多层板上采用激光打孔设备制作贯穿所述多层板上下两面的通孔；

利用激光打孔设备在设定的地方开设贯通多层板上下两面的定位通孔，用洁净的水清洗干净并烘干；

E、采用激光切割设备把电路板切割成预定的规格，用清水清洁烘干后经电子检测，合格的即为陶瓷基刚挠多层电路板，然后包装即可。

实施例2

本发明一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，包括以下步骤：

A、制作氮化铝陶瓷电路板

a1、在经前处理的氮化铝陶瓷覆铜板上制作内层图形；

主要包括：来料检查→除油→酸洗→烘干→压膜→曝光→显影→蚀刻→去膜→烘干等工序；

具体的做法是：对经过检查合格的氮化铝陶瓷覆铜基板进行表面清洗，用过硫酸铵对氮化铝陶瓷覆铜基板的覆铜层进行微蚀，去除覆铜层上的油污和表面的氧化物，这相对于采用物理的方法对电路板基板进行的清洗，更有效防止氮化铝陶瓷覆铜基板的损坏，经过微蚀的氮化铝陶瓷覆铜基板酸洗后烘干；在氮化铝陶瓷覆铜基板的覆铜层上印刷一层感光油墨或贴感光膜，待感光油墨或感光膜干燥以后，用已制作好的光绘电路图形菲林放置在氮化铝陶瓷覆铜基板的覆铜层上，进行电路图形曝光，对曝光后的氮化铝陶瓷覆铜基板进行显影，显影显示出经曝光光固的电路图形，采用蚀刻液对上述曝光后的氮化铝陶瓷覆铜基板进行蚀刻，其中要进行三次蚀刻，第一次蚀刻速度按1.5m/min进行，第二次蚀刻速度按2.0m/min进行，第三次蚀刻速度按5.5m/min进行，退膜烘干后用自动光学设备检测去除不良品；然后清洗烘干进入下一个工序；

a2、利用激光打孔设备在预定的位置上开设定位孔；

主要包括：激光打孔→清洗→烘干等工序；

具体做法是：对上述氮化铝陶瓷覆铜基板利用激光打孔设备在设定的地方开设贯通上、下两层电路板的定位孔，用洁净的水清洗干净并烘干后，进入下一个工序；

B、制作环氧树脂电路板

b1、将环氧树脂覆铜板剪裁成与陶瓷覆铜板相当的尺寸；

采用切割设备将环氧树脂覆铜板进行剪裁，剪裁成与陶瓷覆铜板相当的尺寸；

b2、采用等离子体蚀刻、化学蚀刻或光致成孔等方法在环氧树脂覆铜板预定的位置上开设贯彻环氧树脂覆铜板上、下两面的孔；这些孔可为定位孔、测试孔或零件孔等，本发明所述的孔主要为零件孔。

b3、在上述的孔上镀一层导电层使其成为导通孔；

经钻孔后的环氧树脂覆铜板上下两层导铜体并未真正导通，必须在钻孔孔壁上镀上导电层使孔壁的非导体部分的树脂进行金属化，以进行后来的电镀铜工序，完成足够导电及焊接的金属孔壁；钻孔后先除去孔内污垢，然后进行电镀银；

b4、对上述的环氧树脂覆铜板进行电镀铜；

全板镀铜的目的是加厚孔壁的铜厚；

b5、将菲林上的电路图形转移到环氧树脂覆铜板上；

主要包括贴膜→曝光→显影等工序；

具体的做法是：

贴膜：

制作导通孔完成后，利用加热滚轮加压的方式，在清洁的环氧树脂覆铜板上贴合干膜，作为蚀刻阻剂；由于干膜对紫外线敏感，为避免干膜未贴合完成即发生反应，干膜贴合应在黄光区环境内作业；其中所用的干膜是指作为抗蚀刻或抗电镀用的感光抗蚀剂，是由聚酯薄膜、光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三个部分组成。

其中光致抗蚀剂是一种感光材料。光致抗蚀剂膜是干膜的主体，多为负性的感光材料，其厚度视其用途不同有若干种规格，最薄的可以是十几个微米，最厚的可达100微米。感光胶层光致抗蚀剂的主要成分是光聚合单体、光引发剂、粘结剂。

聚酯薄膜是支撑感光胶层的载体，使感光材料光致抗蚀剂涂覆成膜，厚度通常为25um。聚酯薄膜在曝光之后，显影之前除去。防止曝光时氧气向抗蚀剂层扩散，破坏游离基，引起感光度下降。

聚乙烯保护膜是覆盖在感光胶层上的保护膜，防止灰尘等污物污染干膜，且避免在卷膜时，每层抗蚀剂膜之间相互粘连。聚乙烯保护膜在贴膜时除去。

曝光：

贴膜完成的环氧树脂覆铜板材料，利用影像转移的方式，将设计完成的工作底片(菲林)上的线路型式，采用全自动曝光机或半自动曝光机以紫外线曝光，转移至干膜上。曝光用的工作底片(菲林)采取负片方式，镂空透光的部分即为线路及留铜区。

显影：

曝光完成的环氧树脂覆铜板材料，紫外线照射过区域的干膜部分聚合硬化。经显影特定药水K₂CO₃弱碱性溶液冲洗，可将未经曝光硬化部分冲掉，使材料铜层露出。经显影完成的材料，可看出将形成线路的形状、形式。

b6、对步骤b5的环氧树脂覆铜板上的电路图形进行电镀铜，增加电路图形部分铜的厚度；

b7、完成步骤b6后进行蚀刻、退膜处理；

蚀刻：

经显影完成的环氧树脂覆铜板材料，经过蚀刻药水酸性CuCl₂的冲洗，会将未经干膜保护的铜层裸露部分去除，而留下被保护的线路。

蚀刻完成的材料即是我们所需的线路型成，蚀刻是线路成型的关键制程。

剥膜：

经蚀刻完成的材料，板面上仍留有已硬化的干膜，利用剥膜药液NaOH，使干膜与材料完全分离，然酸洗中和再水洗，让线路完全裸露，铜层完全露出。

b8、在上述环氧树脂覆铜板不需要焊接电子元件的地方上印刷防焊油墨；

上述环氧树脂覆铜板进行清洗烘干后，在不需要焊接电子元件的地方印刷防焊油墨；在烘干箱中低温预烘干后进行曝光和显影，然后在进行热固化；印刷防焊油墨可以有效防止焊接电子元件时，焊锡粘在非焊区，同时印刷防焊油墨也可以保护电路板上的一些导通层不受潮蚀同时增加产品的美观程度；

b9、对环氧树脂覆铜板其裸铜待焊面进行表面处理保护裸露部位不被氧化；

涂布有机助焊保护剂，以保护裸露部分不再氧化及确保符合性能要求。

b10、在上述环氧树脂覆铜板上按照设计要求丝印字符；

在环氧树脂覆铜板不是与氮化铝陶瓷电路板结合的一面上按照设计要求丝印上数字编号等字符；

C、压合氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板

c1、在氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板之间设置介电层；

所述的介电层为PP层。

c2、采用热压的方式将在氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板压合成一体，成为多层板；

通过延长热压时间并结合降低压合温度来实现氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板紧密结合。

D、在步骤C中的多层板上采用激光打孔设备制作贯穿所述多层板上下两面的通孔；

利用激光打孔设备在设定的地方开设贯通多层板上下两面的定位通孔，用洁净的水清洗干净并烘干。

E、采用激光切割设备把电路板切割成预定的规格，用清水清洁烘干后经电子检测，合格的即为陶瓷基刚挠多层电路板，然后包装即可。

Claims (7)

1.一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

A、制作氮化铝陶瓷电路板

a1、在经前处理的氮化铝陶瓷覆铜板上制作内层图形；

a2、利用激光打孔设备在预定的位置上开设定位孔；

B、制作环氧树脂电路板

b1、将环氧树脂覆铜板剪裁成与陶瓷覆铜板相当的尺寸；

b2、采用机械钻孔的方法在环氧树脂覆铜板预定的位置上开设贯彻环氧树脂覆铜板上、下两面的孔；

b3、在上述的孔上镀一层导电层使其成为导通孔；

b4、对步骤b3中的环氧树脂覆铜板进行电镀铜；

b5、将菲林上的电路图形转移到环氧树脂覆铜板上；

b6、对步骤b5的环氧树脂覆铜板上的电路图形进行电镀铜；

b7、完成步骤b6后进行蚀刻、退膜处理；

b8、在上述环氧树脂覆铜板不需要焊接电子元件的地方印刷防焊油墨；

b9、对环氧树脂覆铜板其裸铜待焊面进行表面处理保护裸露部位不被氧化；

b10、在上述环氧树脂覆铜板上按照设计要求丝印字符；

C、压合氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板

c1、在氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板之间设置介电层；

c2、采用热压的方式将氮化铝陶瓷电路板和环氧树脂电路板压合成一体，成为多层板；

D、在步骤C中的多层板上采用激光打孔设备制作贯穿所述多层板上下两面的通孔；

E、采用激光切割设备把电路板切割成预定的规格，即得陶瓷基刚挠多层电路板。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤A中所述的前处理包括对陶瓷覆铜板原料的检查，除油，酸洗，烘干的工序。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤A中所述的制作内层图形包括在陶瓷覆铜板的铜层上覆盖一层感光介质，在感光介质上放置带预定图形的菲林进行曝光，然后进行显影，蚀刻，退膜后烘干。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤b3中所述的导电层为铜镀层或银镀层中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤b5中所述电路图形转移包括贴膜，曝光，显影，蚀刻，剥膜五个工序。

6.根据权利要求1所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤b9中所述的表面处理为涂布有机助焊保护剂或电镀金属镀层中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种陶瓷基刚性电路板的制造方法，其特征在于步骤C中所述的介电层为PP层和PI层。

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