CN102083280A - 嵌入式印刷电路板、多层印刷电路板以及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种嵌入式PCB、一种使用该嵌入式PCB的多层PCB以及它们的制造方法。制造嵌入式PCB的方法包括：第一步骤，使用激光对其上形成光致抗蚀剂层的绝缘层构图，使得有选择地刻蚀部分绝缘层以形成电路图案区域；以及第二步骤，利用镀覆材料填充电路图案区域以形成电路图案。因此，制造嵌入式PCB的方法可以使用激光同时地或者顺序地刻蚀光致抗蚀剂层和绝缘层以形成电路图案以便于获得微图案并且简化制造工艺，并且实现使用嵌入式PCB的多层PCB的构造中的对准准确性，由此提高了产品可靠性和产量。

Description

嵌入式印刷电路板、多层印刷电路板以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造印刷电路板(PCB)的方法以及一种通过该方法制造的PCB结构。
背景技术
通过使用诸如铜的传导材料将电路线路图案印刷在电绝缘基板上而获得的PCB指的是在将电子元件安装在其上之前的板。就是说，PCB是定义各种电子元件的安装位置以及固定在其上印刷的用于连接各个元件的线路图案，使得各种电子元件安装在该板上的电路板。
制造PCB的方法使用光刻，光刻具有产量高和制造成本低的优点。使用光刻制造PCB板的方法包括减成工艺、全加成工艺和半加成工艺。具体地，由于半加成工艺能够形成微电路图案，因此其得到关注。
参照图1，减成工艺在绝缘层1上形成金属层2(a)，将光致抗蚀剂3涂覆在金属层2上，通过曝光和显影对光致抗蚀剂层3构图(b)，刻蚀金属层2以形成电路图案(c)，以及移除光致抗蚀剂(d)。
参照图2，半加成工艺在绝缘层1上形成种子层5(a)，在种子层5上形成光致抗蚀剂图案3(b)，将金属材料填充在光致抗蚀剂图案3中以形成电路图案3(c)，移除光致抗蚀剂图案(d)，以及除去种子层(e)。
然而，由于微电路中的材料的光刻和粘合期间的图案变化，以上常规工艺难于确保微电路中的可靠性。
随着近来半导体芯片的高度集成以及信号传输速率的增加，需要用于实现高电气性质、高可靠性和高功能的电路小型化和PCB技术。因此，考虑如图3中所示的具有嵌入在绝缘体中的电路图案的嵌入式PCB。
参照图3，制造嵌入式PCB的常规方法包括：步骤(a)，制备具有金属层20和支撑金属层20的绝缘层10的载体基板；步骤(b)，在金属层20上涂覆光致抗蚀剂并且对光致抗蚀剂构图以形成光致抗蚀剂图案30；步骤(c)，利用金属材料40填充光致抗蚀剂图案30；步骤(d)，移除光致抗蚀剂图案以形成电路图案；步骤(e)，使绝缘层50上的载体基板与面对绝缘层50的电路图案40对准；步骤(f)，使用压力朝向绝缘层50按压载体基板以将电路图案嵌入在绝缘层50中；步骤(g)，移除金属层；以及步骤(h)，移除绝缘层。
然而，以上的制造嵌入式PCB的常规方法是复杂的并且难于执行用于将电路图案嵌入在绝缘层中的中间层对准。因此，存在使用常规制造方法制造多层PCB的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造嵌入式PCB的方法，其使用激光同时地或者顺序地刻蚀光致抗蚀剂层和绝缘层以形成电路图案以便于获得微图案并且简化制造工艺，并且实现使用嵌入式PCB的多层PCB的构造中的对准准确性，由此提高了通过该方法制造的PCB的产品可靠性和产量。
根据本发明的一个方面，一种用于制造嵌入式印刷电路板(PCB)的方法包括：第一步骤，使用激光对其上形成光致抗蚀剂层的绝缘层构图，使得有选择地刻蚀部分绝缘层以形成电路图案区域；以及第二步骤，利用镀覆材料填充电路图案区域以形成电路图案。
电路图案区域可以通过如下方法形成：有选择地刻蚀掉光致抗蚀剂层的整个厚度以及有选择地刻蚀掉绝缘层的预定厚度以形成凹入图案。
电路图案区域可以通过如下方法形成：顺序地或者同时地刻蚀光致抗蚀剂层和绝缘层。
第二步骤可以包括：步骤a1，在其中形成电路图案区域的绝缘层上形成金属种子层；以及步骤a2，利用金属材料填充电路图案区域。
金属种子层可以由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。金属材料可以包括Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个。
可以使用无电镀覆、电镀、丝网印刷、溅射、蒸发、喷墨和滴涂中的一个或者它们的组合利用金属材料对电路图案区域进行填充。
该方法可以进一步包括第三步骤，移除电路图案上的金属种子层和光致抗蚀剂层。第三步骤可以包括如下步骤，在移除光致抗蚀剂层之前研磨电路图案的顶面。
绝缘层可以包括载体层及其上形成的绝缘部件。
一种制造多层PCB的方法使包括绝缘层和在该绝缘层的顶面和/或底面上形成的电路图案的内部电路板与通过以上制造方法制造的具有部分嵌入在绝缘层中的电路图案的嵌入式PCB对准，并且层叠内部电路板和嵌入式PCB。
电路图案是在内部电路板的顶面和底面上形成的，嵌入式PCB的电路图案可以与内部电路板的顶面和底面对准并且嵌入式PCB可以层叠在内部电路板上。
根据本发明的另一方面，一种制造嵌入式PCB的方法包括：第十一步骤，在包括绝缘层和在绝缘层的顶面和/或底面上形成的电路图案的内部电路板上形成绝缘层；第十二步骤，在绝缘层上形成光致抗蚀剂层并且对光致抗蚀剂层构图，使得部分绝缘层被有选择地刻蚀以形成电路图案区域；以及第十三步骤，利用镀覆材料填充电路图案区域。
电路图案区域可以通过如下方法形成：有选择地刻蚀掉光致抗蚀剂层的整个厚度以及有选择地刻蚀掉绝缘层的预定厚度以形成凹入图案。电路图案区域可以通过激光加工而形成。
通过前文所述的根据本发明的制造方法制造的嵌入式PCB包括在绝缘层上形成的电路图案，其中部分电路图案被嵌入在绝缘层中。电路图案可以由Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个形成。
该嵌入式PCB可以进一步包括在除了电路图案的顶面以外的电路图案的侧面和底面上形成的金属种子层。金属种子层可以由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。
一种使用上文的嵌入式PCB制造的多层PCB包括：内部电路板，其包括在绝缘层的顶面和/或底面上形成的第一电路图案；以及外部电路板，其层叠在内部电路板的顶面和/或底面上，其中在外部电路板上形成的第二电路图案是在第二绝缘层上形成的，使得部分第二电路图案被嵌入在第二绝缘层中。第一和第二电路图案可以由Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个形成。
多层PCB可以进一步包括在除了第二电路图案的顶面以外的第二电路图案的侧面和底面上形成的金属种子层。金属种子层可以由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。
根据本发明，制造嵌入式PCB的方法可以使用激光同时地或者顺序地刻蚀光致抗蚀剂层和绝缘层以形成电路图案以便于获得微图案并且简化制造工艺，并且实现使用嵌入式PCB的多层PCB的构造中的对准准确性，由此提高了产品可靠性和产量。
附图说明
所包括的附图用于提供对本发明的进一步的理解，附图被并入本申请并且构成本申请的一部分，附图图示了本发明的实施例并且与具体实施方式一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1、2和3是示出制造印刷电路板(PCB)的常规方法的横截面图；
图4和5图示了根据本发明的制造嵌入式PCB的方法；
图6图示了根据本发明的实施例的制造多层PCB的工艺；以及
图7和8图示了本发明的另一实施例的制造多层PCB的工艺。
具体实施方式
在制造嵌入式PCB和使用嵌入式PCB的多层PCB的方法中，本发明使用激光来加工光致抗蚀剂层和绝缘层以形成电路图案以便于简化制造工艺和提高所完成的产品的可靠性。
根据本发明的制造嵌入式PCB的方法包括：第一步骤，使用激光对其上形成光致抗蚀剂层的绝缘层构图，使得有选择地刻蚀部分绝缘层以形成电路图案区域；以及第二步骤，利用镀覆材料填充电路图案区域以形成电路图案。该制造方法可以进一步包括移除光致抗蚀剂层的步骤。
现将参照其中示出本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本发明。附图中的相同的附图标记表示相同的元件，并且因此它们的描述将被省略。尽管“第一”和“第二”用于解释各种元件，但是各个元件不受这些术语的限制并且这些术语仅用于使一个元件区别于另一元件。
1.制造嵌入式PCB的方法
图4和5图示了根据本发明的制造嵌入式PCB的方法。
根据本发明的制造嵌入式PCB的方法包括：第一步骤，使用激光对其上形成光致抗蚀剂层的绝缘层构图，使得有选择地刻蚀部分绝缘层以形成电路图案区域；以及第二步骤，利用镀覆材料填充电路图案区域以形成电路图案。该制造方法可以进一步包括移除光致抗蚀剂层的步骤。
具体地，在图5中示出的步骤S1和S2中，在绝缘层110和用作载体层的金属层120上形成光致抗蚀剂层130。可以使用涂覆或层叠方法来形成光致抗蚀剂层130。在步骤S3中使用激光L对光致抗蚀剂层130和部分绝缘层110进行刻蚀以形成电路图案区域。就是说，刻蚀掉光致抗蚀剂层130的整个厚度T3并且刻蚀掉绝缘层110的预定厚度T2以形成电路图案区域。随后将电路图案部分嵌入在绝缘层110的对应于厚度T2的部分中(绝缘层的总厚度＝T1+T2)。可以使用激光顺序地或者同时地对光致抗蚀剂层130和绝缘层110进行刻蚀。
在步骤S4中在其中定义电路图案区域的绝缘层110和光致抗蚀剂层130上形成种子层140。种子层140可以由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。这里，传导聚合物可以是聚乙炔(polyacetylene)、聚吡咯(polypyrrole)、聚噻吩(polythiophene)、聚(3-烷基噻吩)(poly(3-alkylthiophene))、聚苯撑硫化物(polyphenylenesulfide)、聚苯乙炔(polyphenylenevinylene)、聚噻吩乙炔(polythienylenevinylene)、聚苯撑(polyphenylene)、聚异硫茚(polyisothianaphthene)、聚薁(polyazulene)、聚呋喃(polyfuran)和聚苯胺(polyaniline)中的至少一个。可以使用含有传导聚合物的单体的溶液和氧化聚合物溶液来形成传导聚合物层。传导聚合物的单体可以使用乙炔(acetylene)、吡咯(pyrrole)、噻吩(thiophene)、3-烷基噻吩(3-alkylthiophene)、苯撑硫化物(phenylene sulfide)、苯乙炔(phenylenevinylene)、噻吩乙炔(thienylenevinylene)、苯撑(phenylene)、异硫茚(isothianaphthene)、薁(azulene)、呋喃(furan)、苯胺(aniline)以及这些材料的衍生物中的一个。可以有选择地将有机硅烷偶联剂添加到传导聚合物的单体溶液。
在步骤S5中将金属材料填充在其上形成种子层140的电路图案区域中以形成电路图案150。电路图案150可以由Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个形成。可以使用无电镀覆、电镀、丝网印刷、溅射、蒸发、喷墨和滴涂中的一个或者这些方法的组合来填充形成电路图案的金属材料。
在步骤S6中可以通过闪蚀或者研磨来对电路图案150的表面进行刻蚀。对电路图案150的表面和在光致抗蚀剂层130上形成的种子层进行刻蚀直至光致抗蚀剂层130的表面暴露。
随后，在步骤S7中移除光致抗蚀剂层130以完成嵌入式PCB。在该PCB的结构中，电路图案150部分嵌入在绝缘层110的对应于厚度T2的部分中。此外，在除了电路图案150的表面以外的电路图案150的底面和侧面上形成种子层140。这里，当电路图案150和种子层140由同一材料形成时，电路图案150和种子层140的边界可以是模糊的。随后移除载体层120。
2.制造多层PCB的方法
现将解释根据本发明的实施例的制造使用前述嵌入式PCB的多层PCB的方法。
参照图6，在步骤P1中制备通过图5中示出的步骤S1至S7制造的嵌入式PCB。可以根据绝缘层的特性来移除载体层120。
在步骤P2和P3中使内部电路板与嵌入式PCB对准并且将热和压力施加到对准的内部电路板和嵌入式PCB以形成多层PCB。内部电路板可以具有如下结构，其中在绝缘层160的顶面和/或底面上形成预定的电路图案170。在该情况中，可以将内部电路板和嵌入式PCB朝向彼此按压，使得嵌入式PCB的绝缘层110被插入到电路图案170以外的在内部电路板中形成的凹陷中。
在通过以上方法制造的多层PCB的结构中，如图6的P3中所示，电路图案170(被称为第一电路图案)被嵌入在绝缘层中并且第二电路图案150在绝缘层的表面上形成并且部分地嵌入在绝缘层中。此外，可以在除了第二电路图案150的顶面以外的第二电路图案150的侧面和底面上形成金属种子层140。这里，如果第二电路图案150和金属种子层140由同一材料形成，则第二电路图案150和金属种子层140的边界可以是模糊的。金属种子层140和第二电路图案150由与前述嵌入式PCB的材料相同的材料形成。
现将参照图7和8解释根据本发明的另一实施例的制造多层PCB的方法。
在本发明的当前实施例中，未使用根据本发明完成的嵌入式PCB并且通过上文的嵌入式PCB制造方法在内部电路板的顶面和底面上形成嵌入式PCB。
具体地，在步骤Q1和Q2中将绝缘层230层叠在包括绝缘层210和在绝缘层210的顶面和底面上形成的预定的第一电路图案220的内部电路板的顶面和底面上。
在步骤Q3中在绝缘层230上形成光致抗蚀剂层240并且在步骤Q4中使用激光有选择地刻蚀光致抗蚀剂层240和绝缘层230以形成电路图案区域。这里，刻蚀掉光致抗蚀剂层240的整个厚度T3并且刻蚀掉绝缘层230的预定厚度T2。
在步骤Q5中在电路图案区域上形成金属种子层250。金属种子层250可以由与上述种子层相同的材料形成。在步骤Q6中利用金属材料填充具有其上形成的金属种子层250的电路图案区域以形成电路图案260。该金属材料可以与上述金属材料相同。
当在步骤Q6中使用电镀将金属填充在电路图案区域中时，形成金属种子层250的步骤Q5是不可缺少的。然而，如果在步骤Q6中使用无电镀覆、丝网印刷、溅射、蒸发、喷墨和滴涂来填充金属材料，则可以在步骤Q5之后执行步骤Q6或者可以省略步骤Q5。
在步骤Q7中可以通过闪蚀或研磨来对电路图案260的顶面和所填充的金属材料进行刻蚀。这里，对电路图案260和光致抗蚀剂层240上形成的金属种子层250进行刻蚀直至光致抗蚀剂层240的表面暴露。随后，在步骤Q8中移除光致抗蚀剂层240以实现多层PCB。
根据当前实施例制造的多层PCB可以具有与根据图6中示出的上述实施例制造的多层PCB相同的结构。
尽管参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (23)

1.一种制造嵌入式印刷电路板PCB的方法，包括：
第一步骤，使用激光对其上形成光致抗蚀剂层的绝缘层构图，使得有选择地刻蚀部分所述绝缘层以形成电路图案区域；以及
第二步骤，利用镀覆材料填充所述电路图案区域以形成电路图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电路图案区域通过如下方法形成：有选择地刻蚀掉所述光致抗蚀剂层的整个厚度以及有选择地刻蚀掉所述绝缘层的预定厚度以形成凹入图案。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电路图案区域通过如下方法形成：顺序地或者同时地刻蚀所述光致抗蚀剂层和所述绝缘层。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二步骤包括：
步骤a1，在其中形成所述电路图案区域的所述绝缘层上形成金属种子层；以及
步骤a2，利用金属材料填充所述电路图案区域。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属种子层由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属材料包括Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，使用无电镀覆、电镀、丝网印刷、溅射、蒸发、喷墨和滴涂中的一个或者它们的组合利用所述金属材料对所述电路图案区域进行填充。
8.根据权利要求4所述的方法，进一步包括第三步骤，移除所述电路图案上的所述金属种子层和所述光致抗蚀剂层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第三步骤包括如下步骤，在移除所述光致抗蚀剂层之前研磨所述电路图案的顶面。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述绝缘层包括载体层及其上形成的绝缘部件。
11.一种制造多层印刷电路板PCB的方法，包括：
使包括绝缘层和在所述绝缘层的顶面和/或底面上形成的电路图案的内部电路板与根据权利要求1至10中任一权利要求制造的具有部分嵌入在绝缘层中的电路图案的嵌入式PCB对准，以及层叠所述内部电路板和所述嵌入式PCB。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电路图案是在所述内部电路板的顶面和底面上形成的，所述嵌入式PCB的电路图案与所述内部电路板的顶面和底面对准并且所述嵌入式PCB层叠在所述内部电路板上。
13.一种制造嵌入式印刷电路板PCB的方法，包括：
第十一步骤，在包括绝缘层和在所述绝缘层的顶面和/或底面上形成的电路图案的内部电路板上形成绝缘层；
第十二步骤，在所述绝缘层上形成光致抗蚀剂层并且对所述光致抗蚀剂层构图，使得部分所述绝缘层被有选择地刻蚀以形成电路图案区域；以及
第十三步骤，利用镀覆材料填充所述电路图案区域。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述电路图案区域通过如下方法形成：有选择地刻蚀掉所述光致抗蚀剂层的整个厚度以及有选择地刻蚀掉所述绝缘层的预定厚度以形成凹入图案。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述电路图案区域通过激光加工而形成。
16.一种包括在绝缘层上形成的电路图案的嵌入式印刷电路板PCB，
其中，部分电路图案被嵌入在所述绝缘层中。
17.根据权利要求16所述的嵌入式PCB，其中，所述电路图案由Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个形成。
18.根据权利要求17所述的嵌入式PCB，进一步包括在除了所述电路图案的顶面以外的所述电路图案的侧面和底面上形成的金属种子层。
19.根据权利要求18所述的嵌入式PCB，其中，所述金属种子层由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。
20.一种多层印刷电路板PCB，包括：
内部电路板，其包括在绝缘层的顶面或底面上形成的第一电路图案；以及
外部电路板，其层叠在所述内部电路板的顶面或底面上，
其中，在所述外部电路板上形成的第二电路图案是在第二绝缘层上形成的，使得部分所述第二电路图案被嵌入在所述第二绝缘层中。
21.根据权利要求20所述的多层PCB，其中，所述第一和第二电路图案由Cu、Ag、Sn、Au、Ni和Pd中的至少一个形成。
22.根据权利要求21所述的多层PCB，进一步包括在除了所述第二电路图案的顶面以外的所述第二电路图案的侧面和底面上形成的金属种子层。
23.根据权利要求22所述的多层PCB，其中，所述金属种子层由传导聚合物或者Cu、Au、Ni、Pd、In、Ti和Sn中的一个或者至少两个形成。
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