CN102986306B - 在可弯曲的区域中带有生长的金属层的印制电路板 - Google Patents

Abstract

在可弯曲的区域中具有生长的金属层的印制电路板。一种印制电路板（100），含有第一部分（113a）、第二部分（113b）和在印制电路板（100）上的凹缺（112），该凹缺设置在第一部分（113a）和第二部分（113b）之间，印制电路板（100）的厚度在凹缺（112）的区域中减小，其中由于该凹缺（112），第一部分（113a）相对于第二部分（113b）可摆动。利用通过生长而在凹缺（112）中敷设在印制电路板（100）的表面区段（118）上的金属层（116），可以在凹缺（112）的区域中改善印制电路板（100）的弯曲性。此外，通过凹缺侧壁上的金属层（116），可以减小EMV问题，且能产生与印制导线金属化层（116a、116b、116c、116d）的电接触。

Description

在可弯曲的区域中带有生长的金属层的印制电路板

本发明涉及一种印制电路板和一种用于制造印制电路板的方法。

发明背景

由DE 10 2005 102 404 B4已知一种印制电路板，其具有第一、第二和第三刚性区域与第一和第二柔性区域。刚性区域垂直于印制电路板侧面，且比刚性区域薄，其中柔性区域通过对印制电路板的深铣削来形成。柔性区域包括印制电路板层、印制电路板层上面的保护层和位于印制导线层的与保护层对置的侧面上的由印制电路板材料构成的残余层。

利用常用的印制电路板材料会使得柔性区域的弯曲性有限。

由WO 2007/064138 A1已知一种印制电路板，其具有第一和第二部分，其中在第一与第二部分之间设置由凹缺。在印制电路板的表面上通过溅射过程敷设有金属层。

DE 44 05 228 C1和WO 2005/033787 A1也公开了具有多个区段的印制电路板，其中至少一个区段具有凹缺。

发明概要

本发明的目的在于，提供一种印制电路板及其制造方法，其中该印制电路板具有改善的特性。

该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明的有利实施方式在从属权利要求中说明。

根据此处所公开主题的第一方面，提供一种印制电路板，其具有第一部分、第二部分和凹缺，其中该凹缺设置在第一部分和第二部分之间，印制电路板的厚度在凹缺区域中减小，其中由于该凹缺，第一部分相对于第二部分可摆动。在凹缺中在印制电路板表面区段上设置有生长的金属层。如此规定的第一和第二部分也称为刚性区域，而凹缺区域也称为柔性区域。

根据第一方面，金属层通过生长在凹缺中被敷设到印制电路板的表面区段上。这种生长在此可以采用任何适当的方法来进行，例如从溶液中生长，例如无电流地或者电地进行电镀，化学沉积、蒸镀、阴极溅射（溅射）等。不言而喻，除了所述表面区段外，金属层还可以在凹缺下面的区域上生长。根据一种用于沉积金属层的实施方式，整个印制电路板都浸在相应的溶液中，由此，视方法而定，在印制电路板的整个表面上，或者在印制电路板的电偏压的表面区段上，沉积金属层。印制电路板具有至少一个接触孔，所述接触孔位于印制电路板中，例如位于第一或第二部分中。在接触孔中设置有金属层，其中位于至少一个接触孔中的金属层和位于凹缺中的表面区段上的金属层由同一种材料构成。

根据一种实施方式，在印制电路板的两个部分中的至少一个部分中开设接触孔。例如，印制电路板可以具有至少两个电导体，这些电导体在垂直于相关部分的板平面的方向上彼此间隔开地布置，其中在至少一个接触孔中的金属层使得至少两个电导体导电地连接。

根据另一实施方式，印制电路板具有由电绝缘材料构成的绝缘层。例如，绝缘层可以由FR4材料构成。根据另一实施方式，凹缺延伸到绝缘层中，且绝缘层的绝缘材料在凹缺下面在第一部分与第二部分之间延伸。换句话说，凹缺并不完全穿过绝缘层，而是仅仅延伸到绝缘层中一定的深度。根据一种实施方式，凹缺下面的绝缘材料可以形成凹缺中的表面区段的至少一部分，金属层就在所述部分上生长。

根据一种实施方式，金属层覆盖凹缺的底部。此外，金属层也可以覆盖凹缺侧壁的一部分或全部。

通过在凹缺底部上生长的金属层，改善了印制电路板的在凹缺区域即在柔性区域中的弯曲性。这可能是归因于金属层良好地覆盖了裂纹和断裂处。此外，印制电路板表面中或附近的纤维断裂情况明显得到减少。

另外，由于金属层在凹缺侧壁的表面区段上生长，可以减小电磁兼容性问题（EMV问题）或者可以改善EMV。此外，由于金属层在侧壁的表面区段上生长，可以产生与印制导线金属化层的电接触。

根据一种实施方式，金属层由铜构成。根据另一实施方式，金属层含有铜。

根据另一实施方式，在金属层上面设置有用于覆盖金属层的覆盖层。

根据此处所公开主题的第二方面，提供一种用于制造印制电路板的方法，该方法含有：（i）在印制电路板上产生凹缺，由此规定印制电路板的第一部分和第二部分，其中由于该凹缺，第一部分相对于第二部分可摆动；和（ii）在凹缺中生长金属层。该方法还含有，在印制电路板中产生至少一个接触孔，其中通过同一个过程顺序同时将金属层敷设到凹缺和至少一个接触孔中。敷设金属层在此可以由一个唯一的过程步骤构成，或者可以由多个步骤构成，例如上面所述那样敷设一个导电层，接下来进行电镀。附加地或者替代地，该过程顺序例如可以包括敷设附着中间层、萌生层（Keimschicht）等。

根据该方法的一种实施方式，其中产生有凹缺的初始印制电路板已经可以具有凹缺的预备阶段，例如粗铣（Vorfräsen）。根据另一实施方式，可以在预先铣削中设置印制电路板部件，例如印制导线金属化层，然后通过步骤（i），即通过在凹缺区域中产生凹缺来去掉该印制导线金属化层。

根据第二方面，该方法的一种实施方式还包括，将导电层敷设到凹缺中的表面区段上，其中金属层的生长包括电镀导电层。

根据第二方面，在该方法的另一种实施方式中，在生长金属层之前，印制电路板在第一部分与第二部分中的至少一个部分上具有外部的印制导线金属化层。该印制导线金属化层例如可以是敷设在印制电路板的绝缘层上的薄膜。在凹缺中生长金属层之前，该印制导线金属化层已经可以被结构化。替代地，在凹缺中生长金属层时，该印制导线金属化层可以不被结构化。根据另一实施方式，在产生凹缺之前，印制电路板就已经具有外部的印制导线金属化层。

根据另一种实施方式，印制导线金属化层设置在印制电路板的第一侧面上，凹缺也设置在印制电路板的第一侧面上，也就是说，印制导线金属化层和凹缺设置在印制电路板的同一侧面上。

根据另一种实施方式，通过机械加工，例如通过铣削、磨削等，在印制电路板上产生凹缺。

本发明的其它优点和特征可由对当前优选实施方式的如下示范性的说明得到。本申请的各个附图仅应被视为示意性的，而非尺寸精准。

简短的附图说明

图1为处于第一制造阶段的印制电路板的剖视图；

图2为根据此处所公开主题的所示实施方式的图1的印制电路板在后续制造阶段中的剖视图；

图3示出处于第一弯曲状态的图2的印制电路板；

图4示出处于第二弯曲状态的图2的印制电路板；

图5为根据此处所公开主题的所示实施方式的印制电路板的剖视图。

详细说明

在附图中，相同的、功能相同的或者彼此相应的部件和特征标有相同的附图标记，或者标有相互间在其头一个数字或所附的字母上有所区别的附图标记，并对其不再予以详述。

图1为根据此处所公开主题的所示实施方式的处于第一制造阶段的印制电路板100的剖视图。该印制电路板100在此具有由电绝缘材料构成的绝缘层102。典型的电绝缘材料是由纤维和粘合剂如树脂构成的例如由玻璃纤维和树脂构成的复合物，如FR4。根据图1中所示的实施方式，绝缘层102是印制电路板核心。

在印制电路板100的顶面104上，在绝缘层102的上面布置有内部上方印制导线金属化层106a，在该内部上方印制导线金属化层的上面布置有上方绝缘层108a，在该上方绝缘层的上面又布置有外部上方印制导线金属化层106b。根据一种实施方式，印制导线金属化层106a、106b由金属薄片例如铜薄片构成，如图1中所示。根据一种实施方式，上方印制导线金属化层106a和106b之间的上方绝缘层108a是一种预浸渍（英文:preimpregnated fiber）层。印制电路板100的底面110与顶面104类似地构造，且在绝缘层102上包括内部下方印制导线金属化层106c，在该内部下方印制导线金属化层的上面布置有下方绝缘层108b，在该下方绝缘层的上面又布置有外部下方印制导线金属化层106d。术语“上方”和“下方”在此仅用于解释图1，而绝不应有任何限制。

根据一种实施方式，如图1中所示，处于第一制造阶段的印制电路板100形成根据此处所公开主题的其它制造步骤的基础。

图2为根据此处所公开主题的所示实施方式的印制电路板100在后续制造阶段中的剖视图。在图2所示的制造阶段中，在印制电路板100上例如通过本已公知的深铣削（Tiefenfräsen）开设出凹缺112。

凹缺112限定了印制电路板的两个部分，即在凹缺两侧的第一部分113a和第二部分113b。通过凹缺112将印制电路板100的厚度减小至值d，由此在凹缺112的区域中形成印制电路板100的柔性区域，从而第一部分113a相对于第二部分113b可摆动。不言而喻，根据其它实施方式的印制电路板可以具有两个或多个凹缺，进而具有两个或多个柔性区域。通过这种方式可以实现几乎任意形状的非常复杂的印制电路板。

在图2所示的印制电路板100上还开设有接触孔114a、114b。根据一种实施方式，（第一）接触孔114a是盲孔，其不完全穿过印制电路板100。根据另一实施方式，（第二）接触孔114b是通孔。根据图2所示的实施方式，印制电路板具有两个电导体，即上方印制导线金属化层106a和106b，它们在垂直于相关的第一部分113a的板平面的方向上彼此间隔开地布置。

根据图2所示的另一实施方式，印制电路板具有四个电导体，即上方和下方的印制导线金属化层106a、106b、106c、106d，它们在垂直于相关的第一部分113a的板平面的方向上彼此间隔开地布置。

根据一种实施方式，在图2中还在盲孔114a中构造有金属层116，其中该金属层将两个电导体106a、106b导电地连接。根据另一实施方式，在通孔114b中构造有金属层，当前在图2中为金属层116，其中该金属层116将与通孔邻接的电导体106a、106b、106c、106d导电地相互连接。根据其它实施方式，并非全部电导体106a、106b、106c、106d在通孔114b中都相互电连接。例如，根据一种实施方式，与金属层116不应电连接的位于内部的印制导线经过结构化，使得这些印制导线并非暴露在，而是“埋在”孔114a、114b或凹缺112的表面上。替代地，这种印制导线在金属层生长之前可以有选择地覆盖有绝缘材料。

根据另一实施方式，在表面区段118上生长金属层，由此给形成凹缺112的表面区段118覆盖上金属层。按照一种实施方式，位于凹缺112中的表面区段上的金属层116即为也在用于电接触相关电导体106a、106b、106c、106d的接触孔114a、114b中构造的金属层116，也就是说，接触孔中的金属层116和凹缺112中的金属层116以同一处理顺序产生。凹缺中的金属层的厚度的值例如可以介于10微米（μm）和80微米之间，或者根据另一实施方式，介于25微米和50微米之间。视生长方法而定，接触孔中的层厚度可以比在凹缺中小。

根据图2中所示的实施方式，金属层116还覆盖印制电路板100的背离凹缺的侧面110，当前为外部的印制导线金属化层106d。这种情况例如可以在无电的电镀中出现，如果印制电路板100完全浸入到电镀溶液中。根据另一实施方式，印制电路板100的表面区段，至少凹缺112中的表面区段118，有选择地例如通过电镀而覆有金属层116。

根据一种实施方式，凹缺112延伸到绝缘层即当前的绝缘层102中，其中，绝缘层102的绝缘材料保留在凹缺112下面的区域120中。其优点是，内部的下方印制导线106c无需其它措施即可相对于金属层116绝缘。

图3示出处于弯曲状态的图2的印制电路板100的剖视图的一部分（没有接触孔114a、114b），在这种弯曲状态下，第一部分113a相对于第二部分113b摆动至第一摆动位置，其中两个部分113a、113b的顶面104彼此相向地摆动。根据图3中所示的实施方式，凹缺112的底部115凹形地可弯曲或弯曲。

图4示出处于弯曲状态的图2的印制电路板100的剖视图的一部分（没有接触孔114a、114b），在这种弯曲状态下，第一部分113a相对于第二部分113b摆动至第二摆动位置，其中两个部分113a、113b的底面110彼此相向地摆动。根据图4中所示的实施方式，凹缺112的底部115凸形地可弯曲或弯曲。

根据一种实施方式，印制导线金属化层位于弯曲半径的外侧（如图3中所示）。在这种情况下，金属层116意想不到地改善了弯曲性。在反向弯曲时（图4），会由于铣削上的玻璃节点撑开（Aufspreizen）而产生断裂风险。这种断裂风险被凹缺中的金属层112消除，或者至少被减小。因此，由于凹缺112中的金属层116，也可以朝向另一方向弯曲，从而印制导线金属化层位于弯曲半径的内侧，如图4中所示。

凹缺112底部115的弯曲性因而通过底部115上的金属层116得到改善。根据一种实施方式，因此至少凹缺的底部115覆盖有金属层116。

根据另一实施方式，凹缺的至少一个壁区段117，也就是横向于板平面延伸的表面区段或者凹缺112的边缘，覆盖有金属层。这有改善EMV保护的优点。此外，至少一个壁区段117上的金属层112可以用作电的接触部分，例如用作电的接地部分。为此，凹缺的侧壁可以完全地或者部分地覆盖有金属层。完全覆盖的优点是，整个印制电路板都能得到处理，而无需有选择地在至少一个壁区段117上沉积金属层116。特别是在这种情况下，凹缺中的金属层和接触孔中的金属层一起产生，也就是以同一处理顺序产生。

根据一种实施方式，在凹缺112的壁区段117上的金属层116可以电接触一个或多个印制导线金属化层，例如外部的印制导线金属化层106b和/或内部的印制导线金属化层106a。

不言而喻，印制导线金属化层106a、106b、106c、106d，特别是外部的印制导线金属化层106b、106d和可能沉积于其上的金属层116，按照所希望的待建立的电连接，经过适当结构化或已结构化。例如，为了相应地电连接壁区段117上的金属层116，可以采用本已公知的方法对外部的印制导线金属化层106b和金属层116进行适当的结构化（在图2、图3和图4中未示出）。根据一种实施方式，金属层（116）不仅可以在印制导线金属化层106b、106d的区域中结构化，而且可以在凹缺（112）中结构化。

例如，根据一种实施方式，在内部的印制导线金属化层上设置绝缘层108a、108b和随后的印制导线金属化层106b、106d之前，对内部的印制导线金属化层106a、106c进行结构化。

根据一种实施方式，在敷设金属层116之后才对外部的印制导线金属化层106b、106d进行结构化，进而与金属层116一起结构化。根据一种实施方式，在沉积金属层116之前，对外部的印制导线金属化层106b、106d进行结构化。金属层116的沉积也就是生长，在这种情况下例如可以通过电镀高效地进行，从而金属层116有选择地仅沉积在仍留下来的印制导线金属化层区段上和沉积在凹缺112的相应准备好的表面区段118上。

图3和图4中的其余附图标记与图2中的相应的附图标记表示相同的特征，这里对这些特征不予重复说明。

在图2、图3和图4中未示出保护层，如阻焊剂（Lötstopplack）。但本领域技术人员知道，在不偏离此处所公开主题的原理的情况下，可以在印制电路板上，特别是在金属层（116）上敷设一个或多个这种层。

图5以剖视图示出印制电路板200的在凹缺212中的一部分，该凹缺与图2的凹缺112构造相同，除了下述区别外，该凹缺的细节在此不予重复。

而在图2中已采用适当的方法直接在绝缘层102上生长金属层，据图5所示的实施方式，首先在凹缺212中在绝缘层202的表面区段218上敷设初始层（Vorschicht）222，其有助于金属层216的生长。初始层222例如可以是附着中间层。根据图5中所示的另一实施方式，初始层是导电层，其能实现通过电镀（电镀）使得金属层216生长。不言而喻，就金属层216还覆盖接触孔（图5中未示出）的实施方式而言，接触孔也可以具有初始层222。

初始层222根据其组分采用适当的方法来敷设，这些方法对于本领域技术人员来说是已知的，例如是化学沉积。

此外，与图2中的印制电路板100相反，如图所示，根据一种实施方式，印制电路板在金属层216上面具有至少一个覆盖层224。图5中仅在凹缺212的区域中示出了覆盖层224。不言而喻，覆盖层可以敷设在整个印制电路板上，或者根据另一实施方式，可以仅仅敷设在印制电路板的部分区域中。

覆盖层224例如可以被构造用于保护金属层216免遭腐蚀。根据其它实施方式，覆盖层可以是任何其它合适的层，例如是金属层或有机层。覆盖层224尤其可以是能满足特殊功能的层，例如是Ni/Au层，阻焊剂或OSP。

此处所公开主题的实施方式可以实现通过凹缺112中的金属层116来使得印制电路板100在两个方向上弯曲，如图3和图4所示，或者使得弯曲角度增大。

需要指出，此处所述的实施方式仅仅是对本发明的可行变型设计方案的有限选择。因而可以使得各个实施方式的特征以适当的方式相互组合，从而本领域技术人员利用这里详述的变型设计方案将多个不同的实施方式视为显然公开。此外，附图中所示的特征仅应理解为示范性地介绍此处所公开主题的原理和优点。因而印制电路板例如可以具有多于或少于附图中所示的印制导线金属化层。另外，不同于此处所公开的示例性的实施方式，其中构造有凹缺的印制电路板例如可以采取任一方式来构造。此外应该提到，术语如“一个”并不排除多个。术语如“含有”或“具有”并不排除其它特征或方法步骤。

总之可以确定：

印制电路板含有第一部分、第二部分和位于印制电路板中的凹缺，该凹缺设置在第一部分和第二部分之间，印制电路板的厚度在凹缺区域中减小，其中由于该凹缺，第一部分相对于第二部分可摆动。利用通过生长而在凹缺中敷设在印制电路板表面区段上的金属层，可以在凹缺区域中改善印制电路板的弯曲特性。此外，通过凹缺侧壁上的金属层，可以减小EMV问题，且能产生与印制导线金属化层的电接触。

Claims (8)

1.一种印制电路板（100、200），含有：

－ 第一部分（113a）；

－ 第二部分（113b）；

－ 印制电路板（100、200）上的凹缺（112、212），该凹缺设置在第一部分（113a）和第二部分（113b）之间，印制电路板（100、200）的厚度在凹缺（112、212）的区域中减小，其中由于该凹缺（112、212），第一部分（113a）相对于第二部分（113b）可摆动；

－ 在凹缺（112、212）中在印制电路板（100、200）的表面区段（118）上生长的金属层（116、216）；

－ 印制电路板中的至少一个接触孔（114a、114b）；

－ 在至少一个接触孔（114a、114b）中的金属层（116、216）；

其中，

－ 位于至少一个接触孔（114a、114b）中的金属层（116、216）和位于凹缺（112、212）中的表面区段（118）上的金属层（116、216）由同一种材料构成；

- 印制电路板（100、200）在第一部分（113a）与第二部分（113b）中的至少一个部分上具有结构化的外部的印制导线金属化层（106b、106d）；

- 印制电路板（100、200）具有由电绝缘材料构成的绝缘层（102、202），其中，所述材料是由纤维和粘合剂构成的复合物；

- 凹缺（112、212）延伸到绝缘层（102、202）中，其中，绝缘层（102、202）的绝缘材料保留在凹缺（112、212）下面的区域（120）中；

- 金属层（116、216）有选择地仅沉积在结构化的外部的印制导线金属化层（106b、106d）上和沉积在凹缺（112、212）的表面区段（118）上。

2. 如权利要求1所述的印制电路板，其中金属层（116、216）覆盖凹缺（112、212）的底部（115）。

3. 如权利要求2所述的印制电路板，其中金属层（116、216）覆盖凹缺（112、212）的底部（115）和侧壁（117）。

4. 如权利要求1至3中任一项所述的印制电路板，其中金属层（116、216）由铜构成或者含有铜。

5. 一种用于制造印制电路板（100、200）的方法，该方法含有：

－ 在印制电路板（100、200）上产生凹缺（112、212），由此规定印制电路板（100、200）的第一部分（113a）和第二部分（113b），其中由于该凹缺（112、212），第一部分（113a）相对于第二部分（113b）可摆动；

－ 在凹缺（112、212）中生长金属层（116、216）；

－ 在印制电路板（100、200）中产生至少一个接触孔（114a、114b），在同一个过程顺序中同时将金属层（116、216）敷设到凹缺和至少一个接触孔（114a、114b）中。

6. 如权利要求5所述的方法，还含有：

－ 将导电层（222）敷设到凹缺（112、212）中的表面区段（118）上；

－ 其中生长金属层（116、216）包括电镀导电层（222）。

7. 如权利要求5或6所述的方法，

－ 其中在生长金属层（116、216）之前，印制电路板（100、200）在第一部分（113a）与第二部分（113b）中的至少一个部分上具有印制电路板（100、200）上的外部的印制导线金属化层（106b）；

－ 其中外部的印制导线金属化层（106b）设置在印制电路板（100、200）的第一侧面（104）上，凹缺（112、212）也设置在印制电路板（100、200）的第一侧面（104）上。

8. 如权利要求5或6所述的方法，其中印制电路板（100、200）上的凹缺（112、212）通过机械加工来产生。