CN103037635A - 立体曲面镭射导穿填孔线路方法 - Google Patents

立体曲面镭射导穿填孔线路方法 Download PDF

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Abstract

一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,是利用镭射光对基材进行0.04mm以下微小孔径加工,再进行3D镭射雕刻加工将所设计的线路图案完成,最后以化学沉积法将所设计的线路或图案镀上铜镍金等金属。借由镭射钻孔及化镀填孔方式应用在射出成形塑料零件即LDS专用材料上可达到线路导通、加工简便、零件设计更微小及更精密等目的。

Description

立体曲面镭射导穿填孔线路方法
技术领域
本发明涉及一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,特别涉及应用镭射钻孔方式以达到更小的孔径,在已成形的塑件上进行微小孔径加工,并通过化镀填孔方式,达到布线精准及线路导通。
背景技术
在现行的工业技术上,在工件上进行导穿孔加工时,多半利用钻头进行钻孔加工,或是将具有导穿孔的工件利用射出成形方式直接形成。然而,由于钻头或是射出成形的技术限制,一般以钻孔加工或是射出成形方式做出的导穿孔,有最小孔径的限制(约为0.1mm)。若是要进行更精细的孔径加工,通常必须使用镭射钻孔或蚀刻方式,以达到更小的孔径(最小孔径约可达6μm)。
然而,当工件为已成形的塑料件时,若要在已成形的塑件上进行微小孔径加工,则钻孔加工、射出成形或蚀刻等方式均不适用。例如在印刷电路板上进行电路加工时,若是其线路图案为三维立体线路,则会包含有小孔径的导穿孔,同时在钻孔后还必须进行其余线路图案的雕刻,并将所设计的线路图案镀上金属,以完成电路制作。如中国台湾发明专利公告第457157号专利“铜箔表面化学微蚀刻在直接镭射钻孔的应用方法”;其着重于利用化学微蚀刻的技术,来清楚定位出欲进行镭射钻孔的区域,虽与镭射钻孔技术相关,但此前案并未提及镭射钻孔技术的规格。中国台湾发明专利公告第I313631号专利“软性印刷电路板的镭射钻孔系统及方法”,本前案着重于采用与以往不同波段的镭射来进行钻孔,并且限定于软性印刷电路板的应用,但其孔深及孔径比并不佳。中国台湾发明公开第201029539号专利“印刷电路板及其制造方法”,着重于由一印刷电路板的两侧分别进行镭射钻孔,两侧均会形成有一渐缩形状,再予以镀覆导电材料进而导通。以上前案均无法达到小孔径的导穿孔,因此,急需一种制程方法,能达到小孔径的导穿孔,特别是孔径0.04mm以下的导穿孔,以便于化学填孔的化镀能够填补。
故本发明有鉴于上述的缺失,提出一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,用以解决现有技术的缺点。
发明内容
本发明的其中一个目的在于提供一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,其使用镭射直接成型(laser direct structuring,LDS)加工方式进行导穿孔的微小孔径加工以及线路图案雕刻,并以化镀方式进行金属线路沉积,而完成电路图样。
本发明的另一目的在于提供一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,利用镭射光进行微小孔径加工(0.04mm以下),再进行3D镭射雕刻加工将所设计的线路图案完成。
本发明的再一目的在于提供一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,以化学沉积法将所设计的线路图案镀上铜、镍、金等金属,借由镭射钻孔及化镀填孔方式应用在射出成形塑料零件(LDS专用材料)上可达到线路导通、加工简便、零件设计更微小及更精密等目的。
为达成上述目的及其它目的,本发明提供一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,包括:提供具有曲面层与本体层的基材;通过具有微型光点尺寸(spotsize)的光源击穿透该基材,以在该曲面层与该本体层上形成导穿孔;在该曲面层进行立体电路布局,以形成导电回路,其中该导电回路是通过该导穿孔连接;以及镀覆金属于该导电回路,以改变该导电回路的电器特性。
与现有技术相比,本发明立体曲面镭射导穿填孔线路方法,借由镭射钻孔及化镀填孔方式应用在射出成形塑料零件(LDS专用材料)上可达到线路导通、加工简便、零件设计更微小及更精密等目的。
附图说明
图1为本发明一实施例的立体曲面镭射导穿填孔线路方法的流程图。
图2为本发明一实施例的基材于镭射钻孔前的断面示意图。
图3为上述实施例的基材在镭射钻孔后化镀前的断面示意图。
图4为上述实施例的基材在化镀铜金属层后的示意图。
图5为上述实施例的基材在化镀镍金属层后的示意图。
图6为上述实施例的基材在化镀金金属层后的示意图。
【主要组件符号说明】
10塑件(基材)
20导穿孔
30化镀铜金属层
40化镀镍金属层
50化镀金金属层
步骤100提供具有曲面层与本体层的基材
步骤200通过具有微型光点尺寸(spot size)的光源击穿透该基材,以在该曲面层与该本体层上形成导穿孔
步骤300在该曲面层进行立体电路布局,以形成导电回路,其中该导电回路是通过该导穿孔连接
步骤400镀覆金属层于该导电回路,以改变该导电回路的电器特性
D导穿孔入口
d导穿孔出口
具体实施方式
为充分了解本发明的目的、特征及功效,现借由下述具体的实施例,并配合所附的图式,对本发明做一详细如下:
参考图1,为本发明一实施例的立体曲面镭射导穿填孔线路方法的流程图,分别说明如下:提供具有曲面层与本体层的基材(步骤100);通过具有微型光点尺寸(spot size)的光源击穿透该基材,以在该曲面层与该本体层上形成导穿孔(步骤200);在该曲面层进行立体电路布局,以形成导电回路,其中该导电回路是通过该导穿孔连接(步骤300);以及镀覆金属层于该导电回路,以改变该导电回路的电器特性(步骤400)。
以下对上述步骤分别进行细部说明。步骤100中的基材可为一塑料射出塑件,其材料可以是热固型塑料DAP及热塑型塑料PPA、LCP、PA6/6、PC或PC/ABS,且断面厚度在2mm以下较佳。步骤200中,具有微型光点尺寸的光源一般即为镭射光,以镭射方式利用产品表面的3度空间,依镭射光的穿透性进行镭射活化(Laser Activation),而制造出导穿孔。通常,该导穿孔的最小孔径小于0.04mm较佳。步骤300中的立体电路布局是利用该导穿孔将该导电回路进行连接。步骤400中,金属层是利用化镀方式镀覆于该导电回路,例如一实施例中,各金属层的顺序为:a.化镀(铜),导(电)通金属层,其厚度为30μm以内;b.化镀(镍),保护铜层避免氧化,耐磨性较佳,其厚度为10μm之内;化镀(金),最佳抗氧化层,其厚度为0.2μm以内。上述生产步骤的实施例中,各金属层的较佳厚度为化镀铜金属层30为15μm、化镀镍金属层40为5μm、化镀金金属层50为0.1μm。针对此一化镀制程的膜厚限制,可填补孔径在0.04mm以下的导穿孔,以确保导穿孔对导电回路的连接。
以下分别参考图2至图6,详细说明本发明立体曲面镭射导穿填孔线路方法。图2为本发明一实施例的基材在镭射钻孔前的断面示意图;该镭射钻孔是在各种不同的基材,例如3C产品塑件10的壳体上,利用镭射及化镀的技术产生同PCB般的金属布线,将以往传统的平面布线转至三维,具有立体传导的功能,除达到产品制成的简化,更是实现简化多层PCB,由于导通的一致性加上减少平面PCB线路的接点,使其更能将电路传导的更为顺畅。其塑件10材料限定可包含:热固性塑料苯二甲酸二烯丙脂(DAP;DiallylPhthalate)及热塑型塑料聚邻苯二甲酰胺(PPA;Polyphthalamide)、高性能工程塑料(LCP;Liquid Crystal Polyester)、聚酰胺6/6(PA6/6;Nylon)、聚碳酸酯(PC;Polycarbo nate)、聚碳酸酯/聚丙烯精(PC/ABS;Polycarbo nate/ABS)等材质,该专用料可包含有多个均匀散布的金属微粒,此金属微粒的平均粒径小于100微米,且材料选自于由钯与铜所构成的群组,且前述金属微粒与热塑(固)性塑料结合成金属(也称为高分子螯合物),此金属为一种有机金属复合物。
参考图3,为上述实施例的基材在镭射钻孔后化镀前的断面示意图。图3中,产品塑件10斜线部分为其断面,以镭射直接成型(LDS;Laser DirectStructuring)制作出三维立体电路,在化镀前将镭射光在导穿孔入口D入射,而由导穿孔出口d出射,形成导穿孔20,同时还在产品塑件10的曲面层(即图中上方表面)将其余立体电路布局进行镭雕成形,以形成导电回路,其中该导电回路是通过导穿孔20连接。导穿孔20出口d的最小孔径不超过0.04mm,以确保之后进行化镀时可将导穿孔完全填充,使得导电回路是通过导穿孔20连接。本图为化镀前的镭射孔洞。
参考图4,为上述实施例的基材在化镀铜金属层后的示意图。图4中,所用的化镀金属层材料为铜,形成化镀铜金属层30,其作用是构成一导(电)通金属层,其厚度为30μm以内较佳。
参考图5,为上述实施例的基材在化镀镍金属层后的示意图。图5中,所用的化镀金属层材料为镍,在化镀铜金属层30外侧形成化镀镍金属层40,其作用是构成一保护层,其厚度为10μm以内较佳。
参考图6,为上述实施例的基材在化镀金金属层后的示意图。图6中,所用的化镀金属层材料为金,在化镀镍金属层40外侧形成化镀金金属层50,其作用是构成一抗氧化层,其厚度为0.2μm以内较佳。
上述各金属层中,各金属层的较佳厚度为化镀铜金属层30为15μm、化镀镍金属层40为5μm、化镀金金属层50为0.1μm。使用较佳的金属层厚度,可确保导穿孔20出口d的最小孔径不超过0.04mm时,在进行化镀时可将导穿孔完全填充。
以上,本发明是通过镭射直接成型的制程,并应用了LDS限定用材料,由于其材料具有硬度佳、耐磨性佳及轻薄性,可用以有效率地加工每一加工件,而更可有效地节省传统2D PCB板的容置空间。
本发明在上文中已以较佳实施例揭露,然熟习本项技术者应理解的是,该实施例仅用于描绘本发明,而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是,举凡与该实施例等效的变化与置换,均应设为涵盖于本发明的范畴内。

Claims (5)

1.一种立体曲面镭射导穿填孔线路方法,其特征在于,包括:
提供具有曲面层与本体层的基材;
通过具有微型光点尺寸的光源击穿透该基材,以在该曲面层与该本体层上形成导穿孔;
在该曲面层进行立体电路布局,以形成导电回路,其中该导电回路是通过该导穿孔连接;以及
镀覆金属层于该导电回路,以改变该导电回路的电器特性。
2.如权利要求1所述的立体曲面镭射导穿填孔方法,其特征在于,该基材的材料包括有热固型塑料DAP及热塑型塑料PPA、LCP、PA6/6、PC或PC/ABS等材料。
3.如如权利要求2所述的立体曲面镭射导穿填孔方法,其特征在于,该基材还包括散布均匀的多个金属微粒。
4.如权利要求3所述的立体曲面镭射导穿填孔方法,其特征在于,这些金属微粒的尺寸小于100微米。
5.如权利要求4所述的立体曲面镭射导穿填孔方法,其特征在于,这些金属微粒的材质选自于钯与铜所组成的一族。
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