CN103716985A - 一种玻璃基线路板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻璃基线路板及其制造方法，本发明玻璃基线路板中的玻璃基板是在1100℃温度下烧结而成，其相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，表面粗糙度为3～10um；在所述玻璃基板的表面通过真空镀膜凝结一层铜镀膜，在所述铜镀膜上经贴膜、转印线路图形以及蚀刻、褪膜后，形成具有透明特点的玻璃基线路板。本发明制作方法可在玻璃基板表面获得一个需要的粗糙度，为后工序镀膜提供良好的表面；还可在玻璃基板的表面凝结一层牢固均匀闪亮的铜色镀膜，从而满足了电脑系统、医疗器械、通讯器材、精密仪器、航空航天等领域越来越快、越来越苛刻的工艺及技术条件的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种印制线路板，具体地说是一种玻璃基线路板及其制造方法。
背景技术
电子产业作为国民支柱行业，近年来的发展日新月异，特别是以轻、薄、短、小为发展趋势的终端产品，对其基础产业——印制线路板行业，提出了高密度、小体积、高导电性等更高要求。线路板技术在这种背景下迅速发展壮大，而各个弱电领域的行业，如电脑及周边辅助系统、医疗器械、手机、数码（摄）像机、通讯器材、精密仪器、航空航天等，都对印制线路板的工艺及品质提出了许多具体而明确的技术规范。
以环氧玻璃布为基材的传统印制线路板在许多情况下，已不能满足越来越快、越来越尖端的苛刻的工艺及技术条件要求。
发明内容
本发明的目的之一就是提供一种玻璃基线路板，以解决以环氧玻璃布为基材的传统印制线路板不能满足越来越快、越来越苛刻的工艺及技术条件的问题。
本发明的目的之二就是提供一种玻璃基线路板的制作方法，以生产出可以满足越来越快、越来越苛刻的工艺及技术条件的要求。
本发明的目的之一是这样实现的：一种玻璃基线路板，包括玻璃基板，所述玻璃基板是在1100℃温度下烧结而成，其相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，表面粗糙度为3～10um；在所述玻璃基板的表面通过真空镀膜凝结一层铜镀膜，在所述铜镀膜上经贴膜、转印线路图形以及蚀刻、褪膜后，形成具有透明特点的玻璃基线路板。
所述铜镀膜是在真空度为10-4～10-6托、热源为1060～1600℃的真空镀膜机中，将铜合金熔化蒸发成原子状态后在所述玻璃基板的表面上凝结的一层铜色镀膜。
本发明玻璃基线路板以光学玻璃代替普通的环氧玻璃布作为印制线路板的承载层，可广泛应用于复杂的精密仪器、航空航天、复杂状况下的电子产品等，提供比传统印制线路板更为可靠的尺寸稳定性、耐高温性以及更好的电气性能。
其与以环氧玻璃布为基材的传统印制线路板的性能对比见下表：
| 性能 | 传统玻璃布板材 | 玻璃板材 |
| 尺寸稳定性 | 不易把控 | 非常稳定 |
| 透光性 | 无 | 透明 |
| 软化点 | 125-275℃ | ≥600℃ |
| 电性能 | 绝缘电阻：常态及浸水24小时后≥1010（Ω），耐电弧性>60（s），耐漏电起痕指数>175（v）。 | 绝缘电阻：常态及浸水24小时后≥1012（Ω），耐电弧性>150（s），耐漏电起痕指数>180（v）。 |
本发明的目的之二是这样实现的：一种玻璃基线路板的制作方法，包括以下步骤：
a、提供一块玻璃基板，所述玻璃基板能在1100℃温度下烧结，并能够赋予玻璃合成物作为用于电路板中的电气绝缘体的良好特性，其相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃；
b、使用CNC外形锣边机，按照加工尺寸的要求，对所述玻璃基板进行外形尺寸的机加工，以获得适合生产时所需的拼板尺寸；
c、使用自动研磨机对所述玻璃基板的表面进行研磨，以获得3～10um的表面粗糙度，为后工序镀膜提供良好的表面，便于增加玻璃表面与镀膜的结合力；
d、采用真空镀膜技术在所述玻璃基板的表面凝结一层铜镀膜；
e、使用手动/自动贴膜机在压辘温度110～120℃、贴膜压力3.5～5.0kg/cm2的条件下，在所述玻璃基板的所述铜镀膜的表面贴上一层干膜，贴膜后静置15分钟以上；
f、将所需加工的线路图形先经CAD/CAM制作，再用光绘机绘制出黑菲林底片，然后用所述黑菲林底片复制出生产用的偶氮片，再将所述偶氮片根据孔位对准的方式贴于玻璃基板的所述干模的表面，通过曝光、显影的方式，在玻璃基板板面的干膜上形成导电线路；曝光、显影的工艺条件是抽真空650～750mmHg，曝光级数7～9级；在静置15分钟以后进行显影处理，显影液中碳酸钠的浓度为1.0%，显影的温度为30±2℃，显影的压力为1.0～1.5 kg/cm2；
g、将玻璃基板上定影后露出的铜面区域用酸性CuCl2溶液进行溶解，完成蚀刻操作；然后通过强碱溶液与曝过光的湿膜、干膜作用，将线路图形上的膜层褪去，剩下有图形的线路和铜面，完成褪膜操作；蚀刻液的比重控制在1.26～1.32，铜离子含量110～170g/L，酸当量1.0～2.0N，蚀刻温度50℃，速度控制在1.5m/min；褪膜段：NaOH药水浓度为2～3%，温度为50～60℃；经过蚀刻和褪膜工序后，即可将所需加工的线路图形转移到所述玻璃基板上面。
上述步骤d的所述真空镀膜技术可以采用电子束蒸发镀膜技术、真空蒸镀铜法或高真空磁控溅射镀膜技术。
所采用的真空蒸镀铜法是在真空度为10-4～10-6托、热源为1060～1600℃的真空镀膜机中，将铜合金熔化蒸发成原子状态，并在所述玻璃基板的表面上凝结成一层铜色镀膜。
所采用的高真空磁控溅射镀膜技术包括以下步骤：
① 玻璃基板的清洗：用超声波清洗机对玻璃基板进行清洗并烘干；
② 抽真空处理：将玻璃基板安装于真空镀膜室中，并将真空镀膜室抽气至5.0×10-3Pa以上的真空度;
③ 离子清洗：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10-4Pa，然后向真空镀膜室内通入99.99%以上纯度的氩气，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为0.4～0.7Pa；开启离子电源及偏压电源；所述偏压电源采用高频脉冲电源，电压为2500～3000V，频率40～60kHz，占比空间比60～90%，离子清洗时间为20分钟；
④ 铜涂层沉积：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10-4Pa，通入99.99%以上纯度的氩气，流量为20scc/min，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为2～5Pa，开启带有铜靶溅射阴极的直流溅射电流，电源功率为10kw，沉积时间为30～60分钟；沉积的铜涂层的厚度为30～60um。
高真空磁控溅射镀膜是真空镀膜技术的一种，将逐渐发展成为一种主流的真空镀膜技术。通常将欲沉积的材料制成板材─靶，固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上，距靶一定距离。系统抽至高真空后充入（10～1）帕的气体（通常为氩气），在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极，与靶表面原子碰撞，受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在1至几十电子伏范围内。溅射原子在基片表面沉积成膜。
本发明制作方法通过在玻璃基板表面的高速研磨，从而获得一个需要的粗糙度（3～10um），为后工序镀膜提供良好的表面，便于增加玻璃表面与镀膜的结合力。真空蒸镀铜法的采用，可在玻璃基板的表面凝结一层牢固均匀闪亮的铜色镀膜，满足了电脑及周边辅助系统、医疗器械、手机、数码（摄）像机、通讯器材、精密仪器、航空航天等领域越来越快、越来越苛刻的工艺及技术条件的要求。
附图说明
图1是本发明玻璃基线路板的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明玻璃基线路板包括玻璃基板1，所述玻璃基板1是在1100℃温度下烧结而成，其相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，表面粗糙度为3～10um；在所述玻璃基板1的表面通过真空镀膜凝结一层铜镀膜2，在所述铜镀膜2上经贴膜、转印线路图形以及蚀刻、褪膜后，形成具有透明特点的玻璃基线路板。
所述铜镀膜2是在真空度为10-4～10-6托、热源为1060～1600℃的真空镀膜机中，将铜合金熔化蒸发成原子状态后在所述玻璃基板的表面上凝结的一层铜色镀膜。
实施例2
本发明玻璃电路板的制造方法包括以下步骤：
1、提供一块玻璃基板，该玻璃基板能够在1100℃温度下烧结，并能够赋予玻璃合成物作为用于电路板中的电气绝缘体的良好的特性，诸如相对介电常数只有1/2那么低，热膨胀系数有12ppm/℃那么高，其中，用于电路板中的结晶玻璃合成物含有SiO2，MgO2和CaO2，主要成份为SiO2，另含有微量MgO2和CaO2，在电路板中主要起到绝缘，增加强度等作用。
2、通过CNC外形锣边机，按照加工要求，对玻璃基板进行外形尺寸的机加工，以获得适合生产时所需的拼板尺寸。
3、使用自动研磨机，再用氧化铁、氧化铈、氧化锆等抛光粉配成抛光液对玻璃基板进行研磨，具体参数按以下要求设置：主轴转速100～200r/min；研磨压力：0.025～0.10MPa；偏心距：55～85mm；磨粒粒度：5～25um；研磨时间：10～15分钟；从而可以高速地获得优良光滑的表面，双面平整差≤3um，表面光洁度0级，表面粗糙度≤0.4nm，为后工序镀膜提供良好的表面，便于增加玻璃表面与镀膜的结合力。
4、采用真空镀膜技术在所述玻璃基板的表面凝结一层铜镀膜。所述真空镀膜技术可以采用电子束蒸发镀膜技术、真空蒸镀铜法或高真空磁控溅射镀膜技术等。
所采用的真空蒸镀铜法是在真空度为10-4～10-6托、热源为1060～1600℃的真空镀膜机中，将铜合金熔化蒸发成原子状态，并在所述玻璃基板的表面上凝结成一层铜色镀膜。
所采用的高真空磁控溅射镀膜技术包括以下步骤：
① 玻璃基板的清洗：用超声波清洗机对玻璃基板进行清洗并烘干；
② 抽真空处理：将玻璃基板安装于真空镀膜室中，并将真空镀膜室抽气至5.0×10-3Pa以上的真空度;
③ 离子清洗：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10-4Pa，然后向真空镀膜室内通入99.99%以上纯度的氩气，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为0.4～0.7Pa；开启离子电源及偏压电源；所述偏压电源采用高频脉冲电源，电压为2500～3000V，频率40～60kHz，占比空间比60～90%，离子清洗时间为20分钟；
④ 铜涂层沉积：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10-4Pa，通入99.99%以上纯度的氩气，流量为20scc/min，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为2～5Pa，开启带有铜靶溅射阴极的直流溅射电流，电源功率为10kw，沉积时间为30～60分钟；沉积的铜涂层的厚度为30～60um。
真空镀膜技术是一种发展迅速，应用广泛的表面成膜技术，它不仅可以用来制备各种特殊性能的薄膜涂层，而且还可用来制备各种功能薄膜材料和装饰薄膜涂层等，电子束蒸发镀膜技术是真空镀膜技术的一种，将逐渐发展成为一种主流的真空镀膜技术。镀铜膜是采用特殊工艺在基体表面镀上一层极薄的金属铜而形成的一种材料。
5、将真空镀铜膜的玻璃基板，采用手动/自动贴膜机在表面贴上一层干膜，压辘温度110～120℃，贴膜压力为3.5～5.0kg/cm2；贴膜后静置15分钟以上；根据客户提供的原始线路图形，经过CAD/CAM制作后，用光绘机绘制出黑菲林底片，然后用黑菲林底片复制出生产用的偶氮片（棕片或黄菲林），然后将棕片或黄菲林根据孔位对准等方式贴于板面上，再通过曝光、显影的方式，将线路图形转移到板面上，形成导电线路。曝光、显影的工艺条件是抽真空650～750mmHg，曝光级数7～9级，然后再静置于15分钟以上。将曝光OK板显影，显影液碳酸钠的浓度为1.0%，温度为30±2℃，显影的压力1.0～1.5 kg/cm2。
6、干膜板经过蚀刻和褪膜工序，将所需要的线路转移到玻璃基板上面，将定影后露出的铜面区域，用酸性CuCl2溶液溶解，这一过程为蚀刻过程。通过强碱(一般为NaOH)溶液与曝过光的湿膜、干膜作用，将图形上的膜褪去，剩下有图形的线路和铜面，这一过程为褪膜过程。蚀刻液的比重控制在1.26～1.32，铜离子含量110～170g/L，酸当量1.0～2.0N，蚀刻温度50℃，速度控制1.5m/min；褪膜段：NaOH药水浓度2～3%，温度50～60℃。
7、根据IPC国际标准以及PCB行业标准，对线路板进行外观检查以及各项性能检测，以满足客户的需求。
Claims (6)
1.一种玻璃基线路板，其特征是，包括玻璃基板，所述玻璃基板是在1100℃温度下烧结而成，其相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃，表面粗糙度为3～10um；在所述玻璃基板的表面通过真空镀膜凝结一层铜镀膜，在所述铜镀膜上经贴膜、转印线路图形以及蚀刻、褪膜后，形成具有透明特点的玻璃基线路板。
2.根据权利要求1所述的玻璃基线路板，其特征是，所述铜镀膜是在真空度为10-4～10-6托、热源为1060～1600℃的真空镀膜机中，将铜合金熔化蒸发成原子状态后在所述玻璃基板的表面上凝结的一层铜色镀膜。
3.一种玻璃基线路板的制作方法，其特征是，包括以下步骤：
a、提供一块玻璃基板，所述玻璃基板能在1100℃温度下烧结，并能够赋予玻璃合成物作为用于电路板中的电气绝缘体的良好特性，其相对介电常数≤1/2，热膨胀系数≤12ppm/℃；
b、使用CNC外形锣边机，按照加工尺寸的要求，对所述玻璃基板进行外形尺寸的机加工，以获得适合生产时所需的拼板尺寸；
c、使用自动研磨机对所述玻璃基板的表面进行研磨，以获得3～10um的表面粗糙度，为后工序镀膜提供良好的表面，便于增加玻璃表面与镀膜的结合力；
d、采用真空镀膜技术在所述玻璃基板的表面凝结一层铜镀膜；
e、使用手动/自动贴膜机在压辘温度110～120℃、贴膜压力3.5～5.0kg/cm2的条件下，在所述玻璃基板的所述铜镀膜的表面贴上一层干膜，贴膜后静置15分钟以上；
f、将所需加工的线路图形先经CAD/CAM制作，再用光绘机绘制出黑菲林底片，然后用所述黑菲林底片复制出生产用的偶氮片，再将所述偶氮片根据孔位对准的方式贴于玻璃基板的所述干模的表面，通过曝光、显影的方式，在玻璃基板板面的干膜上形成导电线路；曝光、显影的工艺条件是抽真空650～750mmHg，曝光级数7～9级；在静置15分钟以后进行显影处理，显影液中碳酸钠的浓度为1.0%，显影的温度为30±2℃，显影的压力为1.0～1.5 kg/cm2；
g、将玻璃基板上定影后露出的铜面区域用酸性CuCl2溶液进行溶解，完成蚀刻操作；然后通过强碱溶液与曝过光的湿膜、干膜作用，将线路图形上的膜层褪去，剩下有图形的线路和铜面，完成褪膜操作；蚀刻液的比重控制在1.26～1.32，铜离子含量110～170g/L，酸当量1.0～2.0N，蚀刻温度50℃，速度控制在1.5m/min；褪膜段：NaOH药水浓度为2～3%，温度为50～60℃；经过蚀刻和褪膜工序后，即可将所需加工的线路图形转移到所述玻璃基板上面。
4.根据权利要求3所述的玻璃基线路板的制作方法，其特征是，步骤d的所述真空镀膜技术可以采用电子束蒸发镀膜技术、真空蒸镀铜法或高真空磁控溅射镀膜技术。
5.根据权利要求4所述的玻璃基线路板的制作方法，其特征是，所采用的真空蒸镀铜法是在真空度为10-4～10-6托、热源为1060～1600℃的真空镀膜机中，将铜合金熔化蒸发成原子状态，并在所述玻璃基板的表面上凝结成一层铜色镀膜。
6.根据权利要求4所述的玻璃基线路板的制作方法，其特征是，所采用的高真空磁控溅射镀膜技术包括以下步骤：
① 玻璃基板的清洗：用超声波清洗机对玻璃基板进行清洗并烘干；
② 抽真空处理：将玻璃基板安装于真空镀膜室中，并将真空镀膜室抽气至5.0×10-3Pa以上的真空度;
③ 离子清洗：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10-4Pa，然后向真空镀膜室内通入99.99%以上纯度的氩气，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为0.4～0.7Pa；开启离子电源及偏压电源；所述偏压电源采用高频脉冲电源，电压为2500～3000V，频率40～60kHz，占比空间比60～90%，离子清洗时间为20分钟；
④ 铜涂层沉积：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10-4Pa，通入99.99%以上纯度的氩气，流量为20scc/min，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为2～5Pa，开启带有铜靶溅射阴极的直流溅射电流，电源功率为10kw，沉积时间为30～60分钟；沉积的铜涂层的厚度为30～60um。
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