CN103906380A

CN103906380A - 一种在pi基板上加成制备多层印制电路板的方法

Info

Publication number: CN103906380A
Application number: CN201410131724.XA
Authority: CN
Inventors: 杨振国; 常煜
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明为一种在PI基板上加成制备多层柔性印制电路板的方法。具体为：在PI基板上打孔，清洗干燥后在表面印刷掩膜，暴露出线路图形与通孔部位；将印刷掩膜后的基板浸入处理液中进行表面处理；将处理后的PI浸入催化离子溶液中，吸附催化离子至线路图形表面与通孔内壁；通过化学镀和电镀的方式，将线路图型与通孔金属化；洗掉掩膜，得到内层电路；再将一层PI膜粘附在内层电路一面，并钻通孔，印刷掩膜，并浸入特定处理液中处理；吸附催化离子，并通过化学镀、电镀使线路与孔金属化，得到三层的电路板；重复这一过程，可以得到更多层印制电路板。本发明可直接在PI基板上制备多层柔性印制电路板，工艺简单，节约材料，降低污染，成本降低等优点。

Description

一种在PI基板上加成制备多层印制电路板的方法

技术领域

本发明属于柔性印制电路板制备领域，具体为一种在PI基板上加成制备多层柔性印制电路的方法。

背景技术

传统PI上柔性印刷电路板中导电线路的制造是采用减成腐蚀的方法。具体为首先在PI基板上粘附上铜箔，制成覆铜板，在覆铜板上涂覆掩膜，并在掩膜的覆盖下，在刻蚀出线路图形。而双面板则在双面PI覆铜板为基板，腐蚀得到双面电路后，再通过孔金属化的工艺，得到互连的通孔。多层板则是将多个双面印制电路板粘合，并通过孔金属化工艺使线路导通。但是这种工艺存在材料浪费大、生产工序多、环保压力重、成本高等诸多缺点。

为了解决柔性印制电路导电线路的传统制备工艺的诸多问题，我们发明了一种直接在PI基板上制备多层印制电路的方法。运用离子交换理论相结合，使用PI基板本身可被水解得到羧基的特性，运用羧基将银、铜、镍、钯、铂等催化性金属离子吸附在PI表面，并通过这种化学镀反应，使线路金属化。

发明内容

本发明的目的在于在PI基板上加成制备多层柔性印制电路，从而部分取代传统的减成腐蚀工艺。本发明将PI基板使用处理液处理，将表层分子水解，得到羧基离子，并通过印刷掩膜的方式，暴露出所需线路图形，通过离子交换将催化金属离子与羧基反应，使催化离子吸附在线路图形表面。同样，通过在PI上所需部位进行钻孔，将孔内壁与线路一同进行表面水解与催化离子吸附，最后可以一步将表面线路与通孔金属化。金属化的线路与通孔可以使用电镀使线路增厚，降低总体电阻。本发明的原理是一种水解—离子交换—化学镀的过程。PI是主链上含有酰亚胺环（-CO-N-CO-）的一类聚合物，其在碱性条件下会发生水解，得到羧酸钠或羧酸钾。在置于银、铜、镍、钯等金属离子溶液过程中，羧酸钠、钾会与金属离子发生反应，生成羧酸银、铜、镍等。这是一种离子交换的反应，使催化离子吸附在PI表面。

本发明提出的一种在PI基板上制备多层印制电路板的方法，具体步骤如下：

（1）使用市售PI基板，用机械钻孔或者激光打孔的方式，在基板需要制备通孔的部位打孔。钻孔后除去通孔上飞边毛刺，出去油污后清洗干燥；

（2）将步骤（1）得到的清洗后的PI基板浸入处理液中进行处理。处理液含1~10mol/L 氢氧化钠或氢氧化钾，0 ~10%wt乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、苯酚，0 ~1%wt聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇-1000、吐温-80、司班-20，所用溶剂为水。处理温度为30~80℃，处理时间为3~60min。处理后取出清洗干燥，在表面印刷掩膜，暴露出线路图形与通孔部位;

（3）将步骤（2）得到的处理后的基板置于0.01mmol/L~0.2mol/L的催化离子溶液中吸附催化离子至线路图形表面与通孔内壁。离子吸附的温度为30~80℃，吸附时间为5s至30min；

（4）将步骤（3）得到的吸附催化离子后的PI基板取出清洗干燥，置于化学镀液中进行化学镀；化学镀的温度为30~85℃，时间为1~30min。化学镀后，得到金属化的线路与通孔；

（5）将步骤（4）得到的线路图形取出，清洗干燥后置于电镀液中进行电镀增厚。电镀温度为10~80℃，电镀时间为1~60min。电镀后取出PI基板，清洗干燥；

（6）将步骤（5）电镀增厚的PI基板置于有机溶剂中洗去掩膜，再用清水洗净干燥，得到所需内层双面电路基板；

（7）将得到的内层双面电路基板一面粘合上一层PI膜，然后在所需要的部位打孔；

（8）打孔后的基板重复（2）~（6）的步骤，就可以得到三层印制电路板；

（9）将得到的三层印制电路板的一面再粘合一层PI膜，重复（7）~（8）的步骤，就可以得到四层印制电路板，依次类推即可得到更多层印制电路板。

本发明中，步骤（2）中印刷掩膜所用的印刷方式为丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷、激光印刷、平板印刷、热转移印刷或光刻中的一种。

本发明中，步骤（3）中所使用的催化离子溶液为铜、银、钯、铂、镍、金的可溶性盐的一种，优选氯钯酸钠、氯金酸钠、硝酸银、氯化钯中的一种。

本发明中，步骤（4）中所用的化学镀为化学镀铜、化学镀镍、化学镀金、化学镀钯、化学镀银、化学镀钴、化学镀镍磷、化学镀铜磷、化学镀铜镍中的一种或几种组合，优选化学镀铜、化学镀镍、化学镀铜磷、化学镀镍磷。

本发明中，步骤（5）中所用的电镀为电镀镍、铜、金、钯、铂、铬、银、钴中的一种或几种组合。优选电镀铜与电镀镍。

本发明的有益效果在于；

1.本发明相较于传统柔性印制电路制备所采用的减成腐蚀工艺具有简化工艺、节约材料、降低污染、减少成本等优点；

2.本发明可以直接制备多层柔性印制电路，不需要将线路与通孔的制备分开，大大缩减工艺流程，降低了设备与材料成本；

3.本发明生产效率高，生产周期短，利于实现柔性印制电路的“卷对卷”生产。

附图说明

图1为本工艺生产三层柔性印制电路板的具体步骤。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1：

（1）使用市售的聚酰亚胺薄膜（Dupont，Kapton

），厚度0.1mm。使用机械钻孔的方式，在PI基板上钻孔，钻孔后出去通孔的飞边毛刺，去除油污并清洗干燥；

（2）将除油后的PI基板置于处理液中，60℃处理20min。处理液为6mol/L氢氧化钠，1%wt的一缩二乙二醇，0.02%wt的吐温-80的水溶液。取出后用清水清洗，烘干；使用喷墨印刷的方式，在PI基板上印刷掩膜，暴露出线路图形与通孔部位。

（3）将印刷后的PI基板浸入20mmol/L硝酸银溶液中，在50℃下浸泡3min，使离子得到充分交换。然后取出用清水清洗，烘干。

（4）将离子交换后的PI基板置于化学镀铜液中进行化学镀铜。化学镀铜液配方如下：

Figure 201410131724X100002DEST_PATH_IMAGE003

将基板浸入化学镀铜液中在40℃下进行化学镀铜8min，镀铜结束后将电路板用去离子水清洗，烘干。

（5）镀铜后使用电镀镍的方式使线路增厚。电镀镍溶液，配方如下：

温度为50℃，电流密度为3A/dm²,pH为4

将基板浸入电镀镍中在电镀10min，镀镍结束后将电路板用去离子水清洗，烘干。

（6）将镀镍后的PI基板置于乙酸乙酯当中，洗去掩膜，并用清水清洗，烘干。就得到内层双面柔性印制电路。

（7）使用市售PI胶带，将一层胶带黏在内层双面印制电路上，并经过裁剪，使大小合适；使用机械钻孔的方式，在所需钻通孔的部位钻孔，并除去飞边毛刺，除油并清洗干燥；

（8）重复（2）~（6）步骤，得到第三层导电图形与金属化的通孔；

实施例2：(补充实施例)

实施例2：

（1）使用市售的聚酰亚胺薄膜（Dupont，Kapton

（2）将除油后的PI基板置于处理液中，50℃处理30min。处理液为5mol/L氢氧化钾，2%wt的乙二醇，0.02%wt的聚乙烯吡咯烷酮的水溶液。取出后用清水清洗，烘干；使用丝网印刷的方式，在PI基板上印刷掩膜，暴露出线路图形与通孔部位。

（3）将印刷后的PI基板浸入10mmol/L氯化钯溶液中，在40℃下浸泡5min，使离子得到充分交换。然后取出用清水清洗，烘干。

（4）将离子交换后的PI基板置于化学镀镍液中进行化学镀镍。化学镀镍液配方如下：

Figure 201410131724X100002DEST_PATH_IMAGE007

将基板浸入化学镀镍液中在60℃下进行化学镀铜10min，镀镍结束后将电路板用去离子水清洗，烘干。

（5）镀镍后使用电镀铜的方式使线路增厚。电镀铜溶液配方如下：

Figure 201410131724X100002DEST_PATH_IMAGE009

温度为40℃，电流密度为1.2A/dm²。

将基板浸入电镀铜中在电镀10min，镀铜结束后将电路板用去离子水清洗，烘干。

（6）将镀铜后的PI基板置于乙酸乙酯当中，洗去掩膜，并用清水清洗，烘干。就得到内层双面柔性印制电路。

（9）使用市售PI胶带，将一层胶带黏在（8）制备的三层印制电路上，并经过裁剪，使大小合适；使用机械钻孔的方式，在所需钻通孔的部位钻孔，并除去飞边毛刺，除油并清洗干燥；

（10）重复（2）~（6）步骤，得到四层印制电路板。

Claims

1.一种在PI基板上加成制备双面柔性印制电路的方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）使用市售PI基板，用机械钻孔或者激光打孔的方式，在基板需要制备通孔的部位打孔；钻孔后除去通孔上飞边毛刺，去除油污并清洗干燥；

（2）将步骤（1）得到的清洗后的PI基板浸入处理液中进行处理；处理液含1~10mol/L 氢氧化钠或氢氧化钾，0 ~10%wt乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇或苯酚中任一种，0 ~1%wt聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇-1000、吐温-80或司班-20中任一种，所用溶剂为水；处理温度为30~80℃，处理时间为3~60min；处理后取出清洗干燥，在表面印刷掩膜，暴露出线路图形与通孔部位;

（3）将步骤（2）得到的处理后的基板置于0.01mmol/L~0.2mol/L的催化离子溶液中吸附催化离子至线路图形表面与通孔内壁；离子吸附的温度为30~80℃，吸附时间为5s至30min；

（4）将步骤（3）得到的吸附催化离子后的PI基板取出清洗干燥，置于化学镀液中进行化学镀；化学镀的温度为30~85℃，时间为1~30min；化学镀后，得到金属化的线路与通孔；

（5）将步骤（4）得到的线路图形取出，清洗干燥后置于电镀液中进行电镀增厚；电镀温度为10~80℃，电镀时间为1~60min；电镀后取出PI基板，清洗干燥；

（8）打孔后的基板重复（2）~（6）的步骤，即可得到三层印制电路板；

（9）将得到的三层印制电路板的一面再粘合一层PI膜，重复（7）~（8）的步骤，即可得到四层印制电路板，依次类推，即可得到更多层印制电路板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中印刷掩膜所用的印刷方式为丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷、激光印刷、平板印刷、热转移印刷或光刻中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所使用的催化离子溶液为铜、银、钯、铂、镍或金的可溶性盐的一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所用的化学镀为化学镀铜、化学镀镍、化学镀金、化学镀钯、化学镀银、化学镀钴、化学镀镍磷、化学镀铜磷、化学镀铜镍中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（5）中所用的电镀为电镀镍、铜、金、钯、铂、铬、银、钴中的一种或几种组合。