CN104582296A - 一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板及其制备方法，包括：1)提供一基底，在所述基底的表面形成柔性材料层，并形成凹槽和孔位结构；2)在所述凹槽和孔位结构内填充第一导电金属；3)在所述柔性材料层及第一导电金属表面形成绝缘层，所述绝缘层上设置有暴露第一导电金属的通孔；4)在所述绝缘层表面形成种子油墨层，所述种子油墨层部分填充进通孔，暴露出所述第一导电金属；5)在所述种子油墨层表面及通孔中形成第二导电金属，形成两层互连的线路。该工艺中第一层复杂的线路采用压印形成，而相对简单的第二层线路通过加成法实现，可以满足大部分双层线路板的需求。该方法步骤简单，高效结合压印、丝网印刷以及电镀工艺，为制备低成本双层柔性线路板提供了一个经济可行的方案。

Description

一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板及其制备方法

技术领域

本发明涉及线路板制造技术领域，特别是涉及一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板及其制备方法。

背景技术

近些年，日新月异的电子产品朝着体积小，重量轻，功能复杂的方向不断发展。印刷电路板(PCB)作为电子产品不可缺少的主要基础零件，提供了电气信号的互联以及电子元件的支撑。尤其是柔性电路板(FPC)，是发展势头最旺盛的行业之一。回顾过去两年的软板市场，发现拉动软板的主要是来自于智能手机，电子书，LED板和笔记本电脑。随着可穿戴电子设备向人们生活中的渗透，电子设备小型化，复杂化的特点相结合，使得其对内置电路板提出了更高的要求，尤其是在布线密度方面，越来越多的高密度板成为产品追寻的方向，因为传统的印刷制版的方法中100μm左右的线宽已经成为制约电路板小型化的一个主要障碍。此外，电子元件构裝的小型化以及阵列化也对电路板的密度提出了更高的要求。业内可以生产出用于手机，手环使用的FPC板，但是对于更小的智能戒指或者植入式器件，当前的集成度就显得捉襟现肘了。因此，柔性和高集成度，就成为了下一代线路板必不可少的特点。

传统工艺采用蚀刻铜的方式，除了无法产出高密度板之外，还会造成大量的铜刻蚀废液，经济型也不高。因此，我们提出了利用微纳米压印的工艺制备线路板的工艺，可以用于制备线宽在2-40微米的细线条线路板。在此类线路板中，倘若需要制备多层版，则需要上下层线路有严格的对位，这对设备和工艺都是很大的挑战。本专利提出了一种简单低成本的制备第二层线路的方法，采用印刷种子层油墨以及电镀的方法，即利用加成工艺法，进行第二层线路的制备。该方法适合于第二层线路相对第一层线路具有较大的线宽线距的情况。此外，此工艺一样支持卷到卷的量产工艺。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板及其制备方法，用于解决现有技术中的制备方法制备的线路板的线宽难以控制、金属线密度低、材料浪费严重及成本过高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，所述制备方法至少包括：

1)提供一基底，在所述基底的表面形成柔性材料层，并在所述柔性材料层表面形成凹槽和孔位结构；

2)在所述凹槽和孔位结构内填充形成第一导电金属；

3)在所述柔性材料层及第一导电金属表面形成绝缘层，所述绝缘层上设置有暴露所述孔位结构中第一导电金属的通孔；

4)在所述绝缘层表面形成种子油墨层，所述种子油墨层部分填充进通孔，暴露出所述第一导电金属；

5)在所述种子油墨层表面及通孔中形成第二导电金属，形成两层互连的线路。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，所述凹槽和孔位结构采用模具微纳米压印的方法制备。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，所述凹槽的深度为10～50μm，宽度为10～50μm，且截面形状为侧壁具有不大于10度角的梯形结构，所述孔位结构的深度为10～50μm，直径为150～300μm。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，所述第一导电金属采用刮印的方法制备。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，所述第一导电金属采用如下方法制备：

2-1)在凹槽和孔位结构中形成种子层；

2-2)采用电镀或化学镀的方法在凹槽、孔位结构以及柔性材料层表面内形成第一导电金属；

2-3)采用刻蚀工艺将柔性材料层表面的第一导电金属去除。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，采用丝网印刷工艺制备绝缘层，所述绝缘层的厚度为8～15μm。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，所述步骤4)中采用丝网印刷工艺在绝缘层表面及通孔中形成种子油墨层，种子油墨层部分填充在通孔的外侧，中间形成暴露所述第一导电金属的孔体，所述孔体的直径为75～150μm。

作为本发明双层线路板的制备方法的一种优化的方案，所述步骤5)中采用电镀在所述种子油墨层表面及通孔中形成第二导电金属，形成两层互连的线路。

本发明还提供一种双层线路板，所述双层线路板至少包括：

基底；

柔性材料层，形成在所述基底表面；

凹槽和孔位结构形成在所述柔性材料层表面；

第一导电金属，填充在凹槽和孔位结构内；

绝缘层，形成在所述柔性材料层及第一导电金属表面，所述绝缘层上设置有暴露所述孔位结构中第一导电金属的通孔；

种子油墨层，形成在所述绝缘层表面，所述种子油墨层部分填充进通孔，暴露出所述第一导电金属；

第二导电金属，形成在种子油墨层表面及通孔中。

作为本发明双层线路板的一种优化的方案，所述凹槽的深度为10～50μm，宽度为10～50μm，且截面形状为侧壁具有不大于10度角的梯形结构，所述孔位结构的深度为10～50μm，直径为150～300μm。

作为本发明双层线路板的一种优化的方案，所述第二导电金属的特征尺寸在75μm以上。

作为本发明双层线路板的一种优化的方案，所述基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

作为本发明双层线路板的一种优化的方案，所述柔性材料层为UV胶层。

如上所述，本发明提供一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板及其制备方法，其优势在于结合了微纳米压印技术和加成法技术，利用微纳米压印技术制备2-40微米的凹槽和孔位结构，之后对凹槽和孔位结构进行金属化形成具有第一层高密度线路板。继而，在覆盖带孔绝缘层后，利用加成法工艺(种子油墨层+电镀)形成第二层线宽在75微米以上的线路。该工艺中第一层复杂的线路采用压印形成，而相对简单的第二层线路通过加成法实现，可以满足大部分双层线路板的需求。该方法整体上工艺步骤简单，高效结合了压印、丝网印刷以及电镀工艺，为制备低成本双层柔性线路板提供了一个经济可行的方案。

附图说明

图1A和1B分别为本发明的双层线路板制备方法步骤1)中呈现的截面图和俯视图。

图2A和2B分别为本发明的双层线路板制备方法步骤2)中呈现的截面图和俯视图。

图3A和3B分别为本发明的双层线路板制备方法步骤3)中呈现的截面图和俯视图。

图4A和4B分别为本发明的双层线路板制备方法步骤4)中呈现的截面图和俯视图。

图5A和5B分别为本发明的双层线路板制备方法步骤5)中呈现的截面图和俯视图。

元件标号说明

101  基底

102  柔性材料层

103  凹槽

104  孔位结构

105  第一导电金属

106  绝缘层

107  通孔

108  种子油墨层

109  孔体

110  第二导电金属

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种基于微纳米压印和加成技术的双层线路板制备方法，如图1A～5B所示，所述制备方法至少包括步骤：

首先执行步骤1)，如图1A～1B所示，提供一基底101，在所述基底101的表面形成柔性材料层102，并在所述柔性材料层102表面形成凹槽103和孔位结构104。

作为示例，所述基底101包括PET柔性基底及PI柔性基底。在本实施例中，所述基底101为PET柔性基底。

作为示例，所述柔性材料层102的材料为UV胶等，在本实施例中，采用旋涂法于所述基底101表面形成所述UV胶层。另外需要说明的是，UV胶又称光敏胶、紫外光固化胶，它可作为油漆、涂料、油墨等的胶料使用。UV是英文Ultraviolet Rays的缩写，即紫外光线。紫外线(UV)是肉眼看不见的，是可见光以外的一段电磁辐射，波长在10～400nm的范围。UV胶的固化原理是UV 固化材料中的光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接支化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态。

作为示例，所述凹槽103和孔位结构104采用模具微纳米压印的方法制备，所述模具表面具有凸起结构，藉由该模具采用微纳米压印的方法在所述柔性材料层102表面形成具有指定尺寸的凹槽103和孔位结构104。

作为示例，所述凹槽103的深度为10～50μm，宽度为10～50μm，且截面形状为侧壁具有不大于10度角的梯形结构。在本实施例中，所凹槽103的深度为10μm，宽度为10μm，所述孔位结构104的深度为10～50μm，宽度为150～300μm。

然后执行步骤2)，如图2A～2B所示，在所述凹槽103和孔位结构104内填充形成第一导电金属105。

作为示例，所述第一导电金属105可以采用刮印的方法制备。当然也可以采用如下方法制备：

第一步，在所述凹槽103及孔位结构104中形成一层薄的种子层(未予以图示)；

第二步，采用电镀或化学镀的方法在凹槽103、孔位结构104以及柔性材料层102表面内形成第一导电金属105；

第三步，采用刻蚀(干刻或湿刻)工艺将柔性材料层102表面的第一导电金属105去除。

作为优选的方式，所述第一导电金属105的高度小于所述凹槽103和孔位结构104的深度，即第一导电金属105的表面低于凹槽103和孔位结构104的表面。当然，在其他实施例中，所述第一导电金属105的表面也可以与所述凹槽103和孔位结构104的表面齐平。在本实施例中，所述第一导电金属105的材料为铜或银。

接着执行步骤3)，如图3A～3B所示，在所述柔性材料层102及第一导电金属105表面形成绝缘层106，所述绝缘层106上设置有暴露所述孔位结构104中第一导电金属105的通孔107。

作为示例，采用丝网印刷工艺制备绝缘层106，所述绝缘层106的厚度为8～15μm。留出的通孔107用于上、下两层导电金属电连。

接着执行步骤4)，如图4A～4B所示，在所述绝缘层106表面形成种子油墨层108，所述种子油墨层108部分填充进通孔107，暴露出所述第一导电金属105。

作为示例，采用丝网印刷工艺在绝缘层106表面及通孔107中形成种子油墨层108，种子油墨层108部分填充在通孔107的外侧，中间形成暴露所述第一导电金属105的孔体109，所述孔体109的直径为75～150μm。需要说明的是，所述绝缘层106表面的种子油墨层108的图形代表的是后续形成的第二导电金属的图形，第二导电金属的特征尺寸要大于第一导电金属的特征尺寸。

最后执行步骤5)，如图5A～5B所示，在所述种子油墨层108表面及通孔107中形成第二导电金属110，形成两层互连的线路。

具体地，采用电镀工艺在所述种子油墨层108表面及通孔107中形成第二导电金属110，形成两层互连的线路。形成的第二导电金属110的特征尺寸在75μm以上。

作为示例，所述第二导电金属110的材料为铜或银。本实施例中，所述第二导电金属为铜金属。

本发明还提供一种双层线路板，用上述制备方法来制备，如图5A～5B所示，所述双层线路板至少包括：

基底101；

柔性材料层102，形成在所述基底101表面；

凹槽103和孔位结构104形成在所述柔性材料层102表面；

第一导电金属105，填充在凹槽103和孔位结构104内；

绝缘层106，形成在所述柔性材料层102及第一导电金属105表面，所述绝缘层106上设置有暴露所述孔位结构104中第一导电金属105的通孔107；

种子油墨层108，形成在所述绝缘层106表面，所述种子油墨层108部分填充进通孔107，暴露出所述第一导电金属105；

第二导电金属110，形成在种子油墨层108表面及通孔107中。

作为示例，所述凹槽103的深度为10～50μm，宽度为10～50μm，且截面形状为侧壁具有不大于10度角的梯形结构，所述孔位结构104的深度为10～50μm，直径为150～300μm。

作为示例，所述第二导电金属110的特征尺寸在75μm以上。

作为示例，所述基底101包括PET柔性基底及PI柔性基底。

作为示例，所述柔性材料层102为UV胶层。

综上所述，本发明提供一种双层线路板及其制备方法，该方法结合了压印法和加成法，压印法是制备细线条线路的优选方法，而加成法是取代现有蚀刻法的经济可行的方法，其中，第一层线路板用于铺设细金属线条，可以有效地减小器件面积；第二层线路板用于层间跳线或者铺地，适合于放置较粗的金属线条。这种方法可以避免单纯压印法导致的对位成本的上升，可以满足绝大部分双层板的制备要求。此外，压印以及丝网印刷均为卷到卷工艺，可以大幅提高产能，降低成本。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

1)提供一基底，在所述基底的表面形成柔性材料层，并在所述柔性材料层表面形成凹槽和孔位结构；

2)在所述凹槽和孔位结构内填充形成第一导电金属；

3)在所述柔性材料层及第一导电金属表面形成绝缘层，所述绝缘层上设置有暴露所述孔位结构中第一导电金属的通孔；

4)在所述绝缘层表面形成种子油墨层，所述种子油墨层部分填充进通孔，暴露出所述第一导电金属；

5)在所述种子油墨层表面及通孔中形成第二导电金属，形成两层互连的线路。

2.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于：所述凹槽和孔位结构采用模具微纳米压印的方法制备。

3.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于：所述凹槽的深度为10～50μm，宽度为10～50μm，且截面形状为侧壁具有不大于10度角的梯形结构，所述孔位结构的深度为10～50μm，直径为150～300μm。

4.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于：所述第一导电金属采用刮印的方法制备。

5.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于，所述第一导电金属采用如下方法制备：

2-1)在凹槽和孔位结构中形成种子层；

2-2)采用电镀或化学镀的方法在凹槽、孔位结构以及柔性材料层表面内形成第一导电金属；

2-3)采用刻蚀工艺将柔性材料层表面的第一导电金属去除。

6.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于：采用丝网印刷工艺制备绝缘层，所述绝缘层的厚度为8～15μm。

7.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中采用丝网印刷工艺在绝缘层表面及通孔中形成种子油墨层，种子油墨层部分填充在通孔的外侧，中间形成暴露所述第一导电金属的孔体，所述孔体的直径为75～150μm。

8.根据权利要求1所述的基于微纳米压印和加成法技术的双层线路板的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中采用电镀在所述种子油墨层表面及通孔中形成第二导电金属，形成两层互连的线路。

9.一种利用权利要求1～8任一项所述制备方法制备的双层线路板，其特征在于，所述双层线路板至少包括：

基底；

柔性材料层，形成在所述基底表面；

凹槽和孔位结构，形成在所述柔性材料层表面；

第一导电金属，填充在凹槽和孔位结构内；

绝缘层，形成在所述柔性材料层及第一导电金属表面，所述绝缘层上设置有暴露所述孔位结构中第一导电金属的通孔；

种子油墨层，形成在所述绝缘层表面，所述种子油墨层部分填充进通孔，暴露出所述第一导电金属；

第二导电金属，形成在种子油墨层表面及通孔中。

10.根据权利要求9所述的双层线路板，其特征在于：所述凹槽的深度为10～50μm，宽度为10～50μm，且截面形状为侧壁具有不大于10度角的梯形结构，所述孔位结构的深度为10～50μm，直径为150～300μm。

11.根据权利要求9所述的双层线路板，其特征在于：所述第二导电金属的特征尺寸在75μm以上。

12.根据权利要求9所述的双层线路板，其特征在于：所述基底包括PET柔性基底及PI柔性基底。

13.根据权利要求9所述的双层线路板，其特征在于：所述柔性材料层为UV胶层。