CN104703408A - 高密度覆铜线路板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高密度覆铜线路板的制备方法，其至少包括：制备模具，所述模具表面具有与所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形；提供线路板基底，所述线路板基底表面具有金属层；在所述线路板基底上形成成型层；通过所述模具在所述成型层中形成与所述模具图形相匹配的成型层图形；在所述成型层图形中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形，并通过所述铜金属图形将所述模具图形从所述模具转移到所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路。本发明能够制备线宽、线距范围在2μm～50μm的细线条导电线路图形；采用本发明制备而成的高密度覆铜线路板，能够大大减小布线面积，提高布线密度。

Description

高密度覆铜线路板的制备方法
技术领域
本发明涉及线路板制备技术领域，特别是涉及一种高密度覆铜线路板的制备方法。
背景技术
现有的线路板制备工艺，在形成图形时候，采取的主要方法是在覆铜的刚性或者柔性基材上覆上光敏薄膜(俗称“干膜”)，之后经过曝光显影，将菲林片(也即掩膜板)上的图形转移到干膜上。之后利用干膜图形刻蚀其下层的铜，形成导电线路。但是，该方法仅能制备线宽、线距大于100μm的导电线路图形，而无法制备细线条线路，因为其主要受限于两个因素：一是菲林片无法制备细线条，二是干膜的分辨率也无法达到要求。
随着越来越多对小线宽、线距的线路板的需求，传统的贴干膜、菲林曝光的方法已经不再使用。而如果采取IC半导体领域使用的光刻胶并采用石英掩膜的方法，其成本较高，而且光刻胶需要采用旋涂的方式，无法卷到卷生产。
因此，如何在控制成本的基础上制备高密度、细线条线路，并能实现卷到卷生产，是目前亟需解决的问题。
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高密度覆铜线路板的制备方法，用于解决现有技术中采用贴干膜、菲林曝光的方法无法制备细线条线路，以及采用旋涂光刻胶、石英掩膜的方法成本较高、无法卷到卷生产的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高密度覆铜线路板的制备方法，其中，所述高密度覆铜线路板的制备方法至少包括：
制备模具，所述模具表面具有与所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形；
提供线路板基底，所述线路板基底表面具有金属层；
在所述线路板基底上形成成型层；
通过所述模具在所述成型层中形成与所述模具图形相匹配的成型层图形；
在所述成型层图形中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形，并通过所述铜金属图形将所述模具图形从所述模具转移到所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路。
优选地，所述制备模具的具体方法为：
提供模具基底；
在所述模具基底上形成结构层，图形化所述结构层，形成与所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形；
其中，所述结构层的厚度小于等于所述成型层的厚度。
优选地，在所述模具图形的线距、线宽为大于30μm时，采用激光镭射工艺图形化所述结构层；在所述模具图形的线距、线宽为大于2μm时，采用光刻显影工艺图形化所述结构层。
优选地，所述模具基底的材料为玻璃、镍、PET或者PI；所述结构层的材料为镍、玻璃或者PDMS。
优选地，通过所述模具在所述成型层中形成与所述模具图形相匹配的成型层图形，具体方法为：
将所述模具的模具图形压印在所述成型层上，使所述成型层被压印成形；
保持所述模具的模具图形在所述成型层上的压印状态，对所述被压印成形的成型层进行固化处理；
在固化处理完成后，从所述成型层上分离所述模具，得到与所述模具图形相匹配的成型层图形。
优选地，在所述成型层图形中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形，并通过所述铜金属图形将所述模具图形从所述模具转移到所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路，具体方法为：
去除位于所述成型层图形线路间隙中的残留的成型层材料；
以所述线路板基底的金属层为种子层，采用图形电镀工艺在其上电镀铜金属，从而在所述成型层图形的线路间隙中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形；
去除所述成型层图形；
减薄所述铜金属图形，同时以所述铜金属图形为掩膜，刻蚀所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路。
优选地，所述线路板基底还具有基底层，所述金属层位于所述基底层之上；所述基底层的材料为柔性或者刚性基材，所述金属层的材料为铜、镍、金或者铜镍合金。
优选地，所述成型层的材料为可固化的高分子聚合物。
如上所述，本发明的高密度覆铜线路板的制备方法，具有以下有益效果：
1、本发明采用微纳米压印工艺定义高密度线路板图形，能够制备线宽、线距范围在2μm～50μm的细线条导电线路图形；采用本发明制备而成的高密度覆铜线路板，相比于传统线路板，能够大大减小布线面积，提高布线密度。
2、本发明采用图形电镀工艺，能够将电镀的图形控制在成型层图形所限制的范围内；且由于成型层被模具压印成形，因电镀的图形线宽稳定；然后利用微刻蚀工艺，可以快速去除种子层金属，并不会对电镀的图形线宽造成明显影响。
3、采用本发明能够卷到卷、低成本地生产高密度覆铜线路板。
4、本发明利用压印成形的高分子聚合物成型胶替代现有技术中的光刻胶，利用压印工艺替代现有技术中的黄光工艺，大大降低了成本。
附图说明
图1显示为本发明实施例的高密度覆铜线路板的制备方法的流程示意图。
图2～图11显示为本发明实施例的高密度覆铜线路板的制备方法的剖面结构示意图。
元件标号说明
1                      模具
11                     模具基底
12                     结构层
121                    模具图形
2                      线路板基底
21                     基底层
22                     金属层
221                    金属层图形
231                    铜金属图形
24                     高密度覆铜线路板所要制备的导电线路
3                      成型层
31                     成型层图形
S1～S5                 步骤
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。
请参阅图1，本发明第一实施例涉及一种高密度覆铜线路板的制备方法，结合微纳米压印技术和图形电镀方法，实现了高密度覆铜线路板的制备。其中，利用微纳米压印的方法，实现了将模具图形转移到高分子聚合物成型层；图形电镀在高分子聚合物成型层图形上淀积金属，去除成型层图形并刻蚀线路板基底的金属层后形成高密度覆铜线路板。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。
本实施例的高密度覆铜线路板的制备方法至少包括：
步骤S1，制备模具1，模具1表面具有与高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形121。
在步骤S1中，制备模具1的具体方法为：
首先，提供模具基底11。
其次，在模具基底11上形成结构层12，如图2所示；图形化结构层12，形成与高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形121，如图3所示；其中，结构层12的厚度小于等于成型层3的厚度，从而使成型层被压印成形后的线宽更加稳定。
并且，高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形可能包括用于连接元器件管脚的通孔、沟槽等，相应的，模具1的模具图形121具有与这些通孔、沟槽等结构相同的微结构凸起；也就是说，模具1的基本形态为表面凹凸起伏，具有一定机械强度的器件。模具1表面的模具图形121既可以制备线宽、线距范围在2μm～50μm的超细线条，也可以制备线宽、线距范围在50μm以上的线条。
另外，模具基底11的材料为玻璃、镍、聚对苯二甲酸乙二醇酯基材(PET)或者聚酰亚胺(PI)；结构层12的材料为镍、玻璃或者有机硅(PDMS，Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)。当然，在其他的实施例中，也可以采用其他能够制备微结构凸起的结构层材料，以及其他模具基底材料。这些材料可以进行多种组合，并采用不同的工艺图形化结构层12，从而形成模具1的模具图形121。例如，在模具图形121的线距、线宽为大于30μm时，可以采用激光镭射工艺图形化结构层12，当然，也可以采用光刻显影工艺图形化结构层12；在模具图形121的线距、线宽为大于2μm时，可以采用光刻显影工艺图形化结构层12。
步骤S2，提供线路板基底2，线路板基底2表面具有金属层22。
在步骤S2中，所提供的线路板基底2具有基底层21和位于基底层21之上的金属层22，如图4所示。其中，基底层21的材料为柔性或者刚性基材，例如，柔性基材PET或者PI，刚性基材FR4(环氧玻璃布层压板)。在本实施例中，线路板基底2的金属层22为后续电镀铜金属工艺所预埋的种子层，因此，线路板基底2可以直接选用已经覆铜的基材，如CCL(Copper-Clad Laminate，铜箔基板)。当然，在其他的实施例中，线路板基底2也可以先选择一个柔性或者刚性基材，然后采用溅射的方式在该柔性或者刚性基材表面溅射一层很薄的金属(约数百纳米)作为后续电镀铜金属工艺所预埋的种子层，如铜、镍、金或者铜镍合金等金属。
步骤S3，在线路板基底2上形成成型层3。
在步骤S3中，直接在线路板基底2上形成成型层3，如图5所示。其中，成型层3的材料为可固化的高分子聚合物，例如，可以通过紫外固化的压印成型胶或者可以通过热固化的丙烯酸系粘合剂等等。在本实施例中，成型层3的材料为压印成型胶。
步骤S4，通过模具1在成型层3中形成与模具图形121相匹配的成型层图形31。
在步骤S4中，通过模具1在成型层3中形成与模具图形121相匹配的成型层图形31，具体方法为：
首先，将模具1的模具图形121压印在成型层3上，使成型层3被压印成形，如图6所示。
其次，保持模具1的模具图形121在成型层3上的压印状态，对被压印成形的成型层3进行固化处理。
最后，在固化处理完成后，从成型层3上分离模具1，得到与模具图形121相匹配的成型层图形31，如图7所示。
其中，固化处理工艺可以根据所选用的成型层3材料，来选择固化方式、固化时间等工艺条件。例如，固化方式可以为紫外光固化或者热固化，紫外光固化的光强、热固化的温度等也可以根据所选用的成型层3材料具体进行选择。
在本实施例中，利用压印成形的高分子聚合物成型层替代光刻胶，并利用微纳米压印工艺替代黄光工艺，大大降低了成本。
步骤S5，在成型层图形31中形成与模具1的模具图形121相同的铜金属图形231，并通过铜金属图形231将模具图形121从模具1转移到线路板基底2的金属层22，形成高密度覆铜线路板所要制备的导电线路24。从而完成高密度覆铜线路板的制备。
在步骤S5中，在成型层图形31中形成与模具1的模具图形121相同的铜金属图形231，并通过铜金属图形231将模具图形121从模具1转移到线路板基底2的金属层22，形成高密度覆铜线路板所要制备的导电线路24，具体方法为：
首先，去除位于成型层图形31线路间隙中的残留的成型层材料，如图8所示。其中，去除位于成型层图形31线路间隙中的残留的成型层材料时，可以采用等离子体或者湿法刻蚀等方式。
其次，以线路板基底2的金属层22为种子层，采用图形电镀工艺在其上电镀铜金属，从而在成型层图形31的线路间隙中形成与模具1的模具图形121相同的铜金属图形231，如图9所示。其中，采用图形电镀工艺，在线路板基底2的金属层22上的未被成型层图形31遮挡住的部分、也即成型层图形31的线路间隙中淀积铜金属，此时，线路板基底2的金属层22作为预埋的电镀种子层，而成型层图形31起到限制电镀铜金属侧向淀积的作用。
接着，去除成型层图形31，如图10所示。其中，采用去胶液去除成型层图形31。
最后，减薄铜金属图形231，同时以铜金属图形231为掩膜，刻蚀线路板基底2的金属层22，形成高密度覆铜线路板所要制备的导电线路24，如图11所示。其中，减薄铜金属图形231时，采用铜刻蚀液进行微刻蚀；同时，刻蚀线路板基底2的金属层22时，采用能够刻蚀金属层22的刻蚀液进行微刻蚀，形成金属层图形221，从而起到隔离线路的目的。由于铜金属图形231与高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同，铜金属图形231和金属层图形221形成了高密度覆铜线路板所要制备的导电线路24。
在本实施例中，由于模具1表面的模具图形121可以制备线宽、线距范围在2μm～50μm的超细线条，因此，本实施例的高密度覆铜线路板的制备方法，能够制备线宽、线距范围在2μm～50μm的超细线条导电线路。采用本实施例的高密度覆铜线路板的制备方法制备而成的高密度覆铜线路板，相比于传统线路板，能够大大减小布线面积，提高布线密度。
在本实施例中，采用图形电镀工艺，能够将电镀的铜金属图形231控制在成型层图形31所限制的范围内；且由于成型层3被模具1压印成形，因电镀的铜金属图形231线宽稳定；然后利用微刻蚀工艺，可以快速去除种子层金属，并不会对电镀的铜金属图形231线宽造成明显影响。
在本实施例中，溅射种子层、压印和图形电镀等过程均能够卷到卷生产，成本较低。
综上所述，本发明采用微纳米压印工艺定义高密度线路板图形，能够制备线宽、线距范围在2μm～50μm的细线条导电线路图形；采用本发明制备而成的高密度覆铜线路板，相比于传统线路板，能够大大减小布线面积，提高布线密度。另外，本发明采用图形电镀工艺，能够将电镀的图形控制在成型层图形所限制的范围内；且由于成型层被模具压印成形，因电镀的图形线宽稳定；然后利用微刻蚀工艺，可以快速去除种子层金属，并不会对电镀的图形线宽造成明显影响。另外，采用本发明能够卷到卷、低成本地生产高密度覆铜线路板。另外，本发明利用压印成形的高分子聚合物成型胶替代现有技术中的光刻胶，利用压印工艺替代现有技术中的黄光工艺，大大降低了成本。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 (8)

1.一种高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，所述高密度覆铜线路板的制备方法至少包括：
制备模具，所述模具表面具有与所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形；
提供线路板基材，所述线路板基材表面具有金属层；
在所述线路板基底上形成成型层；
通过所述模具在所述成型层中形成与所述模具图形相匹配的成型层图形；
在所述成型层图形中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形，并通过所述铜金属图形将所述模具图形从所述模具转移到所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路。
2.根据权利要求1所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，所述制备模具的具体方法为：
提供模具基底；
在所述模具基底上形成结构层，图形化所述结构层，形成与所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路图形相同的模具图形；
其中，所述结构层的厚度小于等于所述成型层的厚度。
3.根据权利要求2所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，在所述模具图形的线距、线宽为大于30μm时，采用激光镭射工艺图形化所述结构层；在所述模具图形的线距、线宽为大于2μm时，采用光刻显影工艺图形化所述结构层。
4.根据权利要求2所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，所述模具基底的材料为玻璃、镍、PET或者PI；所述结构层的材料为镍、玻璃或者PDMS。
5.根据权利要求1所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，通过所述模具在所述成型层中形成与所述模具图形相匹配的成型层图形，具体方法为：
将所述模具的模具图形压印在所述成型层上，使所述成型层被压印成形；
保持所述模具的模具图形在所述成型层上的压印状态，对所述被压印成形的成型层进行固化处理；
在固化处理完成后，从所述成型层上分离所述模具，得到与所述模具图形相匹配的成型层图形。
6.根据权利要求1所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，在所述成型层图形中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形，并通过所述铜金属图形将所述模具图形从所述模具转移到所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路，具体方法为：
去除位于所述成型层图形线路间隙中的残留的成型层材料；
以所述线路板基底的金属层为种子层，采用图形电镀工艺在其上电镀铜金属，从而在所述成型层图形的线路间隙中形成与所述模具的模具图形相同的铜金属图形；
去除所述成型层图形；
减薄所述铜金属图形，同时以所述铜金属图形为掩膜，刻蚀所述线路板基底的金属层，形成所述高密度覆铜线路板所要制备的导电线路。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，所述线路板基底还具有基底层，所述金属层位于所述基底层之上；所述基底层的材料为柔性或者刚性基材，所述金属层的材料为铜、镍、金或者铜镍合金。
8.根据权利要求1-6任一项所述的高密度覆铜线路板的制备方法，其特征在于，所述成型层的材料为可固化的高分子聚合物。
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