CN106488660A - 一种基于磁控溅射技术的pcb板线路图层制作方法 - Google Patents

一种基于磁控溅射技术的pcb板线路图层制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，本发明的工艺简单、成本低、图形精度高、同时能满足机械性能( 附着力) 及电气性能( 导电性好、良好的欧姆接触) 等要求的电子陶瓷基板/ 基材表面图形化金属层制备技术；无需高温活化、多次化学镀、后续镀银、电镀加厚等处理，实现了陶瓷基板表面图形化金属层工艺的简化，便于工业化生产。

Description

一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法
技术领域
本发明属于PCB加工技术领域，具体涉及一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法。
背景技术
随着集成电路发展，对集成电路封装的要求也随之提高，其中对封装使用的印制电路板的要求也是向更高布线密度、更好的电性能和热性能方向发展。为达到上述要求，开发高可靠性导通孔技术是关键，它对布线的密度和封装后的电、热性能都有着很大的影响。
以电子陶瓷基板/ 基材为基础的元器件/ 组件具有高硬度、耐磨损、耐高温、高导热、耐腐蚀、电气性能稳定等特性，同时还可根据应用需要具有介质、压电、铁电等优异的电气性能，被广泛应用于通信、3C 产品、武器电子系统、航空航天等电子信息产品制造领域。
电子陶瓷基板/ 基材表面图形化金属层制备技术是电子陶瓷元器件/ 组件实现电气功能特性的关键技术之一，其核心要求是导电性好、可形成良好的欧姆接触、附着力高、可焊性好、制造工艺方便简单( 或成本低廉)。现有陶瓷表面金属化图形主要的技术实现手段有金属浆料烧渗法( 银浆或者铜浆)、物理气相沉积法( 蒸镀、溅射等)、直接敷铜刻蚀法(Direct Bonded Copper，DBC) 和化学镀膜法等，其中金属浆料烧渗法纳米浆料成本较高，且需要高温过程，在制备铜金属层时还需要惰性气体保护气氛，工艺能耗较高；物理气相沉积法普遍工艺复杂、设备投资大、图形化过程需要掩膜或刻蚀，工业化成本相对较高；化学镀膜法相对成本较低，但已有的技术不同程度存在工序繁多、线条精度差、附着力不高等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，以解决现有技术中的不足之处。
本发明的技术方案为：一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，所述PCB板包括陶瓷基体、所述陶瓷基体上依次形成有通过反应磁控溅射方法形成的金属中间层，其包括如下步骤：
S1.在已预先采用激光钻孔的方式设有通孔的PCB板的基体，采用磁控溅射工艺在基体表面形成金属中间层；
S2.采用磁控溅射工艺，将通孔完全填充满稀有金属，并使填充稀有金属与基体第二面的金属中间层相连，从而利用填充稀有金属即实现基体上下相邻线路层图形之间的实心导通孔连接；
S3.中间金属层的区域印制触发剂，并进行图形固化；
S4.将陶瓷基体置于金属离子溶液中，进行约束性化学反应，最终在中间金属层表面生长出图形化金属层；
S5. 检测PCB板的参数，检测合格即为PCB板成品；
步骤S3中所述触发剂的粘度控制在14.6mPa·s，表面张力控制在82mN/m；
所述触发剂配制方法如下：在每100ml溶度为0.018mol/L 的铂离子溶液中加入24mL的2-乙基己基硫酸钠与聚乙烯基吡咯烷酮的3:1混合溶液，然后再加入52mL丙三醇。
进一步的，步骤S1与S2中所述磁控溅射的工艺为：使用靶材为纯度99 .99wt％以上的稀有金属溅射靶，真空室的本底真空度为2×10-2Pa，Ar的流量为15sccm，He的流量为15sccm， N2的流量为15sccm，工作气压为10Pa，溅射靶的溅射功率为480W，沉积温度为55℃，薄膜厚度为20μm，所述金属基PCB板的耐击穿电压为8kV，沉积时间为25s，厚度为100um；所述磁控溅射采用的稀有金属为钨,钼,钽,铪,铌中的任一种。
特别的，步骤S4中所述金属离子溶液为0.22mol/L的Au+与Cu2+ ，其中Au+与Cu2+的质量比为1:2。
进一步的，所述陶瓷基体表面还设有感光薄膜，步骤S1中先通过感光薄膜在陶瓷基板形成线路图层，在采用磁控溅射依据线路图层将金属中间层设置在陶瓷基板上。
更进一步的，所述感光薄膜由以下重量份计成分组成：聚乙烯基吡咯烷酮 37.4、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯 2.7、丙烯酰胺 3.1、丙烯酸二甲胺基乙酯 1.8、亚甲基蓝5.2、得克萨卟啉 12.4、BeO 2.9，Al2O3 4.2、磷酸三丁酯 5.4、二乙二醇二醋酸酯 3.5、肉豆蔻酰两性基乙酸钠 2.9、月桂酰胺丙基甜菜碱 3.2、5-氨基酮戊酸 2.3、间-四羟基苯基二氢卟酚 1.7。依据本发明的感光膜，可以通过本领域的任一现有技术在陶瓷基体表面形成清晰的线路图层。
本发明的有益效果在于：本发明的工艺简单、成本低、图形精度高、同时能满足机械性能( 附着力) 及电气性能( 导电性好、良好的欧姆接触) 等要求的电子陶瓷基板/ 基材表面图形化金属层制备技术；无需高温活化、多次化学镀、后续镀银、电镀加厚等处理，实现了陶瓷基板表面图形化金属层工艺的简化，便于工业化生产；本发明利用磁控溅射沉积技术，在陶瓷基体上沉积中间层金属和金属图层，通过先在陶瓷基体形成线路图层图案，在进一步增加金属中间层和金属线路层的方式，可有效提高PCB板的导热性能，并减少了金属的用料，尤其是贵金属的使用量，节省了生产的成本，并在陶瓷基板表面制作的金属图层均匀致密，附着性好，易于焊接，电气性能稳定满足工业化产品要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，所述PCB板包括陶瓷基体、所述陶瓷基体上依次形成有通过反应磁控溅射方法形成的金属中间层，其包括如下步骤：
S1.在已预先采用激光钻孔的方式设有通孔的PCB板的基体，采用磁控溅射工艺在基体表面形成金属中间层；
S2.采用磁控溅射工艺，将通孔完全填充满稀有金属，并使填充稀有金属与基体第二面的金属中间层相连，从而利用填充稀有金属即实现基体上下相邻线路层图形之间的实心导通孔连接；
S3.中间金属层的区域印制触发剂，并进行图形固化；
S4.将陶瓷基体置于金属离子溶液中，进行约束性化学反应，最终在中间金属层表面生长出图形化金属层；
S5. 检测PCB板的参数，检测合格即为PCB板成品；
步骤S3中所述触发剂的粘度控制在14.6mPa·s，表面张力控制在82mN/m；
所述触发剂配制方法如下：在每100ml溶度为0.018mol/L 的铂离子溶液中加入24mL的2-乙基己基硫酸钠与聚乙烯基吡咯烷酮的3:1混合溶液，然后再加入52mL丙三醇。
进一步的，步骤S1与S2中所述磁控溅射的工艺为：使用靶材为纯度99 .99wt％以上的稀有金属溅射靶，真空室的本底真空度为2×10-2Pa，Ar的流量为15sccm，He的流量为15sccm， N2的流量为15sccm，工作气压为10Pa，溅射靶的溅射功率为480W，沉积温度为55℃，薄膜厚度为20μm，所述金属基PCB板的耐击穿电压为8kV，沉积时间为25s，厚度为100um；所述磁控溅射采用的稀有金属为钨,钼,钽,铪,铌中的任一种。
特别的，步骤S4中所述金属离子溶液为0.22mol/L的Au+与Cu2+ ，其中Au+与Cu2+的质量比为1:2。
进一步的，所述陶瓷基体表面还设有感光薄膜，步骤S1中先通过感光薄膜在陶瓷基板形成线路图层，在采用磁控溅射依据线路图层将金属中间层设置在陶瓷基板上。
更进一步的，所述感光薄膜由以下重量份计成分组成：聚乙烯基吡咯烷酮 37.4、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯 2.7、丙烯酰胺 3.1、丙烯酸二甲胺基乙酯 1.8、亚甲基蓝5.2、得克萨卟啉 12.4、BeO 2.9，Al2O3 4.2、磷酸三丁酯 5.4、二乙二醇二醋酸酯 3.5、肉豆蔻酰两性基乙酸钠 2.9、月桂酰胺丙基甜菜碱 3.2、5-氨基酮戊酸 2.3、间-四羟基苯基二氢卟酚 1.7。依据本发明的感光膜，可以通过本领域的任一现有技术在陶瓷基体表面形成清晰的线路图层。
本实施例工艺简单、成本低、图形精度高、同时能满足机械性能( 附着力) 及电气性能( 导电性好、良好的欧姆接触) 等要求的电子陶瓷基板/ 基材表面图形化金属层制备技术；无需高温活化、多次化学镀、后续镀银、电镀加厚等处理，实现了陶瓷基板表面图形化金属层工艺的简化，便于工业化生产；本发明利用磁控溅射沉积技术，在陶瓷基体上沉积中间层金属和金属图层，通过先在陶瓷基体形成线路图层图案，在进一步增加金属中间层和金属线路层的方式，可有效提高PCB板的导热性能，并减少了金属的用料，尤其是贵金属的使用量，节省了生产的成本，并在陶瓷基板表面制作的金属图层均匀致密，附着性好，易于焊接，电气性能稳定满足工业化产品要求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本发明中所未详细描述的技术细节，均可通过本领域中的任一现有技术实现。特别的，本发明中所有未详细描述的技术特点均可通过任一现有技术实现。

Claims (5)

1.一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，所述PCB板包括陶瓷基体、所述陶瓷基体上依次形成有通 过反应磁控溅射方法形成的金属中间层，其特征在于，其包括如下步骤：
S1.在已预先采用激光钻孔的方式设有通孔的PCB板的基体，采用磁控溅射工艺在基体表面形成金属中间层；
S2.采用磁控溅射工艺，将通孔完全填充满稀有金属，并使填充稀有金属与基体第二面的金属中间层相连，从而利用填充稀有金属即实现基体上下相邻线路层图形之间的实心导通孔连接；
S3.中间金属层的区域印制触发剂，并进行图形固化；
S4.将陶瓷基体置于金属离子溶液中，进行约束性化学反应，最终在中间金属层表面生长出图形化金属层；
S5. 检测PCB板的参数，检测合格即为PCB板成品；
步骤S3中所述触发剂的粘度控制在14.6mPa·s，表面张力控制在82mN/m；
所述触发剂配制方法如下：在每100ml溶度为0.018mol/L 的铂离子溶液中加入24mL的2-乙基己基硫酸钠与聚乙烯基吡咯烷酮的3:1混合溶液，然后再加入52mL丙三醇。
2. 根据权利要求1 所述的一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，其特征在于，步骤S1与S2中所述磁控溅射的工艺为：使用靶材为纯度99 .99wt％以上的稀有金属溅射靶，真空室的本底真空度为2×10-2Pa，Ar的流量为15sccm，He的流量为15sccm， N2的流量为15sccm，工作气压为10Pa，溅射靶的溅射功率为480W，沉积温度为55℃，薄膜厚度为20μm，所述金属基PCB板的耐击穿电压为8kV，沉积时间为25s，厚度为 100um；所述磁控溅射采用的稀有金属为钨,钼,钽,铪,铌中的任一种。
3. 根据权利要求1 所述的一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，其特征在于，步骤S4中所述金属离子溶液为0.22mol/L的Au+与Cu2+ ，其中Au+与Cu2+的质量比为1:2。
4. 根据权利要求1 所述的一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，其特征在于，所述陶瓷基体表面还设有感光薄膜，步骤S1中先通过感光薄膜在陶瓷基板形成线路图层，在采用磁控溅射依据线路图层将金属中间层设置在陶瓷基板上。
5. 根据权利要求2所述的一种基于磁控溅射技术的PCB板线路图层制作方法，其特征在于，所述感光薄膜由以下重量份计成分组成：聚乙烯基吡咯烷酮 37.4、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯 2.7、丙烯酰胺 3.1、丙烯酸二甲胺基乙酯 1.8、亚甲基蓝 5.2、得克萨卟啉12.4、BeO 2.9，Al2O3 4.2、磷酸三丁酯 5.4、二乙二醇二醋酸酯 3.5、肉豆蔻酰两性基乙酸钠 2.9、月桂酰胺丙基甜菜碱 3.2、5-氨基酮戊酸 2.3、间-四羟基苯基二氢卟酚 1.7。
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