CN106572601A - 具有多孔结构电阻层的印刷线路板及其制造方法 - Google Patents

具有多孔结构电阻层的印刷线路板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有多孔结构电阻层的印刷线路板及其制造方法。它解决了现有印制线路板方块电阻太小的技术问题。本制造方法包括下述步骤：1、在印制线路板上的导体层上贴覆第一光阻层，进行第一次曝光、第一次显影、第一次蚀刻、第一次退光阻；2、对印制线路板表面进行粗化和催化剂吸附；3、贴覆第二光阻层，进行第二次曝光、第二次显影，对不需要沉积电阻的区域形成一光阻保护层以防止电阻层沉积；4、采用化学镀的方法进行电阻层沉积；5、退去保护层。优点在于：采用本方法制造的成品线路板的电阻为多孔结构，有方阻大，热稳定性好，且制作方法简单，线路板的生产效率高，电阻层电阻的阻值调整可以通过厚度调整和孔隙率调整。

Description

具有多孔结构电阻层的印刷线路板及其制造方法
技术领域
本发明属于电路板加工制造技术领域，尤其是涉及一种具有多孔结构电阻层的印刷线路板及其制造方法。
背景技术
随着电子信息产业的发展，对电子信息产品的封装密度和体积质量都提出了更高要求，而将无源器件埋嵌到印制线路板当中是一种非常有效的解决手段，自然成为了印制线路板行业发展的热点。其中，埋嵌电阻成为了一种最主要的产品方向，其优点是提高了印制线路板表面的贴装空间，通过采用埋嵌技术使得嵌入的元件可靠性更好，通过取消贴片和插件封装所寄生的电感和电容、缩短传输路径以及提高电磁兼容性使得信号传输的完整性更好。
现在，埋嵌式电阻材料主要以含Ni的合金为电阻层，通过电镀/溅射的方式在铜箔上沉积一层电阻材料，然后将铜箔压合至线路板表面，经过多次蚀刻后得到特定阻值的电阻。该材料阻值稳定，但是方块电阻太小，1μm厚方块电阻不超过10欧姆；而且蚀刻过程复杂，需要使用酸性蚀刻、碱性蚀刻和硫酸铜溶液等三次蚀刻才能得到电阻图形，这样无疑增加了线路板的制造难度，同时也降低了线路板的生产效率。
为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利申请号201110233366.X提出了一种增加方块电阻的方法，通过在化学镀Ni-P的镀液中加入阻值调节剂硫酸锰，可以得到方块电阻接近500欧姆的电阻层。但该电阻层存在热稳定性差的问题，在150℃～300℃下热处理30分钟后，其方块电阻可以从500欧姆降低至100欧姆，阻值只为未热处理的20％。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种制作方法简单,成品具有较好热稳定性的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法。
本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种具有多孔结构，有方阻大的具有多孔结构电阻层的印刷线路板。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，本制造方法包括下述步骤：
1、根据所需要的图形，在印制线路板上的导体层上贴覆第一光阻层，进行第一次曝光、第一次显影、第一次蚀刻、第一次退光阻；
2、对印制线路板表面进行粗化和催化剂吸附:采用化学方法和/或物理方法增加印制线路板板面的粗糙度，将催化剂附着于印制线路板板面上；
3、贴覆第二光阻层，进行第二次曝光、第二次显影，需要沉积电阻的区域显露出来，对不需要沉积电阻的区域形成一光阻保护层以防止电阻层沉积；
4、采用化学镀的方法进行电阻层沉积；
5、退去保护层：在电阻层制作完成后用物理方法和/或化学方法退去保护层，从而制得成品线路板。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，在步骤1中，所述的印制线路板为刚性板、柔性板与刚柔结合板中的任意一种。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，在步骤1中，所述的印制线路板的绝缘介质为环氧树脂、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚苯醚树脂、BT树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚酯以及碳氢化合物-陶瓷共混物中的任意一种。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，在步骤1中，所述的导体层为铜箔层，且该导体层设置在印制线路板的内部或设置在印制线路板的外部。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，在步骤2中，粗化化学方法采用碱性高锰酸钾，萘钠，铬酸酐，浓硫酸粗化方式，粗化物理方法采用等离子体粗化方式。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，在步骤2中，所述的催化剂为金属钯。也可以是其他可以使化学镀进行的催化剂。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，在步骤4中，采用化学镀的方法沉积的电阻层的材料包括二元合金、三元合金、四元合金以及复合镀层中的任意一种或多种组合。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，所述的二元合金包括Ni-P、Ni-S、Ni-B、Ni-W、Co-P、Co-W与Co-S中的任意一种或多种组合；所述的三元合金包括Ni-W-P，Ni-Cu-P，Ni-Cr-P，Ni-Mo-P、Ni-W-B，Ni-Cu-B,Ni-Sn-P，Co-Ni-P、Co-Zn-P、Co-W-B与Co-W-P中的任意一种或多种组合；所述的四元合金为Ni-Co-W-P；且上述二元合金、三元合金与四元合金的复合金系中添加稀土元素，SiC，Al2O3,聚四氟乙烯所形成的复合镀层。
在上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法中，电阻层的厚度为0.01um-10um，其孔隙率介于3％-85％。该电阻层电阻的阻值调整可以通过厚度调整和孔隙率调整进行：厚度越薄，电阻越大；孔隙率越高，电阻也越大。电阻厚度受沉积时间和沉积温度的影响较大，而孔隙率可以通过改变工艺参数，调整电阻沉积过程中气体的释放量和释放速度，也可以对电阻层选用不同溶剂来选择性地溶解、腐蚀电阻合金中的一个或多个组分，从而进一步改变电阻层的孔隙率。
上述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板如下所述：根据具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法制得的具有多孔结构电阻层的印刷线路板。
与现有的技术相比，本具有多孔结构电阻层的印刷线路板及其制造方法的优点在于：采用本方法制造的成品线路板的电阻为多孔结构，有方阻大，热稳定性好，且制作方法简单，线路板的生产效率高，电阻层电阻的阻值调整可以通过厚度调整和孔隙率调整。
附图说明
图1为本发明实施例一中成品线路板电阻层的扫描式电子显微镜(SEM)照片。
图2为本发明实施例二中成品线路板电阻层的扫描式电子显微镜(SEM)照片。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
本具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，包括下述步骤：1、根据所需要的图形，在印制线路板上的导体层上贴覆第一光阻层，进行第一次曝光、第一次显影、第一次蚀刻、第一次退光阻；这里的印制线路板为刚性板、柔性板与刚柔结合板中的任意一种；这里的印制线路板的绝缘介质为环氧树脂、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚苯醚树脂、BT树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚酯以及碳氢化合物-陶瓷共混物中的任意一种，其中，这里的导体层为铜箔层，且该导体层设置在印制线路板的内部或设置在印制线路板的外部。
2、对印制线路板表面进行粗化和催化剂吸附:采用化学方法和/或物理方法增加印制线路板板面的粗糙度，将催化剂附着于印制线路板板面上；粗化化学方法采用碱性高锰酸钾，萘钠，铬酸酐，浓硫酸粗化方式，粗化物理方法采用等离子体粗化方式，其中，催化剂为金属钯，也可以是其他可以使化学镀进行的催化剂。
3、贴覆第二光阻层，进行第二次曝光、第二次显影，需要沉积电阻的区域显露出来，对不需要沉积电阻的区域形成一光阻保护层以防止电阻层沉积；
4、采用化学镀的方法进行电阻层沉积；采用化学镀的方法沉积的电阻层的材料包括二元合金、三元合金、四元合金以及复合镀层中的任意一种或多种组合，二元合金包括Ni-P、Ni-S、Ni-B、Ni-W、Co-P、Co-W与Co-S中的任意一种或多种组合；三元合金包括Ni-W-P，Ni-Cu-P，Ni-Cr-P，Ni-Mo-P、Ni-W-B，Ni-Cu-B,Ni-Sn-P，Co-Ni-P、Co-Zn-P、Co-W-B与Co-W-P中的任意一种或多种组合；四元合金为Ni-Co-W-P；且上述二元合金、三元合金与四元合金的复合金系中添加稀土元素，SiC，Al2O3,聚四氟乙烯所形成的复合镀层。
这样制得的电阻层的厚度为0.01um-10um，其孔隙率介于3％-85％，该电阻层电阻的阻值调整可以通过厚度调整和孔隙率调整进行：厚度越薄，电阻越大；孔隙率越高，电阻也越大。电阻厚度受沉积时间和沉积温度的影响较大，而孔隙率可以通过改变工艺参数，调整电阻沉积过程中气体的释放量和释放速度，也可以对电阻层选用不同溶剂来选择性地溶解、腐蚀电阻合金中的一个或多个组分，从而进一步改变电阻层的孔隙率。
5、退去保护层：在电阻层制作完成后用物理方法和/或化学方法退去保护层，从而制得成品线路板。
根据具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法制得的具有多孔结构电阻层的印刷线路板，这样本成品印刷线路板具有多孔结构，有方阻大，具有较好热稳定性。
本实施例的详细制造步骤如下所述：
1、覆铜基板经过3％硫酸、双氧水-硫酸的清洁和微蚀后，表面压上一层干膜，然后经过曝光，5％碳酸钠溶液显影，氯酸钠-氯化铜溶液蚀刻，最后经5％氢氧化钠溶液处理，基板表面的干膜被剥除掉，留下预先设计好的线路图形。
2、经过85℃碱性高锰酸钾的作用，线路板表面被粗化，形成了微观上粗糙不平的形态。
3、线路板连续经过下述处理，使催化剂钯在其表面沉积：
活化——目的是将由钯和锡组成的胶体吸附在线路板表面；
速化——将钯胶体表面的锡层剥掉，露出有催化作用的金属钯；
4、表面有金属钯的线路板再一次经过微蚀、压干膜、曝光和显影，需要沉积电阻的区域显露出来，不需要沉积的区域则被干膜保护。
5、然后将线路板置于化学镀镍溶液中，具体的配方和工艺条件如下：
硫酸镍 28g/L
次亚磷酸钠 24g/L
柠檬酸 15g/L
乳酸 5g/L
乙酸铵 5g/L
硫脲 1mg/L
温度 90℃
pH值 2.5
时间 10分钟
6、镀镍完成的线路板，经过水洗，然后用5％氢氧化钠溶液将表面的干膜褪掉。
7、用配制好的混酸溶液，对电阻层进行处理，增加电阻阻值，使其达到设定值。
这样制得成品线路板的电阻层的SEM照片如图1所示。
实施例二
1、覆铜基板经过3％硫酸、双氧水-硫酸的清洁和微蚀后，表面压上一层干膜，然后经过曝光，5％碳酸钠溶液显影，氯酸钠-氯化铜溶液蚀刻，最后经5％氢氧化钠溶液处理，基板表面的干膜被剥除掉，留下预先设计好的线路图形。
2、经过85℃碱性高锰酸钾的作用，线路板表面被粗化，形成了微观上粗糙不平的形态。
3、线路板连续经过下述处理，使催化剂钯在其表面沉积：
活化——目的是将由钯和锡组成的胶体吸附在线路板表面；
速化——将钯胶体表面的锡层剥掉，露出有催化作用的金属钯；
4、表面有金属钯的线路板再一次经过微蚀、压干膜、曝光和显影，需要沉积电阻的区域显露出来，不需要沉积的区域则被干膜保护。
5、然后将线路板置于化学镀镍溶液中，具体的配方和工艺条件如下：
硫酸镍 15g/L
次亚磷酸钠 24g/L
钨酸钠 30g/L
柠檬酸 30g/L
硫脲 1.5mg/L
温度 90℃
pH值 6
时间 8分钟
6、镀镍完成的线路板，经过水洗，然后用5％氢氧化钠溶液将表面的干膜褪掉。
7、用配制好的混酸溶液，对电阻层进行处理，增加电阻阻值，使其达到设定值。
这样制得成品线路板的电阻层的SEM照片如图2所示。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，本制造方法包括下述步骤：
(1)、根据所需要的图形，在印制线路板上的导体层上贴覆第一光阻层，进行第一次曝光、第一次显影、第一次蚀刻、第一次退光阻；
(2)、对印制线路板表面进行粗化和催化剂吸附:采用化学方法和/或物理方法增加印制线路板板面的粗糙度，将催化剂附着于印制线路板板面上；
(3)、贴覆第二光阻层，进行第二次曝光、第二次显影，需要沉积电阻的区域显露出来，对不需要沉积电阻的区域形成一光阻保护层以防止电阻层沉积；
(4)、采用化学镀的方法进行电阻层沉积；
(5)、退去保护层：在电阻层制作完成后用物理方法和/或化学方法退去保护层，从而制得成品线路板。
2.根据权利要求1所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的印制线路板为刚性板、柔性板与刚柔结合板中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的印制线路板的绝缘介质为环氧树脂、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚苯醚树脂、BT树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚酯以及碳氢化合物-陶瓷共混物中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的导体层为铜箔层，且该导体层设置在印制线路板的内部或设置在印制线路板的外部。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，粗化化学方法采用碱性高锰酸钾，萘钠，铬酸酐，浓硫酸粗化方式，粗化物理方法采用等离子体粗化方式。
6.根据权利要求5所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的催化剂为金属钯。
7.根据权利要求5所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用化学镀的方法沉积的电阻层的材料包括二元合金、三元合金、四元合金以及复合镀层中的任意一种或多种组合。
8.根据权利要求7所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，所述的二元合金包括Ni-P、Ni-S、Ni-B、Ni-W、Co-P、Co-W与Co-S中的任意一种或多种组合；所述的三元合金包括Ni-W-P，Ni-Cu-P，Ni-Cr-P，Ni-Mo-P、Ni-W-B，Ni-Cu-B,Ni-Sn-P，Co-Ni-P、Co-Zn-P、Co-W-B与Co-W-P中的任意一种或多种组合；所述的四元合金为Ni-Co-W-P；且上述二元合金、三元合金与四元合金的复合金系中添加稀土元素，SiC，Al2O3,聚四氟乙烯所形成的复合镀层。
9.根据权利要求7所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法，其特征在于，电阻层的厚度为0.01um-10um，其孔隙率介于3％-85％。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的具有多孔结构电阻层的印刷线路板制造方法制得的具有多孔结构电阻层的印刷线路板。
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