CN107846783A - 一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法 - Google Patents

一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及精密金属线路制造方法技术领域，具体来说是一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，1.先制作金属线路的绝缘体支架；2.在绝缘体支架表面镀一底层金属；3.利用激光烧蚀、电镀、化学蚀刻铜、化学蚀刻锡铅合金、化学镀镍、钯、金等化学和物理处理工艺，在绝缘体支架上以底层金属为基础制作以铜、化学镍、钯、金为导线的金属线路。本金属线路制造方法形成的金属线路，适合有wire bonding连接和SMT焊接要求的应用。

Description

一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法
技术领域
本发明涉及精密金属线路制造方法技术领域，具体来说是一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法。
背景技术
由于电子产品逐渐趋向小型化发展，在电路小型化制造领域中，需要在在绝缘体不同表面布置包含25um/25um线宽线距的金属线路、IC芯片和电子元器件等等，现有技术中多是采用MID制造技术，MID制造技术适用于制造绝缘体支架表面精密金属线路，目前代表性的MID制造技术包括LDS、MIPTEC等等。
LDS制造方法是用激光烧蚀绝缘体支架线路区表面，使线路区表面材料产生化镀催化剂，再经化镀在线路区生成金属线路，但是采用LDS制造技术所制金属线路表面较粗糙、Wire bonding连接可靠性较低、高频信号传输损耗较高、线路间易溢镀影响降低金属线路的线宽线距。
MIPTEC制造方法是在绝缘体支架表面溅镀一层金属铜，用激光沿线路和每条线路的电镀引线的外轮廓烧蚀金属，将绝缘体表面金属分割成彼此电绝缘的线路区和非线路区，电镀铜加厚线路区，并在线路区电镀镍覆层铜导线，化学蚀刻铜退镀掉非线路区金属铜，再电镀其他功能性镀层，最后用刀具切割分离电路支架同时也断开电镀引线，形成金属线路。MIPTEC制造技术的缺点是需要额外电镀引线电镀线路区，挤占了金属线路可用面积；电镀引线残余在高频电路中可能会有干扰信号；激光烧蚀支架表面金属同时也烧蚀支架表面，所引起的支架表面粗糙度变化，会影响线路抗环境腐蚀性能和可能引发溢镀，微小的激光加工尺寸下检测激光加工质量或效果比较困难，这降低了线路抗蚀可靠性。
发明内容
本发明针对目前上述的LDS、MIPTEC制造技术中制造金属线路的各种问题，提出一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，，所述的金属线路制造方法包括以下步骤：
S1.制作金属线路的绝缘体支架；
S2.在绝缘体支架表面镀一底层金属；
S3.以绝缘体支架上的表面底层金属为基础，用化学和物理处理工艺在绝缘体支架上制作电路的金属线路。
在本发明的一些具体实施方式中，步骤S3中，制作金属线路的具体步骤为:
S311.在底层金属上电镀铜，铜镀层的厚度等于或大于线路板要求厚度；
S312.在铜镀层上电镀锡铅合金镀层；
S313.用激光沿金属线路的外轮廓烧蚀剥离锡铅合金镀层，直至露出锡铅合金镀层下层的铜镀层，将所述绝缘体支架的表面金属分成烧蚀区、线路区以及其外围的非线路区；
S314.化学蚀刻铜去除烧蚀区的铜，绝缘体支架的表面金属被分成彼此绝缘的线路区以及其外围的非线路区；
S315.化学蚀刻锡铅去除线路区和非线路区上的锡铅合金镀层；
S316.对绝缘体支架表面进行铜酸洗微蚀及钯活化处理，非线路区加正电压，线路区的铜在电极保护下选择性地化学镀镍；
S317.化学蚀刻铜去除非线路区上的全部金属铜；
S318.在线路区的镍镀层的表面浸镀功能镀层，形成金属线路。
在本发明的一些具体实施方式中，步骤S3中，制作金属线路的具体步骤为:
S321.用激光沿金属线路和电镀引线的外轮廓烧蚀分割底层金属成包括金属线路及其电镀引线的线路区以及其外围的非线路区；
S322.电镀铜加厚线路区的底层铜，直至铜镀层等于或大于线路厚度；
S323.线路区上电镀锡铅镀层；
S324.激光剥离电镀引线上的锡铅镀层直至露出电镀引线的铜镀层；
S325.化学蚀刻铜去除线路区电镀引线的铜镀层和非线路区的底层铜；
S326.化学蚀刻锡铅合金去除线路区的锡铅和电镀引线的锡铅合金残余；
S327.对线路区进行铜酸洗微蚀、钯活化处理；
S328.在线路区上化学镀功能镀层，形成金属线路。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的底层金属的面积大于金属线路的面积。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的底层金属为0.1um厚的溅射镀铜膜。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的功能镀层包括镀铜层或镀镍层或镀金层。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的多个绝缘体支架的外围通过边框连接成一体。
在本发明的一些具体实施方式中，所述的绝缘体支架由塑料或橡胶或陶瓷或玻璃材料或附着有塑料或橡胶或陶瓷或玻璃的金属外表的绝缘体制成。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.采用本方法所成的金属线路表面粗糙度低，相较于LDS制造方法在芯片wirebonding连接方面有更高的连接可靠性；
2.本发明采用线路铜导线外化学镍、钯、金扥功能镀层替代MIPTEC技术的电镀镍、第二、第一、金功能镀层，功能层包覆铜导线更完全，线路抗蚀性受线路与绝缘体支架交界处表面粗糙度变化影响小；
3.采用化学蚀刻来分割线路区和非线路区，支架表面粗糙度变化小，避免了难以检测微小尺寸下激光烧蚀的支架表面粗糙度问题，提高了线路抗蚀可靠性；
4.制程中不用电镀引线或电镀引线不争占支架表面，最终的金属线路中没有电镀引线残余，更适合复杂电路和高频电路的应用。
附图说明
图1是本发明制造的金属线路的成品示意图；
图2是本发明中多个绝缘体支架连接成一体制造金属线路的示意图；
图3是本发明中实施例1步骤A5处理后的示意图；
图4是本发明中实施例1步骤A6处理后的示意图；
图5是本发明中实施例1步骤A7处理后的示意图；
图6是本发明中实施例1步骤A8处理后的示意图；
图7是本发明中实施例1步骤A9处理后的示意图；
图8是本发明中实施例1步骤A10处理后的示意图；
图9是本发明中实施例2步骤B3处理后的示意图；
图10是本发明中实施例2步骤B4处理后的示意图；
图11是本发明中实施例2步骤B6处理后的示意图；
图12是本发明中实施例2步骤B7处理后的示意图；
图13是本发明中实施例2步骤B8处理后的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法,其主要是针对背景技术中记载的现有的LDS制造方法和MIPTEC制造方法的种种不足，而设计的一种小型化、精密金属线路的制造方法，相对于现有的加厚金属线路的加成法更利于线路宽度和线距尺寸的精度控制，制造的金属线路精度更高。
本发明中的金属线路制造方法主要包括：
步骤一：制作金属线路的绝缘体支架；
为提高生产效率，可利用边框将多个绝缘体支架连接成一体，如图2所示，对多个金属线路进行批量处理；绝缘体的材质不受限定，可由塑料或橡胶或陶瓷或玻璃材料或附着有塑料或橡胶或陶瓷或玻璃的金属外表的绝缘体制成，当金属线路生成后，拆下支架及金属线路即可获得成品的金属线路，方便生产操作；
步骤二：在绝缘体支架表面镀一底层金属；
需注意的是，底层金属的面积必须大于金属线路的面积，底层金属譬如可用0.1um厚溅射镀铜膜；
步骤三：以绝缘体支架上的表面底层金属为基础，用化学和物理处理工艺在绝缘体支架上制作电路的金属线路；
其中，步骤三中制作金属线路的过程可根据需要采用不同制程，比如利用激光烧蚀、电镀、化学蚀刻铜、化学蚀刻锡铅合金、化学镀镍、钯、金等工艺步骤，在绝缘体支架上以底层金属为基础制作以铜、化学镍、钯、金为导线的金属线路，以下结合附图和实施例分别进行说明。
实施例1
在上述的非限制性实施例的基础上，本实施例提供一种小型绝缘体上的金属线路制造方法，具体制作方法为：
A1.制作金属线路的绝缘体支架1；
A2.在绝缘体支架1和边框3的表面溅镀铜作为一底层金属；
A3.在底层金属上电镀铜，加厚到铜镀层的厚度等于或稍大于线路要求；
A4.在铜镀层表面电镀锡铅合金，作为后续化学蚀刻铜时的抗蚀层；
A5.用激光沿每条金属线路的外轮廓烧蚀锡铅合金，直至露出锡铅合金镀层下层的铜镀层，烧蚀深度大于锡铅合金层而小于铜镀层，烧蚀凹槽宽度等于或稍大于激光光斑直径，烧蚀的起点与终点重合，如图3所示，支架表面的金属因此被分成线路区4以及其外围的非线路区5和烧蚀区6；
A6.化学蚀刻铜去除干净烧蚀区6的金属铜，绝缘体支架的表面金属被分成彼此电绝缘的线路区7以及其外围的非线路区8，如图4所示；
A7.化学蚀刻锡铅退除干净线路和非线路区的锡铅合金层，保留的铜镀层此时被分为线路区9以及其外围的非线路区10，如图5示；
A8.对绝缘体支架表面进行铜微蚀、钯活化，非线路区10铜加正电压，选择性化学镀镍于线路区9铜表面，绝缘体支架的表面金属此时分为线路区12和非线路区11，如图6所示；
A9.化学蚀刻铜退镀去除非线路区11上的全部金属铜，线路区12的线路在化学镍的保护下保留，如图7所示；
A10.在线路区的镍镀层的表面浸镀功能镀层，如化学浸镀钯、金于线路区12上，构成金属线路2，如图8所示；
A11.从边框上拆下绝缘体支架1及金属线路2，获得的成品如图1所示。
本方法采用化学蚀刻分割线路区和非线路区，支架表面粗糙度变化小，克服了难以检测微小尺寸范围内激光烧蚀的支架表面粗糙度问题，电路的抗蚀可靠性更高。
实施例2
本实施例在上述的非限制性实施例的基础上，另提供一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，该方法具体为：
B1.制作金属线路的载体绝缘体支架；
B2.在绝缘体支架和边框的表面溅射镀铜作为底层金属；
B3.用激光沿金属线路13.1和电镀引线13.2的外轮廓烧蚀底层金属，将绝缘体支架上的底层金属分为包括金属线路及其电镀引线且彼此电绝缘的线路区13和非线路区14，如图9所示；
B4.电镀铜和锡铅于线路区13上，铜镀层的厚度需达到线路要求厚度，绝缘体支架上金属此时分为线路区15和非线路区14，如图10所示；
B5.激光剥离去除电镀引线15.2上的锡铅镀层直至露出电镀引线的铜镀层，保留金属线路15.1上的锡铅镀层；
B6.化学蚀刻铜去除电镀引线15.2和非线路区14上的铜镀层，如图11所示；
B7.化学蚀刻去除金属线路15.1上的锡铅镀层，金属线路此时变成铜镀层16，如图12所示；
B8.在线路区上化学镀功能镀层，如化学镀镍、钯、金于金属线路区16上，获得金属线路2，如图13所示；
B9.从边框上拆下绝缘体支架1和金属线路2，获得如图1所示的成品。
本实施例制程方法虽也使用电镀引线，不同处在于本发明中的电镀引线连接金属线路中各个子线路，金属线路加厚后有通过激光剥离加化学蚀刻去除电镀引线，最后的金属线路没有电镀引线残余，制程中的电镀引线也没有与电路线路争夺支架表面，较实施例1所示方法线路的侧蚀较小，电路的线距可以更小。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，所述的金属线路制造方法包括以下步骤：
S1.制作金属线路的绝缘体支架；
S2.在绝缘体支架表面镀一底层金属；
S3.以绝缘体支架上的表面底层金属为基础，用化学和物理处理工艺在绝缘体支架上制作电路的金属线路。
2.根据权利要求1所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，步骤S3中，制作金属线路的具体步骤为:
S311.在底层金属上电镀铜，铜镀层的厚度等于或大于线路板要求厚度；
S312.在铜镀层上电镀锡铅合金镀层；
S313.用激光沿金属线路的外轮廓烧蚀剥离锡铅合金镀层，直至露出锡铅合金镀层下层的铜镀层，将所述绝缘体支架的表面金属分成烧蚀区、线路区以及其外围的非线路区；
S314.化学蚀刻铜去除烧蚀区的铜，绝缘体支架的表面金属被分成彼此绝缘的线路区以及其外围的非线路区；
S315.化学蚀刻锡铅去除线路区和非线路区上的锡铅合金镀层；
S316.对绝缘体支架表面进行铜酸洗微蚀及钯活化处理，非线路区加正电压，线路区的铜在电极保护下选择性地化学镀镍；
S317.化学蚀刻铜去除非线路区上的全部金属铜；
S318.在线路区的镍镀层的表面浸镀功能镀层，形成金属线路。
3.根据权利要求1所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，步骤S3中，制作金属线路的具体步骤为:
S321.用激光沿金属线路和电镀引线的外轮廓烧蚀分割底层金属成包括金属线路及其电镀引线的线路区以及其外围的非线路区；
S322.电镀铜加厚线路区的底层铜，直至铜镀层等于或大于线路厚度；
S323.线路区上电镀锡铅镀层；
S324.激光剥离电镀引线上的锡铅镀层直至露出电镀引线的铜镀层；
S325.化学蚀刻铜去除线路区电镀引线的铜镀层和非线路区的底层铜；
S326.化学蚀刻锡铅合金去除线路区的锡铅和电镀引线的锡铅合金残余；
S327.对线路区进行铜酸洗微蚀、钯活化处理；
S328.在线路区上化学镀功能镀层，形成金属线路。
4.根据权利要求1所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，所述的底层金属的面积大于金属线路的面积。
5.根据权利要求1所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，所述的底层金属为0.1um厚的溅射镀铜膜。
6.根据权利要求2或3所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，所述的功能镀层包括镀铜层或镀镍层或镀金层。
7.根据权利要求1所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，所述的多个绝缘体支架的外围通过边框连接成一体。
8.根据权利要求1或7所述的一种分布在绝缘体不同方位表面的金属线路制造方法，其特征在于，所述的绝缘体支架由塑料或橡胶或陶瓷或玻璃材料或附着有塑料或橡胶或陶瓷或玻璃的金属外表的绝缘体制成。
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