CN108668428A - 一种激光lds 3d立体电路细线路板制作工艺 - Google Patents

一种激光lds 3d立体电路细线路板制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺，包括以下步骤，S1：预备用于进行线路板制作的注塑机；并在注塑机上将含有特殊化学添加剂(即激光粉)的专用热塑性塑料注塑成型(预设的线路板外形)；S2：激光活化；采用预备的激光器对步骤S1制备完成的线路板基板进行激光光束活化处理，用激光器发射的激光使激光粉活化形成金属核，并且形成粗糙的塑胶表面；该所述金属核为后续工艺中的电镀处理提供锚固点；整个加工工艺流程简单，可靠度高，并且制备的线路板线路精细度高，可以满足大范围的使用需求。

Description

一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺
[技术领域]
本发明涉及电路板制作工艺技术领域，尤其涉及一种加工精确度高、成型效果好的激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺。
[背景技术]
Laser Direct Structuring(激光直接成型)工艺，简称LDS工艺，是由德国LPKF公司开发的一种注塑、激光加工与电镀工艺相结合的3D-MID(Three-dimensional moldedinterconnect device)生产技术，其原理是将普通的塑胶元件、电路板赋予电气互连功能，使塑料壳体、结构件除支撑、防护等功能外，与导电电路结合而产生的屏蔽、天线等功能，形成所谓3D-MID。
LDS其实是一种塑料,这种塑料是一种改性塑料,在塑料里面添加具有金属类的粒子作为种子，这种的塑料通过激光的照射后，激光使含有掺杂物的塑料中的金属组织化合物分离(激光活化)，激光活化后暴露出来的金属原子为接下来的化镀工艺提供种子层，同时生成具有附着力的粗糙的表面结构，其种子再经过化镀,生长出厚度为0.5～50微米的金属层(表面金属化)电路就形成了。
现有技术中，基本采用波长为1064nm的红外激光器，其加工的激光脉冲频率10kHz-200kHz间，由于加工时热量较大，导致加工后，经过金属化镀后的导体的线路宽度大于35UM，导体线路与导体线路之间的距离也大于35UM，如果需要制作导体的线路宽度在小于35UM，导体线路与导体线路之间的距离也小于35UM时，需要采用波长范围为492nm至577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm至400nm之间的UV紫光光源激光器，或者是波长范围为200nm至299nm之间的UV深紫光光源激光器，10nm至199nm之间的极紫外光源激光器)，同时需要将改性塑料在局部或者整体添加环氧系的树脂，添加环氧型树脂的改性材料，其韧性不佳，且容易开裂，断裂，对产品的机构不容易塑形与强度均有影响。
基于上述问题，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种加工精确度高、成型效果好的激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺。
本发明解决技术问题的方案是提供一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺，包括以下步骤，
S1：预备用于进行线路板制作的注塑机；并在注塑机上将含有特殊化学添加剂(即激光粉)的专用热塑性塑料注塑成型(预设的线路板外形)；
S2：激光活化；采用预备的激光器对步骤S1制备完成的线路板基板进行激光光束活化处理，用激光器发射的激光使激光粉活化形成金属核，并且形成粗糙的塑胶表面；该所述金属核为后续工艺中的电镀处理提供锚固点；
S3：激光线路图形切割制作；采用激光光束对塑胶表面不需要的地方采用激光束刻蚀去除，激光在刻蚀掉不需要的塑胶表面导体材料时，形成需要的线路与图形；控制激光切割深度范围为1um-500um；
S4：对步骤S3中激光线路图形切割后的塑胶表面进行清洗清理；去除掉刻蚀残屑；
S5：电镀处理；在步骤S4中经过激光束刻蚀的塑胶表面进行电镀镀层处理(Electroless plating)，形成5-8微米范围厚的金属电路，且电镀过程中的金属包括铜或镍，电镀完成后塑胶表面成为具备导电线路的MID元件；
S6:清理清洗；线路板加工制作完成。
优选地，所述步骤S2激光活化完成后对塑胶表面进行清洗并添加保护层；所述保护层的添加工艺为：将胶体(固体，半固化状，液体，膜片)通过涂覆、加热压合、浸泡、印刷、粘贴工序手段，使注塑的改性塑胶表面上形成一层保护层，保护污染异物依附粘附在已经“激光图形活化”的塑胶表面；所述保护层的材料膜片包括Pet、PI(聚酰亚胺Polyimide)、TPI、LCP、Peek、PPS、PEN、PTFE、PVC、PC或ABS；且材料膜片的厚度范围为1um-500um。
优选地，所述步骤S3进行激光刻蚀之后，对保护层进行去除；采用手动揭除或者通过常温水洗，且控制水洗时的温度在1℃-150摄氏度之间；或者是采用含有碱性或者酸性的溶液进行微蚀清洗；或者是采用高温发泡去除；或者是采用UV紫外线照射的方法使保护层上的胶体与注塑件分离；或者是等离子Plasma清洗。
优选地，所述保护层还可以为胶体；胶体采用环氧树脂胶水、丙烯酸系胶水、亚克力胶水、有机硅胶胶水、无机硅胶胶水、TPI胶水(酚醛树脂胶、脲醛树脂胶、耐温环氧胶、聚酰亚胺胶或者是热塑性聚酰亚胺胶；控制胶水的厚度为2um-2000um；胶体的胶体粘结剂包括：光敏胶、热解胶、压敏胶或热固胶。
优选地，所述保护层还可以为油墨；控制油墨层的厚度范围为1-500微米；且油墨的种类包括普通涂敷热固型、常温固化型、液态感光性、LDI曝光油墨、环氧树脂与丙烯酸或者是含有硅成分的物质油墨。
优选地，所述步骤S3中的激光器为波长范围为492nm-577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm-400nm之间的UV紫光光源激光器、波长范围为200nm-299nm之间的UV深紫光光源激光器或者是波长范围为10nm-199nm之间的极紫外光源激光器。
优选地，所述激光刻蚀后的图形线体宽度控制在5微米-50微米之间。
优选地，所述步骤S5进行电镀处理完成之后，再次进行激光线路图形切割制作；并在激光线路图形切割制作之前额外形成新的保护层；激光线路图形切割制作之后对保护层进行去除，并清洗清理。
优选地，所述保护层的去除工艺为：采用手动揭除或者通过常温水洗，且控制水洗时的温度在1℃-150摄氏度之间；或者是采用含有碱性或者酸性的溶液进行微蚀清洗；或者是采用高温发泡去除；或者是采用UV紫外线照射的方法使保护层上的胶体与注塑件分离；或者是等离子Plasma清洗；所述激光线路图形切割的激光器包括波长范围为492nm-577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm-400nm之间的UV紫光光源激光器、波长范围为200nm-299nm之间的UV深紫光光源激光器或者是波长范围为10nm-199nm之间的极紫外光源激光器。
与现有技术相比，本发明一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺通过采用激光器对线路板基板进行激光光束活化处理，结合激光线路图形切割制作工艺流程，利用激光在刻蚀掉不需要的塑胶表面导体材料时，形成需要的线路与图形，后续的电镀处理形成5-8微米范围厚的金属电路，整个加工工艺流程简单，可靠度高，并且制备的线路板线路精细度高，可以满足大范围的使用需求。
[附图说明]
图1是本发明一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺的流程示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1，本发明一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺1，包括以下步骤，
S1：预备用于进行线路板制作的注塑机；并在注塑机上将含有特殊化学添加剂(即激光粉)的专用热塑性塑料注塑成型(预设的线路板外形)；
S2：激光活化；采用预备的激光器对步骤S1制备完成的线路板基板进行激光光束活化处理，用激光器发射的激光使激光粉活化形成金属核，并且形成粗糙的塑胶表面；该所述金属核为后续工艺中的电镀处理提供锚固点；
S3：激光线路图形切割制作；采用激光光束对塑胶表面不需要的地方采用激光束刻蚀去除，激光在刻蚀掉不需要的塑胶表面导体材料时，形成需要的线路与图形；控制激光切割深度范围为1um-500um；
S4：对步骤S3中激光线路图形切割后的塑胶表面进行清洗清理；去除掉刻蚀残屑；
S5：电镀处理；在步骤S4中经过激光束刻蚀的塑胶表面进行电镀镀层处理(Electroless plating)，形成5-8微米范围厚的金属电路，且电镀过程中的金属包括铜或镍，电镀完成后塑胶表面成为具备导电线路的MID元件；
S6:清理清洗；线路板加工制作完成。
本申请通过采用激光器对线路板基板进行激光光束活化处理，结合激光线路图形切割制作工艺流程，利用激光在刻蚀掉不需要的塑胶表面导体材料时，形成需要的线路与图形，后续的电镀处理形成5-8微米范围厚的金属电路，整个加工工艺流程简单，可靠度高，并且制备的线路板线路精细度高，可以满足大范围的使用需求。
优选地，所述步骤S2激光活化完成后对塑胶表面进行清洗并添加保护层；所述保护层的添加工艺为：将胶体(固体，半固化状，液体，膜片)通过涂覆、加热压合、浸泡、印刷、粘贴工序手段，使注塑的改性塑胶表面上形成一层保护层，保护污染异物依附粘附在已经“激光图形活化”的塑胶表面；所述保护层的材料膜片包括Pet、PI(聚酰亚胺Polyimide)、TPI、LCP、Peek、PPS、PEN、PTFE、PVC、PC或ABS；且材料膜片的厚度范围为1um-500um。保护已经“激光图形活化”的有限区域。
优选地，所述步骤S3进行激光刻蚀之后，对保护层进行去除；采用手动揭除或者通过常温水洗，且控制水洗时的温度在1℃-150摄氏度之间；或者是采用含有碱性或者酸性的溶液进行微蚀清洗；或者是采用高温发泡去除；或者是采用UV紫外线照射的方法使保护层上的胶体与注塑件分离；或者是等离子Plasma清洗。
优选地，所述保护层还可以为胶体；胶体采用环氧树脂胶水、丙烯酸系胶水、亚克力胶水、有机硅胶胶水、无机硅胶胶水、TPI胶水(酚醛树脂胶、脲醛树脂胶、耐温环氧胶、聚酰亚胺胶或者是热塑性聚酰亚胺胶；控制胶水的厚度为2um-2000um；胶体的胶体粘结剂包括：光敏胶、热解胶、压敏胶或热固胶。
优选地，所述保护层还可以为油墨；控制油墨层的厚度范围为1-500微米；且油墨的种类包括普通涂敷热固型、常温固化型、液态感光性、LDI曝光油墨、环氧树脂与丙烯酸或者是含有硅成分的物质油墨。
优选地，所述步骤S3中的激光器为波长范围为492nm-577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm-400nm之间的UV紫光光源激光器、波长范围为200nm-299nm之间的UV深紫光光源激光器或者是波长范围为10nm-199nm之间的极紫外光源激光器。
优选地，所述激光刻蚀后的图形线体宽度控制在5微米-50微米之间。使用LDS可以实现细线路，有效提升未来的应用场景。
优选地，所述步骤S5进行电镀处理完成之后，再次进行激光线路图形切割制作；并在激光线路图形切割制作之前额外形成新的保护层；激光线路图形切割制作之后对保护层进行去除，并清洗清理。
优选地，所述保护层的去除工艺为：采用手动揭除或者通过常温水洗，且控制水洗时的温度在1℃-150摄氏度之间；或者是采用含有碱性或者酸性的溶液进行微蚀清洗；或者是采用高温发泡去除；或者是采用UV紫外线照射的方法使保护层上的胶体与注塑件分离；或者是等离子Plasma清洗；所述激光线路图形切割的激光器包括波长范围为492nm-577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm-400nm之间的UV紫光光源激光器、波长范围为200nm-299nm之间的UV深紫光光源激光器或者是波长范围为10nm-199nm之间的极紫外光源激光器。
与现有技术相比，本发明一种激光LDS 3D立体电路细线路板制作工艺1通过采用激光器对线路板基板进行激光光束活化处理，结合激光线路图形切割制作工艺流程，利用激光在刻蚀掉不需要的塑胶表面导体材料时，形成需要的线路与图形，后续的电镀处理形成5-8微米范围厚的金属电路，整个加工工艺流程简单，可靠度高，并且制备的线路板线路精细度高，可以满足大范围的使用需求。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1：预备用于进行线路板制作的注塑机；并在注塑机上将含有特殊化学添加剂(即激光粉)的专用热塑性塑料注塑成型(预设的线路板外形)；
S2：激光活化；采用预备的激光器对步骤S1制备完成的线路板基板进行激光光束活化处理，用激光器发射的激光使激光粉活化形成金属核，并且形成粗糙的塑胶表面；该所述金属核为后续工艺中的电镀处理提供锚固点；
S3：激光线路图形切割制作；采用激光光束对塑胶表面不需要的地方采用激光束刻蚀去除，激光在刻蚀掉不需要的塑胶表面导体材料时，形成需要的线路与图形；控制激光切割深度范围为1um-500um；
S4：对步骤S3中激光线路图形切割后的塑胶表面进行清洗清理；去除掉刻蚀残屑；
S5：电镀处理；在步骤S4中经过激光束刻蚀的塑胶表面进行电镀镀层处理(Electrolessplating)，形成5-8微米范围厚的金属电路，且电镀过程中的金属包括铜或镍，电镀完成后塑胶表面成为具备导电线路的MID元件；
S6:清理清洗；线路板加工制作完成。
2.如权利要求1所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述步骤S2激光活化完成后对塑胶表面进行清洗并添加保护层；所述保护层的添加工艺为：将胶体(固体，半固化状，液体，膜片)通过涂覆、加热压合、浸泡、印刷、粘贴工序手段，使注塑的改性塑胶表面上形成一层保护层，保护污染异物依附粘附在已经“激光图形活化”的塑胶表面；所述保护层的材料膜片包括Pet、PI(聚酰亚胺Polyimide)、TPI、LCP、Peek、PPS、PEN、PTFE、PVC、PC或ABS；且材料膜片的厚度范围为1um-500um。
3.如权利要求2所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述步骤S3进行激光刻蚀之后，对保护层进行去除；采用手动揭除或者通过常温水洗，且控制水洗时的温度在1℃-150摄氏度之间；或者是采用含有碱性或者酸性的溶液进行微蚀清洗；或者是采用高温发泡去除；或者是采用UV紫外线照射的方法使保护层上的胶体与注塑件分离；或者是等离子Plasma清洗。
4.如权利要求2所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述保护层还可以为胶体；胶体采用环氧树脂胶水、丙烯酸系胶水、亚克力胶水、有机硅胶胶水、无机硅胶胶水、TPI胶水(酚醛树脂胶、脲醛树脂胶、耐温环氧胶、聚酰亚胺胶或者是热塑性聚酰亚胺胶；控制胶水的厚度为2um-2000um；胶体的胶体粘结剂包括：光敏胶、热解胶、压敏胶或热固胶。
5.如权利要求2所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述保护层还可以为油墨；控制油墨层的厚度范围为1-500微米；且油墨的种类包括普通涂敷热固型、常温固化型、液态感光性、LDI曝光油墨、环氧树脂与丙烯酸或者是含有硅成分的物质油墨。
6.如权利要求1所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述步骤S3中的激光器为波长范围为492nm-577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm-400nm之间的UV紫光光源激光器、波长范围为200nm-299nm之间的UV深紫光光源激光器或者是波长范围为10nm-199nm之间的极紫外光源激光器。
7.如权利要求6所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述激光刻蚀后的图形线体宽度控制在5微米-50微米之间。
8.如权利要求1所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述步骤S5进行电镀处理完成之后，再次进行激光线路图形切割制作；并在激光线路图形切割制作之前额外形成新的保护层；激光线路图形切割制作之后对保护层进行去除，并清洗清理。
9.如权利要求8所述的一种激光LDS3D立体电路细线路板制作工艺，其特征在于：所述保护层的去除工艺为：采用手动揭除或者通过常温水洗，且控制水洗时的温度在1℃-150摄氏度之间；或者是采用含有碱性或者酸性的溶液进行微蚀清洗；或者是采用高温发泡去除；或者是采用UV紫外线照射的方法使保护层上的胶体与注塑件分离；或者是等离子Plasma清洗；所述激光线路图形切割的激光器包括波长范围为492nm-577nm之间的绿光光源激光器、波长范围为300nm-400nm之间的UV紫光光源激光器、波长范围为200nm-299nm之间的UV深紫光光源激光器或者是波长范围为10nm-199nm之间的极紫外光源激光器。
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