CN109451674A - 印刷电路板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印刷电路板的制造方法，包括以下步骤：在已制作完成的基板上打印第一介电层，所述第一介电层具有与待制作电路形状相同的电路微槽；在所述电路微槽中打印导电材料至其填满所述电路微槽，形成信号层；在所述第一介电层的表面打印第二介电层，所述第二介电层具有连通所述信号层的导电孔；在所述导电孔中打印导电材料至其填满所述导电孔，形成焊盘。本发明提供的印刷电路板的制造方法，在基板上打印具有电路微槽的第一介电层，并在电路微槽内打印导电材料，通过打印的方法分别制造介电层和信号层，无需采用传统的曝光、显影、蚀刻、电镀等工艺制造电路板，不会对环境造成污染。

Description

印刷电路板的制造方法

技术领域

本发明属于印刷电路板的制造技术领域，更具体地说，是涉及一种印刷电路板的制造方法。

背景技术

在手机、电脑等大量的电子产品中，均具有印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，印刷电路板将电路集成于电路板内，方便布线。印刷电路板主要由介电层和信号层组成，信号层的电路为微细电路，该电路的特征线宽在80μm-150μm之间，细线甚至可达50μm,特征线宽为18μm/35μm/70μm。目前，印刷电路板的通常采用曝光、显影、蚀刻、电镀等较为成熟的工艺制造而成，但是显影、蚀刻、电镀等工序会使用大量的化学试剂，排放大量含重金属离子的有毒废液，造成了严重的环境污染。而且在蚀刻工序时，会蚀刻掉大量的铜箔，铜箔利用率较低，成本较高。

增材制造技术不涉及废液排放等化学污染，具有环保、材料利用率高等显著优势，但是微细电路对加工精度、分辨率及表面粗糙度等要求较高，需要实现高熔点导电金属与低熔点绝缘材料的复合制造，一般金属、聚合物增材制造方式技术难以满足，而高精度喷墨打印技术可满足上述需求，但是目前该技术单层打印可实现的导线厚度＜1μm，远小于微细电路的特征线厚，而线厚是保证设计电流大小的重要因素；为了保证微细电路具有一定的特征线厚，可以通过多层重叠打印，使线厚有效增加，但在打印过程中墨滴容易扩散，使线宽、线厚难以控制，大大降低了微细电路精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种印刷电路板的制造方法，以解决现有技术中存在的高精度喷墨打印技术中单层打印时信号层较薄、多层打印时墨滴容易扩散的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种印刷电路板的制造方法，包括以下步骤：

S10：在已制作完成的基板上打印第一介电层，所述第一介电层具有与待制作电路形状相同的电路微槽；

S20：在所述电路微槽中打印导电材料至其填满所述电路微槽，形成信号层；

S30：在所述第一介电层的表面打印第二介电层，所述第二介电层具有连通所述信号层的导电孔；

S40：在所述导电孔中打印导电材料至其填满所述导电孔，形成焊盘。

进一步地，在步骤S20后还包括：

重复步骤S10至S20，形成具有多层信号层的印刷电路板。

进一步地，步骤S10包括：

在已制作完成的基板上放置或打印覆盖于基板的绝缘层；

根据待制作电路的形状，采用激光刻蚀的方式刻蚀出所述电路微槽，形成所述第一介电层。

进一步地，步骤S20包括：

在所述电路微槽中多层打印导电材料，并固化导电材料；

重复上述步骤至导电材料填满所述电路微槽。

进一步地，导电材料填满所述电路微槽后，对该电路微槽中的所有导电材料整体固化。

进一步地，步骤S40包括：

在所述导电孔中打印多层导电材料，并固化导电材料；

重复上述步骤至导电材料填满所述导电孔。

进一步地，在步骤S10后还包括：

对所述电路微槽的内壁和所述第一介电层的表面进行改性处理，使所述电路微槽的内壁具有亲水性、所述第一介电层的表面具有疏水性。

进一步地，在步骤S10及步骤S30中，使用打印设备打印第一介电层及第二介电层，所述打印设备一侧设有用于预固化导电材料的固化灯。

进一步地，所述导电材料为导电墨水或者金属粉末。

本发明提供的印刷电路板的制造方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明印刷电路板的制造方法在基板上打印具有电路微槽的第一介电层或者在第一介电材料上通过激光刻蚀出电路微槽，并在电路微槽内打印导电材料，打印精度和激光刻蚀精度较高，且电路微槽可有效的约束导电材料，保证线宽的精度，打印后的预烧结固化保证了信号层的厚度精度，另外，亲疏水处理可避免导电材料溅射至电路微槽外，最后，采用打印的方法制造信号层，无需采用传统的曝光、显影、蚀刻、电镀等工艺制造电路板，不会对环境造成污染，且材料利用率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的印刷电路板的制造方法的流程图；

图2为本发明实施例打印第一介电层后的结构示意图；

图3为本发明实施例激光刻蚀的结构示意图；

图4为本发明实施例打印信号层后的结构示意图；

图5为本发明实施例打印第二介电层后的结构示意图；

图6为本发明实施例打印焊盘后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的印刷电路板的制造方法进行说明。该印刷电路板的制造方法，包括如下步骤：

S10：在已制作完成的基板1上打印第一介电层2，第一介电层2具有与待制作电路形状相同的电路微槽30；

S20：在电路微槽30中打印导电材料至其填满所述电路微槽30，形成信号层3；

S30：在第一介电层2的表面打印第二介电层5，第二介电层5具有连通第一电路层的导电孔60；

S40：在所述导电孔60中打印导电材料至其填满所述导电孔60，形成焊盘6。

在步骤S10中，已制作完成的基板1可为玻璃板、硅板等绝缘材料，也可为制作好的信号层3。当然，在其他实施例中，基板1也可由金属材料制成，基板1的具体材料和工艺状态此处不作限定。第一介电层2由绝缘材料打印而成，绝缘材料可为绝缘油墨，该绝缘油墨与环氧树脂的功能类似，且该绝缘材料打印挥发后不含污染环境的成分，因此在加热、打印、固化的过程中，不会产生有害的气体，不会污染环境。第一介电层2的厚度为微米级别，其具体厚度可根据实际生产需求而定。更具体地，第一介电层2可采用打印设备打通过喷墨打印或者墨水直写的方式打印而成，绝缘材料在待打印前呈液态。在其中一个实施例中，打印设备在打印绝缘材料之前，先将待制作电路的图形上传至打印设备中，再根据该待制作电路图形计算出与其相反的第一介电层2的图形(除去待制作电路的图形)，然后根据计算出的第一介电层2的图形，该图形具有电路微槽30，然后将绝缘材料打印至基板1上。喷墨打印头4的打印路径可为：回字形路径，从基板1的边缘向内部环绕打印；折返路径，沿其中一个方向打印至图形的边缘，然后折返打印方向打印至另一侧的边缘。在其他实施例中，也可通过粘结剂将绝缘层压合于基板1上，粘结剂涂覆于介电层对应的区域，不能涂覆于电路微槽30或者导电孔60对应的区域，避免影响导电性能。可选地，电路微槽30的宽度在80μm至150μm之间，电路微槽30的厚度在18μm至70μm之间。

在步骤S20中，导电材料可为导电墨水或者金属粉末，导电材料也可通过打印设备打印至电路微槽30中，更具体地，导电材料可采用打印设备打通过喷墨打印或者墨水直写或通过喷嘴方式打印而成，在电路微槽30被填满后，可通过热固化、光固化等多种方式固化导电材料，形成信号层3。

在步骤S30中，电路微槽30被填满后，在第一介电层2及信号层3的表面打印第二介电层5，第二介电层5的材料可与第一介电层2的材料相同，第二介电层5的打印步骤及方式也可与第一介电层2相同，与第一介电层2的不同之处在于，第二介电层5上具有导电孔60，导电孔60中打印导电材料后可与信号层3连通，形成焊盘6，该焊盘6可用于与外部器件焊接或者连接上下两个PCB板。导电孔60可为圆孔、方孔等，其具体形状此处不作限定。

在步骤S40中，导电孔60中的导电材料也可为导电墨水或者金属粉末，导电材料也可通过打印设备打印至导电孔60中，在导电孔60被填满后，可通过热固化、光固化等多种方式固化导电材料，形成焊盘6。

本发明提供的印刷电路板的制造方法，与现有技术相比，本发明印刷电路板的制造方法通过在基板1上打印具有电路微槽30的第一介电层2，并在电路微槽30内打印导电材料，通过打印的方法分别制造介电层和信号层3，充分利用导电材料，同样地，采用打印的方法制造焊盘6，无需采用传统的曝光、显影、蚀刻、电镀等工艺制造电路板，不会对环境造成污染。

进一步地，作为本发明提供的印刷电路板的制造方法的一种具体实施方式，在步骤S20后，重复步骤S10至S20，形成具有多层信号层3的印刷电路板。每重复一次S10和S20，该印刷电路板即多一层信号层3，其信号层3的层数根据具体设计需求选定，此处不作限定。然后，进行步骤S30、步骤S40，印刷电路板的最上层均由焊盘6和介电层组成，便于与印刷电路板其它层或者器件连接。

进一步地，作为本发明提供的印刷电路板的制造方法的一种具体实施方式，步骤S10包括：

在已制作完成的基板1上放置或打印完全覆盖于基板1的绝缘层；

根据待制作电路的形状，采用激光刻蚀的方式刻蚀出电路微槽30，形成第一介电层2。

在该实施例中，绝缘层上没有孔、槽，将待制作电路所对应的区域及第一介电层2所对应的区域完全覆盖，绝缘层的材料与第一介电层2的材料完全相同，打印后再采用激光蚀刻的方法蚀刻出电路微槽。绝缘层也可使用打印设备喷墨打印，在打印之前，先将绝缘层的形状及位置信息上传至打印设备中，喷墨打印头4的路径也可为回字形路径或者折返路径。绝缘层制作完成后，再将待制作电路的形状和位置上传至激光刻蚀机，激光刻蚀机控制加工参数，可采用脉冲宽度为纳秒或脉冲宽度为皮秒的紫外激光器5进行刻蚀，保证刻蚀过程处于“冷加工”的状态，使其刻蚀过程中的热影响区处于较小的范围，避免绝缘层出现过度烧灼的现象。当然，第二介电层5及导电孔60的形成也可采用上述步骤完成。

另外，在打印绝缘层后，对绝缘层进行物理、机械或者化学表面处理，便于进行后续工艺，该表面处理包括、清洗、烘干、亲水、疏水、表面粗糙度调整、涂层等处理。在形成电路微槽后也可对第一介电层的表面进行表面处理。

进一步地，作为本发明提供的印刷电路板的制造方法的一种具体实施方式，步骤S20包括：

在所述电路微槽30中多层打印导电材料，并固化导电材料；

重复上述步骤至导电材料填满电路微槽30。

步骤S40也可包括上述步骤。在该实施例中，采用多层打印的方式填满电路微槽30或者导电孔60。喷墨打印头4的侧边可设置固化灯，固化灯可为红外灯、紫外灯等，此处不作限定。固化灯的设置使得在打印设备在打印的过程中，灯照导电材料或者绝缘材料，使导电材料或者绝缘材料在打印完成后即呈半固化状态，防止墨滴扩散，使打印厚度可控。

在打印预定层数的导电材料后，进行预烧结固化处理，使得已打印的各层材料实现熔融连接，避免各层之间连接不充分导致电阻率增加。每打印预定层数的材料后均进行预烧结固化处理，当进行了预定次数的预烧结固化处理之后，再进行光子烧结固化处理，使各个预烧结固化处理层之间熔融连接，避免预烧结固化处理层之间连接不充分导致电阻率增加。预定层数和预定次数此处不作限定。例如，导电材料为导电墨水，导电墨水中含有纳米银颗粒，纳米银颗粒的粒径在20nm至200纳米之间，可为50nm，单次打印的厚度为500nm，重复打印填充5次后，所得的厚度为2.5μm，在打印5次后即进行预烧结固化处理。当然，在预烧结固化处理前的打印层数可为3、4、6等层数，此处不作限定。当进行了两次预烧结固化(十次打印)之后，再进行整体光子烧结。可选地，烧结电压为300V-1000V，辐射功率在2.0KW/cm²至40KW/cm²，脉冲宽度在20μs至0.15s之间，烧结速度为10m/min至150m/min。步骤S40中，焊盘6的固化也可采用预烧结固化及光子烧结固化的方式，当然也可采用固化灯照射的方式固化，照射时间为500ms至300s。

进一步地，作为本发明提供的印刷电路板的制造方法的一种具体实施方式，在步骤S10后，对所述电路微槽30的内壁和第一介电层2的表面进行改性处理，使电路微槽30的内壁具有亲水性、第一介电层2的表面具有疏水性。当然，也可在步骤S30后，对导电孔60的内壁和第二介电层5的表面进行改性处理，使导电孔60的内壁具有亲水性、第二介电层5的表面具有疏水性。在打印时，导电材料或为液态，易附着于亲水性表面，避免导电材料溅射至介电层的表面，保证打印的质量。

进一步地，作为本发明提供的印刷电路板的制造方法的一种具体实施方式，将基板1去除后，第一介电层2、信号层3、第二介电层5、焊盘6共同形成了单层柔性PCB，重复步骤S10至S40多次后，即可得到多层柔性PCB。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.印刷电路板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：在已制作完成的基板上打印第一介电层，所述第一介电层具有与待制作电路形状相同的电路微槽；

S20：在所述电路微槽中打印导电材料至其填满所述电路微槽，形成信号层；

S30：在所述第一介电层的表面打印第二介电层，所述第二介电层具有连通所述信号层的导电孔；

S40：在所述导电孔中打印导电材料至其填满所述导电孔，形成焊盘。

2.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于，在步骤S20后还包括：

重复步骤S10至S20，形成具有多层信号层的印刷电路板。

3.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于，步骤S10包括：

在已制作完成的基板上放置或打印覆盖于基板的绝缘层；

根据待制作电路的形状，采用激光刻蚀的方式刻蚀出所述电路微槽，形成所述第一介电层。

4.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于，步骤S20包括：

在所述电路微槽中多层打印导电材料，并固化导电材料；

重复上述步骤至导电材料填满所述电路微槽。

5.如权利要求4所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：导电材料填满所述电路微槽后，对该电路微槽中的所有导电材料整体固化。

6.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于，步骤S40包括：

在所述导电孔中打印多层导电材料，并固化导电材料；

重复上述步骤至导电材料填满所述导电孔。

7.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于，在步骤S10后还包括：

对所述电路微槽的内壁和所述第一介电层的表面进行改性处理，使所述电路微槽的内壁具有亲水性、所述第一介电层的表面具有疏水性。

8.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：在步骤S10及步骤S30中，使用打印设备打印第一介电层及第二介电层，所述打印设备一侧设有用于预固化导电材料的固化灯。

9.如权利要求1所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述导电材料为导电墨水或者金属粉末。