CN1095173C - 刚/柔性印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种刚/柔性印刷电路板及其制造方法，其中的电路走线图形是通过蚀刻一种柔性多层电路构件外表面上的导电层而形成的。采用“非电”方法将一种保护性阻挡材料(38，40)附着在蚀刻出的铜走线上，并将铜走线包封起来。外部电路构件包括浸渍了还氧树脂的玻璃纤维粘结膜层(预浸粘结膜)(50，52)和铜箔层(54，56)，外层电路构件被层压在柔性电路构件上。在层压之前，预浸粘结膜层被挖出(或采用其它方法)一个“窗区”。相对柔软的“窗区”确定了刚/柔性电路板的柔性区域(70)。在铜箔层被蚀刻之后，剥去柔性电路板的柔性区域的保护性阻挡材料。

Description

刚/柔性印刷电路板及其制造方法
发明领域
本发明涉及印刷电路板领域，特别是涉及一种刚/柔性印刷电路板的制造。这种刚/柔性印刷电路板有刚/柔两部分以适合非平面空间的安装。
背景技术
印刷电路板技术发展至今，已经能够制造所谓的“刚/柔”性电路板，这种电路板同时具有刚、柔性电路板的特性。其中，刚性部分用于安装电路元器件、通过连接件与外层缆线连接、以及为元器件和连接件之间提供电路内连接；而柔性部分用于电路内连接，可使电路板按需要弯曲或呈某种形状。如人们所知，使用一个刚/柔性电路板，其两个刚性部分由一个柔性部分连接并可折叠成“U”形，这样，电路板上立体元器件的密度一定高于两个彼此分开而由传统连接技术相连的电路板上元器件的密度。
刚/柔性电路板有多种结构及多种制造方法。一些刚/柔性电路板是将一组柔性层层压而成的。这些柔性层按照需要一层为绝缘层，一层为导电层交替布置。柔性区域的形成技术包括选择性地去除部分外叠层。由于去除的区域相对较薄，因此，其柔性高于周围未去除的部分。
一种制造刚/柔性电路板的方法是使用一个柔性绝缘芯层，绝缘芯层的两面被铜所覆盖。铜层被选择地蚀刻而形成电路走线。然后，在每一面上层压一层绝缘层和另一导电层。由此形成的刚/柔性电路板具有4层或更多层导电层。在层压之前，外层绝缘层先被开孔，被开孔处将是刚/柔性电路板的柔性区域。孔的形成可采用例如挖孔等方法。上述外层导电层是由薄的导电金属箔(如铜箔)形成的。由于所述导电金属箔的脆性，因此，通常不适宜在层压之前进行蚀刻或成形。相反应首先将其层压在电路板上以获得一定的机械稳定性，再用适当的方法去除一部分(如化学蚀刻法)。
上述工艺的潜在问题是，在外层压绝缘层的开孔处，紧挨着绝缘芯层的内层上的铜走线暴露在外。在蚀刻外层压箔之前，需要采取一些措施来保护上述暴露在外的金属走线不至被蚀刻剂损坏。通常，在层压预加工好的绝缘层之前，用一个或更多附加工序在柔性电路板上附着一种惰性材料的“掩模”。附着在外层压绝缘层开孔处的掩模需要通过某种方式与外层周边保持密封，例如把掩模“紧塞”在下一个层压层的下面。在蚀刻外导电层时，掩模可保护柔性电路板上的电路不被蚀刻。
上述形成掩模的工艺存在一些缺陷。就可靠性而言，在“窗区”周边，掩模与外层压绝缘层之间很难形成良好的密封，因此蚀刻剂或其它污染物可能进入电路结构中而损坏电路板或缩短电路板的使用寿命。从成本角度来看，多一个单独的形成掩模的工序将会增加整个工艺及其刚/柔性电路板的成本和复杂程度，这是人们所不希望的。
人们希望改进刚/柔性电路板的制造方法，在保持或提高电路板稳定性的同时，降低其成本和复杂程度。
发明内容
本发明公开了一种刚/柔性电路板及其制造方法，其中，在刚性的外层电路结构上蚀刻铜箔之前，避免了复杂且高成本的在柔性电路上形成掩模的步骤。由此使刚/柔性电路板的成本效应得以改善。
在本发明所公开的方法中，电路走线图形是通过蚀刻一种柔性多层电路板构件的外表面导电层得到的。在经蚀刻得到的电路走线上附着一种保护性阻挡材料，以阻挡后面将使用的铜蚀刻液。例如包括锡和锡与氧化物的结合物的阻挡材料能够阻挡氨基的铜蚀刻液。阻挡材料的附着采用“非电”方法，例如将柔性电路板浸在含有离子锡的水溶液中。保护性阻挡材料粘附于铜走线上，并且包封铜走线，以利于后续加工。
然后将电路板的外层构件层压在柔性构件上。在一个实施例中，其外层构件包括浸有还氧树脂的粘结膜(预浸粘结膜)和铜箔层。所述预浸粘结膜在层压于柔性构件之前被挖出(亦可采取其它方法)一个“窗区”，该“窗区”确定了刚/柔性电路板的相对柔软的柔性区域，使电路板能够折叠、弯曲或呈其它形状，以适合给定的包装或安装条件。
在外层蚀刻过程中，位于预浸粘结膜“窗区”上的铜箔用化学蚀刻剂去除。所用蚀刻剂对前面所加的保护性阻挡层不产生影响。铜箔被蚀刻之后，剥去电路板柔性区域处的保护性阻挡层。然后在电路板上涂覆一层密封膜，覆盖外层构件与柔性区域的接合边缘，将电路板密封，以防潮湿和其它污染物。
本发明公开的制造方法有几个优点。电路板刚性构件被蚀刻时，柔性电路板铜走线上的保护性阻挡层能够防止柔性区域的铜走线被蚀刻，从而保护铜走线。因而不需要单独在内层上进行涂覆焊料或覆盖涂层的工序。最外层的涂层将电路板外层构件与柔性区域邻接的边缘密封，在整个电路板上形成一个厚度相当均匀的连续涂层。此外，还省去了为去除柔性区域上的铜箔“块(pouch)”所用的机加工工序。
本发明的其它情况、特性及优点公开在下面的详细说明中。
附图说明
图1是根据本发明制造电路板的柔性内层电路构件的加工流程图；
图2是示意图，表示由图1的工序制造的柔性内部电路构件；
图3是示意图，表示图2所示的柔性内层电路构件及要层压的外层所形成的中间工件；
图4是示意图，表示如图3所示进行层压、然后去除部分外铜箔层而将柔性内层电路板构件的柔性区域暴露在外的工件；
图5是示意图，表示图4所示的工件在柔性内层电路板构件的柔性区域处的浸锡层剥去后的情况；
图6是示意图，表示图5所示的工件上涂覆了密封涂层后的情况。
具体实施方式
申请号为No.60/088,282、申请日为1998年6月5日、名称为“刚/柔性印刷电路板”的美国临时专利申请作为本发明的基础。
图1所示的是刚/柔性电路板所用的柔性内层构件或者说“内层”的制造工艺。在步骤10中，对覆盖有铜的柔性基片进行冲孔。所述基片可以是玻璃增强的还氧树脂或聚酰亚胺“预浸”材料，即人们通常所说的“薄芯材FR4”。柔性基片还可以是以粘结剂为基质或无粘结剂的聚酰亚胺薄膜。在步骤12中，在基质的两个覆铜面按一定图形涂覆光致抗蚀材料，所述图形与此种柔性基材制作的电路内连接装置相关。上述图形在步骤14中用紫外线暴光并在步骤16中显影。在步骤18中，没有被暴光的光致抗蚀剂覆盖的铜用合适的化学蚀刻剂进行蚀刻，例如用氨基蚀刻溶液。在步骤20中，剥去光致抗蚀剂。在步骤22中，检验所得到的内连接铜走线。在步骤24中，铜走线上被覆盖一层保护性阻挡材料，为后面的工序作准备。在所示的实施例中，所用阻挡材料为锡，这些锡通过将电路板构件浸在含有离子锡的溶液中而附着到上面。
图2所示的是由图1的工序所得到的“内层”。该“内层”包括FR4芯层32、铜信号层34和36以及浸锡层38和40。图2所示的层34、36、38和40看起来都是整块的和光滑的，但是，实际上由于选择性的蚀刻而在层34和36上分别形成电路走线，因此，这些层上都形成电路图形。层38和40的浸锡粘附在层34和36的铜表面上，并将层34和36的铜走线包封起来，而中心层32不会被覆盖，因为那里由层34和36所带的铜已经被蚀刻掉了。
在另一个实施例中，保护性阻挡材料不是锡而是其它材料如金。该保护性材料应充分包封层34和36上的铜走线，并能阻挡后面工序所使用的铜的化学蚀刻剂。此外，这种材料应能够提供一种表面，该表面可与后面将涂覆的粘结膜充分粘结，如下所述。
图3是一个分解示意图，表示下一步制造工序。预浸粘结膜层50和52层压于内层30的外表面，铜箔层54和56被施于粘结膜层50和52的外表面。尽管一般说来上述粘结膜层50和52及铜箔层54和56都是柔性的，但是它们经过层压后得到的总体结构的刚性却明显强于单独的内层30。在层压于内层30之前，预浸粘结膜层50和52分别被挖出(也可采用其它方法)“窗区”58和60。如下面更详细描述的那样，“窗区”58和60即为刚/柔性电路板的柔性区域，它具有相对较高的柔性。这部分也就是被称作刚/柔电路板的“柔”区。在预浸粘结膜层50和52及铜箔层54和56层压之后，“窗区”58和60周围的材料围成“盒子(pouches)”。这些“盒子”会在后面工序中被去除(如下面详述)。
在另外一个实施例中，粘结膜层50和52可由不同的材料形成。例如1密耳的聚酰亚胺层和1密耳的丙烯酸粘结剂外层。这种粘结膜可通过购买杜邦(DuPont)公司的商标名称为KAPTON LFO 111的产品而得到。
下一个步骤是选择性地蚀刻外铜层54和56，方法类似于图1所示的蚀刻内铜层34和36(图2)的方法。然而，外铜层54和56上的电路图形是这样的：与“窗区”58和60邻接的部分完全被去除，以形成刚/柔性电路板的柔性区域70(如图4所示)。去除铜箔所使用的是化学蚀刻剂，例如氨基蚀刻剂，它对浸锡的“内层”30不产生影响。去除层54和56的部分铜箔所用的蚀刻剂对层34和36(图2)的整体走线不产生影响。
如图5所示，下面的步骤是剥去位于柔性区域的浸锡层38和40。剥除方法可用已知的方法，例如被许多电路板制造商使用的2部分(锡/铅)剥离法。也可以使用1部分剥离法。
图6所示的下一步骤是将柔性焊药覆盖层80和82附着于刚/柔性电路板上。该覆盖层80和82从柔性区域70到刚性部分连续并均匀地覆盖电路板。特别是与柔性区域邻接的边缘部分84和86被密封地覆盖，以防止湿气和其它污染物进入层压构件内。在一种工艺中，层80和82所使用的材料是以还氧树脂为基质的材料(如著名商标PALCOAT的产品)。所述材料使用时喷在刚/柔性电路板上。在另一种工艺中，使用的是光描摹掩模(如DuPont公司的著名商标PICTM的产品)。
尽管在所示的实施例中，保护性阻挡层38和40是均匀的锡层，而在其它实施例中可能柔性区域70处用锡层，刚性部分则使用另一种材料。例如对于刚性部分可以使用氧化物(如氧化锡)。
以上描述了一种刚/柔性电路板及其制造方法。对于本领域的普通技术人员来说，很清楚，在不违背本发明思想的情况下，可以对所述方法和装置进行各种调整和改变。因此本发明应由下面的权利要求来确定本发明的范围和精神。

Claims (10)

1.一种制造刚/柔性印刷电路板的方法，包括下列步骤：
对柔性的第一构件表层上的铜电路走线附着一种保护性阻挡层，该保护性阻挡材料能够阻挡后面工序中将用到的铜蚀刻剂溶液；
在上述保护性阻挡材料被附着之后，至少一个第二构件被层压在所述第一构件的表面上，该第二构件包括开有窗孔的绝缘层和外铜箔层，铜箔层的一部分覆盖了所述的窗孔；
用铜蚀刻剂溶液对外铜箔层进行蚀刻，有效地去除外铜箔层覆盖在绝缘层窗孔上的部分，因此第一电路构件的柔性区域暴露在外；
剥去附着在第一电路构件柔性区域的铜走线上的保护性阻挡材料，该柔性区域经上述蚀刻工序而暴露在外；
在前面工序制成的层压构件上涂覆密封膜，将第一构件的柔性区域及与第二构件的邻接边缘密封，以阻止潮湿和其它污染物；
2.根据权利要求1所述的方法，其中，附着保护性阻挡层的步骤包括以下步骤：将第一构件浸在一种水溶液中，这种水溶液含有离子形式的保护性阻挡材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，保护性阻挡材料是锡。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第二电路构件包括作为绝缘层的玻璃加强型粘结膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，铜蚀刻剂溶液是氨基蚀刻溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述涂覆密封膜的步骤包括以下步骤：在刚/柔性电路板上喷涂以还氧树脂为基质的材料。
7.一种刚/柔性印刷电路板，包括：
一个具有一绝缘层和一导电层的柔性内层，所述的导电层包括导电的电路走线，所述的内层贯穿印刷电路板的相对柔性部分和相对刚性部分，其中刚性部分的导电电路走线上覆有保护性阻挡材料，柔性部分的导电电路走线上则没有覆盖上述保护性阻挡材料；
至少有一个外层，被层压于电路板内层的刚性部分上，该外层包括一个绝缘层和一个导电层，绝缘层粘附在内层的被覆盖的电路走线上，导电层则粘附在所述的绝缘层上；以及
覆盖电路板刚性及柔性部分的密封膜，它有效地密封了柔性部分与刚性部分的边界处，以阻止潮湿及污染物。
8.根据权利要求7所述的印刷电路板，其中，所述的保护性阻挡材料是锡；
9.根据权利要求7所述的印刷电路板，其中，所述的外层包括作为绝缘层的玻璃加强型粘结膜。
10.根据权利要求7所述的印刷电路板，其中，所述的密封涂层包括以还氧树脂为基质的材料。
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