CN109963406B - 具内埋电阻的柔性电路板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具内埋电阻的柔性电路板的制作方法，其包括如下步骤：提供一复合板，所述复合板包括基板、形成在所述基板上的物理显影核层及在形成在所述物理显影核层表面性的卤化银乳剂感光层；对所述复合板依次进行曝光、显影、水洗步骤以在所述基板表面形成银层；在所述银层的表面形成导电线路层，所述导电线路层包括有开口，所述开口显露部分银层形成内埋电阻。

Description

具内埋电阻的柔性电路板及其制作方法

技术领域

本发明涉及电路板制作领域，尤其涉及一种具内埋电阻的柔性电路板及其制作方法。

背景技术

随着电子产品需求快速发展且在轻薄短小，高频化，多功能化的趋势下,使组件内埋化成为整合性PCB的重要技术。同时可穿戴设备的风起云涌，内埋组件，譬如，内埋电阻、内埋电感、内埋电容等技术也在电子产品中得到越来越广泛的应用和开发。

现有技术中，内埋电阻一般通过嵌入式设置或者通过图形转移的方式制作。嵌入式电阻不利于电路板的薄型化；利用图形转移的方式形成内埋电阻时，第一次是图形转移制作导电线路层先用普通蚀刻药水将铜线路蚀刻出来，后用特殊的碱性蚀刻药水将裸露的电阻材料蚀刻掉；第二次图形转移制作电阻层：使用高选择性的蚀刻药水将电阻区上方的铜层蚀刻掉，留下电阻层。在这个过程中，需要使用特殊碱性蚀刻液实现与铜线的差分蚀刻，，不能伤害铜线，过程繁琐，碱性蚀刻液的大量使用，不利于环境的友好化。

发明内容

因此，有必要提供一种能解决上述技术问题的电路板及其制作方法。

一种具内埋电阻的柔性电路板的制作方法，其包括如下步骤：

提供一复合板，所述复合板包括基板、形成在所述基板上的物理显影核层及在形成在所述物理显影核层表面的卤化银乳剂感光层；

对所述复合板依次进行曝光、显影、水洗步骤得到单面覆银基板，所述单面覆银基板包括基板及形成在所述基板表面的银层；

在所述银层的表面形成导电线路层，所述导电线路层显露部分银层形成内埋电阻。

在一个优选实施例中，在形成所述导电线路层之后还包括在所述导电线路层的表面形成覆盖层的步骤，所述覆盖层还覆盖所述内埋电阻。

在一个优选实施例中，在所述银层表面形成导电线路层的方法包括：

在所述银层的表面形成一层感光膜；

对所述感光膜进行曝光、显影以在所述内埋电阻的表面形成一层保护层；

在所述银层的未被所述保护层覆盖的表面形成一层铜层以形成所述导电线路层；及

移除所述保护层，从而在所述银层表面形成了导电线路层。

在一个优选实施例中，在所述银层表面形成所述铜层的方法包括利用化学沉积或者电镀的方法。

在一个优选实施例中，在显影步骤中使用的显影液由保护剂、促进剂、银络合剂、显影剂、抑制剂以及增稠剂形成。

在一个优选实施例中，所述保护剂为无水亚硫酸钠、无水亚硫酸钾、焦性亚硫酸钠或焦性亚硫酸钾中的一种或者多种的混合物；所述促进剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾中的一种或者多种的混合物；所述银络合剂是硫代硫酸钠、有机铵或、吡啶、嘧啶中的一种或者多种的混合物；所述显影剂是对苯二酚、米吐尔、菲尼酮、4-甲基菲尼酮中的一种或者多种的混合物；所述抑制剂是溴化钾、苯并三氮唑或六硝基苯并咪唑中的一种或者多种的混合物；增稠剂是羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素钠盐。

在一个优选实施例中，所述银层的电阻值随着银络合剂的不同而不同。

在一个优选实施例中，所述银层的电阻随着曝光强度的增大而增大。

一种具内埋电阻的柔性电路板，其包括基板、形成在所述基板表面的银层及形成在所述银层表面的导电线路层，所述导电线路层的材料为铜，所述导电线路层包括有开口，所述开口显露的所述银层作为内埋电阻。

在一个优选实施例中，所述导电线路层的表面还形成有覆盖层，所述覆盖层还填充所述开口，且覆盖所述内埋电阻。

与现有技术相比，本发明提供的具内埋电阻的柔性电路板制作方法制作形成的具内埋电阻的柔性电路板，内埋电阻通过常规的电路板工艺制作形成，无需再开发新制程、新技术、新设备；所述导电线路层通过化学镀或者电镀的方法形成，省去了分别采用蚀刻方式形成的电阻与铜导电线路之间需要差分蚀刻的工艺；可以通过调整曝光强度，显影剂中络合剂的种類，显影温度等工艺參數來控制银层的狀况如银颗粒形态，尺寸，堆积狀况，也即可以通过调整工艺参数来实现特定形状下的阻值要求；银盐扩散转移法工艺成熟，在计算机直接制版(CTP，Computer To Plate,CTP)中被广泛使用，容易转化为FBC的量产工艺。

附图说明

图1是发明第一实施例提供的复合板的剖面示意图。

图2～4是对复合板进行曝光且显示不同曝光阶段的剖面示意图。

图5是曝光后的复合板进行显影的剖面图。

图6是对显影后的复合板进行水洗步骤在所述基板表面形成银层的剖面图。

图7是曝光强度对银层结构的影响在电镜下观察到的示意图。

图8A是显影液温度为20度、络合剂为硫代硫酸钠时形成的银层在电镜下观察到的示意图。

图8B是显影液温度为40度、络合剂为硫代硫酸钠时形成的银层在电镜下观察到的示意图。

图9A代表的是以硫代硫酸钠作为银络合剂时的银层堆积情况在电镜下观察到的示意图。

图9B代表有机胺作为银络合剂时的银层堆积情况在电镜下观察到的示意图。

图9C代表硫代硫酸钠与吡啶化合物共同作为络合剂时的银层堆积情况在电镜下观察到的示意图。

图9D代表有机胺与吡啶化合物共同作为络合剂时的银层堆积情况在电镜下观察到的示意图。

图10是在图6形成的银层的部分表面形成感光膜后的剖面图。

图11是在图10形成的银层的部分表面形成保护层后的剖面图。

图12是在图10形成的银层表面、除保护层以外的区域形成导电线路层的剖面图。

图13是在图11所述的导电线路层表面形成覆盖层的剖面示意图。

主要元件符号说明

电路板 100

复合板 10

基板 12

物理显影核层 14

卤化银乳剂感光层 16

氯化银晶核 160

银层 20

内埋电阻 22

导电线路层 30

感光膜 40

开口 32

保护层 42

覆盖层 50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

第一实施例

下面以制作单层电路板为例，来说明本技术方案提供的电路板100的制作方法，所述电路板100的制作方法包括如下步骤：

第一步S1，请参阅图1，提供一个复合板10，所述复合板10包括基板12、涂布在所述基板12上的物理显影核层14及在形成在所述物理显影核层14表面的卤化银乳剂感光层16。

其中，所述基板12的材质为柔性材料，譬如，所述基板12的材质可以为聚酰亚胺(Polyimide,PI)。

所述物理显影核14为纳米金属硫化物及醇溶液形成的物理显影核，如硫化银(Ag₂S)的醇溶液。

所述卤化银乳剂感光层16主要由由明胶、水溶性高分子、卤化银颗粒和水组成。其中以1升卤化银乳剂为基准，在1升卤化银乳剂中含有明胶和水溶性高分子为22g～60g，卤化银颗粒为20g～80g，余量为水，水溶性高分子是明胶重量的5％～25％。

所述的在1升卤化银乳剂中含有明胶和水溶性高分子优选是30g～50g。所述的卤化银乳剂中水溶性高分子优选是明胶重量的10％～20％。所述的在1升卤化银乳剂中含有卤化银颗粒优选是30g～60g。所述的卤化银颗粒的粒径平均大小在0.25μm～0.5μm之间。所述的卤化银颗粒是由氯化银和碘化银组成的氯碘化银颗粒，其中氯化银的摩尔含量占卤化银颗粒的90％～99.9％，碘化银的摩尔含量占卤化银颗粒的0.1％～10％。所述的水溶性高分子为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇，或者是二者以任意比例的混合物。

为了适用不同激光光源的曝光需求，用于形成卤化银乳剂感光层16的卤化银乳剂中通常加入了不同结构的光谱增感染料，如405nm紫激光增感染料、488nm蓝绿激光增感染料、532nm绿激光增感染料和660nm红激光增感染料等。所述卤化银乳剂感光层16中包括有阵列排列的卤化银晶核160。

第二步S2，请参阅图2～5，对所述卤化银乳剂感光层16进行曝光、显影及水洗步骤，从而在所述基板10上形成一层银层20。部分所述银层20可以用于形成内埋电阻。

S21：曝光的步骤，请参阅图2，根据卤化银乳剂中所加入光谱增感染料的不同，所述卤化银乳剂感光层16可通过405nm、532nm或488nm的激光进行扫描曝光。

S22：显影的步骤，请参阅图3～5，显影液由显定合一的碱性溶液组成。具体地，显影液由保护剂、促进剂、银络合剂、显影剂、抑制剂以及增稠剂组成。

其中保护剂是：无水亚硫酸钠、无水亚硫酸钾、焦性亚硫酸钠或焦性亚硫酸钾等。保护剂占显影液的总重量的百分比为60％。

促进剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾等。促进剂占显影液的总重量的百分比为15％。

银络合剂是硫代硫酸钠、有机铵或、吡啶、嘧啶等。银络合剂占显影液的总重量的百分比为7％。

显影剂是对苯二酚、米吐尔、菲尼酮、4-甲基菲尼酮等或它们的混合物。显影剂占显影液的总重量的百分比为15％。

抑制剂是溴化钾、苯并三氮唑或六硝基苯并咪唑等。抑制剂占显影液的总重量的百分比为1％。

增稠剂是羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素钠盐等。增稠剂占显影液的总重量的百分比为2％。

显影分三个阶段进行。在显影的第一阶段：请参阅图3，未曝光的卤化银与显影液形成银络合物从而使卤化银乳剂感光层16溶解。

在显影的第二阶段：请参阅图4，形成的银络合物向显影液和物理显影核层14中扩散。箭头方向代表银络合物扩散的方向。

在显影的第三阶段：请参阅图5，物理显影核层14中的物理显影核催化银络合物，发生氧化还原反应产生金属银沉积在所述基板12的表面。

也即，在显影过程中，曝光区域的卤化银晶核160经过化学显影还原为银并留在卤化银乳剂感光层中；未曝光区域的卤化银与显影液中的络合剂结合，扩散至物理显影核层，在物理显影核的催化作用下还原为物理显影银，形成致密的银层20沉积在基板12表面。

S23：水洗的步骤，请参阅图6，此步骤是利用水洗去卤化银乳剂感光层的未形成银的物理显影核层14。显影后的基板12经水洗液淋洗后，曝光区域的卤化银乳剂感光层16被去除；由于物理显影核层14的介质为醇，亲水性好也可以被水洗去，从而，在所述基板12的表面形成银层20。形成银层20是后续为了使银层20的部分位置作为内埋电阻。

通过此种方法形成的银层20，银层20的阻值范围介于0.1-1000欧姆。根据电阻的计算公式R＝ρ*L/A

其中，R＝电阻值；

ρ＝电阻系数；

L＝电阻的长度；

W＝电阻的宽度；

H＝电阻的厚度；

Rs＝方阻；

A＝H*W截面积；

所以，如此可以计算得到R＝(ρ/H)*(L/W)＝Rs*L/W，所以，当为了电路板的薄型化考虑时，可以通过调整形成的银层20的长度及宽度来调整电阻值。

请继续参阅图7～9，图7～9显示的是形成银层20在电镜下的图像。

如图7A～7D所示，其中白色部分为金属银颗粒，黑色部分为基底。图7A中，曝光能量是25mJ,影像密度是0.85；图7B中，曝光能量是50mJ,影像密度是0.72；图7C中，曝光能量是75mJ,影像密度是0.25；图7D中，曝光能量是100mJ,影像密度是0.18。由图中可以看出，对于不同曝光强度，银层呈颗粒狀堆积，但是以较弱的曝光强度时，银颗粒數目多，堆积紧密。随着曝光能量的增加；银颗粒數目逐渐减少，银颗粒间的间距相应地增加，银颗粒间距增大意味着导电性能减弱，从而，电阻就意味着增加。因此银层20的电阻随着曝光强度的增大而增大。

图8A及图8B代表不同显影温度下，形成的银层在电镜下的照片。具体的，当显影液中的络合剂为硫代硫酸钠时，分别在20℃，40℃进行显影，在40度时银颗粒堆积的更紧密，银颗粒之间的间隙更小，从而，导电效果越好；导电效果越好，也即意味着电阻越小。也即内埋电阻的电阻值随着显影温度的增加而减小。

图9A～9D为采用不同银络合剂进行显影时形成的银层20的堆积狀态及密度。其中，图9A代表的是以硫代硫酸钠作为银络合剂时的银层堆积情况；图9B代表有机胺作为银络合剂时的银层堆积情况；图9C代表硫代硫酸钠与吡啶化合物共同作为络合剂时的银层堆积情况；图9D代表有机胺与吡啶化合物共同作为络合剂时的银层堆积情况。

可以看出，显影液中银络合剂的种类不同，最后形成的银层的堆积状况不同。银颗粒數目多，堆积越紧密，银层的导电能力越强，意味着银的电阻值就越小。因此可以通过选择不同的银络合剂及助剂来改善形成的银层的电阻。

因此，可以通过调整曝光强度，物理显影层中络合剂的种类，显影温度等工艺参数来控制银层的狀况，如银颗粒形态，尺寸，堆积状况等。

第三步S3，请参阅图10～图12，在所述银层20上不需要作为电阻的位置化学镀铜，形成导电线路层30。具体地，在本实施方式中，是在所述银层20的表面形成导电线路层30，所述导电线路层30包括有开口32，所述开口32就是预先设置的需要形成电阻的位置，从而，所述开口32显露的那部分银层20即作为内埋电阻22。

在所述银层20表面形成导电线路层30的方法包括：

请参阅图10，在所述银层20的表面形成一层感光膜40；

请参阅图11，对所述感光膜40进行曝光、显影以在所述银层20的部份表面形成一层保护层42；

请参阅图12，利用化学镀或者电镀的方法在所述银层20的未被所述保护层42覆盖的表面电镀一层铜层，电镀的所述铜层形成所述导电线路层30；及

移除所述银层20表面的所述保护层42，移除的所述保护层42形成导电线路层30的开口，所述开口32显露部分所述银层20作为内埋电阻22。在图12中，虚线范围内的银层即为内埋电阻22。

第四步S4，请参阅图13，在所述导电线路层30的表面形成覆盖层(CoverLay)50，所述覆盖层50还覆盖所述内埋电阻22。

在其它实施方式中，可以在基板12的相背的两个表面分别形成银层20及导电线路层30，也即，可以利用上述步骤制作形成双面板、多层板等。

请继续参阅图13，本发明还涉及一种具内埋电阻的柔性电路板100，其包括基板12、形成在所述基板12表面的银层20及形成在所述银层20表面的导电线路层30。

所述基板12的材质为聚酰亚胺(Polyimide,PI)。

所述银层20是通过银盐扩散转移法形成在所述基板12的表面。

所述导电线路层30包括有开口32，所述开口32显露部分所述银层20作为内埋电阻22。

所述导电线路层30的表面形成有覆盖层(CoverLay)50。

综上所述，本发明提供的具内埋电阻的柔性电路板制作方法制作形成的具内埋电阻的柔性电路板100，所述银层20及内埋电阻22是通过银盐转移法形成，从而内埋电阻的厚度可以得到较好的控制，满足了柔性电路板100的薄型化需求；所述导电线路层30是在不需要电阻的位置电镀形成，省去了分别采用蚀刻方式形成的内埋电阻与铜导电线路之间需要差分蚀刻的工艺；可以通过调整曝光强度，显影剂中银络合剂的种类，显影温度等工艺參數來控制银层的狀况如银颗粒形态，尺寸，堆积狀况，也即可以通过调整工艺参数来实现特定形状下的阻值要求；且银盐扩散转移法工艺成熟，在计算机直接制版(CTP，Computer ToPlate,CTP)中被广泛使用，容易转化为FBC的量产工艺。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种具内埋电阻的柔性电路板的制作方法，其包括如下步骤：

提供一复合板，所述复合板包括基板、形成在所述基板上的物理显影核层及形成在所述物理显影核层表面的卤化银乳剂感光层，所述卤化银乳剂感光层中包括有卤化银晶核；

对所述卤化银乳剂感光层依次进行曝光、显影、水洗步骤以在所述基板表面形成银层；

在所述银层的表面形成导电线路层，所述导电线路层包括有开口，所述开口显露部分的所述银层形成内埋电阻；

在所述银层表面形成导电线路层的方法包括：

在所述银层的表面形成一层感光膜；

对所述感光膜进行曝光、显影以在所述内埋电阻的表面形成一层保护层；

在所述银层的未被所述保护层覆盖的表面形成一层铜层以形成所述导电线路层；及

移除所述保护层，从而在所述银层表面形成了导电线路层。

2.如权利要求1所述的具内埋电阻的柔性电路板的制作方法，其特征在于，在形成所述导电线路层之后还包括在所述导电线路层的表面形成覆盖层的步骤，所述覆盖层还覆盖所述内埋电阻。

3.如权利要求1所述的具内埋电阻的柔性电路板制作方法，其特征在于，在所述银层表面形成所述铜层的方法包括利用化学沉积或者电镀的方法。

4.如权利要求1所述的具内埋电阻的柔性电路板制作方法，其特征在于，在显影步骤中使用的显影液由保护剂、促进剂、银络合剂、显影剂、抑制剂以及增稠剂形成。

5.如权利要求4所述的具内埋电阻的柔性电路板制作方法，其特征在于，所述保护剂为无水亚硫酸钠、无水亚硫酸钾、焦性亚硫酸钠或焦性亚硫酸钾中的一种或者多种的混合物；所述促进剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾中的一种或者多种的混合物；所述银络合剂是硫代硫酸钠、有机铵或、吡啶、嘧啶中的一种或者多种的混合物；所述显影剂是对苯二酚、米吐尔、菲尼酮、4-甲基菲尼酮中的一种或者多种的混合物；所述抑制剂是溴化钾、苯并三氮唑或六硝基苯并咪唑中的一种或者多种的混合物；增稠剂是羧甲基纤维素钠盐或羟乙基纤维素钠盐。

6.如权利要求5所述的具内埋电阻的柔性电路板制作方法，其特征在于，所述银层的电阻值随着银络合剂的不同而不同。

7.如权利要求1所述的具内埋电阻的柔性电路板制作方法，其特征在于，所述银层的电阻随着曝光强度的增大而增大。

8.一种具内埋电阻的柔性电路板，其特征在于，所述柔性电路板由权利要求1-7任一项所述的柔性电路板制作方法制得，所述柔性电路板包括基板、形成在所述基板表面的银层及形成在所述银层表面的导电线路层，所述导电线路层的材料为铜，所述导电线路层包括有开口，所述开口显露的所述银层作为内埋电阻。

9.如权利要求8所述的具内埋电阻的柔性电路板，其特征在于，所述导电线路层的表面还形成有覆盖层，所述覆盖层还填充所述开口，且覆盖所述内埋电阻。

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