CN111246663A - 内埋电阻结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种内埋电阻结构的制作方法，包括步骤：提供一基材层；通过化学镀方式在所述基材层的上形成一电阻材料层；在所述电阻材料层的远离所述基材层的表面上形成一镀铜层，得到一内埋电阻结构中间体；所述镀铜层包括一第一导电线路及一第二导电线路，所述电阻材料层从所述第一导电线路及第二导电线路之间裸露出来；在所述镀铜层上形成一防镀膜层，所述防镀膜层覆盖所述第一导电线路与第二导电线路之间的电阻材料层；及通过化学试剂蚀刻掉未被覆盖的所述电阻材料层，并移除所述防镀膜层。本发明还涉及一种内埋电阻结构。

Description

内埋电阻结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板技术，尤其涉及一种内埋电阻结构及其制作方法。

背景技术

随着电子产品向轻、薄、短、小以及多功能、模块化、集成化方向的发展，作为安装元器件的印制电路板(PCB)也要求线路更精细、更密集，同时也要求能给主动芯片预留更多的贴装空间，内埋无源器件技术应运而生，如内埋电容、内埋电阻和内埋电感技术逐渐成为PCB 发展的一种必然趋势。

内埋电阻技术是内埋无源器件工艺中的一种，即指将传统的需要安装在PCB板表面的电阻被全部或部分埋入PCB板内部，这给主动芯片预留了更多的贴装空间。

目前，业界常采用薄膜技术制作内埋电阻。所谓薄膜技术就是使用一种含有电阻层与铜箔组成的特殊电阻铜箔来代替普通铜箔进行层压，将电阻层材料压合在介质材料和铜箔之间，然后通过相关的电阻制作流程，形成有内埋电阻的印制电路板。此种方法需要经过多次蚀刻，从而导致电阻的制作流程较多，电阻线形难以掌控。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制作流程少、能够控制电阻线形的内埋电阻及其制作方法。

一种内埋电阻结构的制作方法，包括步骤：提供一基材层；通过化学镀方式在所述基材层的上形成一电阻材料层；在所述电阻材料层的远离所述基材层的表面上形成一镀铜层，得到一内埋电阻结构中间体；所述镀铜层包括一第一导电线路及一第二导电线路，所述电阻材料层从所述第一导电线路及第二导电线路之间裸露出来；在所述镀铜层上形成一防镀膜层，所述防镀膜层覆盖所述第一导电线路与第二导电线路之间的电阻材料层；及通过化学试剂蚀刻掉未被覆盖的所述电阻材料层，并移除所述防镀膜层。

进一步地，形成所述电阻材料层的化学镀溶液包括硫酸镍、次磷酸钠及聚四氟乙烯，在所述化学镀溶液中，所述硫酸镍的质量浓度为： 15～30g/L，所述次磷酸钠的质量浓度为：10～25g/L，所述聚四氟乙烯的体积比浓度是：5～17.5ml/L。

进一步地，所述化学镀溶液还包括柠檬酸钠、乙酸钠及氟碳型界面活性剂，在所述化学镀溶液中，所述柠檬酸钠的质量浓度为： 10～30g/L，所述乙酸钠的质量浓度为：0～20g/L，所述氟碳型界面活性剂的质量浓度为：0.5～2.5g/L。

进一步地，所述化学镀溶液的温度为75～85摄氏度。

进一步地，所述化学镀溶液的pH值为4.5～5.5。

进一步地，所述电阻材料层的厚度为70nm～100nm。

进一步地，形成所述内埋电阻结构中间体包括步骤：在所述电阻材料层的远离所述基材层的表面上形成一干膜层，所述干膜层包括一第一开口及一与所述第一开口相邻的第二开口，部分所述电阻材料层从所述第一开口及第二开口中裸露出来；通过电镀方式在所述干膜层的所述第一开口及第二开口内形成一镀铜层，所述镀铜层包括一第一导电线路及一与所述第一导电线路相邻的第二导电线路，所述第一导电线路形成在所述第一开口内，所述第二导电线路形成在所述第二开口内；及移除所述干膜层。

进一步地，所述防镀膜层还覆盖所述第一导电线路及第二导电线路。

进一步地，所述化学试剂为除镍药水。

一种内埋电阻结构，所述内埋电阻结构采用如上所述的内埋电阻结构的制作方法制作而成。

本发明的内埋电阻结构及其制作方法，采用化学镀方式形成电阻材料层、采用选择性电阻的方式预留出内埋电阻区，并使用防镀膜层保护所述内埋电阻区，再使用除镍药水除去多余的电阻材料层，因此，本发明的内埋电结构的制作方法仅涉及一次蚀刻，因此不需要能够同时蚀刻两种金属的专用药水(同时蚀刻铜和镍的药水)，也不需要经过两道特殊的蚀刻制程，因此，所需流程少；通过选择性电镀预留出内埋电阻区，并使用防镀膜层保护所述内埋电阻，因此可以使得所述内埋电阻的形状、长度不受蚀刻的影响，从而保护所述内埋电阻的线形不变。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式提供的一种内埋电阻结构的立体示意图。

图2是本发明较佳实施方式提供的一基材层的剖视图。

图3是在图2所示的基材层上形成一电阻层后的剖视图。

图4是在图3所示的电阻层上形成一干膜层后的剖视图。

图5是在图4所示的干膜层的贯穿孔内形成电镀铜层后的剖视图。

图6是去除图5所示的干膜层后的剖视图。

图7是在图6所示的电镀铜层的内埋内埋电阻形成一防镀膜后的剖视图。

图8是蚀刻掉图7所示的防镀膜外的裸露出来的电阻层后的剖视图。

图9是去除图8所示的防镀膜，形成内埋电阻结构后的剖视图。其中，图9所示的内埋电阻结构是图1所示的内埋电阻结构沿IX-IX 方向的剖视图。

图10是图1所示的内埋电阻结构的内埋电阻放大到3万倍时的扫描式电子显微镜特征。

主要元件符号说明

内埋电阻结构	100
		基材层	10
第一表面	11
		第二表面	12
电阻材料层	20
		内埋电阻	21
干膜层	30
		第一开口	31
第二开口	32
		第三开口	33
镀铜层	40
		第一导电线路	41
第二导电线路	42
		第三导电线路	43
内埋电阻结构中间体	110
		防镀膜层	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

为能进一步阐述本发明达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1-9及较佳实施方式，对本发明提供的内埋电阻及其制作方法的具体实施方式、结构、特征、方法及其功效，作出如下详细说明。

请参阅图1，本发明提供一种内埋电阻结构100。

其中，所述内埋电阻结构100可以为单面内埋电阻，也可以为双面内埋电阻。在本实施方式中，所述内埋电阻结构100为一单面内埋电阻。

具体地，所述内埋电阻结构100包括一基材层10、一电阻材料层20及一镀铜层40。其中，所述电阻材料层20形成在所述基材层10上，所述镀铜层40形成在所述电阻材料层20上且与所述基材层10相背。

其中，所述基材层10可以为任何一种绝缘的具有承载作用的材料。

在本实施例中，所述基材层10的材质可以为聚酰亚胺(polyimide， PI)、聚乙烯(polyethylene，PE)、特氟龙(Teflon)、液晶高分子聚合物(liquid crystal polymer，LCP)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride polymer，PVC)等材料中的一种。

在其他实施方式中，所述基材层10的材质还可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯 (polyethylenepaphthalate，PEN)或其他树脂硬质材料。

其中，所述基材层10包括一第一表面11及一与所述第一表面11 相背的第二表面12。其中，所述电阻材料层20形成在所述第一表面 11上。

其中，所述电阻材料层20的主要成分为镍。

其中，所述电阻材料层20通过化学镀方式形成。

其中，所述电阻材料层20由作为镍金属来源的镍盐、还原剂、保护剂、缓冲剂、聚四氟乙烯及氟碳型界面活性剂组成的化学镀溶液形成。在本实施例中，所述化学镀溶液由硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、聚四氟乙烯及氟碳型界面活性剂组成。其中，所述硫酸镍的质量浓度为：15～30g/L，所述次磷酸钠的质量浓度为：10～25g/L，所述柠檬酸钠的浓度为：10～30g/L；所述乙酸钠的质量浓度为：0～20g/L，所述聚四氟乙烯的体积比浓度是：5～17.5ml/L，所述氟碳型界面活性剂的浓度为：0.5～2.5g/L。所述电阻材料层20的化学镀溶液的温度为 75～85摄氏度，所述电阻材料层20的化学镀溶液的pH值为4.5～5.5。

其中，所述硫酸镍作为镍金属来源，为所述化学镀溶液提供镍盐。所述次磷酸钠是所述化学镀溶液的还原剂。所述柠檬酸钠是所述化学镀溶液的保护剂。所述乙酸钠是所述化学镀溶液的缓冲剂。所述聚四氟乙烯用于调整所述电阻材料层20的电阻率，所述电阻材料层20的电阻率随所述聚四氟乙烯的体积比浓度增大而增大。所述氟碳型界面活性剂的作用是增加镀与聚四氟乙烯分散性。

其中，所述电阻材料层20的厚度为8±15nm。由上述化学镀溶液得到的所述电阻材料层20的电阻率为20～115ohm/□。

其中，所述电阻材料层20包括至少一内埋电阻21。

其中，所述镀铜层40通过选择性电镀形成在所述电阻材料层20 上。具体地，所述镀铜层40包括至少一第一导电线路41、至少一第二导电线路42及至少一第三导电线路43。其中，所述第一导电线路 41与所述第二导电线路42相邻，所述第三导电线路43与所述第一导电线路41或所述第二导电线路42相邻。所述第一导电线路41及所述第二导电线路42为内埋区导电线路，可作为所述内埋电阻21的电极。所述第三导电线路43为普通导电线路。其中，所述内埋电阻21从第一导电线路41及所述第二导电线路42之间的间隙裸露出来。

请参阅图2-9，本发明提供一种内埋电阻结构100的制作方法，包括如下步骤：

第一步，请参阅图2，提供一基材层10，所述基材层10包括一第一表面11及一与所述第一表面11相背的第二表面12。

其中，所述基材层10的材质可以为PI、PET、PEN、PE、Teflon、 LCP、PVC等柔性材料或玻璃纤维板等其他硬质材料中的一种。在本实施方式中，所述基材层10的材质为PI。

第二步，请参阅图3，通过化学镀方式在所述基材层10的所述第一表面11上形成一电阻材料层20。

在本实施方式中，形成所述电阻材料层20的化学镀溶液包括硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、聚四氟乙烯及氟碳型界面活性剂。其中，在所述化学镀溶液中，所述硫酸镍的质量浓度为：15～30g/L，所述次磷酸钠的质量浓度为：10～25g/L，所述柠檬酸钠的质量浓度为： 10～30g/L；所述乙酸钠的质量浓度为：0～20g/L，所述聚四氟乙烯的体积比浓度是：5～17.5ml/L，所述氟碳型界面活性剂的质量浓度为：

0.5～2.5g/L。所述电阻材料层20的化学镀溶液的温度为75～85摄氏度，所述电阻材料层20的化学镀溶液的pH值为4.5～5.5。

其中，所述硫酸镍作为镍金属来源，为所述化学镀溶液提供镍盐。所述次磷酸钠是所述化学镀溶液的还原剂。所述柠檬酸钠是所述化学镀溶液的保护剂。所述乙酸钠是所述化学镀溶液的缓冲剂。所述聚四氟乙烯用于调整所述电阻材料层20的电阻率，所述电阻材料层20的电阻率随所述聚四氟乙烯的体积比浓度增大而增大。所述氟碳型界面活性剂的作用是增加镀与聚四氟乙烯分散性。

其中，所述电阻材料层20的厚度为85±15nm。由上述化学镀溶液得到的所述电阻材料层20的电阻率为20～115ohm/□。

第三步，请参阅图4-6，在所述电阻材料层20的远离所述基材层 10的表面上形成一镀铜层40，得到一内埋电阻结构中间体110。

其中，所述内埋电阻结构中间体110包括一基材层10、形成在所述基材层10上的电阻材料层20及形成在所述电阻材料层20上的镀铜层40；其中，所述镀铜层40包括一第一导电线路41、一第二导电线路42及一第三导电线路43，所述电阻材料层20从所述第一导电线路 41、第二导电线路42及第三导电线路43之间的间隙裸露出来。定义从所述第一导电线路41、第二导电线路42之间的间隙裸露出来的所述电阻材料层20为内埋电阻21。所述第一导电线路41及第二导电线路42之间的距离即为所述内埋电阻21的宽度。

具体地，形成所述内埋电阻结构中间体110的步骤如下：

首先，请参阅图4，在所述电阻材料层20的远离所述基材层10 的表面上形成一干膜层30，其中，所述干膜层30包括一第一开口31、第二开口32及第三开口33，部分所述电阻材料层20从所述第一开口 31、第二开口32及第三开口33中裸露出来。

在本实施方式中，所述干膜层30可以直接贴附在所述电阻材料层 20的远离所述基材层10的表面上。所述第一开口31、第二开口32及第三开口33可以通过曝光、显影形成。

其次，请参阅图5，通过电镀方式在所述干膜层30的所述第一开口31、第二开口32及第三开口33内形成一镀铜层40。其中，所述第一导电线路41形成在所述第一开口31内，所述第二导电线路42形成在所述第二开口32内，所述第三导电线路43形成在所述第三开口33内。

再次，请参阅图6，移除所述干膜层30。

第四步，请参阅图7，在所述镀铜层40上形成一防镀膜层50，所述防镀膜层50覆盖所述第一导电线路41、第二导电线路42及所述第一导电线路41与第二导电线路42之间的所述内埋电阻21。

其中，所述防镀膜层50用于防止在后续的蚀刻过程中，所述内埋电阻21被蚀刻，以保护所述内埋电阻21的完整。

第五步，请参阅图8，通过化学试剂蚀刻掉未被覆盖的所述电阻材料层20。

其中，当要被蚀刻掉的所述电阻材料层20的宽度小于25毫米时，所述化学试剂为除镍药水，优选地，所述除镍药水为麦德美(macdermid) 除镍药水。

其中，当要被蚀刻掉的所述电阻材料层20的宽度大于25毫米时，所述化学试剂为快速蚀刻药水，优选地，所述快速蚀刻药水为硫酸双氧水。

在本实施方式中，所述化学试剂为macdermid除镍药水。

第六步，请参阅图9，移除所述防镀膜层50，以得到所述内埋电阻结构100。

请参阅图10，图10为所述内埋电阻21放大到3万倍时的扫描式电子显微镜特征。由图10可以看出，在将所述内埋电阻21放大到3 万倍时，可以看到少量纳米等级的孔洞，其上的高分子颗粒直径小于 1微米。因此，由上述制作方法制得的所述内埋电阻21的表面在宏观上平整且无孔洞。

本发明提供的内埋电阻结构100及其制作方法，1)采用上述新型化学镀溶液通过化学镀方法在基材层10上形成电阻材料层20，不仅可以得到高电阻值的内埋电阻21，还可以使得内埋电阻21的表面在宏观上平整且无孔洞；2)本发明的内埋电阻结构的制作方法，采用化学镀方式形成电阻材料层20，其厚度标准差可以达到±15nm，因此，在宏观上，所述电阻材料层20的厚度均匀性较好；3)采用选择性电阻的方式预留出内埋电阻区，并使用防镀膜层保护所述内埋电阻区，再使用化学试剂除去多余的电阻材料层20，因此，本发明的内埋电结构的制作方法仅涉及一次蚀刻，因此不需要能够同时蚀刻两种金属的专用药水(同时蚀刻铜和镍的药水)，也不需要经过两道特殊的蚀刻制程，因此，制作流程少，成本低；4)通过选择性电镀预留出内埋电阻区，并使用防镀膜层50保护所述内埋电阻21，因此可以使得所述内埋电阻21的形状、长度不受蚀刻的影响，从而保护所述内埋电阻21的线形不变；5)如果单面内埋电阻的空间不足，还可以制作双面电阻，并使用导电通孔电连接，导电通孔与所述镀铜层40一起电镀，并不会增加流程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种内埋电阻结构的制作方法，包括步骤：

提供一基材层；

通过化学镀方式在所述基材层的上形成一电阻材料层；

在所述电阻材料层的远离所述基材层的表面上形成一镀铜层，得到一内埋电阻结构中间体；所述镀铜层包括一第一导电线路及一第二导电线路，所述电阻材料层从所述第一导电线路及第二导电线路之间裸露出来；

在所述镀铜层上形成一防镀膜层，所述防镀膜层覆盖所述第一导电线路与第二导电线路之间的电阻材料层；及

通过化学试剂蚀刻掉未被覆盖的所述电阻材料层，并移除所述防镀膜层。

2.如权利要求1所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，形成所述电阻材料层的化学镀溶液包括硫酸镍、次磷酸钠及聚四氟乙烯，在所述化学镀溶液中，所述硫酸镍的质量浓度为：15～30g/L，所述次磷酸钠的质量浓度为：10～25g/L，所述聚四氟乙烯的体积比浓度是：5～17.5ml/L。

3.如权利要求2所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，所述化学镀溶液还包括柠檬酸钠、乙酸钠及氟碳型界面活性剂，在所述化学镀溶液中，所述柠檬酸钠的质量浓度为：10～30g/L，所述乙酸钠的质量浓度为：0～20g/L，所述氟碳型界面活性剂的质量浓度为：0.5～2.5g/L。

4.如权利要求2所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，所述化学镀溶液的温度为75～85摄氏度。

5.如权利要求2所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，所述化学镀溶液的pH值为4.5～5.5。

6.如权利要求1所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，所述电阻材料层的厚度为85±15nm。

7.如权利要求1所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，形成所述内埋电阻结构中间体包括步骤：

在所述电阻材料层的远离所述基材层的表面上形成一干膜层，所述干膜层包括一第一开口及一与所述第一开口相邻的第二开口，部分所述电阻材料层从所述第一开口及第二开口中裸露出来；

通过电镀方式在所述干膜层的所述第一开口及第二开口内形成一镀铜层，所述镀铜层包括一第一导电线路及一与所述第一导电线路相邻的第二导电线路，所述第一导电线路形成在所述第一开口内，所述第二导电线路形成在所述第二开口内；及

移除所述干膜层。

8.如权利要求1所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，所述防镀膜层还覆盖所述第一导电线路及第二导电线路。

9.如权利要求1所述的内埋电阻结构的制作方法，其特征在于，所述化学试剂为除镍药水。

10.一种内埋电阻结构，所述内埋电阻结构采用如权利要求1-9任一项所述的内埋电阻结构的制作方法制作而成，所述电阻材料层的厚度为85±15nm。

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