CN111465187A - 含有电阻层的覆铜板、印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路板加工技术领域，具体而言，涉及一种含有电阻层的覆铜板的制造方法和一种印刷电路板的制造方法，还涉及通过该方法制备得到的覆铜板以及印刷电路板。覆铜板的制造方法包括：在铜箔的一侧表面形成电阻层；在电介质层的两侧层叠表面形成有所述电阻层的铜箔，形成积层结构体，所述电阻层位于所述电介质层和所述铜箔之间；积层结构体通过热压成型后即得覆铜板。通过在覆铜板的铜箔下方形成电阻层，可以对该电阻层和铜箔层经过刻蚀后，根据剩下的电路形态来进行阻抗匹配，取代了与电阻相关的芯片零部件，从而解决了在芯片类电阻零件的安装过程中，粘合表面上会出现不连续性，导致信号损失或粘合表面的长期可靠性出现问题的情况。

Description

含有电阻层的覆铜板、印刷电路板及其制造方法
技术领域
本发明涉及电路板加工技术领域，具体而言，涉及一种含有电阻层的覆铜板的制造方法和一种印刷电路板的制造方法，还涉及通过该方法制备得到的覆铜板以及印刷电路板。
背景技术
随着产业的发展，以许多电子元器件的芯片化为基础的小型化，使整个电子产品实现了小型化和高性能化。电阻器作为无源元件之一，可以通过其来实现阻抗调整，达到分配电量和功耗的目的。由于芯片元件本身的供给、组装过程以及在印刷电路板上的粘接和组装过程中，可能会出现信号流不连续和以及结点的长期可靠性出现故障的情况。
如果使用芯片类的电阻零件，还会产生额外的零件成本，并且会增加工艺。另外，在芯片类电阻零件的安装过程中，粘合表面上会出现不连续性，从而导致信号损失或粘合表面的长期可靠性出现问题，并且由于芯片类电阻零部件的使用，不可能进行额外的层压工艺，因此在设计过程中需要对印刷电路板的尺寸进一步增大。
为了改善这一点，有必要提出一种在印刷电路基板的加工过程中，可以取代与电阻相关的芯片零部件的加工方法及构造。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含有电阻层的覆铜板的制造方法和一种印刷电路板的制造方法，以及通过该方法制备得到的覆铜板和印刷电路板。
为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本技术方案提供了一种含有电阻层的覆铜板的制造方法，所述制造方法包括：
在铜箔的一侧表面形成电阻层；
在电介质层的两侧层叠表面形成有所述电阻层的铜箔，形成积层结构体，所述电阻层设置在所述电介质层和所述铜箔之间；
所述积层结构体通过热压成型后即得所述覆铜板。
进一步的，所述电阻层的厚度为0.01μm-2μm，所述电阻层的方块电阻为10-100Ω/cm2。
进一步的，所述电阻层的材质为镍、碳、磷、铬中的至少一种或它们的化合物。
进一步的，在所述热压成型的过程中，将所述积层结构体放置于热压机的两个热板之间，在真空环境下进行热压成型。
进一步的，在所述热压成型过程中，所述积层结构体夹在两层加强件之间，所述加强件包括依次层叠设置的铝箔、石墨板和铝箔。
进一步的，每层所述铝箔的厚度为0.1mm-2mm，所述石墨板的厚度为0.05mm-0.3mm。
进一步的，所述电介质层为苯酚类树脂、环氧树脂、氟系树脂、硅树脂、聚酰胺树脂和丁二烯橡胶中的至少一种，所述铜箔为电解铜箔或压延铜箔。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还公开采用本发明第一方面提供的制造方法制备得到的含有电阻层的覆铜板。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还公开了一种印刷电路板的制造方法，所述制造方法包括：对采用本发明第一方面提供的制造方法制备得到的含有电阻层的覆铜板进行刻蚀，所述覆铜板上的所述电阻层和铜箔刻蚀后形成电路。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第四个方面，本技术方案还公开了采用本发明第三方面提供的制造方法制备得到的印刷电路板。
本发明实施例提出的技术方案与现有技术相比具有如下有益效果：通过在覆铜板的铜箔下方形成电阻层，可以在印刷电路基板的加工过程中，对该电阻层和铜箔层经过刻蚀后，根据剩下的电路形态来进行阻抗匹配，最终在覆铜板以及印刷电路板的结构中取代了与电阻相关的芯片零部件，从而解决了在芯片类电阻零件的安装过程中，粘合表面上会出现不连续性，导致信号损失或粘合表面的长期可靠性出现问题的情况。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，使得本发明的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性的给出了本发明一种实施例提供的覆铜板的结构参考图；
图2示意性的给出了本发明实施例提供的加强件的结构示意图；
图3示意性的给出了本发明实施例中采用的热压成型工艺中各结构的布置关系参考图；
图4-6示意性的给出了本发明实施例中覆铜板刻蚀形成印刷电路板各阶段的结构参考图。
图中：
1、铜箔；2、电阻层；3、电介质层；4、铝箔；5、石墨板；6、保护膜。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将实施例来详细说明本发明。
本发明实施例中的覆铜板制造方法主要为了在印刷电路基板的加工过程中取代电阻类的芯片零部件。在现有技术通过电阻类的芯片零件贴在基板上的技术方案中，由于芯片零件本身的特性，以及在印刷电路基板上面粘合及组装的过程中，往往在粘合面内产生不连续面，导致信号流动的不连续性，还会导致粘合部位的长期可靠性出现问题。
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式作详细说明。在图中，为了方便说明，放大了层和区域的厚度，所示大小并不代表实际尺寸。尽管这些图并不是完全准确的反映出器件的实际尺寸，但是它们还是完整的反映了区域和组成结构之间的相互位置，特别是组成结构之间的上下和相邻关系。参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示区域的特定形状，而是包括所得到的形状以及制造引起的偏差。
基于上述事实，本发明实施例提供的含有电阻层的覆铜板的制造方法包括以下步骤：
步骤1：在铜箔的一侧表面形成电阻层。电阻层的作用在于通过对其进行刻蚀后形成印刷电路板的电路结构，通过其来匹配阻抗，代替现有技术中所使用的芯片式电阻，该电阻层需要拥有一定的方块电阻，才能在刻蚀后形成的线路上体现出这种阻抗。所采用的铜箔可以为利用电解镀金工艺制成电解铜箔，也可以为利用压延工艺制成的压延铜箔。根据覆铜板的具体需要，可以使用0.017～0.070mm范围的厚度的铜箔。
步骤2：在电介质层的两侧层叠表面形成有所述电阻层的铜箔，形成积层结构体，所述电阻层位于所述电介质层和所述铜箔之间。其中，电介质层可使用现有技术中适用于制造覆铜板各类电介质材料，包括但不限于苯酚类树脂、环氧树脂、氟系树脂、硅树脂、聚酰胺树脂和丁二烯橡胶等，具体的选用原则可以根据需要制备的覆铜板的成型条件来具体确定，需要根据现有技术考虑所使用的的电介质的特性，例如电介质材料的玻璃化转变温度、流动性(流率)以及其他特性。
步骤3：所述积层结构体通过热压成型后即得所述覆铜板。具体的热压成型过程中，可以将积层结构体放置于热压机的两个热板之间，在真空环境下，通过高温高压进行热压成型，热压成型的温度优选为200℃-360℃，压力优选为500psi-800psi。
图1给出了一种本发明实施例提供的上述制造方法获得的覆铜板的结构示意图，该覆铜板包括依次设置的一层铜箔1、一层电阻层2、一层电介质层3、一层电阻层2和一层铜箔1。通过上述实施例中步骤1-3制备得到的覆铜板通过在铜箔1下方形成电阻层2，可以在印刷电路基板的加工过程中，对覆铜板上的电阻层2和铜箔1经过刻蚀后，根据剩下的电路形态来进行阻抗匹配，最终在覆铜板以及印刷电路板的结构中取代了与电阻相关的芯片零部件，从而解决了在芯片类电阻零件的安装过程中，粘合表面上会出现不连续性，导致信号损失或粘合表面的长期可靠性出现问题的情况。而且由于避免了芯片类电阻零部件的使用，可以进行额外的层压工艺，在设计过程中对印刷电路板的尺寸限制较小。
本发明实施例中的电阻层2的材质与电阻值极小的铜箔不同，而是采用镍、碳、磷、铬等物质中的一种、或它们的合金、再或者它们的化合物，该电阻层的厚度优选为0.01μm-2μm，所述电阻层的方块电阻优选为10-100Ω/cm2，例如可以选择为10Ω/cm2、25Ω/cm2、50Ω/cm2、100Ω/cm2等规格形式，电阻层可以通过电镀、化学镀、化学气相沉积等方式形成在铜箔表面。
其中，在本发明实施例中覆铜板基础上获得的印刷电路板的电阻由对应于信号通过高度的电阻层的厚度来确定，并且电阻层的厚度与薄层电阻之间的关系如表1所示。其中所采用的电阻层为镍和磷的合金，镍和磷的使用比例在7:3，分别通过200C温度下的500psi压力和360C温度的800psi压力的热压条件成型，通过表1可以看出，电阻层方块电阻值的大小一方面与电阻层的厚度相关，另一方面还与步骤3中热压成型时的温度有关，方块电阻的大小与电阻层厚度和热压温度均呈现正相关关系。
表1电阻层的厚度与方块电阻值之间的关系
电阻层厚度 方块电阻值(@200℃) 方块电阻值(@360℃)
1.00μm 10Ω/cm<sup>2</sup> 11Ω/cm<sup>2</sup>
0.40μm 25Ω/cm<sup>2</sup> 28Ω/cm<sup>2</sup>
0.25μm 40Ω/cm<sup>2</sup> 48Ω/cm<sup>2</sup>
0.20μm 50Ω/cm<sup>2</sup> 62Ω/cm<sup>2</sup>
0.10μm 100Ω/cm<sup>2</sup> 148Ω/cm<sup>2</sup>
0.05μm 250Ω/cm<sup>2</sup> 378Ω/cm<sup>2</sup>
在制造工艺中总会出现工程上的偏差，生产车间也一直在努力减少该偏差，在生产实际中发现，采用热压机进行热压成型后的覆铜板，基板热压条件确定的情况下也会出现方块电阻值的偏差，导致功率传输量减少。技术人员发现，在高温高压的热压工艺中，通过均匀地分散热量和压力，可以有效减少这一偏差。为此，本发明实施例提供了一种加强件，该加强件的结构如图2所示，其包括依次层叠设置的铝箔4、石墨板5和铝箔4，每层所述铝箔4的厚度为0.1mm-2mm，所述石墨板5的厚度为0.05mm-0.3mm。在热压成型过程中，所述积层结构体夹在两层加强件之间，加强件中的铝箔4和石墨板5具有优异的热传导性，能提高温度的均匀性，在高压条件下，具有很强的缓冲性以及起到提高压力均匀性的作用，从而有效的降低方块电阻的偏差，此外铝箔的设置还可以防止对铜箔造成污染。
本发明创造实施例还公开了一种印刷电路板及其制造方法，该制造方法在上述实施例中覆铜板的制造方法的基础上进行，具体的，通过覆铜板制造方法中的步骤1-3制备得到覆铜板后，对覆铜板进行刻蚀，所述覆铜板上的所述电阻层和铜箔刻蚀后形成电路，得到需要的印刷电路板。通过刻蚀后形成的电路形状来匹配阻抗，具体的阻抗匹配关系适用于现有技术，此处不做赘述。
如图所示，给出了一种可选的将具有电阻层的覆铜板制造成印刷电路板的加工方法，具体包括：
第一次蚀刻，采用一般的刻蚀溶液，例如氯化铜(CuCl2)溶液或氯化亚铁(FeCl2)溶液，只对铜箔1部分先进行刻蚀，可以在铜箔1需要保留的部分覆盖保护膜6，然后在通过刻蚀溶液将铜箔没有覆盖保护膜的部分刻蚀掉，露出电阻层，得到如图所示的结构；
第二次蚀刻，采用的刻蚀溶液为硫酸，可以对露出的电阻层的部分进行蚀刻，被刻蚀掉电阻层的部分会露出下层的电介质层。
第三次蚀刻，采用的刻蚀溶液为碱性溶液，可以只对铜箔部分重新进行刻蚀段，其不能去除电阻层，只能去除铜箔。与第一次刻蚀不同，第一次刻蚀除了电路部分外，只有铜箔被移除，剩下的部分为可见电阻层，这部分电阻层在第二个刻蚀中出去；在第三个蚀刻中，只去除铜箔，但不会进一步去除电阻层，如果在第三个蚀刻中，使用酸性的刻蚀溶液，在电阻层上会留下较小的余量，这样一来，会对电阻层进行氧化，对其特性造成影响，因此第三次刻蚀需要使用碱性刻蚀液。
上述的刻蚀过程仅作为一种可选的举例，本领域技术员可以根据需要依托现有技术进行调整和改进，以获得所需的印刷电路板上的电路。
为了验证本发明创造的有益效果，分别使用环氧树脂和氟系树脂(PTFE)作为电介质层，通过本发明实施例提供的方法制备成带有电阻层的覆铜板作为印刷电路板用基板，测定电阻层的方块电阻值，其中，电阻层所采用的材料为镍和磷的复合材料合金，镍和磷的质量比例为7:3，厚度为0.2μm，其他的控制参数以及测试结果参见表2，其中实验1-实验5为分别在覆铜板上随机取样5个检测位置，测定电阻层每个检测位置的方块电阻值。其中实施例2和实施例4中工艺中均使用了加强工艺，具体为在热压成型过程中，热压机的热板与积层结构体之间设置有加强件，加强件为依次层叠设置的0.5mm的铝箔、0.2mm的石墨板和0.5mm的铝箔，而实施例1和实施例3并未使用上述的加强工艺，表2中方块电阻的单位为Ω/cm2。
表2不同条件下电阻层的方块电阻
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
电介质层 环氧树脂 环氧树脂 氟系树脂 氟系树脂
电介质层厚度 0.508 0.508 0.508 0.508
铜箔厚度 18um 18um 18um 18um
电阻层厚度 0.2um 0.2um 0.2um 0.2um
热压成型温度 200℃ 200℃ 360℃ 360℃
热压成型压力 500psi 500psi 800psi 800psi
工艺 未采用加强工艺 采用加强工艺 未采用加强工艺 采用加强工艺
实验1 48.2 48.8 63.5 62.2
实验2 47.9 49.4 60.6 61.6
实验3 50.3 50.8 59.8 62.7
实验4 50.8 50.9 62.2 63.5
实验5 50.4 49.6 64.3 61.3
平均值 49.5 49.9 62.1 62.3
最大值–最小值 2.9 2.1 4.5 2.2
方差 1.847 0.84 3.587 0.773
从表2中的结果可以看出，热压成型的温度的不同，方块电阻值也会出现差异，在高温的成型条件下可以形成高的方块电阻值。另外，采用本发明所提出的石墨板和铝板形成的加强件来进行的加强工艺，在高温成型的条件下对减少方块电阻值的偏差方面具有明显的效果。
根据本发明实施例的覆铜板、印刷电路板及其制备工艺还可以包括其他必要组件、结构或步骤，并且对应的布置位置、连接关系以及制备工艺均可参考现有技术中的印刷电路板和覆铜板的结构和工艺，各未述及结构的连接关系、操作、工艺步骤及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。
本说明书中部分实施例采用递进或并列的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种含有电阻层的覆铜板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
在铜箔的一侧表面形成电阻层；
在电介质层的两侧层叠表面形成有所述电阻层的铜箔，形成积层结构体，所述电阻层位于所述电介质层和所述铜箔之间；
所述积层结构体通过热压成型后即得所述覆铜板。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述电阻层的厚度为0.01μm-2μm，所述电阻层的方块电阻为10-100Ω/cm2。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述电阻层的材质为镍、碳、磷、铬中的至少一种或它们的化合物。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述热压成型的过程中，将所述积层结构体放置于热压机的两个热板之间，在真空环境下进行热压成型。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，在所述热压成型过程中，所述积层结构体夹在两层加强件之间，所述加强件包括依次层叠设置的铝箔、石墨板和铝箔。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，每层所述铝箔的厚度为0.1mm-2mm，所述石墨板的厚度为0.05mm-0.3mm。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述电介质层为苯酚类树脂、环氧树脂、氟系树脂、硅树脂、聚酰胺树脂和丁二烯橡胶中的至少一种，所述铜箔为电解铜箔或压延铜箔。
8.一种含有电阻层的覆铜板，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制造方法制备而得。
9.一种印刷电路板的制造方法，其特征在于，对采用权利要求1-7任一项所述的制造方法制得的覆铜板进行刻蚀，所述覆铜板上的所述电阻层和铜箔刻蚀后形成电路。
10.一种印刷电路板，其特征在于，采用权利要求9所述的制造方法制备而得。
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