CN112218437A - 一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，属于薄膜微带电路工艺领域；步骤一、用电镀连线将光刻版图中所有不相连的电路图形连成一个整体；在薄膜电路光刻版图上设置n个定位圆；步骤二、按照薄膜电路光刻版图上的电镀连线位置，对实际薄膜电路上对应位置添加电镀连线；步骤三、设置电镀连线的激光刻蚀区域；步骤四、将薄膜电路光刻版图中所有电镀连线和所有定位圆刻蚀成通孔；获得辅助刻蚀版图；步骤五、将辅助刻蚀版图对准放置在实际薄膜电路的上方，采用紫外激光器，按照步骤三中的刻蚀规则对实际薄膜电路中电镀连线进行激光刻蚀，去除电镀连线；本发明解决了厚金层薄膜电路制作中图形电镀连线去除的可靠性和效率问题。

Description

一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法

技术领域

本发明属于薄膜微带电路工艺领域，涉及一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法。

背景技术

薄膜电路的电镀线是通过溅射、电镀形成的，膜层与基板附着力较强。在电镀连线去除方法的选择上，在基板制造领域(包括薄膜基板和PCB板)，常用的电镀连线去除方法包括化学湿法腐蚀、等离子干法刻蚀、手工挑剥法等不同原理的方法。

传统的化学蚀刻方法去除电镀连线，需要事先制作电镀连线蚀刻掩模版。在电镀工序完成后，在整体基板电路上涂胶，曝光、显影、坚膜后，将需要腐蚀掉的电镀连线暴露出来，其他电路图形用光刻胶保护，再使用金腐蚀液、镍腐蚀液、镍铬腐蚀液，依次腐蚀电镀连线线条，最后再去胶，清洗。操作不仅繁琐，耗费时间长(一般需增加1天的周期)，更存在因化学腐蚀液残留，在后续应用过程中，因潮湿、加电等特殊条件下继续腐蚀的隐患，同时，在电镀后进行图形套刻，难以对准，容易在图形边缘留下内凹或外凸的金属缺陷。

等离子干法刻蚀整体流程与化学蚀刻法类似，仅在图形腐蚀环节换成干法刻蚀，使用专用刻蚀设备，加工时间比化学蚀刻法略长，制造成本高。等离子干法刻蚀的原理是在光刻胶的保护下，控制氟基气体流量与金属原子反应，可以实现无化学溶剂参与的高可靠刻蚀。但是也存在电镀后套刻精度不高，容易在图形边缘留下内凹或外凸的金属缺陷的问题。

手工挑剥法去除电镀连线，只适用于PCB板上覆铜连线的去除。原因在于，PCB板上覆铜层的附着较差，用刀片可以比较容易的剥离。但是对操作技巧要求很高，技能不熟练，极易在介质层上、图形边缘留下损伤。对于薄膜电路板来说，由于溅射、电镀形成的线条，附着力远高于PCB板上线条的附着力，这种方法无法实施。

经过试用，上述方法都不适合宇航微波薄膜电路产品对于质量和可靠性的需求，因此本发明提出一种依靠摄像头捕捉对位标记进行紫外激光选择性刻蚀的电镀连线去除方法。这种方法，适合在薄膜电路基板上实施，生产效率比等离子干法刻蚀法高，可靠性比化学蚀刻法高，既免除了化学溶液腐蚀的可靠性隐患，电镀连线去除时间也非常短(编程后每个基板的电镀连线去除只需几分钟)，因此是最适合去除薄膜电路电镀连线的方法。

从公开发表文献、刊物等了解到的，国内外对于基板电路图形电镀连线的去除方法方案，情况如下：

1.《设置有板边缘接触型长短触点的印制电路板及其加工方法》，申请号：200510037383.0，公开/公告日：2008-10-29该发明涉及一种有板边缘接触型长短触点(金手指)的印制电路板及其加工方法。为解决现有技术中会在短触点铜皮上方残留竖向电镀电镀连线的问题，该发明通过在特定位置上设置电镀连线，并采用钻孔或铣槽来去除电镀连线，不会产生任何残留的电镀电镀连线。

2.《一种基于树脂塞孔和背钻工艺的无引线残留的电镀方法》，申请(专利)号:CN201711240547.9公开(公告)日:2018/7/6。本发明通过在垂直板面方向上设置导孔做引线，导孔与接地线路导通，使得在进行电镍金工艺时，电镀电源通过导孔连接接地线路，得以实现通过导孔进行电镀。完成电镀工艺后，通过背钻孔切断导孔与接地线路之间的连接，由此电镀引线以导孔的方式设置在多层板深孔中，不易接触到其他导体导致短路，解决了原来的电镀引线残留而引发的短路问题。

3.《印刷电路板的金手指制作方法》，申请(专利)号:CN201510091900.6公开(公告)日:2015/6/3。本发明提供一种印刷电路板的金手指制作方法。所述印刷电路板的金手指制作方法里指出，在覆铜板表面制作金手指，且相邻金手指之间具有导体引线；以所述相邻金手指之间的导体引线作为电镀引线，在所述金手指表面进行电金处理；利用机械钻孔工艺移除相邻金手指之间的导体引线。

4.《一种PCB电镀引线的去除方法》，申请(专利)号:CN201710853753.0，公开(公告)日:2018年2月16日。该发明通过设置凸字形开窗，使后工序焊盘一端的未去除引线更短，使金手指的电学参数更稳定；通过采用选镀油墨方式进行覆盖引线，可避免引线侧壁覆盖不上的弊端，且便于退膜；通过采用蚀刻方式去除引线，可减少引线的残留。

5.《一种板内引线电金的PCB板生产工艺》，申请(专利)号:CN201810503490.5。公开(公告)日:2018/10/2。本发明公开了一种板内引线电金的PCB板生产工艺。将电路图形通过电镀菲林转移至完成钻孔、电镀通孔以及板电后的板料上，在最靠近板料边缘的单元电路图形的空间足够一端增加延伸至板料边缘的引线，在需电金区域增加连接至最靠近需电金区域且空间足够的单元电路图形的引线；再经图形电镀、退膜、蚀刻，完成带引线电路的板料的刻制；(2)将需要进行电金的图形通过电金菲林转移至在完成带引线电路刻制的板料上，经电金，去蚀引线，得到完成电金的PCB板料。

6.《一种板上芯片的基板及其制造工艺》，申请(专利)号:CN201310340146.6公开(公告)日:2015/2/11。本发明提供的板上芯片的基板制造工艺，将位于基板底部边缘附近的电镀引线的延伸部分进行了腐蚀，使此部分被消除，从而避免了电镀引线与铜座之间发生放电的现象，消除了对板上芯片的最大通电电压的限制。

7.《一种金手指的制作方法》，申请(专利)号:CN201610130680.8公开(公告)日:2016/6/1本发明公开了一种金手指的制作方法，采用蚀刻去除金手指引线。

8.《IC封装基板的电镀引线布设处理方法及电镀引线结构》，申请(专利)号:CN03139676.3公开(公告)日:2005/1/19本发明的特征在于，在封装基板单元内导线图形之间布设厚度小于导线图形厚度或宽度小于最窄导线图形宽度的电镀公用引线，通过化学蚀刻工艺去除电镀公用引线部分，控制蚀刻工艺条件可以使导线图形的形状改变达到最小，有利于基板电性能的改善，保证信号的完整，并能减小布线面积，特别适用于制作高频、高速IC的封装基板。

9.《印制线路板金手指的制作方法》，申请(专利)号:CN200810117918.9公开(公告)日:2010/2/10。一种印制线路板金手指的制作方法，其特征在于将金手指电镀引线与金手指区域在印制线路板上一次成形，去除所述覆盖物，并进行蚀刻得到无电镀引线的金手指。

10.《一种印制电路板的电镀镍金工艺》，申请(专利)号:CN201010160132.2公开(公告)日:2010/9/15。一种印制电路板的电镀镍金工艺，其去除电镀连线方法是在电镀连线区域以外的PCB基板上覆盖上一层干膜保护层，通过蚀刻方式去除电镀引线。

11.《一种印刷电路板》，申请(专利)号:CN201720752103.2公开(公告)日:2018/1/19。本设计通过增加电流将熔断电阻熔断的方式代替回蚀工艺来实现断开印刷电路板电镀引线，可有效防止在凹槽处存储异物和印刷电路板切割崩边。

经过对以上专利的分析可知，专利1-3，均是针对印制电路板，电镀连线去除方法为钻孔或铣槽，与本发明的薄膜氧化铝基板和激光刻蚀去除电镀连线方法不同。

专利4-10，同样是针对印制电路板，但都是采用蚀刻方式来去除电镀引线，与本发明的薄膜氧化铝基板和激光刻蚀去除电镀连线方法不同。

专利11，是通过增加电流将熔断电阻熔断的方式代替回蚀工艺来实现断开印刷电路板电镀引线，所述印刷电路板上焊盘电连接有电镀引线，焊盘与所述电镀引线之间串联有熔断电阻。通过增加电流将熔断电阻熔断的方式代替回蚀工艺来实现断开印刷电路板电镀引线，可有效防止在凹槽处存储异物和印刷电路板切割崩边。电镀引线去除的方法和原理与本专利的完全不同。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，本发明解决了厚金层薄膜电路制作中图形电镀连线去除的可靠性和效率问题。

本发明解决技术的方案是：

一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，包括如下步骤：

步骤一、对实际薄膜电路进行光刻，获得薄膜电路的光刻版图；用电镀连线线条将光刻版图中所有不相连的电路图形连成一个整体；在薄膜电路光刻版图上设置n个定位圆；n为正整数；

步骤二、按照薄膜电路光刻版图上的电镀连线线条位置，对实际薄膜电路上对应位置添加电镀连线；

步骤三、设置电镀连线的激光刻蚀区域；

步骤四、将薄膜电路光刻版图中所有电镀连线和所有定位圆刻蚀成通孔；获得辅助刻蚀版图；

步骤五、将辅助刻蚀版图对准放置在实际薄膜电路的上方，采用紫外激光器，按照步骤三中的刻蚀规则对实际薄膜电路中电镀连线进行激光刻蚀，去除电镀连线。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，所述步骤一中，2个孤立电路图形之间仅用1根电镀连线线条连接；且电镀连线线条采用水平或竖直的连接方式。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，所述步骤一中，实际薄膜电路的基板上表面有n个基准孔；根据基准孔在基板上的位置，在薄膜电路光刻版图的对应位置上画出n个定位圆；n≥3，定位圆直径为0.6-1mm；基准孔位于基板的拐角处；定位圆位于薄膜电路光刻版图的拐角处。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，所述步骤三中，所述电镀连线为长方体结构；电镀连线的宽度为30μm、50μm或100μm。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，所述步骤三中，电镀连线的激光刻蚀区域为矩形；刻蚀时，激光刻蚀区域位于电镀连线的中心位置；激光刻蚀区域的长边长度比电镀连线的长边长度短20μm；激光刻蚀区域的短边长度比电镀连线的短边长度长60-100μm。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，所述步骤五中，辅助刻蚀版图与实际薄膜电路对准的方法为：将n个定位圆的通孔与基板上的n个基准孔一一对准，实现辅助刻蚀版图与实际薄膜电路竖直方向的对准；此时，实际薄膜电路上的电镀连线从薄膜电路光刻版图中电镀连线通孔露出；辅助刻蚀版图与实际薄膜电路对准偏差为实际薄膜电路宽度的0.05％-0.3％。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，所述步骤五中，紫外激光器的波长为365nm；紫外激光器发出的激光光束光斑为15μm；功率为1.5-3.5W；激光光束移动速度为300～1000mm/s。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，设定电镀连线沿竖直方向厚度为h，0＜h≤6；紫外激光器的刻蚀次数为m；m为正整数，且1≤m≤6；

当h≤1μm时，m＝1；

当1＜h≤2μm时，m＝2；

当2＜h≤3μm时，m＝3；

当3＜h≤4μm时，m＝4；

当4＜h≤5μm时，m＝5；

当5＜h≤6μm时，m＝6。

在上述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，电镀连线去除完成后，电镀连线所在位置内凹或凸出区域宽度不大于30μm；电镀连线刻蚀水平位置偏差不大于50μm；基板的表面损伤深度不大于20μm；电镀连线去除时间不大于5min。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用薄膜电路光刻版图设计优化和预定位紫外激光选择刻蚀相结合的方式，开发了一种全新的薄膜电路图形电镀连线的去除技术，解决了厚金层薄膜电路制作中图形电镀连线去除的可靠性和效率问题；

(2)本发明与常规化学蚀刻、等离子干法刻蚀、手工挑剥的去除机理不同，采用摄像头捕捉对位标记对电路板上薄膜电镀连线进行紫外激光选择性刻蚀，去除机理具有创新性；

(3)本发明可以高精度、干净彻底、低损伤地去除电镀连线线条和图形，免除了金丝压点去除对电路外观的影响；

(4)本发明去除电镀连线效率更高，去除电镀连线的平均耗时是湿法腐蚀方法的1/10，是等离子干法刻蚀的1/20，是单纯手工挑除法的1/4。

附图说明

图1为本发明薄膜电路的光刻版图示意图；

图2为本发明光刻版图上电镀连线线条示意图；

图3为本发明刻蚀区域示意图；

图4为本发明辅助刻蚀版图示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提出一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，基于激光选择性刻蚀原理，采用薄膜电路光刻版图设计优化和预定位紫外激光选择刻蚀相结合的方式，开发了一种全新的薄膜电路图形电镀连线的去除技术，解决了厚金层薄膜电路制作中图形电镀连线去除的可靠性和效率问题。

本发明的技术思路如下：

(1)版图设计布局

首先在薄膜电路的光刻版图上，在每个孤立图形边缘，按照就近和保证导电性的原则，设计电镀连线，将所有孤立电路图形连成一个整体，便于后续镀金加厚。同时根据激光刻蚀设备定位要求，在版图特定位置设计定位圆。

(2)刻蚀区编程补偿

为每个电镀连线进行刻蚀区域编程。刻蚀区要根据刻蚀设备的定位精度、激光光斑尺寸和电镀连线自身宽度和长度做一定的偏离补偿，以确保电镀连线去除干净彻底，并减少对原有图形的损伤。具体偏离补偿原则，根据激光在膜层和基板上的实际刻蚀效果，刻蚀区一般比电镀连线纵向上下各短1/2光斑直径，横向两边各宽2～3倍光斑直径。

(3)薄膜电路加工

按照常规薄膜电路加工流程，先后完成基板清洗、溅射底层附着层、溅射表层导电金层、光刻整体互连图形、镀金加厚等工序，生成所需的电路图形。因各个孤立图形已练成一个整体，所以镀金过程无需再对孤立图形互连电镀连线，镀层厚度可以根据需要选择，不再受光刻腐蚀水平的限制。

(4)电镀连线去除

使用波长为365nm、光束直径15微米的紫外激光刻蚀设备，利用电路上制作出的定位孔图形捕捉定位，随后运行设备，控制激光束的定位、输出频率、功率和移动速度，选择性地分别刻蚀掉电镀连线金层及其下方的附着金属层。

电镀连线的去除方法，具体包括如下步骤：

步骤一、对实际薄膜电路进行光刻，获得薄膜电路的光刻版图，如图1所示，用电镀连线线条将光刻版图中所有不相连的电路图形连成一个整体；2个孤立电路图形之间仅用1根电镀连线线条连接；且电镀连线线条采用水平或竖直的连接方式。首先在薄膜电路的光刻版图上，在每个孤立图形边缘，按照就近布线和保证导电性的原则，设计电镀连线，将所有孤立电路图形练成一个整体。

同时根据激光刻蚀设备定位要求，在版图特定位置设计定位圆。在薄膜电路光刻版图上设置n个定位圆；n为正整数；如图2所示。实际薄膜电路的基板上表面有n个基准孔；根据基准孔在基板上的位置，在薄膜电路光刻版图的对应位置上画出n个定位圆；n≥3，根据激光刻蚀设备的精度设定，定位圆直径为0.6-1mm；基准孔位于基板的拐角处；定位圆位于薄膜电路光刻版图的拐角处。

步骤二、按照薄膜电路光刻版图上的电镀连线线条位置，对实际薄膜电路上对应位置添加电镀连线；电镀连线为长方体结构；版图设计时，首先检查电路图形的正确性与完整性。确保整体图形无断线、无重复线条，且在同一图层上。根据图形实际情况，在30、50、100微米线宽的连线宽度中选择一种。

步骤三、设置电镀连线的激光刻蚀区域，如图3所示。电镀连线的激光刻蚀区域为矩形；刻蚀时，激光刻蚀区域位于电镀连线的中心位置；激光刻蚀区域的长边长度比电镀连线的长边长度短20μm；激光刻蚀区域的短边长度比电镀连线的短边长度长60-100μm。

步骤四、将薄膜电路光刻版图中所有电镀连线和所有定位圆刻蚀成通孔；获得辅助刻蚀版图；如图4所示。

步骤五、将辅助刻蚀版图对准放置在实际薄膜电路的上方；辅助刻蚀版图与实际薄膜电路对准的方法为：将n个定位圆的通孔与基板上的n个基准孔一一对准，实现辅助刻蚀版图与实际薄膜电路竖直方向的对准；此时，实际薄膜电路上的电镀连线从薄膜电路光刻版图中电镀连线通孔露出；辅助刻蚀版图与实际薄膜电路对准偏差为实际薄膜电路宽度的0.05％-0.3％。采用紫外激光器，按照步骤三中的刻蚀规则对实际薄膜电路中电镀连线进行激光刻蚀，去除电镀连线。紫外激光器的波长为365nm；紫外激光器发出的激光光束光斑为15μm；功率为1.5-3.5W；激光光束移动速度为300～1000mm/s。

使用常规薄膜工艺完成电路图形刻蚀后，选择紫外激光刻蚀设备(选择紫外激光主要发挥其冷加工对于膜层损伤小，刻蚀边缘质量高的优势)，利用电路上制作出的定位孔图形，随后运行设备，根据导入的电镀连线刻蚀版图，控制激光的输出频率、功率和移动速度，选择性地分别刻蚀掉电镀连线金层及其下方的附着金属层。根据金层厚度的不同，刻蚀次数有1-6次不同的需求。设定电镀连线沿竖直方向厚度为h，0＜h≤6；紫外激光器的刻蚀次数为m；m为正整数，且1≤m≤6；

当h≤1μm时，m＝1；

当1＜h≤2μm时，m＝2；

当2＜h≤3μm时，m＝3；

当3＜h≤4μm时，m＝4；

当4＜h≤5μm时，m＝5；

当5＜h≤6μm时，m＝6。

去除电镀连线所需全套技术参数范围如表1所示：

表1去除电镀连线主要参数列表

在具体实施电镀连线去除时，应根据电镀连线的宽度、长度和膜层的厚度，选择适当的工艺参数，重点优化激光频率、激光功率、激光移动速度和激光加工重复次数。

电镀连线去除完成后，电镀连线所在位置内凹或凸出区域宽度不大于30μm；电镀连线刻蚀水平位置偏差不大于50μm；基板的表面损伤深度不大于20μm；电镀连线去除时间不大于5min。

电镀连线去除对膜层与基板影响的验证结果

开展了电镀连线去除对膜层与基板影响的验证实验。通过多次试验效果对比和参数测试，完成了电镀连线去除方法的研究和对陶瓷基片的影响验证，证实了去除电镀连线过程中波长为365nm的紫外激光对氧化铝陶瓷基片表面的轻微刻蚀，不影响电路基片的介电常数和介质损耗值。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、对实际薄膜电路进行光刻，获得薄膜电路的光刻版图；用电镀连线线条将光刻版图中所有不相连的电路图形连成一个整体；在薄膜电路光刻版图上设置n个定位圆；n为正整数；

步骤二、按照薄膜电路光刻版图上的电镀连线线条位置，对实际薄膜电路上对应位置添加电镀连线；

步骤三、设置电镀连线的激光刻蚀区域；

步骤四、将薄膜电路光刻版图中所有电镀连线和所有定位圆刻蚀成通孔；获得辅助刻蚀版图；

步骤五、将辅助刻蚀版图对准放置在实际薄膜电路的上方，采用紫外激光器，按照步骤三中的刻蚀规则对实际薄膜电路中电镀连线进行激光刻蚀，去除电镀连线。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：所述步骤一中，2个孤立电路图形之间仅用1根电镀连线线条连接；且电镀连线线条采用水平或竖直的连接方式。

3.根据权利要求2所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：所述步骤一中，实际薄膜电路的基板上表面有n个基准孔；根据基准孔在基板上的位置，在薄膜电路光刻版图的对应位置上画出n个定位圆；n≥3，定位圆直径为0.6-1mm；基准孔位于基板的拐角处；定位圆位于薄膜电路光刻版图的拐角处。

4.根据权利要求3所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：所述步骤三中，所述电镀连线为长方体结构；电镀连线的宽度为30μm、50μm或100μm。

5.根据权利要求4所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：所述步骤三中，电镀连线的激光刻蚀区域为矩形；刻蚀时，激光刻蚀区域位于电镀连线的中心位置；激光刻蚀区域的长边长度比电镀连线的长边长度短20μm；激光刻蚀区域的短边长度比电镀连线的短边长度长60-100μm。

6.根据权利要求5所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：所述步骤五中，辅助刻蚀版图与实际薄膜电路对准的方法为：将n个定位圆的通孔与基板上的n个基准孔一一对准，实现辅助刻蚀版图与实际薄膜电路竖直方向的对准；此时，实际薄膜电路上的电镀连线从薄膜电路光刻版图中电镀连线通孔露出；辅助刻蚀版图与实际薄膜电路对准偏差为实际薄膜电路宽度的0.05％-0.3％。

7.根据权利要求6所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：所述步骤五中，紫外激光器的波长为365nm；紫外激光器发出的激光光束光斑为15μm；功率为1.5-3.5W；激光光束移动速度为300～1000mm/s。

8.根据权利要求7所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：设定电镀连线沿竖直方向厚度为h，0＜h≤6；紫外激光器的刻蚀次数为m；m为正整数，且1≤m≤6；

当h≤1μm时，m＝1；

当1＜h≤2μm时，m＝2；

当2＜h≤3μm时，m＝3；

当3＜h≤4μm时，m＝4；

当4＜h≤5μm时，m＝5；

当5＜h≤6μm时，m＝6。

9.根据权利要求8所述的一种薄膜电路图形电镀连线的去除方法，其特征在于：电镀连线去除完成后，电镀连线所在位置内凹或凸出区域宽度不大于30μm；电镀连线刻蚀水平位置偏差不大于50μm；基板的表面损伤深度不大于20μm；电镀连线去除时间不大于5min。

Images