CN113038724A - 电路板的制造方法、电路板及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电路板的制造方法、电路板及电子设备。该制造方法包括形成位于第一薄膜绝缘层表面的金属种子层；形成位于金属种子层之上的图案化的第一光刻胶层；采用电镀工艺在第一光刻胶层形成的空间内形成电镀金属层,电镀金属层的厚度大于金属种子层的厚度但不超过第一光刻胶层的厚度；去除第一光刻胶层；通过干法刻蚀，利用电镀金属层和去除第一光刻胶层后暴露出的金属种子层的厚度差，去除暴露出的金属种子层，以形成相同图形的金属电镀层和金属种子层。本申请提出了一种简单快速的制作高精度的具有较大厚度的图形化的金属层的方法。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，更具体地，涉及一种电路板的制造方法、电路板及电子设备。
背景技术
目前，在微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)领域中，常采用湿法刻蚀形成图案化的金属层。即，在基底上依次形成金属层、光刻胶层，通过曝光显影形成图案化的光刻胶以暴露部分金属层，接着在化学蚀刻液中去除暴露的部分金属层，形成图案化的金属层。然而，上述方法极易造成金属层在化学刻蚀液环境中被过刻蚀甚至断裂，无法得到更高稳定性、更高密度的图案化金属层，尤其对于形成较厚的图形化的金属层，此问题尤为突出。另外，湿法刻蚀对于不同的金属刻蚀条件和刻蚀速率各不相同，尤其是对于一些刻蚀速度较慢，对刻蚀条件要求较高的金属(例如铂，一般需要在高温溶液中用腐蚀性较高的溶液如王水进行湿法刻蚀)，此问题会更加突出。
还可以采用剥离法(Lift-off)形成图案化的金属层。即，在基底上形成光刻胶层，通过曝光显影形成图案化的光刻胶，并在光刻胶的镂空部分和未镂空部分的上表面形成金属层，接着将位于未镂空部分的上表面的金属层随光刻胶一起去除，形成图案化的金属层。但通过该方法形成的图案化的金属层在剥离处容易形成毛刺，进而影响其电学性能。此外，该方法对光刻胶的要求极高，也难以形成高密度的图案化金属层。
另外，也可以用干法刻蚀形成图案化的金属层。即，在基底上依次形成金属层、光刻胶层，通过曝光显影形成图案化的光刻胶以暴露部分金属层，接着用干法刻蚀(比如等离子刻蚀、磁控溅射刻蚀等)去除暴露的部分金属层，形成图案化的金属层。然而，由于干法刻蚀金属的速度非常慢，上述方法只能用于制作厚度较小的图形化的金属层。对于厚度较大的金属，很难形成较厚的光刻胶层，此外随着光刻胶厚度的增加，其光刻所能达到的精度也随之降低。因此，该方法很难形成高密度的厚度较大的图案化金属层。
因此，亟需一种制造方法，以得到更高稳定性、更高密度的图案化金属层，尤其是厚度较大的图案化金属层，进而应用于电子设备中以提升其集成度和稳定性。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种图案化金属层，从而应用于电子设备中以实现更高集成度和更高稳定性。
根据本发明的一方面，提供一种电路板的制造方法，包括：形成位于第一薄膜绝缘层表面的金属种子层；形成位于所述金属种子层之上的图案化的第一光刻胶层；采用电镀工艺在所述第一光刻胶层形成的空间内形成电镀金属层；去除所述第一光刻胶层；以及去除部分所述金属种子层，以形成图案化的金属种子层，其中，所述电镀金属层的厚度大于所述金属种子层的厚度但不超过所述第一光刻胶层的厚度。
可选地，形成位于第一薄膜绝缘层表面的金属种子层的步骤包括：形成位于第一薄膜绝缘层表面的铂种子层、钛/铂叠层种子层、钛/金叠层种子层、铂/金叠层种子层、铬/铂叠层种子层、铬/金叠层种子层、铱种子层、铂/铱叠层种子层、铱/铂叠层种子层、或铂铱合金种子层。
可选地，还包括：形成覆盖所述第一薄膜绝缘层的暴露表面以及所述电镀金属层的第二薄膜绝缘层。
可选地，采用化学刻蚀去除所述第一光刻胶层，采用干法刻蚀去除部分所述金属种子层。
根据本发明的另一方面，提供一种电路板，包括第一薄膜绝缘层；位于所述第一薄膜绝缘层之上的图案化的金属种子层；位于所述图案化的金属种子层表面的电镀金属层，所述电镀金属层在所述第一薄膜绝缘层上的投影覆盖所述图案化的金属种子层。
可选地，所述电镀金属层的截面形状包括多个梯形，各所述梯形中靠近所述图案化的金属种子层的底边长度小于远离所述图案化的金属种子层的底边长度。
可选地，所述图案化的金属种子层包括铂种子层、钛/铂叠层种子层、钛/金叠层种子层、铂/金叠层种子层、铬/铂叠层种子层、铬/金叠层种子层、铱种子层、铂/铱叠层种子层、铱/铂叠层种子层、或铂铱合金种子层。
可选地，还包括：覆盖所述第一薄膜绝缘层的暴露表面以及所述电镀金属层的第二薄膜绝缘层。
根据本发明的另一方面，提供一种电子设备，包括采用上述所述制造方法制备而成的电路板或上述所述的电路板。
可选地，所述电子设备为植入式视网膜电刺激器或植入式视觉皮层电刺激器，所述电路板为柔性电极。
本发明电路板的制造方法包括在图案化的第一光刻胶层所形成的空间内采用电镀工艺形成厚度大于金属种子层但不超过光刻胶层厚度的电镀金属层，以有效保持电镀金属层的形态，提升了电镀金属层的密度和稳定性。
优选地，电镀金属层通过第一光刻胶层形成截面形状为多个倒梯形的结构，其靠近金属种子层的底边长度小于远离金属种子层的底边长度。进而在第二薄膜绝缘层覆盖具有上述结构的电镀金属层时，能将图案化的电镀金属层包裹更为紧密，结合强度高，增强了电路板的稳定性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的柔性电极的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的电路板的制造方法的流程示意图；
图3至图9示出了根据本发明实施例的电路板在制造过程中各个阶段的截面示意图。
附图标记列表：
110 衬底
111 第二光刻胶层
112 金属种子层
113 第一光刻胶层
200 电路板
201 第一薄膜绝缘层
202 电镀金属层
203 图案化的金属种子层
204 第二薄膜绝缘层
300 柔性电极
310 引入端
320 连接电缆
330 刺激端
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在附图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明提供的电路板或者由制造方法制备而成的电路板可以应用于电子设备中，电子设备例如为植入式视网膜电刺激器或植入式视觉皮层电刺激器。
以电子设备为植入式视网膜电刺激器为例，电子设备包括植入件和外部件。植入件中至少包括相互连接的柔性电极300和电子元件。电子元件包括根据电路设计而可能设置的电路芯片、电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、存储器等元器件。
图1示出了根据本发明实施例的柔性电极300的示意图。如图1所示，柔性电极300具有引入端310、刺激端330以及连接在引入端310和刺激端330之间的连接电缆320，连接电缆320内部形成多根分别连接刺激端330的导线。
电子元件与柔性电极300的引入端310连接并封装形成电子封装体，电子封装体缝合在眼球巩膜外侧，柔性电极300的连接电缆320穿过眼球壁，柔性电极300的刺激端330通过固定钉固定在视网膜表面。
电子设备外部件包括采集视频信息的摄像头，视频信息经过数据转换后无线传输至植入件的电子封装体，柔性电极300中的刺激端330通过电刺激的方式向视网膜传递刺激，传送到视网膜上的电脉冲信号刺激视网膜上仍保留功能的神经元，并将此刺激通过视觉神经传送到大脑，进而使患者产生视觉感知。
上述电子设备的柔性电极300的引入端310、连接电缆320、刺激端330中均包括图案化的金属层。其中，以金属层结构最简单的连接电缆320为例，连接电缆320中包括例如数十根、数百根甚至更多并列的导线，每根导线的宽度为0.2微米～200微米，相邻导线之间的间距为0.2微米～200微米。在优选的实施例中，连接电缆320的导线的线宽和相邻导线之间的线距均为2微米～5微米，这对柔性电极300的集成度要求极高。
下面结合附图和实施例，对本发明提供的电路板的制造方法和电路板的具体实施方式做进一步详细描述。其中，以下提到的电路板例如以植入式视网膜电刺激器中的柔性电极300中的连接电缆320部分为例进行说明。
图2示出了根据本发明实施例的电路板的制造方法的流程示意图，图3至图9示出了根据本发明实施例的电路板在制造过程中各个阶段的截面示意图。
如图2所示，电路板的制造方法包括如下步骤：
步骤S01：在衬底110上形成第一薄膜绝缘层201。该方法始于形成第一薄膜绝缘层201，如图3所示。衬底110用于提供机械支撑。具体地，在衬底110表面均匀形成第二光刻胶层111，之后在第二光刻胶层111表面上形成绝缘的第一薄膜绝缘层201。其中，第二光刻胶层111在形成电路板的步骤中作为牺牲层，第二光刻胶层111用于保护衬底110。在替代的实施例中，可以在衬底110表面直接形成第一薄膜绝缘层201，而省去形成第二光刻胶层111的步骤以减低成本和简化电路板的制造流程。
其中，第一薄膜绝缘层201例如采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺形成，第一薄膜绝缘层201优选为聚对二甲苯膜(派瑞林膜)，派瑞林膜更柔软且便于塑性变形，能更好贴附于被植入组织上，提高电刺激效果。其中，衬底110优选为硅片。在可替代的实施例中，第一薄膜绝缘层201例如还可以为聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)、特氟隆、硅树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸(polyethyleneterephthalate)中的任意一种或多种。
步骤S02：在第一薄膜绝缘层210表面形成金属种子层112，如图4所示。例如采用如溅射(sputter)、电子束蒸发(E-beam)或热蒸发(Thermal Evaporation)等物理气相沉积(Physical Vapour Deposition,PVD)工艺形成金属种子层112。金属种子层112的厚度例如为
金属种子层112例如覆盖第一薄膜绝缘层201的整个上表面。金属种子层112有利于后续的电镀工艺形成均匀的电流密度(有利于有效控制电镀层厚度的均匀性)，并且有利于加强第一薄膜绝缘层201与后续形成的电镀金属层202之间的结合强度。
优选地，金属种子层112可采用铂种子层、钛/铂叠层种子层(钛在下层)、钛/金叠层种子层(钛在下层)、铂/金叠层种子层(铂在下层)、铬/铂叠层种子层(铬在下层)、铬/金叠层种子层(铬在下层)、铱种子层、铂/铱叠层种子层(铂在下层)、铱/铂叠层种子层(铱在下层)、或铂铱合金种子层，以便于提高电镀金属层202与第一薄膜绝缘层201之间的结合强度。
步骤S03：在金属种子层112表面上形成图案化的第一光刻胶层113，如图5所示。具体地，在金属种子层112上均匀形成第一光刻胶以覆盖金属种子层112，接着例如通过曝光、显影形成图案化的第一光刻胶层113。进一步地，第一光刻胶层113的图案至少包括镂空的线性结构。具体地，第一光刻胶层113包括多个并列的线型结构，该线型结构的线宽例如为0.2微米～200微米，相邻线型结构之间的间距例如为0.2微米～200微米。由于光散射作用，图案化的第一光刻胶层113的截面形状能形成为多个梯形，各梯形中靠近金属种子层112的底边长度大于远离金属种子层112的底边长度，第一光刻胶层113使得部分金属种子层112表面裸露。需要说明的是，在采用不同类型的第一光刻胶113时，图案化后第一光刻胶层113的梯形的长边与短边方向可以与前述相反，同样能够实现本发明的技术效果。
步骤S04：在图案化的第一光刻胶层113形成的空间内形成电镀金属层202，如图6所示。电镀金属层202与裸露的金属种子层112结合，且电镀金属层202的厚度大于金属种子层112的厚度不超过第一光刻胶层113的厚度。具体地，采用电镀工艺形成电镀金属层202，例如采用金电镀液形成电镀金层，采用铂电镀液形成电镀铂层，或采用铂灰电镀液形成电镀铂灰层。电镀金属层202的截面形状与第一光刻胶层113的截面形状互补，即，电镀金属层202的截面形状为多个梯形，各梯形中靠近金属种子层112的底边长度小于远离金属种子层112的底边长度。对应地，电镀金属层202包括多根并列的导线，导线的线宽例如为0.2微米～200微米，相邻导线之间的间距例如为0.2微米～200微米。进一步地，电镀金属层202的材质包括金、银、铂、铂灰、铂黑、钯、铱中的至少一种。
步骤S05：去除第一光刻胶层113，并去除部分金属种子层112以形成图案化的金属种子层203，如图7所示。具体地，例如采用化学刻蚀方法去除第一光刻胶层113，接着采用感应耦合等离子体刻蚀(ICP)、反应离子刻蚀(RIE)，离子铣技术(ion milling)或磁控溅射刻蚀(Sputter Etch)等干法刻蚀技术去除电镀金属层202下方的部分金属种子层112，形成图案化的金属种子层203，该蚀刻过程中，电镀金属层202起到自掩膜作用，暴露在电镀金属层202外的金属种子层112被蚀刻去除。图案化的金属种子层203将电镀金属层202与第一薄膜绝缘层201结合在一起，电镀金属层202在第一薄膜绝缘层201上的投影覆盖图案化的金属种子层203。
该实施例在去除第一光刻胶层113的过程中，不容易因过刻蚀和剥离不彻底对电镀金属层202造成损伤，使得电镀金属层202的形态得以完整保留，提升了电镀金属层202的密度和稳定性。
步骤S06：形成覆盖电镀金属层202以及第一薄膜绝缘层201的暴露表面的第二薄膜绝缘层204，如图8所示。第二薄膜绝缘层204的材料和第一薄膜绝缘层201的材料可以相同，优选也采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺形成派瑞林膜。
进一步地，还包括步骤S07：去除第二光刻胶层111和衬底110，如图9所示。例如溶解去除第二光刻胶层111，并去除衬底110，之后进行水冲洗及烘烤的步骤来清洁电路板200的外侧表面。
其中，图9中示出的电路板200为连接电缆320部分的结构。需要说明的是，柔性电极300的引入端310和刺激端330也可以采用上述方法制造得到，在具体实施时需要进一步在相应的各薄膜绝缘层或金属层上形成开口或通孔。
具体地，电路板200包括第一薄膜绝缘层201、位于第一薄膜绝缘层201之上的图案化的金属种子层203、位于图案化的金属种子层203表面的电镀金属层202、以及覆盖电镀金属层202和第一薄膜绝缘层201的暴露表面的第二薄膜绝缘层204。
电镀金属层202在第一薄膜绝缘层201上的投影覆盖图案化的金属种子层203。进一步地，电镀金属层202的截面形状包括多个梯形，各梯形中靠近图案化的金属种子层203的底边长度小于远离图案化的金属种子层203的底边长度。进而在第二薄膜绝缘层204覆盖具有上述结构的电镀金属层202时，能将图案化的电镀金属层202包裹更为紧密，结合强度高，增强了电路板200的稳定性。需要说明的是，在采用不同类型的第一光刻胶113时，电镀金属层202的梯形的长边与短边方向可以与前述相反，同样能够实现本发明的技术效果。
本发明还提供包含上述电路板的上述电子设备，该电子设备优选为为植入式视网膜电刺激器或植入式视觉皮层电刺激器，该电路板200为柔性电极300。本发明能使得以上电刺激器实现更高集成度和更高稳定性，提高电刺激通道数量，进而让患者获得更高分辨率的视觉感知。
以上实施例并没有详尽叙述所有细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种电路板的制造方法，其特征在于，包括：
形成位于第一薄膜绝缘层表面的金属种子层；
形成位于所述金属种子层之上的图案化的第一光刻胶层；
采用电镀工艺在所述第一光刻胶层形成的空间内形成电镀金属层；
去除所述第一光刻胶层；以及
去除部分所述金属种子层，以形成图案化的金属种子层，
其中，所述电镀金属层的厚度大于所述金属种子层的厚度但不超过所述第一光刻胶层的厚度。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，形成位于第一薄膜绝缘层表面的金属种子层的步骤包括：
形成位于第一薄膜绝缘层表面的铂种子层、钛/铂叠层种子层、钛/金叠层种子层、铂/金叠层种子层、铬/铂叠层种子层、铬/金叠层种子层、铱种子层、铂/铱叠层种子层、铱/铂叠层种子层、或铂铱合金种子层。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，还包括：
形成覆盖所述第一薄膜绝缘层的暴露表面以及所述电镀金属层的第二薄膜绝缘层。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，采用化学刻蚀去除所述第一光刻胶层，采用干法刻蚀去除部分所述金属种子层。
5.一种电路板，其特征在于，包括：
第一薄膜绝缘层；
位于所述第一薄膜绝缘层之上的图案化的金属种子层；
位于所述图案化的金属种子层表面的电镀金属层，
其中，所述电镀金属层在所述第一薄膜绝缘层上的投影覆盖所述图案化的金属种子层。
6.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述电镀金属层的截面形状包括多个梯形，各所述梯形中靠近所述图案化的金属种子层的底边长度小于远离所述图案化的金属种子层的底边长度。
7.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述图案化的金属种子层包括铂种子层、钛/铂叠层种子层、钛/金叠层种子层、铂/金叠层种子层、铬/铂叠层种子层、铬/金叠层种子层、铱种子层、铂/铱叠层种子层、铱/铂叠层种子层、或铂铱合金种子层。
8.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，还包括：覆盖所述第一薄膜绝缘层的暴露表面以及所述电镀金属层的第二薄膜绝缘层。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：采用如权利要求1至4任一项所述制造方法制备而成的电路板或如权利要求5至8任一项所述的电路板。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为植入式视网膜电刺激器或植入式视觉皮层电刺激器，所述电路板为柔性电极。
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