CN113068313A - 一种线路板的制作方法及其制作的线路板、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线路板的制作方法及其制作的线路板。所述线路板制作方法包括以下步骤：在基材的至少一侧形成过渡层；在所述过渡层远离所述基材的一侧形成铜层，所述铜层包含第一铜层和第二铜层，所述第二铜层内包含铜晶体，所述铜晶体的晶粒尺寸为2um‑7um；通过黄光工艺在所述铜层形成铜线路图案；对所述铜线路图案进行表面处理形成抗氧化层。本发明通过控制铜层内的铜晶体的晶粒尺寸在2um‑7um之间，这种晶体的结构可以克服形成抗氧化层的过程中铜层和抗氧化层之间产生空隙的问题。此外，本发明还涉及一种具有所述线路板的电子设备。

Description

一种线路板的制作方法及其制作的线路板、电子设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种线路板的制作方法及其制作的线路板。

背景技术

软性铜箔基材(FCCL，Flexible Copper Clad Laminate)，又称为挠性覆铜板、柔性覆铜板或者软性覆铜板。FCCL是覆晶薄膜封装(COF，Chip On Film)的加工基材,制作需经过曝光-显影-蚀刻的流程，通常会在金属铜层表面进行表面处理形成抗氧化层，以保护铜线路，避免铜被氧化。一般情况下抗氧化层为稳定性较高的金属层，例如锡、金、银、镍等。当抗氧化层和微型电子器件(IC)焊接时，会产生高温，在高温条件下，铜离子迁移速率增加，根据科肯德尔效应，在铜和锡彼此之间会产生空隙，从而产生空层，导致覆铜板容易被腐蚀，使覆铜板稳定性变差。

发明内容

本申请实施例提供了一种线路板的制作方法及其制作的线路板，能够克服形成抗氧化层的过程中铜和抗氧化层之间产生空洞的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种线路板的制作方法，包括以下步骤：在基材的一侧形成过渡层；在所述过渡层远离所述基材的一侧形成铜层，所述铜层包含第一铜层和第二铜层，所述第二铜层内包含铜晶体，所述铜晶体的晶粒尺寸为2um-7um；通过黄光工艺在所述铜层形成铜线路图案；对所述铜线路图案进行表面处理形成抗氧化层。此种设置使得所述铜层内不会形成空穴，同时利于线路板弯折和所述铜层与所述过渡层之间的附着，且保证了所述铜层的导电率。进一步地，所述第二铜层的形成方式为电镀，所述电镀方式设置的电流为100A-200A。此种设置使得所述铜层与所述过渡层之间的附着力高并且不会使得所述铜层形成空洞。

进一步地，沿垂直于所述基材的方向上，所述基材的厚度为5um-50um。此种设置使得线路板更加轻薄且具有较好的机械性能。

进一步地，沿垂直于所述基材的方向上，所述过渡层的厚度为10nm-40nm。此种设置使得所述过渡层具有较优的尺寸稳定性。

进一步地，沿垂直于所述基材的方向上，所述铜层的厚度为1um-50um。此种设置使得所述铜层具有较优的尺寸稳定性。

进一步地，所述基材的弹性模量为8000Mpa-20000Mpa。此种设置使得所述基材柔性和刚性都较好，能够满足本实施例的效果。

进一步地，所述基材的线性膨胀系数为2ppm/℃-20ppm/℃。此种设置使得所述基材在该范围内收缩率稳定，所述基材的尺寸不会随着温度变化而变化太大，从而更加容易制作精细线路。

进一步地，所述过渡层包括镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、铁(Fe)中的至少一种。此种设置使得所述过渡层和所述基材层之间具有较高的附着力。

进一步地，所述抗氧化层包括锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)中的至少一种。此种设置可以避免所述铜层被氧化。

进一步地，所述过渡层为镍铬合金，所述镍铬合金中镍和铬的质量比例为50:50-90:10。此种设置使得所述过渡层和所述基材层之间具有较高的附着力。

进一步地，所述过渡层的形成方式为化学镀、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、蒸发镀、溅射镀、磁控溅射、或者电镀中的至少一种。

进一步地，所述第一铜层的形成方式为蒸发镀、溅射镀、磁控溅射中的至少一种。

本申请实施例还提供了一种线路板，所述线路板采用上述所述的线路板的制备方法制成。

本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括本体与如上任一所述的线路板，所述线路板安装于所述本体。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是一种实施例的线路板的制作方法的流程图；

图2是一种实施方式的线路板的结构示意图；

图3是另一种实施方式的线路板的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本发明提供了一种线路板的制作方法，请参考图1-图3，该制作方法包括：

S1：在基材110的一侧形成过渡层120。

所述基材110可以为聚酰亚胺。聚酰亚胺具有体积小，重量轻，耐热性能更好，绝缘性能更佳，介电性能和力学性能优良等特点，同时聚酰亚胺具有挠曲性，可以满足高精细线路的要求，使得线路板具有优异的弯折能力。

沿垂直于所述基材110的方向上，所述基材110的厚度为5um-50um。当所述基材110的厚度小于5um时，在卷对卷加工过程中所述基材容易产生气泡及出现卷曲，不易于所述基材110与所述过渡层120的贴合及可能会破坏所述基材110。当所述基材110的厚度大于50um时，增加了所述基材110的成本和制造难度，且降低了所述基材110的柔韧性，不利于制作线路板。所述基材110设置在上述范围内可以使得线路板更加轻薄且具有较好的机械性能。在实际产品中可以根据情况选用5um、10um、20um、30um、40um、50um等，所述基材110的厚度优选为20um-35um。

所述基材110的弹性模量为8000Mpa-20000Mpa，当所述基材110的弹性模量小于8000Mpa时，所述基材110的刚性较差，所述基材110与所述过渡层120之间的附着力较小，不利于两者的贴合。当所述基材110的弹性模量大于20000Mpa时，所述基材110的柔韧性较差，在外界能量和张力作用小，所述基材110不易形变，降低了线路板的柔性。此种设置的所述基材110柔性和刚性都较好，能够满足本实施的效果。

所述基材110的线性膨胀系数为2ppm/℃-20ppm/℃，当所述基材110的线性膨胀系数在此范围外，所述基材110与所述铜层130的热膨胀系数相差较大，覆铜时所述基材110产生的变形较大，致使所述基材110尺寸变化大。此种设置使得所述基材在该范围内的收缩率稳定，使得所述基材110的尺寸不会随着温度变化而变化太大，从而更加容易制作线路，降低了制造难度。

所述过渡层120可以为镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、铁(Fe)中的至少一种。此种设置使得所述过渡层120和所述基材层110之间具有较高的附着力。

沿垂直于所述基材110的方向上，所述过渡层120的厚度为10nm-40nm。当所述过渡层120的厚度小于10nm时，所述过渡层120与所述基材110之间的应力较小，不能起到屏障的作用。当所述过渡层120的厚度大于40nm时，所述过渡层120与所述基材110之间的应力较大，所述过渡层120的硬度和耐热性会变差，使得所述过渡层120的剥离强度较低，容易剥落。此种设置可以使得所述过渡层120具有较优的尺寸稳定性。在实际产品中可以根据情况选用10nm、20nm、30nm、40nm等，所述过渡层120的厚度优选为20nm-30nm。

所述过渡层120的形成方式为化学镀、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、蒸发镀、溅射镀、磁控溅射、或者电镀中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述过渡层120为镍铬合金，所述镍铬合金中镍和铬的质量比例为50:50-90:10，优选为70:50-90:10。此种设置使得所述过渡层120和所述基材层110之间具有较高的附着力。

在其中一个实施例中，所述过渡层的形成方式为溅射镀。在高真空环境下和保护气体氛围中，利用等离子体中的荷能轰击靶材表面，使靶材上的离子被轰击出来。被轰击的离子沉积在所述基材110表面生长成薄膜。此种方式制得的膜层的具有优异的致密度、结晶性能、均匀性、附着力，并且适合大面积生产。在其中一个实施例中，保护气体氛围包括氩气与氧气，靶材为镍铬合金。在其中一个实施例中，所述溅射镀为磁控溅射。此种方式可以制作更加高密度的线路板，而且工艺步骤相对更加简单，能够有效简化工艺，并且降低生产成本。

S2：在所述过渡层120远离所述基材110的一侧形成铜层130。其中，所述铜层130包含第一铜层131和第二铜层132。

所述第一铜层131形成在所述铜层130远离所述基材110的一侧，所述第二铜层132形成在所述第一铜层131远离所述铜层130的一侧。通过形成第一铜层131，有利于提高所述铜层130的致密性、均一性和附着力，增强所述铜层130的剥离强度。所述第二铜层132的致密度小于所述第一铜层131的致密度。此种设置使得所述铜层130具有较高的附着力，保证了所述铜层130的导电率，使得所述铜层130具有较优的抗腐蚀能力。

沿垂直于所述基材110的方向上，所述铜层130的厚度为1um-50um。此种设置使得所述铜层具有较优的尺寸稳定性。在实际产品中可以根据情况选用1um、5um、10um、20um、30um、40um、50um等，所述铜层的厚度优选为1um-20um。

沿垂直于所述基材方向上，所述第一铜层131的厚度为50nm-500nm。进一步地，沿垂直于所述基材110的方向上，所述第一铜层131的厚度为100nm-300nm。

所述第一铜层131的形成方式为蒸发镀、溅射镀、磁控溅射中的至少一种。在其中一个实施例中，所述第一铜层131的形成方式为磁控溅射。此种设置可以制作更加高密度的线路板，而且工艺步骤相对更加简单，能够有效简化工艺，并且降低生产成本。

当抗氧化层和微型电子器件(IC)焊接时，会产生高温，在高温条件下，铜和形成抗氧化层的金属之间会扩散，相关技术中的铜金属层的形成方式为电镀，电镀时设置的电流为50A-100A，该范围内的铜晶体晶粒之间的作用力小，由于铜和抗氧化层的金属之间的扩散速率不同，铜的扩散通量大于形成抗氧化层的金属的扩散通量，基于上述原因，会在铜内形成空穴，空穴聚集形成了空洞，影响铜层膜的致密度，还可能导致针孔缺陷的产生，严重影响对线路板进行的电路蚀刻的精度，并对导电率产生不良影响。

所述第二铜层132的形成方式为电镀，所述电镀方式设置的电流为100A-200A，在直流的作用下发生如下的反应Cu²⁺+2e^-→Cu，从而实现铜的沉积。在实际产品中可以根据情况选用100A、120A、140A、160A、180A、200A等。当所述电流小于100A时，不利于所述铜晶体晶粒长大，容易形成空洞。当所述电流大于200A时，所述铜晶体之间的内应力较大，导致所述铜层130与所述过渡层120之间的界面结合强度下降，不利于二者的附着。

S3:通过黄光工艺在所述铜层130形成铜线路图案。

在一些实施例中，S3包括以下流程：a.对所述铜层130贴干膜，将干膜覆盖于所述铜层130上，以提供图形转移。贴干膜之前将所述铜层130放在纯净水中润湿再进行贴膜，此种设置改善了干膜的流动性，提高了干膜与所述铜层130的密贴性和粘结力；b.对上述贴干膜后的所述铜层130的线路部分进行曝光工艺，将带有线路图形的干膜置于感光抗蚀剂膜上，然后在干膜上方施加紫外光照射，感光抗蚀剂膜受光的部分会发生变化，未受光的部分不会发生变化；c.对上述曝光后的所述铜层130进行显影工艺，从而将未曝光的部分溶解，而曝光的部分不被溶解，从而形成图形；d.对上述显影后的所述铜层130进行蚀刻工艺，利用蚀刻液与所述铜层130反应,蚀去线路板上不需要的铜,得到所需要的线路。在一些实施例中，所述蚀刻采用喷淋蚀刻，此种设置使得线路蚀刻均匀，工艺较为稳定，并且可控性好。

S4：对所述铜线路图案进行表面处理形成抗氧化层140。所述表面处理工艺可以为电镀纯金、电镀镍金、化镍金、化镍钯金、化银或化锡的至少一种。在一个实施例中，所述表面处理工艺为化锡，即将所述铜线路图案浸没在含锡离子的溶液中，通过催化剂的作用使表层铜置换出溶液中的锡元素，使锡覆盖在所述铜线路图案的铜表面以起到抗氧化的作用。此种设置形成的抗氧化保护层更加稳定，并且降低了成本。所述抗氧化层140形成于所述铜层130远离所述过渡层120的一侧。

所述第二铜层132内包含铜晶体，所述铜晶体的晶粒尺寸为2um-7um。在实际产品中可以根据情况选用2um、3um、4um、5um、6um、7um等。相关技术中铜金属层的铜晶体晶粒尺寸为0.5um-1um。当所述铜晶体晶粒尺寸小于2微米时，所述铜晶粒之间作用力小，由于铜和抗氧化层金属的扩散速率不同，且铜的扩散通量大于抗氧化层金属的扩散通量，基于上述原因，会在铜内形成空穴，空穴聚集形成了空洞，最终影响对可线路板进行的电路蚀刻的精度，并对导电率产生不良影响。当所述铜晶体晶粒尺寸大于7微米时，所述铜层130的刚性强且韧性差，不利于线路板弯折，且电阻率会降低，并且不利于所述铜130层与所述过渡层120之间的附着。由于铜与基材在晶格失配、热膨胀系数等方面的差异较大，因此两者不能形成较强结合的化学键，若直接将所述铜层130形成于未进行任何表面处理的所述基材110上，所述铜层130剥离强度会较低。因此在所述铜层130与所述基材110之间增加一层介于两者之间的所述过渡层120，可以提高所述铜层130与所述基材层110之间的附着力，使得所述过渡层120和形成在所述过渡层120上的所述铜层130能够更加稳定地形成在所述基材110上，使得所述铜层130不易脱落。由于铜容易被氧化，氧化后会使得线路不能正常工作，所以需对铜进行表面处理，形成抗氧化层140。

在其中一个实施例中，沿垂直于所述基材110的方向上，所述基材110的厚度为5um-50um，所述过渡层120的厚度为5um-50um，所述铜层130的厚度为1um-150um。此种设置可以使得所述基材110更加轻薄，能够用于制作精细线路。进一步地，所述基材110的厚度为20um-35um，所述过渡层120的厚度为20um-30um，所述铜层130的厚度为1um-10um。

在其中一个实施例中，为了提高所述基材110与所述铜层130的粘接强度，首先以红外线对所述基材110高温加热，以等离子进行所述基材110表面轰击处理，然后真空溅镀。配合卷对卷生产作业。利用氩离子轰击所述基材，使得所述基材110表面形成粗糙不平的凹凸面，增加了所述基材110的有效附着面积，改善了所述基材110的附着性能。

在其中一个实施例中，所述铜层130的形成方式为溅射镀和电镀的复合工艺。此种设置可以制作精细的线路，并且能够运用厚的光敏干膜，把线路厚度做大，能够随意控制所述铜层130的厚度，可以抑制当线路精细化时直流电阻增大的问题。此步骤如下：第一阶段采用溅射镀方式在所述基材表面制备一层很薄的所述第一铜层131。为了保证所述第一铜层131的纯度，溅射前先对靶材进行预溅射，以清洗靶材表面杂质，靶材为纯铜；第二阶段采用电镀方式，在所述第一铜层131表面上电镀所述第二铜层132。此种采用溅射镀和电镀的复合工艺制得的所述铜层130结晶细致，韧性好，并且可以制得多种厚度规格的所述铜层130。

上述实施方式的线路板100通过在所述基材110的所述基材112和所述铜层130之间设置所述过渡层120，提高了所述铜层130的剥离强度，使得所述过渡层120和设置在所述过渡层120上的所述铜层130能够更加稳定地设置在所述基材110上，使得所述铜层130不易脱落，通过对所述铜层130进行表面处理工艺形成抗氧化层140，使得所述铜层130不易被氧化，可以保护铜线路。

上述实施方式的线路板100中所述基材110为聚酰亚胺基材，所述过渡层120为镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、铁(Fe)中的至少一种，所述线路为铜，上述材料都较为常见，能够大规模的使用和制造。

在一些实施例中，S1可以为在基材110的两侧形成过渡层120，在所述过渡层120远离所述基材110的一侧形成铜层130，所述铜层130包含第一铜层131和第二铜层132，所述第二铜层132内包含铜晶体，所述铜晶体的晶粒尺寸为2um-7um；通过黄光工艺在所述铜层130形成铜线路图案；对铜线路图案进行表面处理形成所述抗氧化层140。需要说明的是，所述过渡层120、所述铜层130、所述第一铜层131、所述第二铜层132、所述抗氧化层140数量均为2个。此种设置使得可以在线路板200的两个表面上制作线路，并且能够制作复杂的线路，增加了所述线路板200的使用范围。

请参阅图3，所述基材210具有相对设置的两个表面，所述过渡层220可以为两个，两个所述过渡层220分别位于所述基材210的两个表面上。所述铜层230可以为两个，两个所述铜层230分别形成在两个所述过渡层220远离所述基材210的一侧。所述抗氧化层240可以为两个，两个抗氧化层240分别形成在两个所述铜层230远离所述基材210的一侧。

上述实施方式的线路板200，通过在所述基材210的两个表面上均设置所述过渡层220，并在两个所述过渡层220远离所述基材210的一侧均设置所述铜层230，使得可以在线路板200的两个表面上制作线路，并且能够制作复杂的线路，增加了所述线路板200的使用范围。

综上所述，上述线路板通过在所述基材210的两个表面和所述铜层230之间形成所述过渡层220，所述铜层230包括所述第一铜层231和所述第二铜层232，此种设置提高了所述铜层230的剥离强度，使得所述过渡层220和形成在所述过渡层220上的所述铜层230能够更加稳定地形成在所述基材210上，使得所述铜层230不易脱落。进一步地，所述第二铜层232包含铜晶体，所述铜晶体的晶粒尺寸为2um-7um。

需要说明的是，上述各层具体厚度均可根据实际产品灵活选用，以能保证产品刚性前提下结合产品性能与轻薄要求进行设计，本发明不对其具体组合进行限定。本申请实施例还提供了一种线路板，所述线路板采用上述所述的线路板的制备方法制成。

本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括电子设备本体与所如上任一所述的线路板，所述线路板安装于所述电子设备本体。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种线路板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基材的至少一侧形成过渡层；

在所述过渡层远离所述基材的一侧形成铜层，所述铜层包含第一铜层和第二铜层，所述第二铜层内包含铜晶体，所述铜晶体的晶粒尺寸为2um-7um；

通过黄光工艺在所述铜层形成铜线路图案；

对所述铜线路图案进行表面处理形成抗氧化层。

2.根据权利要求1所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述第二铜层的形成方式为电镀，所述电镀方式设置的电流为100A-200A。

3.根据权利要求1所述的线路板的制作方法，其特征在于，沿垂直于所述基材的方向上，所述基材的厚度为5um-50um；和/或，所述过渡层的厚度为10nm-40nm；和/或，所述铜层的厚度为1um-50um。

4.根据权利要求1所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述基材的弹性模量为8000Mpa-20000Mpa；和/或，所述基材的线性膨胀系数为2ppm/℃-20ppm/℃。

5.根据权利要求1所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述过渡层包括镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、铁(Fe)中的至少一种；和/或，所述抗氧化层包括锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述过渡层为镍铬合金，所述镍铬合金中镍和铬的质量比例为50:50-90:10。

7.根据权利要求1所述的线路板的制作方法，其特征在于，所述过渡层的形成方式为化学镀、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、蒸发镀、溅射镀、磁控溅射或者电镀中的至少一种；和/或，所述第一铜层的形成方式为蒸发镀、溅射镀、磁控溅射中的至少一种。

8.一种线路板，其特征在于，所述线路板是由如权利要求1-7中任一项所述的线路板的制作方法制作而成。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括本体和如权利要求8所述的线路板，所述线路板安装于所述本体内。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为手机、平板电脑、PDA或笔记本电脑。

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