CN114745861A - 一种印刷集成电路的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路技术领域，提供一种印刷集成电路的制作方法，包括有芯板制作工艺、无芯板制作工艺，包含以下工序：开料；图形转移；制作线路；褪膜；叠层；层间导通；绝缘保护层制作；去除基板；表面处理；外形。本发明对比常规集成电路制作方法不仅可以提升加工能力，而且可以缩短加工流程，大量摒弃常规制作方法使用的化学药剂，更符合环保加工的制造理念。相对于3D打印方式效率大幅度提升，成本大幅度降低。并且在集成电路领域通用能力强。
Description
技术领域
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种印刷集成电路的制作方法。
背景技术
现有技术中，常规集成电路制作工艺：钻孔-电镀-图形转移-线路制作-叠层-阻焊油墨-表面处理-外形，制作流程较长，根据产品层次选择重复制作，现有技术要通过金属化孔（常规电镀铜镀孔），金属布线（蚀刻铜布线）来实现产品的电气导通的性能，需要使用大量化学药剂来实现金属化孔和金属布线，非常不环保。
至于3D打印技术，一方面对材料选择特别严格，导通和绝缘材料都要满足打印喷头对粘稠度、温度、喷出量等控制要求，其次3D打印出来的产品的可靠性还待验证，最后通过喷头一层一层的打印，制作效率也是目前3D打印瓶颈点。
另外，现有技术也有采用3D打印制作工艺，但是3D打印设备采用的材料价格都很高，单个产品生产需要至少1个小时甚至更多，打印效率非常低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种印刷集成电路的制作方法。本发明能够基于现有技术的设备和物料的基础上，明显提高生产效率。
本发明的技术方案在于：
一种印刷集成电路的制作方法，包括有芯板制作工艺、无芯板制作工艺，包含以下工序：
开料：根据不同方案选择不同的基板包含金属基板和绝缘基板，所述绝缘基板包括含铜板、不含铜板；
孔形成：通过使用机械、激光、等离子中的任一种方式完成孔形成；
图形转移：包括第一类图形转移、第二类图形转移。
其中，第一类图形转移：包括压膜、曝光、显影工艺，所述压膜采用感光材料膜；本发明中，感光材料在曝光下产生聚合反应，完成图形转移，成本相对较低，厚度根据设计线路高度选择；第二类图形转移：包括贴膜、激光烧蚀/等离子烧蚀工艺，所述贴膜采用非感光材料膜；非感光材料膜需要使用激光烧蚀完成图形转移，加工能力更高，厚度根据设计线路高度选择。
所述压膜或贴膜的工艺包括平面压合或滚压，具体加工条件为：温度控制在80℃-180℃，压力3kg-20kg，时间10s-300s。曝光的条件为：采用UV光或汞灯光，能量控制在10MJ-500MJ。显影液采用NaCO3溶液，温度控制在30±1℃，显影时间再10-100s。
本发明的激光加工，包括UV激光或CO2激光。UV激光的优点：高性能紫外激光具有波长短、光束质量高、峰值功率高等特性，减小聚焦光斑大小，确保加工精度，不同厚度、不同材料、不同图形皆可切割；CO2激光的优点：有比较丰富的谱线，在10微米附近有几十条谱线的激光输出。输出光束的光学质量高、相干性好、线宽窄、工作稳定。有比较大的功率和比较高的能量转换效率，能量转换效率可达30～40％，这也超过了一般的气体激光器。等离子蚀孔则为非常规的孔加工技术手段。
制作线路：包括使用导电浆印刷、喷涂工艺，线路宽度、高度根据设计值要求，使用物料包括铜浆、银浆等导电浆；
本发明中，印刷是指使用真空印刷机配合精密网板（网板有对应板面的图形），将导电浆倾倒到网板上，使用刮刀通过压力使导电浆透过网板转移到板面上；喷涂是指将导电浆的粘稠度进行调整，放置在相应容器里，使用喷嘴通过气压喷洒到板面；导电浆是指铜浆、银浆等可实现导电功能的涂料。
褪膜：包括化学分解或物理剥离工艺；
叠层：选用压合或印刷、固化工艺；
本发明中，叠层是将树脂、聚酰亚胺等绝缘材料通过压合或者印刷等方式覆盖在线路表面，实现绝缘的效果，压合是最常用的加工方式，压合的作业条件包括温度、压力、时间，温度控制在80-180℃，压力3-100kg，时间10-300s。固化条件包括温度、时间，温度控制100-180℃，时间20-100min。
层间导通：包括第一类层间导通、第二类层间导通。
其中，第一类层间导通：包括依次设置的叠层、钻孔、印刷导通工艺；本发明的第一类层间导通是使用激光先完成孔制作，再塞铜浆实现孔导通，流程相对简便，激光与上述激光原理相同。
导通采用电镀或塞导电浆工艺，使用常规技术手段通道硫酸铜电解反应使铜离子沉积到孔内实现填孔的效果，有电流、化学药水等多种作业条件要求；塞导电浆的方式就与上述印刷图形的方式一致。
第二类层间导通：包括依次设置的导电柱制备、叠层、研磨、导通工艺；
本发明中，第二类层间导通实现导通的效果的研磨方式包括陶瓷研磨、砂带研磨技术手段，作业条件包括速度、压力、砂轮等要素。
特别的，本发明中，若选择第一类层间导通，需要先完成叠层再进行第一类层间导通的作业方式；若选择第二类层间导通，则需要先完成导通柱制作再进行叠层制作。
绝缘保护层制作；
去除基板：包括化学分解或物理物料去除工艺；
表面处理：根据应用领域选用沉金、沉锡、沉银、喷锡、电镀金、OSP工艺；
外形：选用激光、冲切、锣形中任一种工艺完成外形加工。
所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第一类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
本发明的所述有芯板制作工艺，采用印刷导电浆代替电镀实现布线及层间导通的效果；绝缘保护层制作代替阻焊油墨实现保护线路、绝缘、抗氧化等效果，所述绝缘保护层包含阻焊油墨、树脂、聚酰亚胺等绝缘材料。
所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第二类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第二类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第一类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第一类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通--绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第二类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通--绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第二类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第一类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
本发明的有益效果在于：
1、降低成本：主要体现在设备、化学药水的方面，使用本方案可舍弃蚀刻线、填孔线等大量加工设备及对应的化学药剂；
2、提升加工能力：使用印刷导电浆布线的方式，无需在图形转移时考虑蚀刻补偿和蚀刻因子，提升线路精度加工能力，使用激光钻孔的方式提升微型导通孔的加工能力，通过使用真空压合整平或真空印刷的方式，有效提升绝缘层均匀性；
3、缩减制作流程，线路制作与层间导通均可以选择使用印刷导电浆的方式实现，无需常规蚀刻及电镀等线路板的相关流程，提高效率；
4、摒弃大部分化学药剂，更加环保，使用导电浆印刷的方式实现线路布线和层间导通，无需使用蚀刻药液、电镀药液等化学药剂；
线路板关键点就是实现布线和层间导通，常规线路板加工流程需要蚀刻、电镀等流程实现功能，过程中需要使用到许多化学药剂，如电镀药水、沉铜药水、蚀刻药水等化学药剂。本发明直接可以选择使用印刷导电浆的方式替代蚀刻、电镀等常规流程实现布线及层间导通的效果。摒弃常规流程中所使用的大部分化学药剂，大大减少环境污染，进一步实现绿色环保生产的目标。
5、在集成电路（包含但不限于印制电路板、芯片、封装载板等）领域通用能力强。
本发明对比常规集成电路制作方法不仅可以提升加工能力，而且可以缩短加工流程，大量摒弃常规制作方法使用的化学药剂，更符合环保加工的制造理念。相对于3D打印方式效率大幅度提升，成本大幅度降低。并且在集成电路（包含但不限于印制电路板、芯片、封装载板等）领域通用能力强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种双面无芯板制作方法，包括以下步骤：开料（0.2mm纯铜基板）-压膜（根据设计值选择25μm感光干膜解晰能力8/8μm，温度110±5℃，速度0.8m/min，压力5-6kg）-曝光（LDI，线宽/线距按设计值±10% 曝光能量45-55MJ/cm²）-显影-单面印刷铜浆（铜浆粘度25℃ 400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-固化（预固化130±10℃/30分钟+固化160±10℃/60分钟）-研磨（使用砂带研磨，研磨后铜浆与干膜平齐高度＜25μm，线路高度按照设计值管控）-褪膜（线宽/线距按设计值±10%）-压合绝缘胶膜（绝缘胶膜厚度按照设计值管控，使用真空贴合整平机加工，温度100±10℃、压力0.7±0.1MPa、真空度1.2±0.1Pa、时间50-100s）-固化（预固化150±10℃/30分钟+固化190±10℃/60分钟）-激光钻孔（使用CO2激光钻孔机加工，孔径按照设计值±10%管控）-压膜（25μm感光干膜解晰能力8/8μm，温度110±5℃，速度0.8m/min，压力5-6kg）-曝光（LDI，线宽/线距按设计值±10% 曝光能量45-55MJ/cm²）-显影-单面印刷铜浆-（铜浆粘度25℃400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-研磨（使用砂带研磨，研磨后铜浆与干膜平齐高度＜25μm，线路高度按照设计值管控）-褪膜（线宽/线距按设计值±10%）-蚀刻基板-阻焊油墨印刷-曝光-显影-固化-镍钯金-飞针测试-外形。
实施例2
一种双面有芯板制作方法，包括以下步骤：开料（0.2mm绝缘基板不含铜）-钻孔(机械钻通孔，钻咀0.11mm，钻速170krpm、进刀速0.8m/min、退刀速15m/min、孔限1000)-贴膜（滚轮贴合，根据设计值选择胶膜厚度30μm，压力0.5kg、温度50±5℃、速度0.5-0.8m/min）-激光图形（使用UV激光机制作，线宽/线距按设计值±10%）-双面印刷银浆（铜浆粘度25℃400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-固化（预固化130±10℃/30分钟+固化160±10℃/60分钟）-研磨（使用陶瓷研磨，研磨后铜浆与胶膜平齐高度＜30μm，线路高度按照设计值管控）-撕膜（线宽/线距按设计值±10%）-阻焊油墨印刷-曝光-显影-固化-化金-飞针-外形。
实施例3
一种四层带有芯板制作方法，包括以下步骤：开料（0.2mm绝缘基板不含铜）-钻孔(机械钻通孔，钻咀0.11mm，钻速170krpm、进刀速0.8m/min、退刀速15m/min、孔限1000)-贴膜（滚轮贴合，根据设计值选择胶膜厚度30μm，压力0.5kg、温度50±5℃、速度0.5-0.8m/min）-激光图形（使用UV激光机制作，线宽/线距按设计值±10%）-双面印刷银浆（铜浆粘度25℃ 400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-固化（预固化100±10℃/30分钟+固化160±10℃/60分钟）-研磨（使用陶瓷研磨，研磨后铜浆与胶膜平齐高度＜30μm，线路高度按照设计值管控）-撕膜（线宽/线距按设计值±10%）-压合绝缘胶膜（绝缘胶膜厚度按照设计值管控，使用真空贴合整平机加工，温度100±10℃、压力0.7±0.1MPa、真空度1.2±0.1Pa、时间50-100s）-固化（预固化150±10℃/30分钟+固化190±10℃/60分钟）-激光钻孔（使用CO2激光钻盲孔，根据设计值管控孔径±10%）-压膜（跟进设计要求线路高度选择25μm感光干膜解晰能力8/8μm，温度110±5℃，速度0.8m/min，压力5-6kg）-曝光（LDI，线宽/线距按设计值±10% 曝光能量45-55MJ/cm²）-显影-双面印刷银浆（铜浆粘度25℃ 400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-固化（预固化100±10℃/30分钟+固化160±10℃/60分钟）-研磨（使用陶瓷研磨研磨后铜浆与干膜平齐高度＜25μm，线路高度按照设计值管控）-褪膜（线宽/线距按设计值±10%）-阻焊油墨印刷-曝光-显影-固化-化金-飞针-外形。
实施例4
一种三层带无芯板制作方法，包括以下步骤：开料（0.2mm纯铜基板）-压膜（根据设计值选择25μm感光干膜解晰能力8/8μm，温度110±5℃，速度0.8m/min，压力5-6kg）-曝光（LDI，线宽/线距按设计值±10% 曝光能量45-55MJ/cm²）-显影-单面印刷铜浆（铜浆粘度25℃ 400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-固化（预固化130±10℃/30分钟+固化160±10℃/60分钟）-研磨（使用砂带研磨，研磨后铜浆与干膜平齐高度＜25μm，线路高度按照设计值管控）-褪膜（线宽/线距按设计值±10%）-压合绝缘胶膜（绝缘胶膜厚度按照设计值管控，使用真空贴合整平机加工，温度100±10℃、压力0.7±0.1MPa、真空度1.2±0.1Pa、时间50-100s）-固化（预固化150±10℃/30分钟+固化190±10℃/60分钟）-激光钻孔（使用CO2激光钻孔机加工，孔径按照设计值±10%管控）-压膜（根据设计值选择25μm感光干膜解晰能力8/8μm，温度110±5℃，速度0.8m/min，压力5-6kg）-曝光（LDI，线宽/线距按设计值±10% 曝光能量45-55MJ/cm²）-显影-单面印刷铜浆-（铜浆粘度25℃ 400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-研磨（使用砂带研磨，研磨后铜浆与干膜平齐高度＜25μm，线路高度按照设计值管控）-褪膜（线宽/线距按设计值±10%）-压合绝缘胶膜（绝缘胶膜厚度按照设计值管控，使用真空贴合整平机加工，温度100±10℃、压力0.7±0.1MPa、真空度1.2±0.1Pa、时间50-100s）-固化（预固化150±10℃/30分钟+固化190±10℃/60分钟）-激光钻孔（使用CO2激光钻孔机加工，孔径按照设计值±10%管控）-贴膜-（滚轮贴合，根据设计值选择胶膜厚度30μm，压力0.5kg、温度50±5℃、速度0.5-0.8m/min）-激光图形（使用UV激光机制作，线宽/线距按设计值±10%）-单面印刷铜浆-（铜浆粘度25℃ 400-800dPa.s，使用真空印刷机印刷、刮刀角度60°、真空度30±5Pa、速度1m/min）-研磨（使用砂带研磨，研磨后铜浆与胶膜平齐高度＜30μm，线路高度按照设计值管控）-褪膜（线宽/线距按设计值±10%）-蚀刻基板-阻焊油墨印刷-曝光-显影-固化-镍钯金-飞针测试-外形。
实施例1-4与现有常规技术相比，主要有以下优点：
1、加工能力提升，铜浆布线线宽/线距最小可以达到10/10μm、孔径25μm；
2、生产流程无需使用蚀刻、沉镀铜流程，避免使用蚀刻液、硫酸、高锰酸钾等化学药剂，加工流程更加环保；
3、重复使用印刷布线+印刷导通的方式完成产品制作，需要加工设备较少，加工场地面积小，总体投资成本低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。
Claims (9)
1.一种印刷集成电路的制作方法，其特征在于，包括有芯板制作工艺、无芯板制作工艺，包含以下工序：
开料：根据不同方案选择不同的基板包含金属基板和绝缘基板；孔形成：通过使用机械、激光、等离子中的任一种方式完成孔形成；
图形转移：包括第一类图形转移、第二类图形转移，其中，第一类图形转移：包括压膜、曝光、显影工艺，所述压膜采用感光材料膜；第二类图形转移：包括贴膜、激光加工工艺，所述贴膜采用非感光材料膜；
制作线路：包括印刷或喷涂、研磨工艺，线路宽度、高度根据设计值要求，使用物料为导电浆；
褪膜：包括化学分解或物理剥离工艺；
叠层：包括压合或印刷、固化工艺，使用物料为绝缘材料，包括环氧树脂、聚酰亚胺；
层间导通：包括第一类层间导通、第二类层间导通，其中，第一类层间导通：包括依次设置的叠层、钻孔、印刷导电浆导通工艺；第二类层间导通：包括依次设置的导电柱制备、叠层、研磨、导通工艺；
绝缘保护层制作；
去除基板：包括化学分离或物理剥离去除工艺；
表面处理：包括沉金、沉锡、沉银、喷锡、电镀金、OSP工艺；
外形：选用激光、冲切、锣形中任一种工艺完成外形加工。
2.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第一类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
3.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第二类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
4.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第二类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
5.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述有芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-钻孔-第一类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-表面处理-飞针测试-外形。
6.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第一类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通--绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
7.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第二类图形转移-制作线路-褪膜-叠层-第一类层间导通--绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
8.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第二类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
9.根据权利要求1所述的印刷集成电路的制作方法，其特征在于，所述无芯板制作工艺，包括以下步骤：开料-第一类图形转移-制作线路-褪膜-第二类层间导通-叠层-绝缘保护层制作-去除基板-表面处理-飞针测试-外形。
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