CN1159959C - 电气工艺设备的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模塑互连设备的一种制造方法。从包含一支承板1以及设置于其上的导体印刷线路7的导体印刷线路板(6)开始，将一塑料体11注模到该导体印刷线路板上。导体印刷线路具有一有若干凹陷部和突起部的表面，由此在导体印刷线路与塑料体之间产生确实锁定的连接。此外，本发明涉及一种模塑互连设备，在其中设计导体印刷线路，以允许塑料制成的基体与导体印刷线路之间的确实锁定连接。

Description

电气工艺设备的制造方法
技术领域
本发明涉及电气工艺设备的一种制造方法。具体地讲，本发明涉及所谓MID设备(“模塑互连设备”)的制造，该MID设备是由一种塑料模塑法形成的，这种塑料模塑法实质上将常规印刷电路板的功能与用于夹持电子元器件的机械固定部件的功能相结合。
背景技术
现有技术中公知这种MI D设备是由塑料模件产生的，借助于热冲压方法将整区铜箔施加到塑料模件上。以这种方法，一方面构造铜箔以产生导体印刷线路，另一方面这些导体印刷线路由熔于其上的基础塑料连接到塑料模件。该方法仅能够产生较粗糙的导体结构，其仅具有类似宽度的导体印刷线路。
将构成的铜箔例如通过热压连接到塑料模件也是公知的。该方法需要对机械上极敏感的铜箔进行不同的处理。
而且，已知在一侧或两侧上提供有电导体印刷线路的塑料薄膜用相同或不同的塑料通过注模法加上衬面，其结果是产生一三维电路支承件。然而，该方法仅适于在通过注模法敷层的过程中通过熔化结合的塑料，并不能用于例如液晶聚合物(LCP)。
最后，已知由电导体材料例如导电粘合剂制成的导体结构被施加到支承板上，由此借助一粘合系统转移到电路支承件，有必要在支承板与导体印刷线路之间应用一分离装置。粘合系统以及分离装置的易燃性可能对该装置的特性产生负面影响。
发明内容
以此为出发点，本发明的目的是提供一种可靠地生产甚至具有精密的导体印刷线路结构的MID设备的方法，通过大规模制造的能力而节省成本。
本发明提供一种用于生产模塑互连设备的方法，该模塑互连设备用于连接电子元器件，该方法包含下列步骤：
向一支承板上施加第一导电层；
以构成的掩模覆盖所述第一导电层；
在所述第一导电层上通过选择沉积在掩膜的开口或窗口中一第二导电层，从而形成导电导体印刷线路结构；
除去掩模，而生成导体印刷线路板，所述导体印刷线路板包括上述支承板，第一导电层和粘附到其上的三维导电导体印刷线路结构；
将导体印刷线路板与一塑料体接合，以完成该模塑互连设备；
除去该支承板；
除去该第一导电层；
其中，掩膜的开口或窗口和/或沉积第二导电层的处理形成随从第一导电层的距离的增加，导电导体印刷线路结构的截面宽度增加，和/或一微观粗糙表面，从而形成一互锁结构，适合于机械地锁定与导体印刷线路板结合的塑料基体。
优选在施加第一导电层之前，还包括将一增粘层涂覆在支承板上的步骤。
优选在涂覆增粘层于支承板上之前，还包括清洁支承板的步骤。
优选除去该第一导电层的步骤由在将导体印刷线路板与塑料体接合的步骤之前部分从导体印刷线路板除去导电材料的步骤代替，除去的层具有大致等于第一导电层的的厚度。
优选沉积第二导电层的步骤是电镀。
优选沉积第二导电层的步骤是化学处理。
优选采用基于聚酰亚胺的支承板。
优选将导体印刷线路板与塑料体接合的步骤包括将塑料体注塑在导体印刷线路板上的步骤。
优选塑料体是预制塑料体，将导体印刷线路板与塑料体接合的步骤包括把导体印刷线路板固定连接到预制塑料体上。
优选把导体印刷线路板固定连接到预制塑料体上的步骤包括将导体印刷线路板热压到塑料体上。
优选把导体印刷线路板固定连接到预制塑料体上的步骤包括将导体印刷线路板粘合到塑料体上。
优选进一步包括用焊接抗蚀性掩模至少部分地对导体印刷线路进行掩蔽的步骤。
优选进一步包括导体印刷线路在焊接抗蚀性掩模具有开口的位置被钝化的步骤。
本发明的目的是通过下述方法实现的。一种用于生产电气工艺设备的方法，包含下列步骤：a)向支承板上施加第一导电层；b)以构成的掩模覆盖以这种方式处理的支承板；c)施加第二导电层，该层覆盖掩模；d)除去掩模，而生成由上述支承板形成的导体印刷线路板和粘附到其上的导电导体印刷线路结构；e)将导体印刷线路板与塑料体接合，以完成该设备。
按照本发明的方法的优点在于，灵敏的导体印刷线路结构是在机械上和温度上不敏感的支承板上形成的并容易管理。在生产MID设备期间，可例如由一辊子提供该板。仅当导体印刷线路结构固定连接到后续MID设备的塑料体时将该支承板剥离，结果实际防止了生产该设备的过程中对导体印刷线路的破坏。
可由铜电镀层产生导体印刷线路结构。为此，首先将整个区域的薄的第一铜层涂覆到支承板上。为了获得支承板与第一铜层之间具有规定的剥离力的粘合，可将一增粘层涂覆到支承板上，该增粘层还可包含用于实现金属化的钯核。随后按照一种让导体线路畅通的掩模通过电镀将铜层建立到所需厚度。取决于支承板的质量，还需要在涂上增粘层之前清洁支承板。这种方法下节省的铜耗直接在生产该设备期间以及整理残余物期间具有有益的效果。
如果所选择的支承板是一耐热的、基于聚酰亚胺的板，是特别有益的，因为该板不粘附到形成电路支承件的塑料体。这使支承板能够在无附加分离装置的情况下剥离。而且，促进金属化的增粘层可在导体印刷线路连接到电路支承件时帮助从导体印刷线路可靠地剥离支承板。
由于第一铜层将导体印刷线路结构一起短路，在MID设备的生产过程中，在许多情况下可能需要再次除去该第一铜层。这可在例如已剥离支承板之后或在将塑料体注模到导体印刷线路板之前进行。
可借助于一种丝网印刷方法把一焊接保护掩模涂覆到构成的模件上。此外，如果例如用松香钝化裸露的导体印刷线路，是有益的，以便保护导体印刷线路的可焊接性。
在本发明的一特别有益的实施例中，以如下方式施加形成导体印刷线路的第二导电层，即导体印刷线路的表面具有许多突起部和凹陷部。当将塑料体注模到这些导体印刷线路上时，突起部的作用就像锚固在塑料中而在铜导体印刷线路与塑料体之间形成非常牢固的确实锁定连接。如果所采用的塑料是LCP(“液晶聚合物”)塑料材料，其与平滑铜表面的粘合不好，该特性是特别有益的。
此外，本发明涉及一种电气工艺设备，尤其是一种MID设备，具有塑料制成的基体和固定连接到基体的电导体印刷线路。这种设备固有地将电功能和机械功能结合，以这种方式，允许例如电气设备的一种更节省空间的设计。MID设备在相当大的程度上是由塑料组成的，由于安全的原因，塑料上配备有防燃剂。此外，这种设备包含金属。不同材料的混合使得在其服务寿命结束时更难于回收这种设备。
以此为出发点，本发明的第二目的是提供一种电气工艺设备，尤其一种MID设备，它可以节省成本地生产，并且与这种类型的常规设备相比具有改进的特性。
该设备的特征在于导体印刷线路具有多个突起部和凹陷部，它们适合于对塑料制成的基体进行确实地锁定连接。
该设备的一个优点是导体印刷线路的具体构成表明此时也可以采用塑料，该塑料与通常生产导体印刷线路的材料粘合不好。这适于LCP塑料材料，其区别是它的固有防燃特性。采用该材料的优点是能够省去防燃物质的额外利用，这种防燃物质常常使使用过的设备难以回收。
附图说明
附图中示出了本发明的示范实施例，附图中：
图1示出本发明MID设备的各制造阶段；
图2示出生产图1所示MID设备的本发明方法的流程图；
图3示出图2流程图的一种替换流程图；以及
图4示出阐明用于按照本发明的又一生产方法的流程图。
具体实施方式
图1示出若干相继制造阶段，它们贯穿本发明MID设备的生产过程。该生产方法的各个工作步骤还在图2所示的流程图中示出。
该方法从耐热支承板1开始，它可例如由Aramid或Kevlar纤维编织。首先，将一增粘层2涂覆到支承板1上，其具有高柔韧性和高强度，所述粘合剂层包含钯金属核，其用作整个区域化学涂层的触媒剂，由此产生第一铜层3，一预先金属化的支承板。增粘层2也称之为“底层涂料”。若有必要，可规定在涂上增粘层2之前清洁支承板1。该第一铜层3的厚度大约为1μm(图1a)。当然，也可选择与此不同的层厚。
在下一步骤中，预金属化的支承板涂有光致抗蚀剂，并按照本身公知的方法产生一掩模(图1a中未示出)。通过一电镀过程将厚度大约为36μm的第二铜层4淀积在该掩模的窗口中。此后，利用溶剂将光致抗蚀剂掩模剥离(“溶脱”)，导致导体印刷线路板6(图1a中未示出)产生，该板由其上设置有导体印刷线路7的预金属化的支承板形成。
借助一种以微观粗糙表面产生淀积铜层的方法涂上第二铜层4。图1b示出图1a的细节，并清楚示出了带有若干凹陷部8和突起部9的铜层的所谓“菜花形结构”。该具体表示结构通常也称之为所谓的“BOLTA结构”。此外，导体印刷线路7的横截面随淀积层的层厚的增加而增加，如图1a中所示。然而，这种类型的底切导体印刷线路对于实施本发明不是绝对必要的，这就是为什么图1c至1e中的导体印刷线路是以垂直于支承板1表面的侧壁示出的。然后将导体印刷线路板插入注模模具，以在其上注模塑料体11(图1c)。塑料体11可由例如LCP材料组成，其以固有的防燃特性而著名。当然，也可采用其他种类的塑料。
当将液体塑料材料注模到导体印刷线路板6上时，由于上述所述导体印刷线路表面的“菜花形结构”，在导体印刷线路7与塑料体11之间产生高机械稳定性的确实锁定连接。如果如图1a所示又底切导体印刷线路7，则产生附加的确实锁定连接，这进一步增加导体印刷线路7与塑料体之间连接稳定性。
在远离支承板的一侧，以这样的方式设计塑料体11，即如图1c所示，已提供有像支架、支柱或其他固定部件12一类的机械部件。这些机械部件12用于固定电子元器件或者也用于在例如一外壳中安装整个MID设备。
在下一工作步骤中，将支承板1剥离，增粘层2保持整个地或至少主要地连接到支承板1。无任何问题地剥离支承板的一个基本先决条件是上述导体印刷线路7与塑料体11之间的坚固连接。因此，露出整个区域的第一铜层3(图1d)。为了建立MID设备的功能性，可能需要完全除去第一铜层3，因为后者将导体印刷线路7短路。由蚀刻步骤实现这种去除，例如利用硫酸(H2SO4)和过氧化氢(H2O2)，以获得总体上用标号13命名的所构成模件(图1e)。
在当前情况下，选择一种不粘着于塑料体的耐温、基于聚酰亚胺的支承板。这便于剥离支承板而无需附加分离装置。然而，也可用其他类型的支承板。而且，金属化所需的粘合催化剂可在输送过程之后帮助从导体印刷线路剥离支承板。
在进一步的步骤中，构成的模件13通过丝网印刷方法用焊接抗蚀剂掩盖。在为了保留所述导体印刷线路的可焊接性，由于用松香涂覆而钝化了导体印刷线路7的未覆盖区域之后，MID设备完成。
原理上，第二铜层4也可能为其他层厚和采用其他淀积方法。重要的是对于相应的应用来说，导体印刷线路的载流能力是足够的，且设计导体印刷线路的表面能够确实锁定连接到被注模于其上的塑料体11。
图3示出一种生产方法的流程图，该方法可用作一开始时所描述生产方法的一种替换方法。到完成预金属化支承板为止这两种方法是相同的，差别主要在于蚀刻掉第一铜层3和注模上塑料体11的次序互换了。
从预金属化支承板(图1a)开始，按照下面将描述的替换生产方法，将第一和第二铜层3、4深腐蚀1到2μm。其结果是在第二铜层4的导体印刷线路7之间完全腐蚀掉第一铜层3，结果导体印刷线路7相互电隔离。与第一铜层3相比，由于36μm的较大材料厚度，导体印刷线路7的层厚仅轻微地减小。之后，将塑料体11注模在上面并剥离支承板，以获得构成的模件13(图1e)。正如在开始时所描述的方法，通过施加焊接防护掩模和钝化导体印刷线路7的裸区，由模件13产生一已完成部分。
图4利用流程图示出另一本发明生产MID设备的方法。该方法不同于上述两方法，因为不将塑料体11注模到导体印刷线路板上，而是通过热压将导体印刷线路板6固定连接到预制塑料体11。
导体印刷线路板6是以与结合图3所示方法所描述的完全相同的方式产生的。然后将导体印刷线路板6固定连接到塑料体11，其是通过热压热塑性材料产生的。在热压过程中，由于热塑性塑料体11的表面至少瞬时液化并流入导体印刷线路表面的突起部8中，在该方法的情况下导体印刷线路7与塑料体11之间也形成牢固的、确实的锁定连接。支承板被剥离以再次离开构成模件13，对构成模件13作进一步处理以按已描述的方式形成已完成部分。由于精密构成的导体印刷线路7连接到支承板，以在生产MID设备期间形成导体印刷线路板6，不会出现引言部分中所述的与敏感铜箔的相关的问题。

Claims (13)

1.一种用于生产模塑互连设备的方法，该模塑互连设备用于连接电子元器件，该方法包含下列步骤：
向一支承板(1)上施加第一导电层(3)；
以构成的掩模覆盖所述第一导电层；
在所述第一导电层上通过选择沉积在掩模的开口或窗口中一第二导电层，从而形成导电导体印刷线路结构(7)；
除去掩模，而生成导体印刷线路板(6)，所述导体印刷线路板(6)包括上述支承板(1)，第一导电层(3)和粘附到其上的三维导电导体印刷线路结构(7)；
将导体印刷线路板(6)与一塑料体(11)接合，以完成该模塑互连设备；
除去该支承板(1)；
除去该第一导电层(3)；
其中，掩模的开口或窗口和/或沉积第二导电层(4)的处理形成随着从第一导电层(3)的距离的增加，导电导体印刷线路结构(7)截面宽度增加，和/或一微观粗糙表面，从而形成一互锁结构，适合于机械地锁定与导体印刷线路板(6)结合的塑料基体(11)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在施加第一导电层(3)之前，还包括将一增粘层(2)涂覆在支承板(1)上的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在涂覆增粘层(2)于支承板(1)上之前，还包括清洁支承板(1)的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：除去该第一导电层(3)的步骤由在将导体印刷线路板(6)与塑料体(11)接合的步骤之前部分从导体印刷线路板(6)除去导电材料的步骤代替，除去的层具有大致等于第一导电层的的厚度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：沉积第二导电层的步骤是电镀。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：沉积第二导电层的步骤是化学处理。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：采用基于聚酰亚胺的支承板(1)。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：将导体印刷线路板(6)与塑料体(11)接合的步骤包括将塑料体注塑在导体印刷线路板(6)上的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：塑料体(11)是预制塑料体，将导体印刷线路板(6)与塑料体(11)接合的步骤包括把导体印刷线路板(6)固定连接到预制塑料体(11)上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：把导体印刷线路板(6)固定连接到预制塑料体(11)上的步骤包括将导体印刷线路板(6)热压到塑料体上。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于：把导体印刷线路板(6)固定连接到预制塑料体(11)上的步骤包括将导体印刷线路板(6)粘合到塑料体(11)上。
12.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于：进一步包括用焊接抗蚀性掩模至少部分地对导体印刷线路(7)进行掩蔽的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：进一步包括导体印刷线路(7)在焊接抗蚀性掩模具有开口的位置被钝化的步骤。
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