CN116887522B - 一种线路板制作方法、系统、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线路板图形制作技术领域，具体涉及一种线路板制作方法、系统、装置及设备，其方法包括，利用改质激光束按照线路板线路图档对导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描形成改质区，未经改质激光束改质扫描区域形成与绝缘层无分层的非改质区；利用化学刻蚀溶液对经过改质扫描后的导电金属层进行化学刻蚀，改质区的刻蚀速度大于非改质区的刻蚀速度，当改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出绝缘层时停止刻蚀，以使非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。本发明对导电金属层采用了激光改质扫描获得化学蚀刻速率不一样的金相，再结合化学刻蚀实现线路板的制作，解决了超精细线路板和超厚面铜的线路制作的行业痛点问题。
Description
技术领域
本发明涉及线路板图形制作技术领域，具体涉及一种线路板制作方法、系统、装置及设备。
背景技术
线路板的线路制作，一般都采用了曝光、显影、蚀刻等传统流程，适合于大批量流程化生产，但是这种曝光机也有局限性，超精细的线路板，线路板曝光机的分辨率很难做到10微米线宽线距的精细线路，而加成法流程过于复杂，成品率也不高，因此成本太高，只有载板在使用加成法；对于厚铜的线路，例如面铜厚度为35微米、50微米、75微米甚至100微米面铜的线路板，传统的曝光、显示、蚀刻的线路很难奏效，蚀刻的线路横截面边缘斜坡很明显。
如果采用激光蚀刻的方式直接把线路蚀刻出来，那么很容易造成线路板绝缘层和金属线路的分层或者附着力变差。
因此找到一种全新的线路板线路加工方式，解决超精细线路板的线路制作和/或解决超厚面铜的线路板图形制作，显得较为迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种线路板制作方法、系统、装置及设备，以解决超精细线路板的线路制作和超厚面铜的线路板图形制作的行业痛点问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种线路板制作方法，该线路板制作方法是利用改质激光束结合化学刻蚀溶液对线路板材料进行线路加工形成线路板，其中所述线路板材料至少包括绝缘层以及层叠在所述绝缘层表面的导电金属层；所述线路板制作方法包括如下步骤，
利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描；其中，经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属发生金相改变以形成改质区，未经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属未发生金相改变以形成与所述绝缘层无分层的非改质区；
利用所述化学刻蚀溶液对经过所述改质激光束进行改质扫描后的所述导电金属层进行化学刻蚀，在所述化学刻蚀的过程中，所述化学刻蚀溶液对所述改质区的刻蚀速度大于所述化学刻蚀溶液对所述非改质区的刻蚀速度，当所述改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出所述绝缘层时停止刻蚀，以使所述非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。
第二方面，本发明提供了一种线路板制作系统，该线路板制作系统用于利用改质激光束结合化学刻蚀溶液对线路板材料进行线路加工形成线路板，其中所述线路板材料至少包括绝缘层以及层叠在所述绝缘层表面的导电金属层；所述线路板制作系统包括以下模块，
激光改质扫描模块，其用于利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描；其中，经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属发生金相改变以形成改质区，未经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属未发生金相改变以形成与所述绝缘层无分层的非改质区；
化学刻蚀模块，其用于利用所述化学刻蚀溶液对经过所述改质激光束进行改质扫描后的所述导电金属层进行化学刻蚀，在所述化学刻蚀的过程中，所述化学刻蚀溶液对所述改质区的刻蚀速度大于所述化学刻蚀溶液对所述非改质区的刻蚀速度，当所述改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出所述绝缘层时停止刻蚀，以使所述非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。
第三方面，本发明提供了一种线路板制作装置，该线路板制作装置包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如上述所述的线路板制作方法。
第四方面，本发明提供了一种线路板制作设备，该线路板制作设备包括机台、激光器以及如上述所述的线路板制作装置，所述线路板制作装置与所述激光器电连接；
所述机台，其用于放置待加工的线路板材料；
所述激光器，其用于生成改质激光束；
所述线路板制作装置，其用于控制所述激光器按上述所述的线路板制作方法运行，对放置在所述机台上的所述线路板材料进行激光加工，以在所述线路板材料表面生成线路图形。
本发明的有益效果是：在本发明一种线路板制作方法、系统、装置及设备中，导电金属被改质激光束扫描后其金相发生了改变，而金相发生改变的导电金属的刻蚀速率相对于金相没有发生改变的导电金属的刻蚀速率要高得多，本发明巧妙地利用了上述的这一特性，对线路板材料中的导电金属层采用了激光改质扫描的创新方法，获得化学蚀刻速率不一样的金相，再结合化学刻蚀巧妙地实现了线路板的制作，不再需要曝光、显影传统工序，而且能实现传统曝光显影做不到的超高分辨率的超精细线路板，也改变了超高精密线路板采用加成法、半加成法昂贵的生产工艺独霸天下的局面，大幅降低超精细线路板的制作成本；同时采用激光改质扫描结合化学刻蚀的方法还能实现超厚面铜的线路板图形制作，避免了激光蚀刻的方式直接把线路蚀刻出来而造成绝缘材料层和线路图形分层或者附着力变差的问题。
附图说明
图1为本发明一种线路板制作方法的流程图；
图2为导电金属层经改质激光束进行改质扫描后的平面示意图；
图3为导电金属层经改质激光束进行改质扫描后的截面示意图；
图4为改质后的导电金属层经化学刻蚀后的示意图；
图5为导电金属层经刻蚀激光束进行刻蚀减薄处理后的平面示意图；
图6为导电金属层经刻蚀激光束进行刻蚀减薄处理后的截面示意图；
图7为刻蚀减薄处理后的导电金属层经改质激光束进行改质扫描后的截面示意图；
图8为依次经激光刻蚀减薄处理以及改质扫描后的导电金属层经化学蚀刻蚀后的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、绝缘层；2、导电金属层；3、改质区；4、非改质区；5、刻蚀槽；6、线路图形；7、激光减薄区；8、激光减薄改质区。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种线路板制作方法，线路板制作方法是利用改质激光束结合化学刻蚀溶液对线路板材料进行线路加工形成线路板，其中所述线路板材料至少包括绝缘层以及层叠在所述绝缘层表面的导电金属层；所述线路板制作方法包括如下步骤，
利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描；其中，经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属发生金相改变以形成改质区，未经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属未发生金相改变以形成与所述绝缘层无分层的非改质区；
利用所述化学刻蚀溶液对经过所述改质激光束进行改质扫描后的所述导电金属层进行化学刻蚀，在所述化学刻蚀的过程中，所述化学刻蚀溶液对所述改质区的刻蚀速度大于所述化学刻蚀溶液对所述非改质区的刻蚀速度，当所述改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出所述绝缘层时停止刻蚀，以使所述非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。
在本发明的线路板制作方法中，所述导电金属层中的待改质区域就是导电金属层中需要全部去除导电金属的区域。
实践中观察到，使用激光扫描后的铜箔(导电金属)，如果采用激光进行切割，切割难度将极大降低，激光切割效率极大提升；同样，使用激光扫描后的铜箔，如果采用化学蚀刻溶液进行蚀刻，经过激光扫描的铜箔区域的化学蚀刻速度远高于未经激光扫描的铜箔区域的化学蚀刻速度。
所述化学蚀刻溶液具备对导电金属蚀刻能力，且对激光改质的导电金属蚀刻速度大于非改质导电金属蚀刻速度，但对绝缘材料不具备蚀刻能力。以导电材料为铜举例，蚀刻溶液是通过侵蚀材料的特性来进行雕刻的一种液体，从理论上讲，凡能氧化铜而生成可溶性铜盐的试剂，都可以用来蚀刻敷铜箔板，目前使用得最多的是盐酸+蚀板盐的酸性蚀刻液和氨水型的碱性蚀刻液。所用化学蚀刻溶液(蚀刻剂)有酸性氯化铜、碱性氯化铜、三氯化铁、硫酸与过氧化氢、过硫酸盐等多种。
使用激光扫描后的铜箔其金相发生了改变，铜箔在发生金相的改变后，其物理和化学特性也会相应改变；采用本发明方法，对导电金属层的局部区域进行激光加工处理，使得导电金属层的局部区域的导电金属发生金相改变，利用化学蚀刻速率的差异制作线路板，是本发明的创新点。使用激光进行导电金属层局部扫描，获得局部导电金属发生金属相变，却不会让激光触及和伤及导电金属层下层的绝缘层，这是本发明与激光直接蚀刻线路图形最根本的区别之一。
在利用改质激光束对导电金属层进行改质扫描的过程中，即导电金属层厚度似乎没有太大变化(只是导电金属层表面可能凹，可能凸，这是金相体积变化)，但是经过改质激光束改质扫描后的导电金属金相发生改变，化学蚀刻溶液对金相发生改变的导电金属的蚀刻速度远高于对没有经过激光改质扫描处理的且金相未发生改变的导电金属的刻蚀速率；这种现象如果用于超薄超精密线路制作中，将淘汰现有加成法与半加成法，对于厚铜板线路板蚀刻，也可以获得远优于目前的曝光显影蚀刻的流程方法的效果。
本发明巧妙利用了导电金属，特别是铜箔，在一定参数的激光扫描后，导电金属改质区在化学刻蚀溶液中的蚀刻速度高于导电金属非改质区在化学溶液中的蚀刻速度的特性，用于精细线路板的制作，将颠覆现有的载板与类载板的精细线路制作方法，极大降低精细线路制作成本，提升精细线路的成品率。由于采用本发明方法的超精细线路板成本的降低，也将大幅推动精细线路板的应用面的扩展。
为了进一步说明，请见图2，图2为导电金属层经改质激光束进行改质扫描后的平面示意图；利用改质激光束(图中没有示出)在层叠于绝缘层1表面的导电金属层2上的局部区域进行改质扫描形成改质区3，改质区3为宽度10微米的线型区域，图2中有12条改质区3，导电金属层2中除改质区3之外的其他区域(空白区域)为非改质区4，位于相邻两条改质区3之间的非改质区4也是宽度为10微米的线型区域。导电金属层2的导电金属为铜，厚度5微米，绝缘层1的材料为聚酰亚胺材料，俗称PI材料，厚度25微米。所述改质激光束，波长532纳米，平均功率10瓦，脉宽200纳秒，脉冲重复频率50KHz，扫描速度250毫米每秒。
经过改质激光束扫描后的改质区3的面铜表面出现轻微划痕，没有其他变化，请见图3，图3为导电金属层经改质激光束进行改质扫描后的截面示意图；(改质区3的面铜表面出现轻微激光处理后的凹蚀或者鼓起没有在图中表示，铜面凹和凸和激光扫描参数有关，一般在铜面凹之前，会有一个凸起阶段，这个阶段需要很小心的调整参数可以发现，图中表现的是面铜依然平整，这也是一种状态)。
图4为改质后的导电金属层经化学刻蚀后的示意图；经过改质激光束扫描后的导电金属层2经过化学蚀刻溶液刻蚀后，图3中的改质区3全部刻蚀形成如图4所示的刻蚀槽5，且刻蚀槽5的槽底为绝缘层1；同时图3中的非改质区4由于刻蚀速率低于改质区3的刻蚀速度，所以当图3中的改质区3被刻蚀完成的时刻，非改质区4并没有被全部刻蚀完，而是被刻蚀掉如图4虚线部分所示的部分导电金属，非改质区4中剩下部分的导电金属形成如图4所述的线路图形6。
优选的，所述改质扫描包括激光加热、激光熔融、激光退火、激光正火、激光淬火、激光敲打以及激光清洗中的任一项或多项组合的激光加工处理。
激光对金属材料进行改质处理，使得被激光照射处理的导电金属区域发生金相改变，包括但不限于上述激光加工方式可以获得金属的金相改变。
优选的，所述改质扫描包括激光掺杂处理；所述激光掺杂处理的过程为，在所述导电金属层表面涂覆掺杂材料，利用所述改质激光束在所述导电金属层待改质区域进行改质扫描，使所述掺杂材料在所述改质激光束的改质扫描下掺入所述导电金属层内形成所述改质区。
激光掺杂也可以使得金属发生金相改变，相对于激光改质处理前的金属金相可以获得更快的化学蚀刻速度。
优选的，在利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描之前，利用刻蚀激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理，形成激光减薄区；在形成所述激光减薄区后，利用所述改质激光束对所述激光减薄区的导电金属进行改质扫描，形成激光减薄改质区；
或，利用刻蚀激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档同时对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描，形成激光减薄改质区；
或，利用刻蚀激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档交叉对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描，形成激光减薄改质区；
其中，所述改质区具体为所述激光减薄改质区；所述导电金属层上未经激光刻蚀减薄处理和改质扫描的区域为所述非改质区；
为了进一步说明，请见本发明另一个实施例，请见图5，图5为导电金属层经刻蚀激光束进行刻蚀减薄处理后的平面示意图；绝缘层1的材料为50微米厚度的聚酰亚胺材料，导电金属层2的导电金属材料为100微米厚的铜箔，采用了蚀刻激光束(图中没有示出)对导电金属层2部分区域进行激光减薄，形成凹槽形式的激光减薄区7，其宽度为200微米长条形区域的，导电金属层2中除激光减薄区7之外的其他区域(空白区域)为非改质区4，位于相邻两激光减薄区7之间的非改质区4是宽度为200微米的长条形区域。所述蚀刻激光束，波长532nm，平均功率35瓦@100KHz，聚焦光斑30微米，扫描速度500毫米每秒，采用所述蚀刻激光束对导电金属层2部分区域的导电金属进行激光减薄形成激光减薄区7，激光减薄区7内剩余导电金属的厚度小于20微米，请见图6，图6为导电金属层经刻蚀激光束进行刻蚀减薄处理后的截面示意图。
然后利用改质激光束对图6中的激光减薄区7内的导电金属进行改质扫描，形成如图7所示的与激光减薄区7重合的激光减薄改质区8，所述改质激光束的参数如下：波长532nm，平均功率30瓦，重复频率30khz，脉冲宽度50纳秒，光斑50微米，扫描速度1米每秒。
最后对依次经过激光刻蚀减薄处理以及改质改质扫描后的导电金属层2进行化学蚀刻，图7中激光减薄改质区8的化学蚀刻速率快很多，蚀刻厚度也大很多，直接被化学蚀刻干净直到露出绝缘材料层形成如图8所示的刻蚀槽5，刻蚀槽5的槽底为绝缘层1；同时图7中的非改质区4由于刻蚀速率远低于激光减薄改质区8的刻蚀速度，所以当图7中的激光减薄改质区8被刻蚀完成时刻，非改质区4并没有被全部刻蚀完，而是被刻蚀掉如图8虚线部分所示的部分导电金属，非改质区4中剩下部分的导电金属形成如图8所示的线路图形6。
本实施例的优势是，采用了激光蚀刻减薄和激光改质后化学蚀刻的结合，实现厚铜板的线路制作，且不影响线路与绝缘基材的结合力，是一种全新的厚铜板线路的制作方式，适合于大电流线路板的制作。
对于35微米、50微米、75微米甚至100微米、200微米厚铜的线路板面铜蚀刻，现有曝光显影蚀刻的传统线路板制作方式比较困难。采用本发明方法，可以先采用蚀刻激光束对待改质区进行激光减薄，然后改质激光束在减薄区进行改质扫描，使得激光减薄区的导电金属材料发生金属相变，获得相对快的化学刻蚀溶液蚀刻速度的特性。这种做法的优势是，采用蚀刻激光束进行改质区的减薄，减少后续化学蚀刻的金属层厚度，可以获得陡峭的线路蚀刻截面；同时蚀刻激光束没有将改质区金属层直接蚀刻到绝缘层表面，而只是激光减薄，使得蚀刻激光束不会触及和伤及底层绝缘层材料，而改质激光束由于只是改质扫描，也不会触及和伤及底层绝缘层材料，这样保持了非改质区导电金属材料与底层绝缘层材料的结合牢固度。
以上实施例是在利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描之前，利用刻蚀激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理，形成激光减薄区；在形成所述激光减薄区后，利用所述改质激光束对所述激光减薄区的导电金属进行改质扫描。当然，在改质激光束的加工深度大于刻蚀激光束的加工深度时，还可以在刻蚀激光束进行刻蚀减薄处理的同时或交叉使用改质激光束进行改质扫描，既可以加快刻蚀激光束的刻蚀减薄速度，又可以在激光减薄区形成的同时在其上进行改质，提高激光加工效率。
优选的，在利用刻蚀激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档同时或交叉对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描形成激光减薄改质区后，再次利用所述改质激光束对所述激光减薄改质区的导电金属进行改质扫描。
当导电金属层的待改质区减薄到一定的厚度后，停止使用刻蚀激光束，只利用改质激光束继续进行改质扫描，以获得更深度的改质(改质物理深度和金相改质程度)。
优选的，所述蚀刻激光束与所述改质激光束经同一聚焦系统聚焦。
所述蚀刻激光束与所述改质激光束经同一聚焦系统聚焦，有利于系统在扫描的时候，在空间上，非常方便蚀刻激光束与改质激光束之间进行切换。
优选的，所述蚀刻激光束与所述改质激光束在所述导电金属层表面的投影光斑重合或者同心；
或，
设置所述蚀刻激光束与所述改质激光束在所述导电金属层表面的投影光斑的相对偏移量，使所述蚀刻激光束与所述改质激光束的空间扫描轨迹重合度在预设范围内。
所述蚀刻激光束与所述改质激光束的空间扫描轨迹重合度在预设范围内表示所述蚀刻激光束与所述改质激光束的空间扫描轨迹重合或者基本重合；例如空间扫描轨迹重合度的预设范围为[95％，100％]，空间扫描轨迹重合度允许存在不影响加工精度的稍许误差。
同理，这种设计有利于系统在扫描的时候，在空域非常方便在蚀刻激光束与改质激光束之间进行切换，而且在时域上，蚀刻激光束与改质激光束可以彼此先后或者同时出光或者交叉出光。这在激光加工工艺上创造了非常好的灵活度。
优选的，所述蚀刻激光束和/或所述改质激光束在所述导电金属层表面投影光斑为平顶光斑。
优选的，所述蚀刻激光束和所述改质激光束为同一激光束改变不同激光参数实现。
例如，激光束在进行激光减薄的时候，担当的是蚀刻激光束的角色，那么可以采用大脉冲能量高峰值功率的激光参数；激光束在进行激光改质扫描的时候，担当的是改质激光束的角色，这时候激光束为高脉冲重复频率、小脉冲能量，低峰值功率，快速扫描等不同的激光加工参数。但是这两种状态可以由同一台激光器动态实现。
优选的，所述导电金属层的导电金属材料包括铜、铁、金、镍、铬、钛中的任一种材料或任意多种材料的组合；
或/和，
所述绝缘层的绝缘材料包括硅、陶瓷、玻璃、高分子绝缘材料中的任一种材料或任意多种材料的组合。
如果绝缘材料为硅，就是硅基板的线路板，新型光通信系统会用到这类线路板；如果绝缘材料为陶瓷，包括氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氧化硅陶瓷等，也是高导热线路板；对于绝缘材料为绝缘高分子材料，则包含聚酰亚胺、环氧树脂等，传统的软板和硬板都属于这类。
优选的，所述导电金属层的激光入射面上方设置有激光掩模板。
所述蚀刻激光束进行刻蚀减薄处理和/或所述改质激光束进行改质扫描时，部分激光束能量通过激光掩模板对所述导电金属层进行照射。对于超精细的线路，要求加工非常小的线宽线距，小到激光聚焦光斑太小而激光焦深也很小，无法加工，因此配置激光掩模板，改质激光束相对大光斑的部分激光透过激光掩模板对导电材料进行改质处理，可以获得特别精细的改质区和非改质区，从而经过化学蚀刻后获得超级精细的线路。
基于上述一种线路板制作方法，本发明还提供一种线路板制作系统。
一种线路板制作系统，线路板制作系统用于利用改质激光束结合化学刻蚀溶液对线路板材料进行线路加工形成线路板，其中所述线路板材料至少包括绝缘层以及层叠在所述绝缘层表面的导电金属层；所述线路板制作系统包括以下模块，
激光改质扫描模块，其用于利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描；其中，经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属发生金相改变以形成改质区，未经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属未发生金相改变以形成与所述绝缘层无分层的非改质区；
化学刻蚀模块，其用于利用所述化学刻蚀溶液对经过所述改质激光束进行改质扫描后的所述导电金属层进行化学刻蚀，在所述化学刻蚀的过程中，所述化学刻蚀溶液对所述改质区的刻蚀速度大于所述化学刻蚀溶液对所述非改质区的刻蚀速度，当所述改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出所述绝缘层时停止刻蚀，以使所述非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。
优选的，所述线路板制作系统还包括激光减薄模块；
所述激光减薄模块，其用于在所述激光改质扫描模块工作前，利用刻蚀激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理，形成激光减薄区；
所述激光改质扫描模块，其具体用于利用所述改质激光束对所述激光减薄区的导电金属进行改质扫描，形成激光减薄改质区；
或，
所述激光减薄模块，其用于在所述激光改质扫描模块工作的过程中，同时或交叉利用刻蚀激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理；
所述激光减薄模块和所述激光改质扫描模块利用刻蚀激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档同时或交叉对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描，形成激光减薄改质区；
其中，所述改质区具体为所述激光减薄改质区；所述导电金属层上未经激光刻蚀减薄处理和改质扫描的区域为所述非改质区。
基于上述一种线路板制作方法，本发明还提供一种线路板制作装置。
一种线路板制作装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如上述所述的线路板制作方法。
基于上述一种线路板制作装置，本发明还提供一种线路板制作设备。
一种线路板制作设备，包括机台、激光器以及如上述所述的线路板制作装置，所述线路板制作装置与所述激光器电连接；
所述机台，其用于放置待加工的线路板材料；
所述激光器，其用于生成改质激光束；
所述线路板制作装置，其用于控制所述激光器按上述所述的线路板制作方法运行，对放置在所述机台上的所述线路板材料进行激光加工，以在所述线路板材料表面生成线路图形。
本发明提供的一种线路板制作方法、系统、装置及设备具有以下优点：
1、对线路板导电金属层采用了激光改质扫描的创新方法，获得化学蚀刻速率不一样的金相，巧妙实现线路板的制作，不再需要曝光、显影传统工序；
2、能实现传统曝光显影做不到的超高分辨率的超精细线路板，也改变了超高精密线路板采用加成法、半加成法昂贵的生产工艺独霸天下的局面，大幅降低超精细线路板的制作成本；
3、用激光改质和激光蚀刻相结合，巧妙实现厚面铜的线路板图形制作，避免了传统曝光显影蚀刻的线路截面梯形的缺点，也提升了线路制作效率，节省了厚面铜线路板生产工序流程。
4、一旦配置掩模板，改质激光束可以透过掩模板在导电材料上扫描形成超级精细的改质区和非改质区，从而化学蚀刻以后获得超级精细的线路。
这是到目前为止唯一利用激光对导电材料进行金相改变，获得更高的化学蚀刻速度，从而实现不同类型线路板制作的方法，在超精细线路板和粗狂的厚面铜板两个极端都能发挥常规曝光显影蚀刻的制作方法做不到的效果。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种线路板制作方法，其特征在于：线路板制作方法是利用改质激光束结合化学刻蚀溶液对线路板材料进行线路加工形成线路板，其中所述线路板材料至少包括绝缘层以及层叠在所述绝缘层表面的导电金属层；所述线路板制作方法包括如下步骤，
利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描；其中，经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属发生金相改变以形成改质区，未经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属未发生金相改变以形成与所述绝缘层无分层的非改质区；
利用所述化学刻蚀溶液对经过所述改质激光束进行改质扫描后的所述导电金属层进行化学刻蚀，在所述化学刻蚀的过程中，所述化学刻蚀溶液对所述改质区的刻蚀速度大于所述化学刻蚀溶液对所述非改质区的刻蚀速度，当所述改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出所述绝缘层时停止刻蚀，以使所述非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。
2.根据权利要求1所述的线路板制作方法，其特征在于：所述改质扫描包括激光加热、激光熔融、激光退火、激光正火、激光淬火、激光敲打以及激光清洗中的任一项或多项组合的激光加工处理。
3.根据权利要求1所述的线路板制作方法，其特征在于：所述改质扫描包括激光掺杂处理；所述激光掺杂处理的过程为，在所述导电金属层表面涂覆掺杂材料，利用所述改质激光束在所述导电金属层表面待改质区域进行改质扫描，使所述掺杂材料在所述改质激光束的改质扫描下掺入所述导电金属层内形成所述改质区。
4.根据权利要求1所述的线路板制作方法，其特征在于：在利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描之前，利用蚀刻激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理，形成激光减薄区；在形成所述激光减薄区后，利用所述改质激光束对所述激光减薄区的导电金属进行改质扫描，形成激光减薄改质区；
或，利用蚀刻激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档同时对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描，形成激光减薄改质区；
或，利用蚀刻激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档交叉对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描，形成激光减薄改质区；
其中，所述改质区具体为所述激光减薄改质区；所述导电金属层上未经激光刻蚀减薄处理和改质扫描的区域为所述非改质区。
5.根据权利要求4所述的线路板制作方法，其特征在于：在利用蚀刻激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档同时或交叉对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描形成激光减薄改质区后，再次利用所述改质激光束对所述激光减薄改质区的导电金属进行改质扫描。
6.根据权利要求4所述的线路板制作方法，其特征在于：所述蚀刻激光束与所述改质激光束经同一聚焦系统聚焦。
7.根据权利要求6所述的线路板制作方法，其特征在于：所述蚀刻激光束与所述改质激光束在所述导电金属层表面的投影光斑重合或者同心；
或，
设置所述蚀刻激光束与所述改质激光束在所述导电金属层表面的投影光斑的相对偏移量，使所述蚀刻激光束与所述改质激光束的空间扫描轨迹重合度在预设范围内。
8.根据权利要求7所述的线路板制作方法，其特征在于：所述蚀刻激光束和/或所述改质激光束在所述导电金属层表面投影光斑为平顶光斑。
9.根据权利要求4所述的线路板制作方法，其特征在于：所述蚀刻激光束和所述改质激光束为同一激光束改变不同激光参数实现。
10.根据权利要求1-9任一项所述的线路板制作方法，其特征在于：所述导电金属层的导电金属材料包括铜、铁、金、镍、铬、钛中的任一种材料或任意多种材料的组合；
或/和，
所述绝缘层的绝缘材料包括硅、陶瓷、玻璃、高分子绝缘材料中的任一种材料或任意多种材料的组合。
11.根据权利要求1-9任一项所述的线路板制作方法，其特征在于：所述导电金属层的激光入射面上方设置有激光掩模板。
12.一种线路板制作系统，其特征在于：线路板制作系统用于利用改质激光束结合化学刻蚀溶液对线路板材料进行线路加工形成线路板，其中所述线路板材料至少包括绝缘层以及层叠在所述绝缘层表面的导电金属层；所述线路板制作系统包括以下模块，
激光改质扫描模块，其用于利用所述改质激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行改质扫描；其中，经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属发生金相改变以形成改质区，未经所述改质激光束改质扫描区域的导电金属未发生金相改变以形成与所述绝缘层无分层的非改质区；
化学刻蚀模块，其用于利用所述化学刻蚀溶液对经过所述改质激光束进行改质扫描后的所述导电金属层进行化学刻蚀，在所述化学刻蚀的过程中，所述化学刻蚀溶液对所述改质区的刻蚀速度大于所述化学刻蚀溶液对所述非改质区的刻蚀速度，当所述改质区的导电金属被刻蚀完毕并露出所述绝缘层时停止刻蚀，以使所述非改质区未被刻蚀的导电金属形成线路图形。
13.根据权利要求12所述的线路板制作系统，其特征在于：还包括激光减薄模块；
所述激光减薄模块，其用于在所述激光改质扫描模块工作前，利用蚀刻激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理，形成激光减薄区；
所述激光改质扫描模块，其具体用于利用所述改质激光束对所述激光减薄区的导电金属进行改质扫描，形成激光减薄改质区；
或，
所述激光减薄模块，其用于在所述激光改质扫描模块工作的过程中，同时或交叉利用蚀刻激光束按照线路板线路图档对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理；
所述激光减薄模块和所述激光改质扫描模块利用蚀刻激光束和所述改质激光束按照线路板线路图档同时或交叉对所述导电金属层待改质区域的导电金属进行激光刻蚀减薄处理和改质扫描，形成激光减薄改质区；
其中，所述改质区具体为所述激光减薄改质区；所述导电金属层上未经激光刻蚀减薄处理和改质扫描的区域为所述非改质区。
14.一种线路板制作装置，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且可运行在所述处理器上的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如权利要求1-11任一项所述的线路板制作方法。
15.一种线路板制作设备，其特征在于：包括机台、激光器以及如权利要求14所述的线路板制作装置，所述线路板制作装置与所述激光器电连接；
所述机台，其用于放置待加工的线路板材料；
所述激光器，其用于生成改质激光束；
所述线路板制作装置，其用于控制所述激光器按权利要求1-11任一项所述的线路板制作方法运行，对放置在所述机台上的所述线路板材料进行激光加工，以在所述线路板材料表面生成线路图形。
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| CN116887522A (zh) | 2023-10-13 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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