CN1236290A - 电路板 - Google Patents

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Abstract

在一种形成于绝缘层上的导体电路的电路板中,在导体电路上形成涂层,端部穿过涂层连接到导体电路上,从而在安装在电路板上的电子元件端部和电路板端部之间获得高可靠性的连接。在涂层表面和端部表面之间设有小于或等于3μm的水平偏差。

Description

电路板
本发明涉及一种电路板，电路板包括：在绝缘层上形成导体电路，在导体电路上形成涂层，以及透过涂层连接到导体电路的端部。
近年来，随着电子设备的复杂化和高速发展，需要在安装有半导体器件或磁头这样的电子元件的电路板上进行若干形式的微加工。应当说明，电子设备的可靠性取决于机械加工的准确性。
通常，在电路板上安装用于连接电子元件的端部。该端部表面由铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)等制成。传统电路板上的端部是这样制造的：导体电路的表面经过金属电镀并在表面形成有透孔的涂层。具体地说，在图4所示的端部上，从涂层3的透孔33曝光的电镀表面构成了端部表面。在图4中，端部8的表面是由电镀金薄膜制成的。
安装在这种电路板上的电子元件的端部与电路板的端部一般是通过一个金属球彼此连接的。
但是，通常在图4所示的传统电路板的端部，在涂层表面和端部表面(导体电路表面)之间有一个4μm或更多的水平偏差30。水平偏差与涂层的厚度相对应。如图5所示，这种水平偏差的存在可能导致通过金属球34实现的电子元件31的端部32和电路板的端部8之间的连接不可靠。也就是说，在图5中，所用的金属球34与电路板的端部8相接触，但不与电子元件的端部32相接触。
本发明的目的是解决上述问题，提供一种可以在安装在电路板上的电子元件的端部和电路板的端部之间建立高可靠性连接的电路板。电路板包括：绝缘层；在绝缘层上形成导体电路；在导体电路上形成涂层；以及透过涂层连接到导体电路的端部，其中，在涂层表面和端部表面之间有一个小于或等于3μm的水平偏差。
图面说明：
图1是本发明所述电路板的一个实施例的主体部分的剖面图；
图2是本发明所述电路板端部和电子元件端部之间连接关系的剖面图；
图3是本发明所述电路板的一个实施例的主体部分的剖面图；
图4是根据本发明相关技术所述的一例电路板的主体部分的剖面图；
图5是根据本发明相关技术所述的电路板端部和电子元件端部之间连接关系的剖面图；
图6至11是分步显示本发明所述电路板制造过程的剖面图；
图12是一例配有电路的悬吊基板的透视图；
图13是沿图12 A-A线的剖面图；及
图14是沿图12 B-B线的剖面图。
本发明所述的电路板包括：在绝缘层2上形成的导体电路1，在导体电路上形成的涂层3，以及穿过所述涂层连接到导体电路的端部4，其中，在涂层表面和端部表面之间有一个非常小的水平偏差30。
在本发明中，水平偏差小于或等于3μm，小于或等于2μm更好，最理想的是小于或等于1μm。
如图2所示，安装在本发明所述电路板上的电子元件的端部和电路板的端部是通过金属球34连接的。金属球34与电子元件的端部32和电路板的端部4相切。
金属球可以由焊料、金等制成，最好是金。
通常，端部之间使用金球的连接方式可以通过金球粘合工艺来完成。具体地说，在金制的金属丝的末梢与电路板和电子元件的端部接触的同时，将其局部高温加热以使其熔融。这样，金属球就形成于两个端部之间。从而，两个端部就可以彼此连接。
本发明所述的电路板最好用于电路板的端部表面与电子元件的端部表面相垂直的情况。
根据本发明所述的电路板，至少包括：在绝缘层上安装有导体电路的结构，也包括在绝缘层2的下面设置金属基板5的结构。
在本发明中，导体电路可以由铜、铝、钨制成，但通常是由铜制成。
导体电路的厚度通常是1-50μm。
在本发明中，绝缘薄膜可以由聚酰亚胺树脂、聚脂树脂或环氧树脂制成，最好是聚酰亚胺树脂。
绝缘薄膜的厚度一般是3-50μm。
本发明中，在导体电路上形成的涂层可以由聚酰亚胺树脂、聚脂树脂、环氧树脂等制成，最好是聚酰亚胺树脂。
涂层的厚度一般是1-25μm，最好是5-25μm。
涂层和绝缘层可以采用相同的材料和相同的厚度。
在本发明中，如图3所示，在绝缘层上形成的金属基板是由不锈钢、磷青铜、铜制成，最好是不锈钢。
金属基板的厚度一般是5-50μm。
下面结合图3所示的在绝缘层2下面设有金属基板的电路板来说明本发明所述电路板的制造方法。
特别要指出的是，虽然假定图3中导体电路1由铜制成，绝缘层2和涂层3由聚酰亚胺树脂制成，金属基板由不锈钢制成，但根据本发明所述电路板的制造方法不应仅限于这种假定中。
首先，如图6所示，在预先加工成形的不锈钢基板5上形成聚酰亚胺树脂薄膜构成的绝缘层2。聚酰亚胺树脂可以是热固性聚酰亚胺，也可以是光敏聚酰亚胺。为了在绝缘层中形成图案，最好是光敏聚酰亚胺树脂。
用光敏聚酰亚胺树脂构图绝缘层的方式是这样的：首先将光敏聚酰亚胺树脂前体涂在不锈钢基板的整个表面上，然后透过预先设定的光掩模使其光敏并显影。
如图7所示，在绝缘层2上相继形成铬(Cr)薄膜9和铜(Cu)薄膜10。
如图8所示，铜薄膜10是经过电镀铜来提供铜导体电路图形1。
导体电路图形的形成方式是，先在铜薄膜上形成另一个具有反图形的抗蚀膜，在曝光的铜薄膜上电镀铜，除去抗蚀膜。在除去抗蚀膜后，除了导体电路图形以外，不必要的铜薄膜和铬薄膜被化学腐蚀掉，这样在图8所示的铜薄膜10上就形成了导体电路图形1。
铜导体层和铜薄膜的化学腐蚀最好是强碱腐蚀。例如，在铬薄膜的化学腐蚀中使用铁氰化钾、高锰酸钾、偏硅酸钠等的腐蚀液。
如图9所示，导体电路1用镍进行化学镀来覆盖其表面而不与带有化学镀镍薄膜21的绝缘层接触。化学镀镍薄膜21可以防止导体电路中的离子移动。
如图10所示，在导体电路图形1上形成聚酰亚胺树脂层的涂层3来覆盖其上表面和侧面，在和端部对应的区域形成透孔33。
用作涂层的聚酰亚胺树脂可以是热固性聚酰亚胺树脂或光敏聚酰亚胺树脂。在形成涂层图形的情况下，最好是光敏聚酰亚胺树脂。
在上述绝缘层的构图方式中，可以使用光敏聚酰亚胺树脂构图涂层。
在将从透孔33中被曝光的化学镀镍薄膜21分离后，相继完成电镀镍和电镀金，使得电镀镍薄膜6和电镀金薄膜7层迭。这样，形成了在涂层表面与端部表面之间小于或等于3μm水平偏差的端部，从而形成图11所示的本发明所述的电路板。通过控制电镀时间来调整电镀金属薄膜的厚度(端部的高度)。顺便提及的是，图3和11所示电路板具有相同的结构。但是，在图3中未示出通过溅射形成的铬薄膜9和铜薄膜10以及覆盖导体电路的化学镀镍薄膜21，完整示出了作为端部4的电镀镍薄膜6和电镀金薄膜7。
在本发明所述电路板中，导体电路图形中的布线宽度一般为5-50μm。应当指出，布线宽度也包括通过化学镀在导体电路表面形成的金属薄膜的厚度。
导体电路图形的布线间隔一般是5-50μm。在本发明中应当指出的是，在金属薄膜形成之前导体电路中并没有布线间隔，而是在为布线形成金属薄膜之后在导体电路中才有的。
本发明所述电路板可以是刚性电路板，也可以是柔性电路板。
本发明所述电路板可以用于如图12所示的配有用做硬盘驱动这样的磁盘驱动电路的悬吊基板11。或者用于在半导体封装中使用的配有热喷洒器的电路板。
图12中所示的端部15,16和图11中所示的在涂层表面和端部表面之间存在小于或等于3μm水平偏差的端部具有相同的结构。
下面来说明图12所示的配有电路的悬吊基板11的结构。悬吊基板11包括具有预定形状的不锈钢基板12，导体电路图形13，端部15,16以及常平架14。常平架14是通过切裁不锈钢基板12形成的，并与不锈钢基板12整体成形。一个磁阻元件(未示出)安装在常平架14上，磁阻元件的端部和前述端部16通过前述金属球连接。
图13是沿图12 A-A线的剖面图。在不锈钢基板12上形成由聚酰亚胺树脂制成的绝缘层2，在绝缘层2上形成作为薄膜层的导体电路1。此外，在导体电路1上形成端部15。除端部15的区域外，导体电路1的所有表面都被涂层3所覆盖和保护。
图14是沿图12 B-B线的剖面图。在不锈钢基板12上形成由聚酰亚胺树脂制成的绝缘层2，在绝缘层2上形成作为薄膜层的导体电路1。导体电路1的所有表面都被涂层3所覆盖和保护。
在图12中，端部15及16中每一个都包括四组元件端，四组元件端经四个导体电路1电连接。
下面通过实施例和比较例来解释本发明。但本发明不应仅限于实施例的描述。
实施例1
将0.702kg(6.5mol)的对-苯二胺，1.624kg(5.5mol)的3,4,3＇,4＇-二苯并四羰基二酸酐，0.444kg(1.0mol)(酸酐总量为6.5mol)的2、2-双(3,4-二羧基苯基)六氟化丙烷在19.72kg的二甲基乙酰胺中溶解。将所形成的溶液在室温下搅拌72小时。溶液加热至75°。当粘度达到5000厘泊时停止加热。溶液置于室温下冷却。该溶液配上0.9633kg(2.78mol)的4-邻-硝基苯基-3,5-二甲氧基羰基-2,6-二甲基-1,4-二羟基吡啶，0.6422kg(2.04mol)的4-邻-硝基苯基-3,5-二乙酰基-2,6-二甲基-1,4-二羟基吡啶和0.161kg(2.36mol)的咪唑。这样光敏聚酰亚胺树脂的母液就调出来了。
将光敏聚酰亚胺树脂母液用于预先处理为指定形状、厚25μm的不锈钢(SUS304)基板上。这样形成的结构在120°下被加热烘干两分钟以形成光敏聚酰亚胺树脂前体薄膜。该结构通过掩模经具有700mJ/cm2曝光量的紫外线照射，并在160℃下加热三分钟。显影掩模形成负性影像。将该结构在0.01托的真空下加热至400℃以形成聚酰亚胺树脂(厚10μm)的绝缘层图形。
在具有绝缘层的不锈钢的整个表面上，通过溅射分别形成厚度为500和1000的铬薄膜和铜薄膜。铜薄膜表面为0.2-0.4Ω/□(薄层电阻)。
接下来，根据传统工艺，将买来的干膜迭片层迭在铜薄膜上。迭片在80mJ/cm2的曝光量下曝光、显影，从而形成与导体电路图形成反图形的抗蚀膜。
在将用作电镀掩模的粘接板粘接到不锈钢基板的背面之后，用铜硫酸盐对曝光的铜薄膜进行电镀以形成厚10μm的电镀铜的导体图形。
除导体电路图形之外，将不必要的铜薄膜和铬薄膜在30℃下相继浸入铁氰化钾与氢氧化钠的混合液中，然后除掉。
接着，该结构经过普通的化学镀在不与绝缘薄膜以及不锈钢基板的曝光表面相接触的导体电路的整个表面形成厚0.1μm的镍薄膜。
采用与为绝缘层制作布线图形同样的方式，形成厚3μm的聚酰亚胺涂层用来在使用光敏聚酰亚胺树脂前体的不锈钢基板上提供与导体电路图形端部相对应的透孔。
因此，将基板在室温下浸入硝酸分离剂中以除去从上述透孔曝光的化学镀镍薄膜以及除导体电路以外的不必要区域。
在透孔及端部区域相继生成电镀镍薄膜和电镀金薄膜以形成端部，以便在涂层表面和端部表面之间提供小于或等于3μm的水平偏差。
图11所示为电路板的主体部分。在该实施例中，尽管示出的是单组布线，但实际上形成的是四组布线。布线宽度设为40μm，布线间隔设为30μm。
实施例2
采用与第一实施例相同的方式，制造出如图12所示的带有硬盘驱动电路的悬吊基板。
比较例1
代替在导体电路图形上生成化学镀镍薄膜，相继生成电镀镍薄膜和电镀金薄膜使得电镀镍薄膜和电镀金薄膜层迭。
与第一实施例一样，在电镀金薄膜上，形成厚5μm的聚酰亚胺树脂涂层用以在与然后形成的端部相对应的区域产生透孔。这样就得到了图4所示的电路板，其中从透孔曝光的电镀金薄膜构成了端部表面。
比较例2
采用与第一比较例相同的方式，制造出如图12所示的带有硬盘驱动电路的悬吊基板。
对比实验
在100块第一实施例及第一比较例所述的电路板和100块第二实施例及第二比较例所述的配有电路的悬吊基板上分别安装预先设定的电子元件。而且，每一块电路板和悬吊基板都经过由金球粘合工艺连接端部的处理过程(在第二实施例及第二比较例所述的配有电路的悬吊基板上安装磁阻元件)。
结果，在第一实施例所述的电路板以及第二实施例所述配有电路的悬吊基板中，金球与电路板的端部、配有电路的悬吊基板的端部以及电子元件的端部都能可靠接触。所有的100块板都没有发生接触失败的现象。另一方面，在第一比较例所述的100块电路板中，有两块出现了金球没有与电子元件端部相接触的接触失败现象。另外，在第二比较例所述的100块配有电路的悬吊基板中，有两块出现了金球没有与磁阻元件端部相接触的接触失败现象。
根据本发明所述的电路板包括：在绝缘层上形成的导体电路，在导体电路上形成的涂层，穿过所述涂层连接到所述导体电路的端部。因为在涂层表面和端部表面之间存在小于或等于3μm的水平偏差，所以在安装在电路板上的电子元件端部和电路板端部之间可以获得高可靠性的连接。

Claims (14)

1．一种电路板，包括：
绝缘层；
在所述绝缘层上形成的导体电路；
在所述导体电路上形成的涂层；及
穿过所述涂层连接到所述导体电路的端部，
其特征在于，在所述涂层表面与所述端部表面之间存在小于或等于3μm的水平偏差。
2．根据权利要求1所述的电路板，还包括在所述涂层上形成的透孔，在所述透孔中形成所述端部并将其连接到从所述透孔露出的所述导体电路的暴露部分。
3．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述涂层覆盖所述导体电路的上表面和侧表面。
4．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，通过金属电镀在所述导体电路上形成所述端部。
5．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述导体电路包括至少从包含铜、铝和钨的组中选择的一种成分。
6．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述导体电路的厚度为1至50μm。
7．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述绝缘层包括至少从包含聚酰亚胺树脂、聚脂树脂或环氧树脂的组中选择的一种成分。
8．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述绝缘层的厚度为3至50μm。
9．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述涂层包括至少从包含聚酰亚胺树脂、聚脂树脂或环氧树脂的组中选择的一种成分。
10．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述涂层的厚度为1至25μm。
11．根据权利要求1所述的电路板，还包括在所述绝缘层下安装的金属基板。
12．根据权利要求11所述的电路板，其特征在于，所述金属基板包括至少从包含不锈钢、磷青铜和铜的组中选择的一种成分。
13．根据权利要求11所述的电路板，其特征在于，所述金属基板的厚度为5至50μm。
14．根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述端部的表面比所述涂层的表面的位置低。
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