CN1781348A - 印刷电路板,制造方法及电路装置 - Google Patents
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Abstract
一种印刷电路板的制造方法，包括：在绝缘薄膜的至少一个表面上形成导电金属层，其间具有喷镀金属层；选择性蚀刻导电金属层和喷镀金属层以产生布线图；用可溶解喷镀金属层的镍的第一处理液处理该层压薄膜；及用可溶解喷镀金属层的铬和能够消除绝缘薄膜的喷镀金属层的第二处理液进行处理以将从布线图暴露的绝缘薄膜的浅表面和浅表面中的残留喷镀金属一起去除。一种印刷电路板，包括绝缘薄膜和布线图，其中从布线图暴露的区域的绝缘薄膜的厚度比布线图下的区域的绝缘薄膜的厚度小1至100nm。本发明将与绝缘薄膜结合的喷镀金属和绝缘薄膜的浅表面一起去除，因此在导线之间的绝缘薄膜表面不含有残留金属，防止了导线之间的短路。
Description
技术领域
本发明涉及不需任何中间粘结层而直接在聚酰亚胺薄膜上形成布线案的印刷电路板，该电路板的制造方法，以及通过在该印刷电路板上安装电子元件得到的电路装置。更具体地说，本发明涉及具有包括聚酰亚胺薄膜的基底和绝缘基底表面上的金属层的两层衬底的印刷电路板，并且本发明涉及该印刷电路板的制造方法，以及通过在该印刷电路板上安装电子元件得到的电路装置。
背景技术
通常采用通过以粘结的方法在如聚酰亚胺薄膜的绝缘薄膜的表面上叠压铜箔制成的覆铜层压板制造印刷电路板。
为了生产这种覆铜层压板，铜箔通过加热和加压被结合到粘合剂层涂覆的绝缘层上。因此，生产这种覆铜层压板不可避免地涉及到对单铜箔的处理。但是，铜箔随着厚度减小而变得更柔软。由于铜箔需要单独处理，其厚度最低限大约为9-12μm。更薄的铜片非常难处理以致于须要固定在支撑物上。当覆铜层压板包括这种用粘合剂粘结到绝缘薄膜上的极薄的铜箔时，产生布线图导致由于粘结该铜箔的粘合剂的热缩易于弯曲的印刷电路板。特别是，需要厚度和重量减小的印刷电路板以满足电子设备的尺寸减小且重量减轻的要求。利用上述由绝缘薄膜、粘合剂及铜箔构成的三层覆铜层压板越来越难以满足这种印刷电路板的要求。
因此，这种三层覆铜层压板已被金属层直接叠置在绝缘薄膜上的两层层压板取代。该两层层压板通过以非电镀层、喷镀或溅镀的方法在绝缘薄膜，如聚酰亚胺薄膜，的表面上沉积晶种层金属而制成。之后用铜电镀该金属沉积物再用光刻胶涂覆，接着曝光并显影。再进行蚀刻以形成所需的布线图案。具体地说，因为金属(铜)层薄，该两层层压板适于制造非常细微的布线图案，其线距小于30μm。
专利文件1(JP-A-2003-188495)公开了一种印刷电路板的制造方法，包括蚀刻金属涂覆的聚酰亚胺薄膜以产生图案，其中该金属涂覆的聚酰亚胺薄膜包括通过干金属层制造方法(dry metal layerproduction process)在该聚酰亚胺树脂薄膜上形成的第一金属层和在该第一金属层上电镀的第二导电金属层，其中蚀刻之后利用氧化剂对该蚀刻表面进行漂洗处理。专利文件1公开的实施例5，其通过等离子体淀积(plasma deposition)淀积10nm厚的镍铬合金，再通过电镀淀积8μm厚的铜。
虽然如上所述制造出的两层金属涂覆的聚酰亚胺薄膜可制作微布线图，但其具有如下问题。即，当通过等离子体淀积在聚酰亚胺薄膜衬底上淀积金属层时，在聚酰亚胺薄膜表面中淀积的金属和聚酰亚胺成分之间经常发生局部的化学键接。这种金属难以通过蚀刻去除。因此，其上形成布线图的聚酰亚胺薄膜通常包含与聚酰亚胺薄膜结合的痕量金属。残留在聚酰亚胺薄膜表面中的金属可能使导线之间的绝缘性能降低。同时，如图7所示常规的做法是在安装电子元件之前电镀布线图。第一金属层15的金属通常结合聚酰亚胺薄膜11的成分，并且该金属可能残留在聚酰亚胺薄膜11的表面中。残留金属30的结合有时是在聚酰亚胺薄膜11上的物理结合而有时是金属与聚酰亚胺薄膜成分之间的化学键合。在化学键合的情况下，难以通过蚀刻完全去除该残留金属30。
在聚酰亚胺薄膜11上形成第一金属层15和第二金属层20的布线图之后，为保护的目的它们通常采用非电镀以镀层25覆盖。聚酰亚胺薄膜中的残留金属30在非电镀中使该电镀金属由此淀积。例如，如图7中数字31所表示的，淀积在残留金属30上的金属31可使聚酰亚胺薄膜固有的电绝缘性能退化。由于通过淀积金属31的导线之间的迁移，现已发现淀积在聚酰亚胺薄膜表面上的金属31使导线之间的电绝缘性能变差。具体地说，由于这种迁移，在刚制造出来之后的布线图表现出在导线之间的良好的绝缘阻抗，而在连续加电压超过1000小时之后绝缘阻抗急剧地降低。
专利文件1：JP-A-2003-188495
发明内容
本发明的目的是解决在加电压后绝缘阻抗降低的问题，该问题是包括两层的金属涂覆的聚酰亚胺薄膜的传统印刷电路板的特定的问题。
因此，本发明的目的是提供一种采用两层金属涂覆的聚酰亚胺薄膜的具有较小的绝缘阻抗变化的印刷电路板的制造方法。
本发明的另一目的是提供一种通过该方法制造的具有较小的绝缘阻抗变化的印刷电路板。
本发明还有一个目的是提供通过在该电路板上安装电子元件得到的电路装置。
根据本发明的印刷电路板的制造方法，包括有选择地蚀刻铜层以产生布线图，该铜层覆盖在聚酰亚胺薄膜上，在其间具有镍-铬喷镀金属层，用可溶解镍-铬喷镀金属层的镍的第一处理液进行处理，再用可溶解铬和聚酰亚胺的第二处理液进行处理以将从布线图暴露的聚酰亚胺薄膜的浅表面和残留喷镀金属一起去除。即，该印刷电路板的制造方法，包括：制备包括绝缘薄膜和设置在绝缘薄膜的至少一个表面上的导电金属层的层压薄膜，其中间具有喷镀金属层，有选择地蚀刻层压薄膜的导电金属层和喷镀金属层以产生布线图，用可溶解喷镀金属层的镍的第一处理液处理层压薄膜，并用可溶解喷镀金属层的铬和也可消除聚酰亚胺薄膜中的喷镀金属层的第二处理液进行处理以将从布线图暴露的聚酰亚胺薄膜的浅表面和浅表面中的残留喷镀金属一起去除。
根据本发明的印刷电路板，包括聚酰亚胺薄膜和在聚酰亚胺薄膜的至少一个表面上形成的布线图，其中在布线图下方区域中的聚酰亚胺薄膜比无布线图的区域中的薄膜厚1至100nm。即，该印刷电路板包括绝缘薄膜和在绝缘薄膜的至少一个表面上形成的布线图，其中从布线图暴露的区域中的绝缘薄膜的厚度比布线图下的区域中的绝缘薄膜的厚度小1至100nm。
根据本发明的电路装置包括在该电路板的布线图上安装的电子元件。
根据本发明的印刷电路板的制造方法将与从布线图暴露的绝缘聚酰亚胺薄膜的表面聚酰亚胺结合的残留金属，连同绝缘聚酰亚胺薄膜的浅表面一起去除。因此，从布线图暴露的绝缘聚酰亚胺薄膜的表面从表面高度切入1至100nm的深度，且存在于绝缘薄膜表面中的金属被一起去除。因此，导线之间的绝缘薄膜可达到固有的电绝缘性能。
去除从布线图暴露的绝缘聚酰亚胺薄膜表面可实质上使得与绝缘薄膜表面结合的金属彻底地去除。
因此，本发明的印刷电路板制造方法有效地防止加电压时导线之间的电阻抗的变化。
而且，由于该印刷电路板的导线之间的电阻抗是长时间稳定的，根据本发明的电路装置具有长期稳定性。
附图说明
图1为一组制造根据本发明的印刷电路板的步骤中的板的截面图；
图2为一组在制造根据本发明的印刷电路板的步骤中的板的截面图；
图3为通过选择性地蚀刻铜层和用第一和第二处理液处理产生的布线图的截面图；
图4为通过选择性地蚀刻铜层和用第一和第二处理液处理产生的布线图的截面图；
图5为通过本发明的方法产生的电镀布线图的截面图；
图6为通过本发明的方法产生的电镀布线图的截面图；以及
图7为通过传统的方法制造的电镀布线图的截面图；其中：
11…聚酰亚胺薄膜
13…基底金属层(第一金属层或晶种层)
15…喷镀铜层
17…电镀铜层
20…铜层
21…深度
22…要求的感光树脂图案
24…衬底基
26…基底金属层上端
27…绝缘薄膜表面
28…布线图(导电金属层)的下端
具体实施方式
下面，按照制造工艺，将详细描述按照本发明的印刷线路板。
图1和2说明在按照本发明的制造的步骤中的印刷线路板的横截面。下面的图中共有的部分用相同的数字指示。
如在图1和2中所示，该印刷线路板制造方法采用包括绝缘薄膜和在绝缘薄膜的至少一个表面上的金属层的衬底薄膜，金属层由基底金属层13和导电金属层20组成。在该方法中，金属层被选择性地蚀刻以形成布线图。金属层可以被设置在绝缘薄膜的任意一个或两个表面上。
参考图1(a)和2(a)，该印刷线路板制造方法在绝缘薄膜11的至少一个表面上进行基底金属的淀积以形成基底金属层13。绝缘薄膜的实例包括聚酰亚胺薄膜、聚酰亚胺酰胺(polyimidamide)薄膜、聚酯薄膜、聚亚苯基硫薄膜(polyphenylene sulfide film)、聚醚酰亚胺薄膜(polyetherimide film)、和液晶聚合物薄膜。尤其是，在本发明中的绝缘薄膜优选为聚酰亚胺薄膜。绝缘薄膜11，例如聚酰亚胺薄膜，其几乎不被在基底金属层13的淀积中施加的热变形，并且拥有抗酸抗碱性能，这样，它将不会被蚀刻溶液或在清洗中使用的碱溶液腐蚀，并且具有足以避免在基底金属层13的淀积中施加的热引起的变形的耐热性。
绝缘薄膜11通常具有7到80μm的平均厚度，优选地是7到50μm，并且，特别优选地是15到40μm。本发明适合于制造薄的印刷线路板，并因此，优选地使用具有较小厚度的绝缘薄膜。绝缘薄膜11的表面可以通过使用肼/KOH溶液被变粗糙或可以被等离子体处理以提高与基底金属层13的粘性。
绝缘薄膜11用基底金属层13覆盖，如在图1(b)和2(b)中所示。基底金属层13设置在绝缘薄膜11，例如聚酰亚胺薄膜，的至少一个表面上，并且其增强了绝缘薄膜11和形成在基底金属层13上的导电金属层之间的粘性。
用于基底金属层13的金属包括：铜、镍、铬、钼、钨、硅、钯、钛、钒、铁、钴、锰、铝、锌、锡和钽。这些金属可以被单独使用或结合使用。其中，优选基底金属层13由镍、铬或它们的合金制成。优选地，基底金属层13通过干燥金属层产生方法，例如淀积或喷镀，形成在聚酰亚胺薄膜11上。基底金属层的厚度通常在1到100nm的范围内，并且优选地在2到50nm的范围内。设置基底金属层13的目的是为了在其上稳定地形成导电金属层20。因此，优选通过使基底金属以动能撞击绝缘层11而形成基底金属层，这样部分基底金属物理地穿透进入薄膜表面。
于是，本发明中的基底金属层13特别优选是上述的基底金属的喷镀层。
在如上所述形成基底金属层13以后，导电金属层20被设置在基底金属层13上。通过电镀技术，例如电解电镀或化学镀，可以形成导电金属层20。导电金属层20的平均厚度通常在0.5到40μm的范围内，更优选地，是在2到12μm。
图2(d)表示导电金属层20通过电镀被直接形成在基底金属层13上的状态。
导电金属层20可以如上所述直接形成在基底金属层13上，或者可以通过用形成基底金属层的相同的方法设置在基底金属层13上的并包含与导电金属层20相同的金属的层而形成。
图1(c)说明上述的实施方式。即，直接在基底金属层13上的层包括与导电金属层相同的金属，并且通过与形成基底金属层13相同的方法形成。例如，当通过喷镀镍和铬制成基底金属层13时，在基底金属层13上的层通过喷镀形成。喷镀的铜层15的厚度通常是在10到2000nm的范围内，并且优选地是在20到500nm。基底金属层13的平均厚度和喷镀的铜层15的厚度的比率通常在1∶20到1∶100的范围内，并且优选地是1∶25到1∶60。
在如上所述形成喷镀的铜层15以后，又一铜层被设置在喷镀的铜层15上，如在图1(d)中所示。该叠加的铜层在图1(d)中以数字17表示。虽然喷镀或淀积可以被用于产生铜层17，但是电镀技术，例如电解电镀或化学镀，是优选的。其理由是：由于铜层17需要具有一定水平的厚度以形成布线图，电镀技术，例如电解电镀或化学镀，允许有效的铜电镀。电镀的铜层17通常具有从0.5到40μm的平均厚度，优选地，从0.5到17.5μm，更优选地，从1.5到11.5μm。喷镀的铜层15和电镀的铜层17的总厚度通常在1到40μm的范围，优选地从1到18μm，更优选地从2到12μm。一旦电镀的铜层17被形成，喷镀的铜层15和电镀的铜层17极难从横截面的结构加以区分。因此，这些层下面将被共同地称为导电金属层20，除了需要单独地描述它们以外。
在如上所述产生导电金属层20以后，感光树脂被涂敷到导电金属层20的表面，并且被曝光和显影以建立感光树脂的所需的图案22，如在图1(e)和2(e)中所示。这里使用的感光树脂，可以是通过曝光硬化的类型或者在曝光时软化的类型。
感光树脂的图案22被用作选择性地蚀刻导电金属层20的掩模，并且，需要的布线图如在图1(f)和2(f)中所示被产生。
在布线图形成以后，感光树脂的图案22通过碱清洗或类似方法被去除。
这里使用的蚀刻剂能够蚀刻导电金属层20的金属，通常是铜。导电金属蚀刻剂的实例包括：基于氯化铁的蚀刻溶液、基于氯化铜的蚀刻溶液、和硫酸-过氧化氢混合物。导电金属蚀刻剂能够以极好的选择性蚀刻导电金属层20以建立布线图，并且对于在导电金属层20和绝缘薄膜11之间的基底金属层13具有可观的蚀刻性能。因此，导电金属蚀刻剂能够蚀刻导电金属层和基底金属层13到相当的深度，如在图1(f)和2(f)中所示。基底金属层13被蚀刻到剩余在绝缘薄膜上的层具有大约几个纳米的特别小的厚度的程度。
在本发明中，基底金属层13用如在后面所述的预定的处理液处理。在处理前，优选地进行微蚀刻以从形成布线图的导电金属层20的表面和用数字13表示的基底金属的表面去除氧化物层等，如在图1(g)和2(g)中所示。
微蚀刻能够使用普通的蚀刻溶液，其实例包括：过硫酸钾(K2S2O8)溶液、HCl溶液和用于形成布线图的蚀刻溶液。与蚀刻溶液的长时间的接触增加了形成布线图的铜的洗脱，因而布线图变薄。于是，在微蚀刻中蚀刻溶液和布线图之间的接触时间通常在大约2到60秒的范围中，优选地大约10到45秒。
在导电金属层20的选择性蚀刻和微蚀刻以后，基底金属层13用能够溶解包含在该层中的Ni的第一处理液处理，如在图1(h)中所示。在用溶解Ni的第一处理液处理以后，基底金属层13用能够溶解包含在该层中的Cr，也能够溶解绝缘层的第二处理液处理，从而使得暴露于布线图的绝缘薄膜的浅表面被处理。
溶解Ni的第一处理液包括各大约5到15％重量的硫酸和盐酸的混合物。
使用溶解Ni的第一处理液的处理消除了包含在基底金属层13中的部分金属。这一处理通常在30到55℃的温度下，优选地在35到45℃下进行2到40秒的时间，优选地为2到30秒。
在使用溶解Ni的第一处理液处理以后，用能够溶解Cr和绝缘薄膜第二处理液处理该层。即，能够溶解Cr和绝缘薄膜的第二处理液去除残留在基底金属层13中的基底金属13，并化学抛光绝缘薄膜的表面。
结果，第二处理液消除基底金属层13并切入(溶解掉)绝缘薄膜11到从绝缘薄膜11的表面27起1到100nm，，优选地为5到50nm的深度，如在图1(h)、2(h)、3和4中所示。
第二处理液包括：高锰酸钾/KOH水溶液、重铬酸钾水溶液和高锰酸钠/NaOH水溶液。当本发明采用高锰酸钾/KOH水溶液作为第二处理液时，高锰酸钾浓度通常在10g/l到60g/l的范围内，且优选地为25g/l到55g/l；优选地，KOH的浓度是在10g/l到30g/l的范围内。在本发明中，使用上述的第二处理液的处理在40℃到70℃，优选地在50℃到65℃的温度下进行，并且处理10到60秒，优选地15到45秒的时间。在上述条件下的处理从暴露于布线图的表面27消除绝缘薄膜11到达深度21。具体地说，本发明的印刷线路板具有这样的配置：在从布线图暴露的区域中的绝缘薄膜具有小于在布线图下的区域中的绝缘薄膜1到100nm，优选2到50nm，的厚度。在布线图下的基底金属层13和绝缘薄膜11受到导电金属层20的保护。
在该印刷线路板中，布线图具有这样一种配置：布线图(导电金属层20)的下端28的横截面宽度与基底金属层13的上端26的横截面宽度相同或基本上相同。
按照本发明的印刷线路板包括绝缘薄膜和形成在绝缘薄膜的至少一个表面上的布线图，其中，在布线图下的区域中的为聚酰亚胺薄膜的绝缘薄膜，比没有布线图的区域中的厚1到100nm，优选地为2到50nm。即，如在图3和4中所示，没有布线图的绝缘(聚酰亚胺)薄膜的表面被切入到1到100nm的深度，优选地为2到50nm的深度。因此，在布线图下的区域形成截面为梯形的具有1到100nm的高度，优选地为2到50nm的高度的衬底基24。
在进行微蚀刻和用第一和第二处理液处理的上述的优选实施例中，暴露于布线图的绝缘薄膜的表面被去除。即使在基底金属层13的金属通过与绝缘薄膜的成份的化学结合存在于该表面中时，金属也与绝缘薄膜的表面一起去除。因此，没有布线图的绝缘薄膜的表面不包含任何残留的金属。于是，没有布线图的绝缘薄膜表面能够达到它的固有的高绝缘性能。
在用第二处理液的处理中，基底金属层13(布线图)的侧端面通常通过与第二处理液的接触导致钝态(passive state)。
在第二处理液的处理以后，阻焊层被设置以暴露与将被安装的电子元件连接的内引线以及与外部设备连接的外引线。暴露于阻焊层的内引线和外引线的表面用镀层25覆盖，如在图3中所示。合适的电镀层的实例包括：锌镀层、金镀层、镍-金镀层、焊料镀层和无铅焊料镀层。可以按照这样的方式进行电镀处理：在涂覆阻焊剂以前，布线图以薄的镀层覆盖，然后阻焊层被形成在薄的镀层上，并且暴露于阻焊层的接线端被电镀。镀层的厚度可以根据电镀材料适当地确定。例如，化学Sn镀可以设计为镀层的总厚度将是0.2到0.8μm，并且优选地为0.3到0.6μm。
在电镀处理以后，内引线与电子元件电连接，并且，电子元件用树脂密封以制成按照本发明的电路装置。
本发明的印刷线路板和电路装置由于金属的迁移导致的导线之间的电阻变化的可能性显著减小，因为暴露于布线图的绝缘薄膜的表面不包含任何金属。即，该印刷线路板和电路装置不太可能发生迁移，因而在长期不断地施加电压以后实际上不改变绝缘阻抗。因此，该印刷线路板取得非常高的可靠性。
本发明的印刷线路板适合于用作具有导线(引线)的宽度是30μm或更小，优选地在25到5μm的范围中，，并且线距(pitch)是50μm或更小，优选地在40到10μm的范围中，的布线图的印刷线路板。这样的印刷线路板包括：印刷线路板(PWB)、TAB(带式自动键合：tapeautomated bonding)带、COF(薄膜上芯片：chip on film)带、CSP(芯片尺寸封装：chip size package)带、BGA(球栅阵列：ball grid array)带、μ-BGA(μ-球栅阵列：μ-ball grid array)带、和FPC(软性印刷电路：flexible print circuit)。虽然上述的印刷线路板包括绝缘薄膜和形成在其上面的布线图，但是它还可以包括安装在部分布线图上的电子元件。
实施例
参考下面的实施例，将详细描述该印刷线路板和制造方法，应该明白：本发明决不限于这些实施例。
在实施例和比较实施例中的绝缘阻抗是在在热恒湿器外的室温下测量的值。
实施例1
通过反向溅射，具有50μm平均厚度的聚酰亚胺薄膜(UPILEX S，由UBE INDUSTRIES，LTD.制造)在一个表面上被粗糙化。随后，在下面的条件下，以40nm的平均厚度喷镀镍-铬合金层以制备基底金属层。
喷镀条件是这样的：50μm厚的聚酰亚胺薄膜在100℃和3×10-5Pa被处理10分钟，紧接着除气，并且在100℃和0.5Pa喷镀铬-镍合金。
在基底金属层上，按照300nm的平均厚度在100℃和0.5Pa下喷镀铜。
喷镀的铜层用铜电镀，并且，形成具有8μm厚度的电解铜层(电镀铜层)。
用感光树脂涂敷铜层(导电金属层)，并且树脂被曝光和显影以产生梳状的布线图案，布线图案具有30μm的线距(线宽15μm，间隔宽度15μm)。布线图案被用作掩模，并用包含有100g/l的HCl的12％氯化铜蚀刻溶液蚀刻铜层30秒钟。因此，产生布线图。
通过用NaOH/Na2CO3溶液在40℃处理30秒钟，去除在布线图上的感光树脂掩模，随后，导电金属层和基底金属层(Ni-Cr合金)用K2S2O8/H2SO4微蚀刻溶液在30℃时酸洗清理10秒钟。
接着，由Ni-Cr合金制成的基底金属层用能够溶解Ni的第一处理液在50℃处理30秒钟以溶解Ni，第一处理液为15％HCl加15％H2SO4溶液。另外，能够溶解Cr和聚酰亚胺的第二处理液，其为40g/l的高锰酸钾和20g/l的KOH的溶液，被用于与下面的达到50nm的深度的聚酰亚胺薄膜一起溶解掉导线之间的金属，随后用水清洗。
然后，阻焊层被形成以使得内引线和外引线暴露。暴露的内引线和外引线涂敷有0.5μm的锌镀层，随后，通过加热形成具有预定厚度的纯Sn层。
具有梳状布线的印刷线路板在85℃和85％RH的条件下以40V的电压进行1000小时的连续测试(HHBT)。这种连续测试是加速实验，并且，到短路的时间，例如到绝缘阻抗低于1×108Ω的时间，少于1000小时表示该印刷线路板不可用作通用的印刷线路板。这里制造的印刷线路板在绝缘可靠性测试以前具有7×1014Ω的绝缘阻抗，其高于比较实施例中的。在绝缘可靠性测试以后，绝缘阻抗是8×1014Ω。在电压施加以前和以后，绝缘阻抗没有实质上的差别。
结果如在表1中所示。
实施例2
通过反向溅射(reverse sputtering)，具有50μm平均厚度的聚酰亚胺薄膜(UPILEX S，由UBE INDUSTRIES，LTD.制造)在一个表面上被变粗糙。随后，在下面的条件下以40nm的平均厚度喷镀镍-铬合金层以制备基底金属层。
喷镀条件是这样的：50μm厚的聚酰亚胺薄膜在100℃和3×10-5Pa下被处理10分钟，紧接着除气，并且在100℃和0.5Pa下喷镀铬-镍合金。
如上所述喷镀的基底金属层以铜进行电镀，并且形成具有8μm厚的导电金属层(电镀铜层)。
用感光树脂涂敷导电金属层，并且树脂被曝光和显影以产生梳状的布线图案，布线图案具有30μm的线距(线宽15μm，间隔宽度15μm)。该布线图案被用作掩模，然后用包含有100g/l的HCl的12％的氯化铜蚀刻溶液蚀刻铜层30秒钟。因此，产生布线图。
通过用NaOH/Na2CO3溶液在40℃时处理30秒钟，去除在布线图上的感光树脂掩模，随后，导电金属层和基底金属层(Ni-Cr合金)用K2S2O8/H2SO4微蚀刻溶液在30℃时酸洗清理10秒钟。
此后，由Ni-Cr合金制成的基底金属层用能够溶解Ni的第一处理液，其为15％HCl加15％H2SO4溶液，在50℃时处理30秒钟以溶解Ni。另外，能够溶解Cr和聚酰亚胺第二处理液，其为40g/l的高锰酸钾和20g/l的KOH的溶液，被用于溶解掉导线之间的金属，与下面的达到50nm的深度的聚酰亚胺薄膜一起。
随后，阻焊层被形成，使得内引线和外引线暴露。暴露的内引线和外引线涂敷有0.5μm的锌镀层，随后，通过加热形成具有预定厚度的纯Sn层。具有梳状布线的印刷线路板在85℃和85％RH的条件下以40V的电压进行1000小时的连续测试(HHBT)。在绝缘可靠性测试以前的绝缘阻抗是7×1014Ω，其高于比较实施例。在电压施加以前和以后，绝缘阻抗没有实质上的差别。
结果如在表1中所示。
实施例3
通过反向溅射，具有75μm平均厚度的聚酰亚胺薄膜(UPILEX S，由UBE INDUSTRIES，LTD.制造)在一个表面上被变粗糙。随后，在与实施例1相同的条件下以30nm的平均厚度喷镀镍-铬合金层以制备基底金属层。
在基底金属层上，按照实施例1中描述的条件下喷镀200nm平均厚度的铜。
喷镀的铜层用铜电镀，并且形成具有8μm厚度的电解铜的导电金属层。
用感光树脂涂敷导电金属层，并且，树脂被曝光和显影以产生梳状的布线图案，布线图案具有30μm的线距(线宽15μm，间隔宽度15μm)。该布线图案被用作掩模，并用包含有100g/l的HCl的12％氯化铜蚀刻溶液蚀刻导电金属层30秒钟。因此，产生布线图。
通过用NaOH/Na2CO3溶液在40℃下处理30秒钟，去除在布线图上的感光树脂掩模，随后，导电金属层和基底金属层(Ni-Cr合金)用HCl微蚀刻溶液在30℃酸洗清理10秒钟。
此后，由Ni-Cr合金制成的基底金属层用能够溶解Ni的第一处理液，其为12％HCl加12％H2SO4溶液，在55℃处理20秒钟以溶解Ni。
另外，用能够溶解Cr和聚酰亚胺的第二处理液，其为40g/l的KMnO4和20g/l的KOH的溶液，在65℃处理30秒钟以与下面的30nm深度的聚酰亚胺薄膜一起溶解掉导线之间的金属。
随后，阻焊层被形成，以使内引线和外引线暴露。暴露的内引线和外引线涂敷0.5μm的锌镀层，随后通过加热形成具有预定厚度的纯Sn层。
具有梳状布线的印刷线路板，在85℃和85％RH的条件下，以40V的电压进行1000小时的连续测试(HHBT)。在绝缘可靠性测试以前，绝缘阻抗具有8×1014Ω，其高于比较实施例。在绝缘可靠性测试以后，绝缘阻抗是1×1014Ω。在电压施加以前和以后，绝缘阻抗没有实质上的差别。
结果如在表1中所示。
实施例4
通过反向溅射，具有75μm平均厚度的聚酰亚胺薄膜(UPILEX S，由UBE INDUSTRIES，LTD.制造)在一个表面上被变粗糙。随后，在与实施例2相同的条件下，以30nm的平均厚度，喷镀镍-铬合金层以制备基底金属层。
用铜电镀基底金属层，并且，形成具有8μm的厚度的导电金属层。
用感光树脂涂敷导电金属层，并且，树脂被曝光和显影以产生梳状的布线图案，布线图案具有30μm的线距。布线图案被用作掩模，并且用包含有100g/l的HCl的12％的氯化铜蚀刻溶液蚀刻导电金属层30秒钟。因此，以类似于感光树脂图案的配置产生布线图。
通过用NaOH/Na2CO3溶液在40℃时处理30秒钟去除在布线图上的感光树脂掩模，此后，导电金属层和基底金属层(Ni-Cr合金)用HCl微蚀刻溶液在30℃酸洗清理10秒钟。
此后，由Ni-Cr合金制成的基底金属层用能够溶解Ni的第一处理液，其为12％HCl加12％H2SO4溶液，在55℃时处理20秒钟以溶解Ni。
另外，使用能够溶解Cr和聚酰亚胺的第二处理液，其为40g/l的KMnO4和20g/l的KOH的溶液，在65℃时进行处理30秒钟以去除在导线之间的聚酰亚胺薄膜到30nm的深度。
此后，阻焊层被形成，以使内引线和外引线暴露。暴露的内引线和外引线涂敷有0.5μm的Sn镀层，随后通过加热形成具有预定厚度的纯Sn层。
具有梳状布线的印刷线路板在85℃和85％RH的条件下以40V的电压进行1000小时的连续测试(HHBT)。在绝缘可靠性测试以前，绝缘阻抗是8×1014Ω，其高于比较实施例。在绝缘可靠性测试以后，绝缘阻抗是3×1014Ω。在电压施加以前和以后，绝缘阻抗没有实质上的差别。
结果如在表1中所示。
实施例5
按照与实施例1相同的方式制造印刷线路板，除了不进行微蚀刻以外。
具有梳状布线的印刷线路板在85℃和85％RH的条件下以40V的电压时进行1000小时的连续测试(HHBT)。在绝缘可靠性测试以前，绝缘阻抗是4×1014Ω的，其高于比较实施例。在绝缘可靠性测试以后，绝缘阻抗是7×1013Ω。在电压施加以前和以后，绝缘阻抗没有实质上的差别。
结果如在表1中所示。
实施例6
按照与实施例2相同的方式制造印刷线路板，除了不进行微蚀刻以外。
具有梳状布线的印刷线路板在85℃和85％RH的条件下以40V的电压时进行1000小时的连续测试(HHBT)。在绝缘可靠性测试以前，绝缘阻抗是4×1014Ω的，其高于比较实施例。在绝缘可靠性测试以后，绝缘阻抗是7×1013Ω。在电压施加以前和以后，绝缘阻抗没有实质上的差别。
结果如在表1中所示。
比较实施例1
具有25μm厚度的聚酰亚胺薄膜(Kapton 100EN，由DUPONT-TORAYCO.，LTD.制造)通过使用30％肼/KOH水溶液处理60秒钟，在一个表面上被变粗糙。随后，用纯水清洗10分钟并在室温下干燥。聚酰亚胺薄膜被放置在真空淀积装置中并进行等离子体处理。此后，以40nm的厚度喷镀Ni-Cr合金层并且以8μm的厚度电镀铜层。因此，制备金属覆盖的聚酰亚胺衬底。
用40度Baumé的氯化铁溶液蚀刻该衬底，以产生40μm线距(线宽20μm，间隔宽度20μm)的梳状的布线图。用35℃的各5重量％的高锰酸钾和氢氧化钠的水溶液清洗布线图，接着用水清洗并干燥。然后，该样品被放置在热恒湿器中，其中空气保持在85℃和85％RH。通过对该样品加60V的偏压进行绝缘可靠性测试(HHBT)。保持时间超过1000小时。在绝缘可靠性测试开始时的绝缘阻抗是5×1012Ω，但是在1000小时以后降低到2×1010Ω。即，由于长时间施加电压，绝缘阻抗随时间降低。
比较实施例2
通过反向溅射，具有50μm平均厚度的聚酰亚胺薄膜(UPILEX S，由UBE INDUSTRIES，LTD.制造)在一个表面上被变粗糙。随后，在与实施例1相同的条件下，以30nm的平均厚度，喷镀镍-铬合金层以制备基底金属层。
在基底金属层上，以300nm的平均厚度喷镀铜。
如上所述形成的基底金属层用铜进行电镀，并且形成具有8μm厚度的电解铜层。
用感光树脂涂敷铜层，并且，树脂被曝光和显影以产生梳状的布线图案，布线图案具有30μm的线距。该布线图案被用作掩模，并用包含有100g/l的HCl的12％氯化铜蚀刻溶液蚀刻铜层30秒钟。由此，产生布线图。
用K2S2O8/H2SO4微蚀刻溶液在30℃时酸洗清理铜布线图和露出的Ni-Cr基底金属层10秒钟。
此后，阻焊层被形成，以致暴露内引线和外引线。暴露的内引线和外引线涂敷有0.5μm的Sn镀层，随后，通过加热形成具有预定厚度的纯Sn层。
在40V的电压时，在85℃和85％RH的条件下，具有梳状布线的印刷电路板进行连续的测试。在绝缘可靠性测试开始前，绝缘阻抗是1×108Ω，但是，在10小时以后，它降低到3×105Ω。
结果如在表1中所示。
表1
| 基底金属层 | 喷镀层 | 电镀 | ||||||||
| 聚酰亚胺 | 镍-铬 | 金属 | 厚度 | 金属 | 厚度 | |||||
| 实施例1 | 50μm | 40nm | 铜 | 300nm | 电解铜 | 8μm | ||||
| 实施例2 | 50μm | 40nm | - | - | 电解铜 | 8μm | ||||
| 实施例3 | 75μm | 30nm | 铜 | 200nm | 电解铜 | 8μm | ||||
| 实施例4 | 75μm | 30nm | 电解铜 | 8μm | ||||||
| 实施例5 | 50μm | 40nm | 铜 | 300nm | 电解铜 | 8μm | ||||
| 实施例6 | 50μm | 40nm | - | - | 电解铜 | 8μm | ||||
| 比较实施例1 | 25μm | 40nm | 铜 | 300nm | 电解铜 | 8μm | ||||
| 比较实施例2 | 50μm | 30nm | 铜 | 300nm | 电解铜 | 8μm | ||||
| 蚀刻剂 | HHBT | |||||||||
| 蚀刻铜 | 微蚀刻 | 第一处理液 | 第二处理液 | 1000小时后的绝缘阻抗 | ||||||
| 实施例1 | 氯化铜 | K2S2O8+H2SO4 | 15％HCl+15％H2SO4 | KmnO4+KOH | 8×1014Ω | |||||
| 实施例2 | 氯化铜 | K2S2O8+H2SO4 | 15％HCl+15％H2SO4 | KmnO4+KOH | 7×1014Ω | |||||
| 实施例3 | 氯化铜 | HCl | 15％HCl+15％H2SO4 | KmnO4+KOH | 1×1014Ω | |||||
| 实施例4 | 氯化铜 | HCl | 15％HCl+15％H2SO4 | KmnO4+KOH | 3×1014Ω | |||||
| 实施例5 | 氯化铜 | 无 | 15％HCl+15％H2SO4 | KmnO4+KOH | 7×1014Ω |
| 实施例6 | 氯化铜 | 无 | 15％HCl+15％H2SO4 | KmnO4+KOH | 7×1014Ω |
| 比较实施例1 | 氯化铜 | 无 | KmnO4+KOH | 2×1014Ω | |
| 比较实施例2 | 氯化铜 | K2S2O8+H2SO4 | 无 | 3×1014Ω | |
工业应用性
本发明的印刷电路板制造方法，通过该方法得到的印刷电路板，以及电路装置可得到导线之间的长期稳定的绝缘，因为出现在导线之间的聚酰亚胺薄膜表面中的金属可与该绝缘薄膜的浅表面一起去除。也就是，导线之间的绝缘薄膜不包含金属。因此，可防止由于残留金属导致的金属淀积或迁移。
导线之间的绝缘阻抗不会因长期的偏压而改变，因此该印刷电路板表现出的非常高的随时间的稳定性。
Claims (14)
1、印刷电路板的制造方法，该方法包括：制备包括绝缘薄膜和设置在绝缘薄膜的至少一个表面上的导电金属层，及其间具有喷镀金属层的层压薄膜，有选择地蚀刻该层压薄膜的导电金属层和喷镀金属层以产生布线图，用可溶解喷镀金属层的镍的第一处理液处理层压薄膜，并用可溶解喷镀金属层的铬和可消除绝缘薄膜中的喷镀金属层的第二处理液进行处理以将从布线图暴露的绝缘薄膜的浅表面与浅表面中的残留喷镀金属一起去除。
2、如权利要求1的方法，其中绝缘薄膜为聚酰亚胺薄膜。
3、如权利要求1的方法，其中喷镀金属层包括镍和/或铬。
4、如权利要求1的方法，其中利用第二处理液去除从布线图暴露的绝缘薄膜，包括聚酰亚胺薄膜，的表面到1至100nm的深度。
5、如权利要求1的方法，其中聚酰亚胺绝缘薄膜上的喷镀金属层为包括镍和铬的基底金属层，且其中喷镀金属层上的导电金属层为电镀铜层。
6、如权利要求1的方法，其中喷镀金属层包括聚酰亚胺绝缘薄膜上的基底金属层和在基底金属层上的喷镀铜层，该基底金属层包括镍和铬，且其中喷镀金属层上的导电金属层为电镀铜或铜合金层。
7、如权利要求1的方法，其中该方法还包括电镀布线图。
8、如权利要求7的方法，其中电镀是有选择地电镀形成布线图的导电金属层。
9、一种印刷电路板，包括绝缘薄膜和在绝缘薄膜的至少一个表面上形成的布线图，其中从布线图暴露的区域中的绝缘薄膜的厚度比布线图下的区域的绝缘薄膜的厚度小1至100nm。
10、如权利要求9的印刷电路板，其中绝缘薄膜为聚酰亚胺薄膜。
11、如权利要求9的印刷电路板，其中布线图直接在绝缘薄膜上形成而不需任何中间粘合层。
12、如权利要求9的印刷电路板，其中布线图包括金属层的层压板，该层压板具有直接在绝缘薄膜上的包含镍和/或铬的喷镀金属层和在喷镀金属层上的包括除镍和铬以外的金属的导电金属层。
13、如权利要求9的印刷电路板，其中对形成布线图的导电金属层进行有选择的电镀。
14、一种电路装置，包括安装在如权利要求9所述的印刷电路板上的电子元件。
Applications Claiming Priority (3)
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