CN1809251A - 制造刚性的柔性印刷电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了制造刚性的柔性PCB的方法。在该方法中，采用一种可自拆卸的粘合带，以避免制造刚性的柔性PCB的常规方法中发生的固有问题，该可自拆卸的粘合带用于在通常制造半导体晶片的过程中使晶片和衬底彼此分开。

Description

制造刚性的柔性印刷电路板的方法
技术领域
本发明涉及一种制造刚性的柔性印刷电路板(PCB)的方法。更具体，本发明属于制造刚性的柔性PCB的方法，其中采用可自拆卸的粘合带，该可自拆卸的粘合带用于在通常制造半导体晶片的过程中从衬底分开晶片，以避免制造刚性的柔性PCB的常规方法中发生的固有问题。
背景技术
根据使电子器件小型化、更轻和更微小的近期趋势，需要轻、微小和高密度的PCB。由此，能满足上述需要的多层柔性PCB的使用迅速增长。但是，制造多层柔性PCB的工艺是复杂的，以及与制造一般的刚性PCB的工艺相比具有许多步骤，因此成本和不良率高。近来，采用具有柔性部分的刚性的柔性PCB的多层刚性PCB制造折叠型移动电话，因此可以预想刚性的柔性PCB的需求将迅速地增长。
刚性的柔性PCB的柔性部分减小制造商品的工艺中的可加工性和增加不良率。特殊材料的研制和采用该特殊材料的工艺有助于解决上述问题，由此保证超过竞争公司的优越性。
为了制造柔性的PCB，使用薄和高强度材料形成微型电路必须是可行的。换句话说，材料和工艺的选择是重要的。聚酰亚胺树脂主要用作该材料，因为没有在耐热性、机械强度、阻燃性以及电性能方面可代替聚酰亚胺树脂的可使用材料。但是，目前已经研发了在高频响应、耐湿性、尺寸稳定性以及成本方面能代替聚酰亚胺树脂的材料。
根据处理柔性PCB的微型电路的技术，平板显示器如LCD的连接部分的间距，变得精细，以致根据分辩率的增加从33μm改变为25μm，因此已经获得铜箔和基膜的细小度(slimness)，以致它们的厚度都是5μm。根据来自JEITA(Japan Electronic and Information TechnologyIndustries Association)的数据，据预测柔性PCB在2006年必须具有15μm/12μm的最小导体宽度/最小间隙(L/S)，以及在2008年必须10μm/10μm的L/S，在2006年带衬底必须具有7μm/7μm的L/S，在2010年必须具有5μm/5μm的L/S。
为了满足上述条件，仍然需要研究用于形成微型电路的技术或研究新的显影工艺或新的材料。
图1a至1i是说明根据常规技术制造刚性的柔性PCB的过程的剖面图。
图1a是其上形成了电路图形102的柔性基础衬底101的剖面图。
在图1b中，在衬底101上部分地或完全地涂敷覆层103。
在图1c中，在衬底101的两侧上层压预浸料坯(prepreg)104或键合片。由于预浸料坯104或键合片物理性质是刚性的，因此所得结构的预浸料坯部分105a，105b变为刚性部分，以及其上未层压预浸料坯104的所得结构的剩余部分106变为柔性部分106。
在图1d中，在衬底101的两侧上层压薄铜箔107。在此阶段，由于其中层压了预浸料坯104的刚性部分105a，105b和其中未层压预浸料坯104的柔性部分106之间存在高度差，因此柔性部分106上的铜箔层下沉，致使柔性部分106上的铜箔107和覆层103之间产生间隙108a。在其上未涂敷覆层103的部分衬底上，在柔性衬底101和铜箔107之间形成大的间隙108b。
在铜箔107的层压中，层压铜箔107之后，热量和压力被同时施加到预浸料坯104，以致铜箔107粘固到预浸料坯104上。此时，预浸料坯104熔融，且因此从刚性部分105a，105b流动到柔性部分106。
如果预浸料坯如上所述向下流动，那么在柔性部分上存在预浸料坯材料，因此柔性部分的最小曲率半径与设定的设计值不相同。
在图1e中，穿过部分刚性部分105a，105b形成通孔109，以及通过电镀工艺在通孔109的壁上和在衬底的外层上形成镀铜层112。主要使用激光钻孔或机械打孔进行通孔109的形成。一般，通孔109形成之后，执行去钻污(desmear)工艺，以从通孔周围除去杂质。
在图1f中，在衬底的两侧上进行镀铜工艺，以在衬底的表面上和通孔109的壁上形成镀铜层112。
在图1g中，在衬底的两侧上涂敷干膜111。柔性部分106上的部分铜箔107已经下沉，以及铜箔107的下沉部分上的部分干膜111下沉，在铜箔107和干膜111之间形成附加的间隙110a，110b。
在图1h中，干膜111被曝光和显影，以形成抗蚀剂图形。在此阶段，由于干膜111不是平坦的，而是具有凹陷，因此在曝光工序过程中，干膜被非均匀地曝光，导致形成不合需要的抗蚀剂图形。
在图1i中，进行刻蚀，以在铜箔107上形成电路图形，以及抗蚀剂被剥离，由此产生刚性的柔性PCB。
在根据常规技术的刚性的柔性PCB的制造中，如图1i所示，在刚性部分105a，105b和柔性部分106之间存在高度差，因此在图1d的加热和加压工序过程中，预浸料坯在柔性部分106上向下流动，在铜箔107和覆层103之间和铜箔107和干膜之间产生间隙108a，108b，110a，110b，导致缺陷产品。
为了避免如图1h所示的干膜111的不均匀曝光问题，可以采用激光直接成像(LDI)工艺，其中用常规激光钻孔中使用的激光装置进行曝光，以便在曝光过程中曝光其上不容易照射光的凹陷或拐角。但是，该工艺的问题在于其中多产率非常差。
据此，日本专利特许-公开号20003-32416公开了一种制造PCB的方法，其中在电缆部分上以及在刚性部分上层压外部基膜，以便保护对应于刚性的柔性多层PCB中的柔性部分的电缆部分。在各种化学处理之后，从电缆部分除去外部基膜，使不再需要覆盖膜，覆盖膜保护对应于柔性部分的电缆部分不被PCB的制造过程中进行的化学处理影响。
仅仅在刚性部分上层压，以上述方法在柔性部分上以及刚性部分上层压外部基膜，由此避免由刚性部分和柔性部分之间的高度差引起的问题。在这点上，之后，柔性部分上层压的外部基膜层必须被除去，但是上述专利没有提出除去外部基膜的方法。由于制造PCB的过程中的热量和压力，外部基膜具有粘结强度，因此从对应于柔性部分的电缆部分除去外部基膜是非常困难的。此外，当它被除去时，产品可能被损坏，或在产品上可能剩下残留物。据此，该专利描述了优选将外部基膜粘贴到柔性部分，以便该贴附不是非常强。但是，这些不是基本的解决办法。
日本专利特许-公开号2003-231875中公开的粘合材料可以用来制造本发明中使用的粘合带。
发明内容
因此，本发明的一个目的是避免在制造刚性的柔性PCB的常规方法中由间隙导致的缺陷产品的问题，间隙是由刚性和柔性部分之间的高度差所引起。
本发明的另一目的是避免由于在制造刚性的柔性PCB的常规方法中刚性和柔性部分之间的高度差不合需要的曝光问题。
本发明的另一目的是避免在制造刚性的柔性PCB的常规方法中由于柔性部分上的绝缘基膜的流动的问题，绝缘基膜的流动是由刚性和柔性部分之间的高度差所引起。
本发明的又一目的是提供一种完全除去层压在柔性部分上的绝缘基膜的方法，以便避免与刚性和柔性部分之间的高度差相关的问题。
本发明的再一目的是提供一种制造刚性的柔性PCB的方法，其中显著地改进可靠性和产品的不良率。
通过提供一种制造刚性的柔性PCB的方法可以完成上述目的。该方法包括在柔性基础衬底的两侧上形成第一电路图形；在部分电路图形上或整个电路图形上涂敷覆层；将可自拆卸的粘合带粘附到柔性基础衬底两侧的柔性部分；在柔性基础衬底的两侧的刚性部分上层压刚性绝缘层；在柔性基础衬底的刚性部分上形成通孔和第二电路图形；为可自拆卸的粘合带进行预定的处理工序，以使可自拆卸的粘合带从柔性基础衬底分开；以及除去可自拆卸的粘合带。
在根据本发明制造刚性的柔性PCB的方法中，可自拆卸的粘合带层压在柔性部分上，以便该带具有与刚性部分相同的厚度，以及通过常规工艺在刚性部分上形成外层电路。接着，在柔性部分上的粘合带层上照射紫外线，或使带经历预定的处理工序，以便该带被容易地除去。
附图说明
从下面结合附图的详细说明将更清楚地理解本发明的上述及其他目的、特点及其他优点，其中：
图1a至1i是说明根据常规技术制造刚性的柔性PCB的工序的剖面图；
图2a至2d是说明根据本发明在制造刚性的柔性PCB的过程中固定粘合带的剖面图；
图3a至3e是说明根据本发明在制造刚性的柔性PCB的过程中在刚性部分上形成电路图形和通孔的剖面图；以及
图4a至4c是说明根据本发明在制造刚性的柔性PCB的过程中去除粘合带的剖面图。
具体实施方式
下面，参考附图给出本发明的详细描述。
图2a至2d是说明根据本发明在制造刚性的柔性PCB的过程中固定粘合带的剖面图；
图2a是其上形成了电路图形202的柔性基础衬底201。优选柔性基础衬底201由具有优良的耐热性、机械强度、阻燃性和电性能的聚酰亚胺树脂制成。
为了制造图2a所示的衬底，在由聚酰亚胺树脂制成的柔性衬底上层压铜箔，在铜箔上形成适当的抗蚀剂图形，以及进行刻蚀，以形成电路图形202。
在图2b中，在衬底201上部分地或完全地涂敷覆层203。覆层203用来保护电路图形202，且是柔性的。此外，覆层必须具有绝缘性能。可以在衬底201的整个表面或部分表面上涂敷覆层203。
在图2c中，在衬底201的柔性部分205上层压可自拆卸的粘合带206。当在其上照射紫外线时，或所得的结构经历预定的处理时，可自拆卸的粘合带206必须容易从覆层203或从基础衬底201分开。此外，每个粘合带206对于后续化学和热处理必须具有合乎需要的抵抗性。粘合带206必须具有与绝缘基膜相同的厚度，如待层压在刚性部分204a，204b上的预浸料坯。
优选可以采用日本专利特许-公开号2003-231875公开的粘合带206和由Sekisui化学有限公司制造的“Selfa”(商品名称)。
Selfa是当在其上照射紫外线时，由于在粘附表面产生氮气，从而容易从粘附表面分开的粘合带。
有许多类型的Selfas，但是优选使用能够承受在170-180℃下加热1-2小时的Selfa，以便承受如之后将描述的PCB的制造过程中的压力和热量。此外，优选使用带型或薄膜型Selfa，因为溶液型Selfa具有与溶解组分的清洗相关的问题。
代替Selfa，可以使用任意材料制造粘合带206，如果该材料通过紫外线或其他处理从带的粘附表面分开，且是柔性的，以及具有足够的耐热性。
粘合带206可以通过印刷工艺、照相工艺、或层叠工艺粘贴，且粘合带206必须被粘贴，以便具有与将层压在刚性部分204a，204b上的绝缘基膜相同的厚度。
在图2d中，在刚性部分204a，204b上层压绝缘基膜207。绝缘基膜207必须是坚硬的，以便支撑刚性部分，以及通过加热适当地熔融，以便用作层间粘合剂。优选使用在制造多层PCB的过程中最经常地用作绝缘层的预浸料坯作为满足上述需要的绝缘基膜207。接着，在绝缘基膜207上层压电路层，以及形成电路图形和通孔。
图3a至3e是说明根据本发明在制造刚性的柔性PCB的过程中在刚性部分204a，204b上形成电路图形和通孔的剖面图。
在图3a中，使用压力在衬底的两侧上层压铜箔208。当通过压力加热和加压绝缘基膜207时，由于热量，绝缘基膜具有流动性，但是因为粘合带206，绝缘基膜207在柔性部分205上不会向下流动。
在图3b中，使用激光钻孔工艺或机械打孔工艺形成通孔209，以及通过电镀在通孔209的壁上和外层上形成镀铜层211。在使用激光钻孔工艺或机械打孔工艺形成通孔之后，优选进行去钻污工艺，以便从通孔209周围除去杂质或残留物。
在图3c中，涂敷或层叠光敏抗蚀剂210，以及在曝光和显影工序过程中形成抗蚀剂图形。优选使用干膜作为抗蚀剂210。
在图3d中，衬底被刻蚀，以在铜箔208上形成电路图形。
在图3e中，抗蚀剂210被除去。衬底被浸入脱模溶液中，以剥离抗蚀剂210。
接着，除去粘合带206。通过如上所述的紫外线或预定处理，从衬底的粘附表面分开粘合带206，下面将描述粘合带的去除。图4a至4c图示了粘合带206的去除。
在图4a中，在粘贴粘合带206的图3e的衬底的柔性部分205上均匀地照射紫外线，或进行预定的处理，以从衬底分开粘合带206。
如果“Selfa”被用作粘合带206，那么在粘合带206的粘附表面产生氮气，因此粘合带206从衬底分开，以在分开的粘合带部分206a和衬底之间形成空腔206b，如图4b所示。
在图4c中，释放的油墨或释放的薄膜被除去。由于粘合带206已经从衬底分开，因此粘合带的去除是非常容易的。如果由日本Sekisui化学有限公司制造的Selfa用作粘合带206，那么由于在粘附表面产生的氮气，粘合带从衬底分开。由此，粘合带206非常容易被除去，而不使用附加力。
如上所述，在根据本发明制造刚性的柔性PCB的方法中，避免了由刚性部分和柔性部分之间的高度差所引起的层之间的间隙问题，由此可靠地曝光抗蚀剂，导致精确的形成电路图形。
此外，根据本发明制造刚性的柔性PCB的方法中，在制造刚性的柔性PCB的过程中避免了由刚性和柔性部分之间的高度差所引起的绝缘基膜在柔性部分上流动的问题，由此实现与设定的设计值相同的柔性部分的最小曲率半径。
此外，本发明提供制造刚性的柔性PCB的方法，其中显著地改进产品的可靠性和不良率。
本发明已经用说明性方法进行了描述，应当理解使用的术语旨在用于描述性质而不是限制。根据上述教导本发明的许多改进和变化都是可能的。因此，应当理解在附加的权利要求的范围内，除具体地描述的方案之外也可以实施本发明。

Claims (6)

1.一种制造刚性的柔性印刷电路板的方法，包括：
在柔性基础衬底的两侧上形成第一电路图形；
在部分电路图形上或整个电路图形上涂敷覆层；
将可自拆卸的粘合带粘附到柔性基础衬底两侧的柔性部分；
在柔性基础衬底的两侧的刚性部分上层压刚性的绝缘层；
在柔性基础衬底的刚性部分上形成通孔和第二电路图形；
为可自拆卸的粘合带进行预定的处理工序，以使可自拆卸的粘合带从柔性基础衬底分开；以及
除去可自拆卸的粘合带。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一电路图形的形成包括：
在柔性基础衬底的两侧上层压铜箔；
在铜箔上形成抗蚀剂图形；以及
刻蚀铜箔。
3.根据权利要求1所述的方法，其中预定的处理工艺的条件包括：
在可自拆卸的粘合带上照射紫外线。
4.根据权利要求3所述的方法，其中紫外线的照射包括：
在可自拆卸的粘合带上均匀地照射紫外线，以在可自拆卸的粘合带表面产生氮气。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通孔和第二电路图形的形成包括：
在柔性基础衬底的两侧上层压铜箔；
通过柔性基础衬底的预定部分形成通孔；
电镀通孔的壁；以及
在柔性基础衬底的刚性部分上形成第二电路图形。
6.根据权利要求5所述的方法，其中第二电路图形的形成包括：
在柔性基础衬底的两侧上涂敷抗蚀剂；
构图抗蚀剂；以及
刻蚀柔性基础衬底，以形成第二电路图形。
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