TWI672080B - 具內埋電阻的柔性電路板及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種具內埋電阻的柔性電路板的製作方法，其包括如下步驟：提供一複合板，所述複合板包括基板、形成在所述基板上的物理顯影核層及在形成在所述物理顯影核層表面性的鹵化銀乳劑感光層；對所述複合板依次進行曝光、顯影、水洗步驟以在所述基板表面形成銀層；在所述銀層的表面形成導電線路層，所述導電線路層包括有開口，所述開口顯露部分銀層形成內埋電阻。

Description

具內埋電阻的柔性電路板及其製作方法

本發明涉及電路板製作領域，尤其涉及一種具內埋電阻的柔性電路板及其製作方法。

隨著電子產品需求快速發展且在輕薄短小，高頻化，多功能化的趨勢下，使組件內埋化成為整合性PCB的重要技術。同時可穿戴設備的風起雲湧，內埋元件，譬如，內埋電阻、內埋電感、內埋電容等技術也在電子產品中得到越來越廣泛的應用和開發。

現有技術中，內埋電阻一般通過嵌入式設置或者通過圖像轉移的方式製作。嵌入式電阻不利於電路板的薄型化；利用圖像轉移的方式形成內埋電阻時，形成的內埋電阻的阻值依賴於電阻本身的材料及電阻的形狀，材料及形狀一旦確定，內埋電阻的阻值在形成過程中無法改變，也即，內埋電阻的阻值可調範圍較小。

因此，有必要提供一種能解決上述技術問題的電路板及其製作方法。

一種具內埋電阻的柔性電路板的製作方法，其包括如下步驟：提供一複合板，所述複合板包括基板、形成在所述基板上的物理顯影核層及在形成在所述物理顯影核層表面的鹵化銀乳劑感光層；對所述複合板依次進行曝光、顯影、水洗步驟得到單面覆銀基板，所述單面覆銀基板包括基板及形成在所述基板表面的銀層；在所述銀層的表面形成導電線路層，所述導電線路層顯露部分銀層形成內埋電阻。

在一個優選實施例中，在形成所述導電線路層之後還包括在所述導電線路層的表面形成覆蓋層的步驟，所述覆蓋層還覆蓋所述內埋電阻。

在一個優選實施例中，在所述銀層表面形成導電線路層的方法包括：在所述銀層的表面形成一層感光膜；對所述感光膜進行曝光、顯影以在所述內埋電阻的表面形成一層保護層；利用化學鍍或者電鍍的方法在所述銀層的表面電鍍一層銅層以形成所述導電線路層；及移除所述保護層。

在一個優選實施例中，在顯影步驟中使用的顯影液的溫度介於20度~40度，且顯影液的溫度介於20度~40度範圍時，所述銀層的電阻值隨著溫度的增加而減小。

在一個優選實施例中，在顯影步驟中使用的顯影液由保護劑、促進劑、銀絡合劑、顯影劑、抑制劑以及增稠劑形成。

在一個優選實施例中，所述保護劑為無水亞硫酸鈉、無水亞硫酸鉀、焦性亞硫酸鈉或焦性亞硫酸鉀中的一種或者多種的混合物；所述促進劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或者多種的混合物；所述銀絡合劑是硫代硫酸鈉、有機銨、吡啶或嘧啶中的一種或者多種的混合物；所述顯影劑是對苯二酚、米吐爾、菲尼酮、4-甲基菲尼酮中的一種或者多種的混合物；所述抑制劑是溴化鉀、苯並三氮唑或六硝基苯並咪唑中的一種或者多種的混合物；增稠劑是羧甲基纖維素鈉鹽或羥乙基纖維素鈉鹽。

在一個優選實施例中，所述銀層的電阻值隨著銀絡合劑的不同而不同。

在一個優選實施例中，所述銀層的電阻隨著曝光強度的增大而增大。

本發明還涉及一種具內埋電阻的柔性電路板。

一種具內埋電阻的柔性電路板，其包括基板、形成在所述基板表面的銀層及形成在所述銀層表面的導電線路層，所述導電線路層顯露部分所述銀層作為內埋電阻，所述銀層是通過銀鹽擴散轉移法形成在所述基板的表面。

在一個優選實施例中，所述導電線路層的表面還形成有覆蓋層，所述覆蓋層還覆蓋所述內埋電阻。

與現有技術相比，本發明提供的具內埋電阻的柔性電路板製作方法製作形成的具內埋電阻的柔性電路板，所述導電線路層通過化學鍍或者電鍍的方法形成，省去了分別採用蝕刻方式形成的電阻與銅導電線路之間需要差分蝕刻的工藝；可以通過調整曝光強度，顯影劑中絡合劑的種類，顯影溫度等工藝參數來控制銀層的狀況如銀顆粒形態，尺寸，堆積狀況，也即可以通過調整工藝參數來實現特定形狀下的阻值要求；銀鹽擴散轉移法工藝成熟，在電腦直 接製版(CTP，Computer To Plate,CTP)中被廣泛使用，容易轉化為FBC的量產工藝。

100‧‧‧電路板

10‧‧‧複合板

12‧‧‧基板

14‧‧‧物理顯影核層

16‧‧‧鹵化銀乳劑感光層

160‧‧‧氯化銀晶核

20‧‧‧銀層

22‧‧‧內埋電阻

30‧‧‧導電線路層

40‧‧‧感光膜

32‧‧‧開口

42‧‧‧保護層

50‧‧‧覆蓋層

圖1是發明第一實施例提供的複合板的剖面示意圖。

圖2~4是對複合板進行曝光且顯示不同曝光階段的剖面示意圖。

圖5是曝光後的複合板進行顯影的剖面圖。

圖6是對顯影後的複合板進行水洗步驟在所述基板表面形成銀層的剖面圖。

圖7是曝光強度對銀層結構的影響在電鏡下觀察到的示意圖。

圖8A是顯影液溫度為20度、絡合劑為硫代硫酸鈉時形成的銀層在電鏡下觀察到的示意圖。

圖8B是顯影液溫度為40度、絡合劑為硫代硫酸鈉時形成的銀層在電鏡下觀察到的示意圖。

圖9A代表的是以硫代硫酸鈉作為銀絡合劑時的銀層堆積情況在電鏡下觀察到的示意圖。

圖9B代表有機胺作為銀絡合劑時的銀層堆積情況在電鏡下觀察到的示意圖。

圖9C代表硫代硫酸鈉與吡啶化合物共同作為絡合劑時的銀層堆積情況在電鏡下觀察到的示意圖。

圖9D代表有機胺與吡啶化合物共同作為絡合劑時的銀層堆積情況在電鏡下觀察到的示意圖。

圖10是在圖6形成的銀層的部分表面形成感光膜後的剖面圖。

圖11是在圖10形成的銀層的部分表面形成保護層後的剖面圖。

圖12是在圖10形成的銀層表面、除保護層以外的區域形成導電線路層的剖面圖。

圖13是在圖11所述的導電線路層表面形成覆蓋層的剖面示意圖。

第一步S1，請參閱圖1，提供一個複合板10，所述複合板10包括基板12、塗布在所述基板12上的物理顯影核層14及在形成在所述物理顯影核層14表面的鹵化銀乳劑感光層16。

其中，所述基板12的材質為柔性材料，譬如，所述基板12的材質可以為聚醯亞胺(Polyimide，PI)。

所述物理顯影核14為納米金屬硫化物及醇溶液形成的物理顯影核，如硫化銀(Ag2S)的醇溶液。

所述鹵化銀乳劑感光層16主要由由明膠、水溶性高分子、鹵化銀顆粒和水組成。其中以1升鹵化銀乳劑為基準，在1升鹵化銀乳劑中含有明膠和水溶性高分子為22g~60g，鹵化銀顆粒為20g~80g，余量為水，水溶性高分子是明膠重量的5%~25%。

所述的在1升鹵化銀乳劑中含有明膠和水溶性高分子優選是30g~50g。所述的鹵化銀乳劑中水溶性高分子優選是明膠重量的10%~20%。所述的在1升鹵化銀乳劑中含有鹵化銀顆粒優選是30g~60g。所述的鹵化銀顆粒的粒徑平均大小在0.25μm~0.5μm之間。所述的鹵化銀顆粒是由氯化銀和碘化銀組成的氯碘化銀顆粒，其中氯化銀的摩爾含量占鹵化銀顆粒的90%~99.9%， 碘化銀的摩爾含量占鹵化銀顆粒的0.1%~10%。所述的水溶性高分子為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇，或者是二者以任意比例的混合物。

為了適用不同鐳射光源的曝光需求，用於形成鹵化銀乳劑感光層16的鹵化銀乳劑中通常加入了不同結構的光譜增感染料，如405nm紫鐳射增感染料、488nm藍綠鐳射增感染料、532nm綠鐳射增感染料和660nm紅鐳射增感染料等。所述鹵化銀乳劑感光層16中包括有陣列排列的鹵化銀晶核160。

第二步S2，請參閱圖2~5，對所述鹵化銀乳劑感光層16進行曝光、顯影及水洗步驟，從而在所述基板10上形成一層銀層20。部分所述銀層20可以用於形成內埋電阻。

S21：曝光的步驟，請參閱圖2，根據鹵化銀乳劑中所加入光譜增感染料的不同，所述鹵化銀乳劑感光層16可通過405nm、532nm或488nm的鐳射進行掃描曝光。

S22：顯影的步驟，請參閱圖3~5，顯影液由顯定合一的鹼性溶液組成。具體地，顯影液由保護劑、促進劑、銀絡合劑、顯影劑、抑制劑以及增稠劑組成。

其中保護劑是：無水亞硫酸鈉、無水亞硫酸鉀、焦性亞硫酸鈉或焦性亞硫酸鉀等。保護劑占顯影液的總重量的百分比為60%。

促進劑是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀等。促進劑占顯影液的總重量的百分比為15%。

銀絡合劑是硫代硫酸鈉、有機銨、吡啶或嘧啶等。銀絡合劑占顯影液的總重量的百分比為7%。

顯影劑是對苯二酚、米吐爾、菲尼酮、4-甲基菲尼酮等或它們的混合物。顯影劑占顯影液的總重量的百分比為15%。

抑制劑是溴化鉀、苯並三氮唑或六硝基苯並咪唑等。抑制劑占顯影液的總重量的百分比為1%。

增稠劑是羧甲基纖維素鈉鹽或羥乙基纖維素鈉鹽等。增稠劑占顯影液的總重量的百分比為2%。

顯影分三個階段進行。在顯影的第一階段：請參閱圖3，未曝光的鹵化銀與顯影液形成銀絡合物從而使鹵化銀乳劑感光層16溶解。

在顯影的第二階段：請參閱圖4，形成的銀絡合物向顯影液和物理顯影核層14中擴散。箭頭方向代表銀絡合物擴散的方向。

在顯影的第三階段：請參閱圖5，物理顯影核層14中的物理顯影核催化銀絡合物，發生氧化還原反應產生金屬銀沉積在所述基板12的表面。

也即，在顯影過程中，曝光區域的鹵化銀晶核160經過化學顯影還原為銀並留在鹵化銀乳劑感光層中；未曝光區域的鹵化銀與顯影液中的絡合劑結合，擴散至物理顯影核層，在物理顯影核的催化作用下還原為物理顯影銀，形成緻密的銀層20沉積在基板12表面。

S23：水洗的步驟，請參閱圖6，此步驟是利用水洗去鹵化銀乳劑感光層的未形成銀的物理顯影核層14。顯影後的基板12經水洗液淋洗後，曝光區域的鹵化銀乳劑感光層16被去除；由於物理顯影核層14的介質為醇，親水性好也可以被水洗去，從而，在所述基板12的表面形成銀層20。形成銀層20是後續為了使銀層20的部分位置作為內埋電阻。

通過此種方法形成的銀層20，銀層20的阻值範圍介於0.1-1000歐姆。根據電阻的計算公式R=ρ*L/A；其中，R=電阻值；ρ=電阻係數； L=電阻的長度；W=電阻的寬度；H=電阻的厚度；Rs=方阻；A=H*W截面積；所以，如此可以計算得到R=(ρ/H)*(L/W)=Rs*L/W，所以，當為了電路板的薄型化考慮時，可以通過調整形成的銀層20的長度及寬度來調整電阻值。

請繼續參閱圖7~9，圖7~9顯示的是形成的銀層20在電鏡下的圖像。

如圖7A~7D所示，其中白色部分為金屬銀顆粒，黑色部分為基底。圖7A中，曝光能量是25mJ，影像密度是0.85；圖7B中，曝光能量是50mJ，影像密度是0.72；圖7C中，曝光能量是75mJ，影像密度是0.25；圖7D中，曝光能量是100mJ，影像密度是0.18。由圖中可以看出，對於不同曝光強度，銀層呈顆粒狀堆積，但是以較弱的曝光強度時，銀顆粒數目多，堆積緊密。隨著曝光能量的增加；銀顆粒數目逐漸減少，銀顆粒間的間距相應地增加，銀顆粒間距增大意味著導電性能減弱，從而，電阻就意味著增加。因此銀層20的電阻隨著曝光強度的增大而增大。

圖8A及圖8B代表不同顯影溫度下，形成的銀層在電鏡下的照片。具體的，當顯影液中的絡合劑為硫代硫酸鈉時，分別在20℃，40℃進行顯影，在40度時銀顆粒堆積的更緊密，銀顆粒之間的間隙更小，從而，導電效果越好；導電效果越好，也即意味著電阻越小。也即內埋電阻的電阻值隨著顯影溫度的增加而減小。

圖9A~9D為採用不同銀絡合劑進行顯影時形成的銀層20的堆積狀態及密度。其中，圖9A代表的是以硫代硫酸鈉作為銀絡合劑時的銀層堆積情況；圖9B代表有機胺作為銀絡合劑時的銀層堆積情況；圖9C代表硫代硫酸鈉與吡啶化合物共同作為絡合劑時的銀層堆積情況；圖9D代表有機胺與吡啶化合物共同作為絡合劑時的銀層堆積情況。

可以看出，顯影液中銀絡合劑的種類不同，最後形成的銀層的堆積狀況不同。銀顆粒數目多，堆積越緊密，銀層的導電能力越強，意味著銀的電阻值就越小。因此可以通過選擇不同的銀絡合劑及助劑來改善形成的銀層的電阻。

因此，可以通過調整曝光強度，物理顯影層中絡合劑的種類，顯影溫度等工藝參數來控制銀層的狀況，如銀顆粒形態，尺寸，堆積狀況等。

第三步S3，請參閱圖10~圖12，在所述銀層20上不需要作為電阻的位置化學鍍銅，形成導電線路層30。具體地，在本實施方式中，是在所述銀層20的表面形成導電線路層30，所述導電線路層30包括有開口32，所述開口32就是預先設置的需要形成電阻的位置，從而，所述開口32顯露的那部分銀層20即作為內埋電阻22。

在所述銀層20表面形成導電線路層30的方法包括：請參閱圖10，在所述銀層20的表面形成一層感光膜40；請參閱圖11，對所述感光膜40進行曝光、顯影以在所述銀層20的部份表面形成一層保護層42；請參閱圖12，利用化學鍍或者電鍍的方法在所述銀層20的未被所述保護層42覆蓋的表面電鍍一層銅層，電鍍的所述銅層形成所述導電線路層30；及 移除所述銀層20表面的所述保護層42，移除的所述保護層42形成導電線路層30的開口，所述開口32顯露部分所述銀層20作為內埋電阻22。在圖12中，虛線範圍內的銀層即為內埋電阻22。

第四步S4，請參閱圖13，在所述導電線路層30的表面形成覆蓋層(CoverLay)50，所述覆蓋層50還覆蓋所述內埋電阻22。

在其它實施方式中，可以在基板12的相背的兩個表面分別形成銀層20及導電線路層30，也即，可以利用上述步驟製作形成雙面板、多層板等。

請繼續參閱圖13，本發明還涉及一種具內埋電阻的柔性電路板100，其包括基板12、形成在所述基板12表面的銀層20及形成在所述銀層20表面的導電線路層30。

所述基板12的材質為聚醯亞胺(Polyimide,PI)。

所述銀層20是通過銀鹽擴散轉移法形成在所述基板12的表面。

所述導電線路層30包括有開口32，所述開口32顯露部分所述銀層20作為內埋電阻22。

所述導電線路層30的表面形成有覆蓋層(CoverLay)50。

綜上所述，本發明提供的具內埋電阻的柔性電路板製作方法製作形成的具內埋電阻的柔性電路板100，所述銀層20及內埋電阻22是通過銀鹽轉移法形成，從而內埋電阻的厚度可以得到較好的控制，滿足了柔性電路板100的薄型化需求；所述導電線路層30是在不需要電阻的位置電鍍形成，省去了分別採用蝕刻方式形成的內埋電阻與銅導電線路之間需要差分蝕刻的工藝；可以通過調整曝光強度，顯影劑中銀絡合劑的種類，顯影溫度等工藝參數來控制銀層的狀況如銀顆粒形態，尺寸，堆積狀況，也即可以通過調整工藝參數來實現特定 形狀下的阻值要求；且銀鹽擴散轉移法工藝成熟，在電腦直接製版(CTP，Computer To Plate,CTP)中被廣泛使用，容易轉化為FBC的量產工藝。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限限製本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (8)

1. 一種具內埋電阻的柔性電路板的製作方法，其包括如下步驟：提供一複合板，所述複合板包括基板、形成在所述基板上的物理顯影核層及形成在所述物理顯影核層表面的鹵化銀乳劑感光層，所述鹵化銀乳劑感光層中包括有鹵化銀晶核；對所述鹵化銀乳劑感光層依次進行曝光、顯影、水洗步驟以在所述基板表面形成銀層；在所述銀層的表面形成導電線路層，所述導電線路層包括有開口，所述開口顯露部分的所述銀層形成內埋電阻；在所述導電線路層的表面形成覆蓋層，所述覆蓋層還覆蓋所述內埋電阻。
2. 如請求項1所述的具內埋電阻的柔性電路板的製作方法，其中，在所述銀層表面形成導電線路層的方法包括：在所述銀層的表面形成一層感光膜；對所述感光膜進行曝光、顯影以在所述內埋電阻的表面形成一層保護層；利用化學鍍或者電鍍的方法在所述銀層的未被所述保護層覆蓋的表面電鍍一層銅層，電鍍的所述銅層以形成所述導電線路層；及移除所述保護層。
3. 如請求項1所述的具內埋電阻的柔性電路板製作方法，其中，在顯影步驟中使用的顯影液的溫度介於20度~40度，且顯影液的溫度介於20度~40度範圍時，所述銀層的電阻值隨著溫度的增加而減小。
4. 如請求項1所述的具內埋電阻的柔性電路板製作方法，其中，在顯影步驟中使用的顯影液由保護劑、促進劑、銀絡合劑、顯影劑、抑制劑以及增稠劑形成。
5. 如請求項4所述的具內埋電阻的柔性電路板製作方法，其中，所述保護劑為無水亞硫酸鈉、無水亞硫酸鉀、焦性亞硫酸鈉或焦性亞硫酸鉀中的一種或者多種的混合物；所述促進劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或者多種的混合物；所述銀絡合劑是硫代硫酸鈉、有機銨、吡啶或嘧啶中的一種或者多種的混合物；所述顯影劑是對苯二酚、米吐爾、菲尼酮、4-甲基菲尼酮中的一種或者多種的混合物；所述抑制劑是溴化鉀、苯並三氮唑或六硝基苯並咪唑中的一種或者多種的混合物；增稠劑是羧甲基纖維素鈉鹽或羥乙基纖維素鈉鹽。
6. 如請求項5所述的具內埋電阻的柔性電路板製作方法，其中，所述銀層的電阻值隨著銀絡合劑的不同而不同。
7. 如請求項1所述的具內埋電阻的柔性電路板製作方法，其中，所述銀層的電阻隨著曝光強度的增大而增大。
8. 一種具內埋電阻的柔性電路板，其包括基板、形成在所述基板表面的銀層及形成在所述銀層表面的導電線路層，所述導電線路層的材料為銅，所述導電線路層包括有開口，所述開口顯露的所述銀層作為內埋電阻，所述導電線路層的表面還形成有覆蓋層，所述覆蓋層還填充所述開口且覆蓋所述內埋電阻。