製作電路板的方法及電路板的製作方法

2023-05-26 03:58:51 3

專利名稱：製作電路板的方法及電路板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製作電路板的方法及電路板。
背景技術：
隨著電子技術的發展，印刷電路板已經取代了傳統電子元器件的連接方式，被廣泛應用於電子產品中。目前，生產企業多採用減成法來製造印刷電路板，然而減成法工藝複雜，而且生產過程中會產生大量的廢水和汙染物，不利於環境保護。為此，人們開發了加成法來製造印刷電路板。加成法是在基板表面有選擇性地沉積導電金屬，從而形成導電線路(導電層)。加成法的製造工藝流程通常包括基板一種子層一導電線路一電金層一阻焊層一其它處理流程。其中，種子層是為了使基板滿足後續處理中導電線路電鍍時的必要條件而在基板表面製作的導電層，要求種子層表面光滑，並與基板能夠良好的結合。在上述工藝流程中，種子層可以通過兩種方式獲得其一是化學沉銅(PHT)技術，化學沉銅技術製作的種子層與基板是以物理方式連接，在實際生產過程中，為了提高種子層與基板之間的結合力，在化學沉銅工藝之前要增加基板的粗糙度，這必然使附著在其表面的種子層的粗糙度增加，從而使得種子層表面的導電線路表面的粗糙度也增加，進而導致高頻信號傳輸損耗的增加。此外，為了使種子層與基板之間的結合力能夠滿足設計要求，化學沉銅技術製作種子層可選擇的基板材料範圍有限。由於存在上述缺陷，限制了化學沉銅技術在電路板領域進一步的推廣應用。其二是磁控濺射技術，磁控濺射技術製作的種子層與基板能夠達到原子量級的結合，因此，不需要增加基板表面的粗糙度就能使種子層與基板獲得良好結合，這擴大了基板材料的選擇範圍，而且製作的種子層表面光滑，能夠減少傳輸高頻信號時的損耗。儘管磁控濺射技術解決了化學沉銅技術所存在的上述缺陷，但是，磁控濺射技術的運行成本較高，以製備鈦銅複合金屬導電層為例，製備銅層導電層所需費用佔整個電路板加工成本的90%以上。此外，磁控濺射技術對靶材的利用率偏低，不超過40%。由於運行成本較高，因此限制了磁控濺射技術在電路板領域的推廣和應用。

發明內容
本發明所要解決的技術問題就是針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種製作電路板種子層的方法，其能夠低成本地製造出表面光滑的種子層，而且種子層與基板的結合力良好。解決上述技術問題所採用的技術方案是該製作電路板的方法，包括以下步驟預處理基板；在所述基板上製作種子層；在所述種子層上製作導電線路，所述種子層包括粘附層和導電膜，並且通過以下步驟製作A.在所述基板的表面製作所述粘附層；B.通過化學沉積技術和/或物理沉積技術在所述粘附層的表面製作所述導電膜。優選地，所述粘附層的厚度為所述種子層總厚度的1/100-1/3，優選為1/50-1/5 ；和/或，所述粘附層的厚度為10 lOOnm，優選為20 60nm。優選地，步驟A中製作所述粘附層時真空度為1X10_3 9X10_3mbar，優選為 1Χ1(Γ3 5Xl(T3mbar，電壓為500 700V，氬氣流量為300 450sccm，優選為350 400sccmo優選地，在實施步驟A之前，對所述基板進行離子束蝕刻，優選地，在所述離子束蝕刻時真空度 1Χ1(Γ4 9. 0Xl(T4mbar，優選為 2Χ1(Γ4 5. 0Xl(T4mbar ；電壓 2000 2800V,優選為2200 2500V ；電流550 750mA，優選為600 700mA ；蝕刻時間2 lOmin， 優選為4 8min。優選地，在實施步驟A之前，對所述基板進行真空除氣，優選地，在所述真空除氣時真空度 1. 0Χ1(Γ4 5. OX l(r4mbar，優選為 1. 0Χ1(Γ4 3. 0Xl(T4mbar ；溫度 100°C 120 0C ；優選地，所述預處理基板的步驟包括採用去離子水進行水洗，和/或採用鹼性除油劑進行除油，和/或超聲波清洗，和/或烘乾。更優選地，烘乾在100°C 180°C的溫度下進行，和/或烘乾在惰性氣氛中烘乾。優選地，所述粘附層由鈦、鎳、鉻或銅製成；和/或，所述導電膜是銅膜或鎳膜或錫膜。優選地，所述基板的材料為樹脂基板、玻璃纖維布基板或陶瓷基板。優選地，在步驟A之後，檢測所述粘附層的表面粗糙度；和/或，在步驟B之後，檢測所述導電膜的表面粗糙度。優選地，利用磁控濺射技術在所述基板的表面製作所述粘附層。此外，本發明還提供一種電路板，該電路板是通過本發明提供的製作電路板方法製作的電路板，其中，所述種子層包括牢固結合於基板的粘附層和形成在所述粘附層上的導電膜。本發明具有以下有益效果第一，本發明提供的製作電路板的方法在製作種子層時，首先通過磁控濺射技術在基板表面製作厚度低於種子層所需厚度的粘附層，再利用運行成本較低的化學沉積技術和/或物理沉積技術製作導電膜，從而形成種子層。這種製作種子層的方法相對於利用磁控濺射技術製作種子層而言，降低了製作成本。而且由於粘附層較薄，因此可以減少靶材的浪費，有利於節能減排第二，基板與粘附層之間的結合力可以達到7N/cm以上，導電膜與粘附層的結合力可以達到幾十、甚至上百牛頓/cm，因此，基板與種子層的結合力可以達到7N/cm以上，完全能夠滿足電路板的設計要求。第三，磁控濺射製作粘結層不需要對基板粗糙化處理，製作的粘結層表面光滑，從而可以獲得光滑的導電膜，在光滑的導電膜的基礎上可以獲得光滑的導電線路。因此，由本發明提供的方法製作的導電層可以減少高頻信號的傳輸損耗。第四，利用磁控濺射技術製作粘附層，可供選擇的基板材料的範圍更寬，從而克服化學沉積技術製作種子層時可選擇基板材料範圍窄的缺點。類似地，本發明提供的電路板，種子層與基板的結合力可以達到7N/cm以上，而且導電線路表面光滑，在傳輸高頻信號時的損耗小。


圖1為本實施例電路板的製作流程圖。
具體實施例方式本發明提供的製作電路板的方法，包括以下步驟預處理基板；在所述基板上製作種子層；在所述種子層上製作導電線路，所述種子層包括粘附層和導電膜，並且通過以下步驟製作A.在所述基板的表面製作所述粘附層；B.通過化學沉積技術和/或物理沉積技術在所述粘附層的表面製作所述導電膜。在本發明的各實施例中，優選地，所述粘附層的厚度為所述種子層總厚度的 1/100-1/3，優選為1/50-1/5 ；和/或，所述粘附層的厚度為10 lOOnm，優選為20 60nm。在本發明的各實施例中，優選地，步驟A中製作所述粘附層時真空度為1X10_3 9 X l(T3mbar，優選為IX 1(Γ3 5 X l(T3mbar，電壓為500 700V，氬氣流量為300 450sccm，優選為 350 400sccm。在本發明的各實施例中，優選地，在實施步驟A之前，對所述基板進行離子束蝕亥|J，優選地，在所述離子束蝕刻時真空度1X10_4 9.0X10_4mbar，優選為2X10_4 5. OX l(T4mbar ；電壓 2000 ^OOV,優選為 2200 2500V ；電流 550 750mA，優選為 600 700mA ；蝕刻時間2 lOmin，優選為4 8min。在本發明的各實施例中，優選地，在實施步驟A之前，對所述基板進行真空除氣，優選地，在所述真空除氣時真空度1.0\10_4 5.0\10_41111^1~，優選為1.0X10_4 3. OX l(T4mbar ；溫度 100°C 120°C ；在本發明的各實施例中，優選地，所述預處理基板的步驟包括採用去離子水進行水洗，和/或採用鹼性除油劑進行除油，和/或超聲波清洗，和/或烘乾。在本發明的各實施例中，更優選地，烘乾在100°C 180°C的溫度下進行，和/或烘乾在惰性氣氛中烘乾。在本發明的各實施例中，優選地，所述粘附層由鈦、鎳、鉻或銅製成；和/或，所述導電膜是銅膜或鎳膜或錫膜。在本發明的各實施例中，優選地，所述基板的材料為樹脂基板、玻璃纖維布基板或陶瓷基板。在本發明的各實施例中，優選地，在步驟A之後，檢測所述粘附層的表面粗糙度； 和/或，在步驟B之後，檢測所述導電膜的表面粗糙度。在本發明的各實施例中，優選地，利用磁控濺射技術在所述基板的表面製作所述粘附層。此外，本發明還提供一種電路板，該電路板是通過本發明提供的製作電路板方法製作的電路板，其中，所述種子層包括牢固結合於基板的粘附層和形成在所述粘附層上的導電膜。本發明所述的種子層包括粘附層和導電膜，粘附層是為了提高導電膜與基板的結合力而設置在基板與導電膜之間的過渡層。為此，本發明提供的電路板種子層的製作方法可包括以下步驟(A)利用磁控濺射技術在所述基板的表面製作粘附層。粘附層可以用金屬銅、鈦、鉻或鎳來製作，由於鈦與絕緣材料的結合力優於銅，而且鈦的濺射速率，因此，優選金屬鈦。(B)通過化學沉積技術和/或物理沉積技術在所述粘附層的表面製作導電膜。導電膜可以採用化學沉銅、化學沉錫或化學沉鎳製作相應的銅層、錫層或鎳層，或利用化學沉積技術製作其它的導電金屬層。在製作種子層時，可以在基板的整個表面製作種子層；在導電線路製作完畢後，再將位於導電線路下方區域以外的無效種子層去除。去除無效種子層的方式有兩種第一種去除方式是整體蝕刻法，即將整個電路板暴露在蝕刻液中，然後蝕刻液將種子層去除。然而這種去除方式必然同時蝕刻掉部分導電線路層，導致導電線路的尺寸 (厚度和寬度)減少。因此，在製作導電線路時其尺寸大於設計尺寸，而且實際製作的導電線路的尺寸與設計尺寸的差為蝕刻種子層時導電線路被蝕刻掉的尺寸，這樣在蝕刻種子層之後，導電線路的尺寸剛好等於設計尺寸。第二種去除方式是選擇蝕刻的區域。具體地，蝕刻種子層之前，首先用阻隔層將導電線路覆蓋，以避免蝕刻液侵蝕導電線路。在蝕刻掉導電線路下方區域以外的種子層之後， 再將阻隔層去除，即藉助阻隔層來保護導電線路的尺寸。然而，第二種去除方式的運行成本高，而且實施難度較大，因此實際生產優選第一種無效種子層去除方式。不過，在其它實施例中，在製作種子層時，也可以僅在基板表面需要製作導電線路的區域有選擇地製作種子層。在一個實施例中，首先用阻隔材料將基板表面不需要製作導電線路的區域遮擋，然後在未遮擋區域製作種子層，再在種子層的表面製作導電線路，最後將所述阻隔材料去除。這種製作種子層的方式不需要去除無效種子層步驟，而且由於導電線路之外的區域不需製作無效種子層，因此節省原材料。本發明所採用的磁控濺射設備包括按照生產順序依次相連接的上載緩衝腔室、冷卻緩衝腔室、離子束蝕刻腔室、濺射鍍膜腔室、卸載緩衝腔室，而且各腔室之間通過隔離閥門隔離。其中，上載緩衝腔室設置有熱輻射加熱裝置，用於在真空高溫除氣過程中加熱基板。但是實現本發明所述方法的磁控濺射設備並不局限於上述磁控濺射設備，也可以採用現有的、能夠實現真空加熱除氣、離子束蝕刻清洗以及磁控濺射鍍膜工藝的其它設備。為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的電路板的製作方法進行詳細描述。請參閱圖1，為本實施例電路板的製作流程圖。本實施例以製作一層導電線路為例，基板採用環氧樹脂基板，粘附層由金屬鈦來製作，導電膜由金屬銅來製作。電路板的製作過程如下(1)預處理基板基板經過下列預處理步驟的一種或多種在去離子水中清洗1. 0 2. Omin ；和/ 或在鹼性除油劑中除油1. 0 2. Omin ；和/或超聲波水洗2. 0 3. Omin，通過上述步驟將附著在基板表面的灰塵以及有機汙染物清洗掉，從而獲得潔淨的基板。為了防止基板氧化， 需要將基板及時烘乾，烘乾溫度為100°C 180°C，RH(溼度)為O 900ppm，烘乾時間1 3小時，而且優選在諸如氮氣等惰性氣體的保護氣氛中烘乾，以避免基板在烘乾過程中發生氧化。(2)製作粘附層
(21)真空加熱除氣打開磁控濺射設備的真空室，將潔淨的基板放置在上載緩衝腔室內的工件支架上，關閉真空室，啟動抽真空設備和熱輻射加熱裝置，使基板在真空度為1. OX 10_4 5. 0X10_4mbar(毫巴)，優選為Ι.ΟΧΙΟ—4 3. 0 X 10_4mbar ；真空室內的溫度為100 120°C，除氣時間為2 5min。之後將基板由上載緩衝腔室移動到冷卻緩衝腔室並冷卻至 60°C以下。(22)離子束蝕刻將基板移到離子束蝕刻腔室進行離子束蝕刻。離子束蝕刻不僅可以去除基板表面的氧化物/硫化物以及殘留的有機物，而且可以激發基板表面原子的活化能，從而提高粘附層與基板的結合力。離子束蝕刻的參數為真空度為1\10_4 9.0\10_4!^虹，優選為 2 X 1(Γ4 5. 0 X l(T4mbar ；電壓為 2000 2800V，優選為 2200 2500V ；電流 550 750mA， 優選為600 700mA ；蝕刻時間2 lOmin，優選為4 8min。(23)磁控濺射金屬鈦層離子束蝕刻完畢後，將基板冷卻至80°C以下，然後移動至濺射鍍膜腔室進行濺射金屬鈦層，磁控濺射金屬鈦層的工藝參數為真空度為1X10_3 9X10_^iibar，優選為1Χ1(Γ3 5Χ KT3Hibar ；電壓為500 700V，優選為560 660V ；氬氣流量為300 450sccm(標準狀態毫升/分鐘)，優選為350 400sccm。金屬鈦層的厚度為10 lOOnm， 優選為20 60nm。最後將基板移到卸載緩衝腔室，待基板冷卻至70°C以下，將其從真空室內取出，從而完成金屬鈦層的製備。檢測金屬鈦層的粗糙度可知，金屬鈦層的表面粗糙度可以達到0. 06 0. 08 μ mo(3)化學沉積導電銅膜採用現有的化學沉銅工藝在金屬鈦層的表面製作導電銅膜，導電銅膜的厚度可以根據客戶的要求製作，如0. 8 1. 2 μ m。檢測導電銅膜的粗糙度可知，磁控濺射技術結合化學沉銅技術製作的導電銅膜表面的粗糙度僅為0. 08 μ m，而且種子層與基板之間的結合力可以達到7N/cm以上。(4)製作導電線路採用現有的掩膜、曝光、顯影以及清洗步驟，在導電銅膜的表面製作阻擋層(即固化的幹膜)，以將不需要製作導電線路區域的導電銅膜遮擋，並使需要製作導電線路區域的導電銅膜暴露，然後通過電鍍工藝電鍍導電線路。導電線路製作完成之後再將遮擋導電銅膜的阻擋層去除。製作導電線路的步驟與現有技術中製作導電線路的步驟完全相同。(5)去除導電銅膜將電路板放置在現有技術中常採用的硫酸雙氧水體系的化學蝕銅藥水中，將位於基板上導電線路之外的導電銅膜去除。(6)去除粘附層在去除導電膜後，用清水衝洗電路板，以將化學蝕銅藥水清洗乾淨；再將電路板放置在氫氟酸藥水中，將基板上導電線路之外的金屬鈦層去除。(7)製作電金層和阻焊層該步驟與現有的製作電金層和阻焊層相同，具體為通過圖形轉移將不需要製作電金層的區域遮擋，即用幹膜將不需要製作電金層的區域遮擋，並使需要製作電金層的區域暴露，然後採用電鍍工藝在導電線路的焊盤上製作電金層，最後將固化的幹膜去掉。再次通過圖形轉移將不需要製作阻焊層的位置遮擋，並使需要製作阻焊層的區域暴露，然後將油綠均勻地刷在電路板表面，最後將幹膜去掉。至此，完成電路板的製作。需要說明的是，在實際生產過程中，也可以先製作電金層，再製作阻焊層。本發明還提供一種電路板，該電路板包括基板、種子層以及導電線路，而且種子層位於基板與導電線路之間，種子層通過本發明的前述方法(例如上述步驟(1)、(2)以及 (3))得到。本發明提供的電路板的導電線路光滑，高頻信號的傳輸損耗少。可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種製作電路板的方法，包括預處理基板；在所述基板上製作種子層；在所述種子層上製作導電線路，其特徵在於，所述種子層包括粘附層和導電膜，並且通過以下步驟製作A.在所述基板的表面製作所述粘附層；B.通過化學沉積技術和/或物理沉積技術在所述粘附層的表面製作所述導電膜。
2.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述粘附層的厚度為所述種子層總厚度的 1/100-1/3，優選為1/50-1/5 ；和/或，所述粘附層的厚度為10 lOOnm，優選為20 60nm。
3.根據權利要求1或2所述方法，其特徵在於，步驟A中製作所述粘附層時真空度為 1 X 1(Γ3 9 X IO^nbar，優選為 1 X 1(Γ3 5 X l(T3mbar ；電壓為 500 700V,優選為 560 660V ；氬氣流量為300 450sccm，優選為350 400sccm。
4.根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，在實施步驟A之前，對所述基板進行離子束蝕刻；優選地，在所述離子束蝕刻時真空度1X10_4 9X10_4mbar，優選為2 X10-4 5 X l(T4mbar ；電壓2000 ^00V，優選為2200 2500V ；電流550 750mA，優選為600 700mA ；蝕刻時間2 lOmin，優選為4 8min。
5.根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，在實施步驟A之前，對所述基板進行真空除氣；優選地，在所述真空除氣時真空度為1X10_4 5X10_4mbar，優選為1X10_4 3Xl(T4mbar ；溫度 100°C 120°C。
6.根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，所述預處理基板的步驟包括採用去離子水進行水洗，和/或採用鹼性除油劑進行除油，和/或超聲波清洗，和/或jys T O
7.根據權利要求6所述方法，其特徵在於，烘乾在100°C 180°C的溫度下進行；和/或烘乾在惰性氣氛中進行。
8 根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，所述粘附層由鈦、鎳、鉻或銅製成；和/或，所述導電膜是銅膜或鎳膜或錫膜。
9.根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，所述基板的材料為樹脂基板、玻璃纖維布基板或陶瓷基板。
10.根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，在步驟A之後，檢測所述粘附層的表面粗糙度；和/或，在步驟B之後，檢測所述導電膜的表面粗糙度。
11.根據前述權利要求中任一項所述方法，其特徵在於，在步驟A中利用磁控濺射技術在所述基板的表面製作所述粘附層。
12.—種電路板，其特徵在於，其根據前述權利要求中任一項所述方法製得，其中，所述種子層包括牢固結合於基板的粘附層和形成在所述粘附層上的導電膜。
全文摘要
本發明提供一種製作電路板的方法以及電路板，所述方法的步驟如下預處理基板；在所述基板上製作種子層；在所述種子層上製作導電線路，所述種子層包括粘附層和導電膜，並且通過以下步驟製作A.在所述基板的表面製作所述粘附層；B.通過化學沉積技術和/或物理沉積技術在所述粘附層的表面製作所述導電膜。由該方法製作的種子層與基板的結合力高，種子層表面光滑，而且製作成本低。本發明提供的電路板基板與種子層之間的結合力可以達到7N/cm以上，而且導電線路在傳輸高頻信號時的損耗小。
文檔編號C23C14/35GK102469700SQ20101054463
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月12日 優先權日2010年11月12日
發明者蘇新虹 申請人:北大方正集團有限公司