印製電路板的構造方法和裝置的製作方法

2023-06-14 03:49:06 1

專利名稱：印製電路板的構造方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有粗導線結構和至少一個區域具有細導線結構的印刷電路板的一種構造方法和裝置，其中在電絕緣的基板上塗覆一層金屬層，並通過部分腐蝕使該金屬層露出所需的導線結構。
EP 0 062 300 A2提出了一種製造印製電路板的方法，該方法是在一層金屬層的整個表面上塗覆金屬的抗蝕劑，然後用雷射輻射重新去掉某些選定區域的抗蝕劑，最後通過腐蝕掉這樣露出的金屬層而形成導線結構。
此外，DE 41 31 065 A1提出的一種製造印製電路板的方法是首先在基板上依次塗覆一層金屬層和一層金屬的或有機的抗蝕劑層，然後用雷射輻射去掉與稍後的印製導線結構相鄰區域的該抗蝕劑層，並這樣腐蝕掉由此露出的金屬層，使金屬層的印製導線結構和通過腐蝕溝與電隔離的小島區域保留在基板上。用雷射輻射可快速進行構造，因為抗蝕劑層的要去掉的區域只有很小的寬度和兩條印製導線之間保留較大的面積。
WO 00/04750 A1提出的一種粗導線結構和細導線結構的製作方法是用光刻法在粗導線區域刻蝕抗蝕劑，而用雷射束在細導線結構區域去掉抗蝕劑，然後按公知的方式腐蝕這種用不同方式刻蝕的抗蝕劑層。雖然該文獻提到了不同的構造技術可用相同的抗蝕劑，而且粗、細導線結構都可在一道工序中腐蝕，但沒有達到緊佳的工藝過程，因為雷射構造常用的金屬抗蝕劑(例如錫)對光刻法是不太適用的。
本發明的目的是提出一種方法和裝置來以儘可能簡便和經濟的方式製造具有粗、細導線結構的印製電路板，本發明的這個目的是用下列工藝步驟來實現的a)在一塊電絕緣的基板上塗覆一層金屬層；b)在該金屬層上塗覆一層抗蝕劑層；c)用具有規定的第一波長的第一個雷射束(14)和一個由第一聚焦單元(13)預定的第一加工範圍(3)部分去掉抗蝕劑層(61)，露出所需粗導線結構(31)的輪廓(62)；d)用具有規定的第二波長的第二個雷射束(24)和一個由第二聚焦單元(23)預定的第二加工範圍(4)部分去掉抗蝕劑層(61)，露出所需細導線結構的輪廓(63)，其中，第二波長小於第一波長和/或第二加工範圍(4)小於第一加工範圍(3)；e)通過腐蝕露出的金屬區域(62、67)同時產生粗導線結構(31)和細導線結構(41)；f)通過腐蝕剩餘的抗蝕劑層，露出導線結構的表面。
所以，用本發明可按相同的工藝步驟即通過刻蝕抗蝕劑層和緊接著的腐蝕來產生粗、細導線結構，但通過選擇不同的雷射器來考慮不同的導線結構和相應的不同絕緣距離，這樣，對相應的結構就可達到最佳的加工速度。其中本發明利用了這樣的知識具有較小波長和較短焦距的雷射束可在一個小的加工範圍產生精細結構，但對以經濟的加工方式加工較寬的結構和較大的範圍來說則嫌太慢，而具有較長波長和調節到大焦距的雷射束則可在一個大的加工範圍內以明顯高的速度進行加工。根據本發明方法的一個有利方案，對粗導線結構的加工來說，第一雷射器具有的波長為1064納米(nm)和355納米之間，最好為1064納米，而第二雷射器具有的波長則為532和266納米之間，最好為532或355納米，其中第一雷射器的波長在任何情況下都大於第二雷射器的波長。此外，根據本發明方法的一個優選方案，第一雷射器的雷射束比第二雷射器的雷射束可在一個較大的焦距內聚焦，因而第一雷射器比第二雷射器掃描較大的加工面積。
根據本發明，具有粗導線結構和至少一個區域具有細導線結構的印製電路板的構造裝置具有如下特徵a)一個用於印製電路板定位的支承裝置；b)第一雷射器，它帶一個偏轉鏡和一個具有第一焦距的聚焦單元，該聚焦單元可在印製電路板表面上方這樣定位，使它可輻射第一個加工範圍；c)第二雷射器，它帶有一個偏轉鏡和一個具有第二焦距的聚焦單元，該聚焦單元可輻射第二加工範圍，其中，第二個雷射器比第一個雷射器具有更大的波長和/或第二焦距以及第二加工範圍小於第一焦距和第一加工範圍；d)一個控制裝置，以便用第一雷射器輻射具有粗導線結構的印製電路板的大的範圍和用第二雷射器輻射具有細導線結構的印製電路板的較小範圍。
下面結合附圖所示的一些實施例來詳細說明本發明。
附圖表示

圖1用於本發明方法的兩個雷射器的示意布置圖；圖2具有粗和細導線結構的一塊示意表示的印製電路板的俯視圖；圖3至6按本發明製造粗和細導線結構時在各個工藝階段的一塊印製電路板的部分斷面圖；圖7圖6所示印製導線結構的俯視圖；圖8根據不同層厚和不同加工範圍用不同雷射器在導線結構之間可達到的絕緣溝以及可達到的加工速度的圖示。
圖1表示實施本發明方法的示意布置圖。在一塊印製電路板1上方，布置了兩個雷射器即第一雷射器11和第二雷射器21，該印製電路板位於一個臺面可在x和y方向移動的工作檯10的一個加工面內。第一雷射器11通過一個偏轉鏡12和一個透鏡13產生第一雷射束14，該雷射束聚焦到印製電路板1的表面上並由於相當大的第一焦距而可掃描相當大的第一加工範圍了。第二雷射器21通過它的偏轉鏡22和透鏡23產生第二雷射束24，該雷射束由於較小的焦距25可掃描一個較小的加工範圍4。這兩個雷射器11和21具有不同的波長。例如雷射器11為釹-釓鋁石榴石(Nd-YAG)雷射器，其波長為1024納米，而雷射器21則為釹-釩酸鹽(Nd-Vd)雷射器，其波長為532或355納米。兩個雷射器11和21以及工作檯都由一個中心控制單元9進行控制。
圖2表示一個具有粗導線結構31的大加工範圍3以及一個具有細導線結構41的位於加工範圍3以內的小加工範圍4的示意圖。根據本發明，不但粗導線結構31而且細導線結構41也用兩個雷射器11和21按本發明方法獲得。
現在結合圖3至6來說明各個工藝步驟。這些圖表示一塊印製電路板1的一段剖面圖，該印製電路板例如具有兩層疊置的導電層5和6，這兩層導電層被一層介電層7相互隔開。如圖3所示，內層5已經製成，且外導電層6通過介電層7內的孔或凹槽8部分地與內導電層5連接。
為了製作導電層6，現在不但在加工範圍3的區域內而且在加工範圍4的區域也塗覆一層例如由錫組成的抗蝕劑層61。在要求粗印製導線結構3的區域內，用第一雷射器11的雷射束14去掉不應當形成導電面或印製導線即要求絕緣距離的部位的抗蝕劑層61。這樣在就露出了如圖3所示的區域62。然後用第二雷射器2的雷射束24部分地輻射第二加工範圍4的選定的絕緣區域，使細導線結構不需要的金屬層6的區域露出。用這樣產生的凹槽63形成圖5所示的結構。
然後，腐蝕整個印製電路板，由此腐蝕掉金屬層6在區域62和63下方露出的區域，於是產生圖6所示的具有粗導線結構31和細導線結構41的結構。
圖7所示的俯視圖表示粗導線結構和細導線結構的尺寸比例的差別。粗導線結構具有的印製導線寬度為100微米數量級，而細印製導線結構具有的印製導線寬度和相應的距離則為50微米數量級。兩個區域之間的極限約為75微米。
製作粗結構和製作細結構所用的雷射器可分別按圖8進行選擇。圖中示出了用相應雷射器加工的和隨即通過腐蝕產生的印製導線之間的最小距離，其中由於強制側蝕，這些溝寬還與銅層的厚度有關。對每種雷射器都附加地給出了確定加工範圍大小的焦距調節對溝寬的影響。例如用波長1064納米的紅外線雷射器在銅層7微米時通過隨即的腐蝕可得大約28微米的溝寬，而在用相同雷射器在銅層20微米時，則可得50微米的溝寬，這兩種情況的前提條件是雷射器的焦距調節到25×25毫米2的加工範圍。如果把相同雷射器的加工範圍調節到150×150毫米2，則印製導線之間的腐蝕溝寬至少變成100至120微米，視銅層的厚度而定。對後一種調節而言，當然可得明顯高的加工速度，如右邊上用速度比例尺延伸的線所示。用較短波長即532納米或355納米的雷射器時，得到所需細導線結構的相應較小的溝寬，但也用較小的加工速度，如虛線和點劃線所示。
權利要求
1.具有粗導線結構(31)和至少一個區域(4)具有細導線結構(41)的印製電路板(1)的構造方法，包括下列步驟a)在一塊電絕緣的基板(7)上塗一層金屬層(6)；b)在金屬層(6)上塗覆一層抗蝕劑層(61)；c)用具有規定的第一波長的第一個雷射束(14)和一個由第一聚焦單元(13)預定的第一加工範圍(3)部分地去掉抗蝕劑層(61)，露出所需粗導線結構(31)的輪廓(62)；d)用具有規定的第二波長的第二個雷射束(24)和一個由第二聚焦單元(23)預定的第二加工範圍(4)部分地去掉抗蝕劑層(61)，露出所需細導線結構的輪廓(63)，其中，第二波長小於第一波長和/或第二加工範圍(4)小於第一加工範圍(3)；e)通過腐蝕露出的金屬區域(62，67)同時產生粗導線結構(31)和細導線結構(41)；f)通過腐蝕剩餘的抗蝕劑層(61)，露出導線結構(31，41)的表面。
2.按權利要求1的方法，其特徵為，第一雷射器(11)的雷射束(14)具有的波長為1064納米和355納米之間，而第二雷射器(21)的雷射束(24)具有的波長則為532納米和266納米之間，其中，第二雷射束(24)的波長在任何情況下都等於或小於第一雷射束(14)的波長。
3.按權利要求2的方法，其特徵為，第一雷射束具有1064納米的波長，而第二雷射束則具有532或355納米的波長。
4.按權利要求1至3任一項的方法，其特徵為，第一雷射器(11)具有一個光學聚焦單元(13)，該聚焦單元比第二雷射器(12)的光學聚焦單元(23)產生一個更大的焦距(15)。
5.具有粗導線結構(31)和至少一個區域(4)具有細導線結構(41)的印製電路板(1)的構造裝置，有下列特徵a)一個用於印製電路板(1)定位的支承裝置(10)；b)第一雷射器(11)，它帶一個偏轉鏡(12)和一個具有第一焦距(15)的聚焦單元(13)，該聚焦單元可在印製電路板表面上方這樣定位，使它可輻射第一加工範圍(3)；c)第二雷射器(21)，它帶一個偏轉鏡(22)和一個具有第二焦距(25)的聚焦單元(23)，該雷射器可輻射第二個加工範圍(4)，其中第二雷射器(11)比第一雷射器(11)具有更小的波長和/或第二焦距(25)以及第二加工範圍(4)小於第一焦距(15)以及第一加工範圍(3)；d)一個控制裝置(9)，以便用第一雷射器(11)輻射具有粗導線結構(31)的印製電路板(1)的大的加工範圍(3)和用第二雷射器(21)輻射具有細導線結構(41)的印製電路板的較小的加工範圍(4)。
6.按權利要求5的裝置，其特徵為第一雷射器具有的波長為1064納米和355納米之間，而第二雷射器(21)具有的波長則為532和266納米之間；第一加工範圍為150×150毫米2和50×80毫米2之間，而第二加工範圍則為100×100毫米2和25×25毫米2之間。
全文摘要
用本發明方法不但可通過雷射器加工印製電路板(1)所需粗導線結構(31)的區域(3)，而且也可加工印刷電路板(1)所需細導線結構(41)的區域(4)。這兩個區域(3，4)首先被塗覆一層連續的金屬層並用一種抗蝕劑覆蓋。粗導線結構用波長較大的雷射束(14)通過露出不需要的金屬表面預先給定，而細導線結構則通過用較小波長的雷射束(24)加工抗蝕劑而同樣獲得預成形。然後在一個共同的腐蝕過程中，腐蝕掉金屬層的全部露出的表面區域，於是只保留被剩餘的抗蝕劑所覆蓋的粗、細導線結構。再通過去掉剩餘的抗蝕劑，便露出所產生的印製導線的表面。
文檔編號B23K26/00GK1513285SQ02811388
公開日2004年7月14日 申請日期2002年5月15日 優先權日2001年6月6日
發明者H·德斯託伊爾, M·赫爾曼, E·羅蘭茨, H 德斯託伊爾, 即 申請人:西門子公司