製造柔性電路的方法

2023-06-03 16:15:31 1

製造柔性電路的方法
【專利摘要】一種製造多層柔性電路的方法包括提供第一柔性襯底和第二柔性襯底，每個柔性襯底包括導體層和絕緣體層。第一襯底的導體層是圖案化導體層。使用雙帶壓機將第一襯底和第二襯底層壓在一起，第一襯底和第二襯底以連續工藝移動穿過雙帶壓機。該方法可以包括使用蝕刻方法圖案化第一襯底的導體層和/或第二襯底的導體層，該蝕刻方法包括通過對相鄰的和/或重疊的區域進行多次曝光使導體層上的幹膜抗蝕劑曝光形成圖案。
【專利說明】製造柔性電路的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種製造柔性電路的方法。更具體地講，本發明涉及一種適於製造任 意長度的多層柔性電路的方法。

【背景技術】
[0002] 柔性電路板（PCB)是已知的，通常包括薄的柔性電氣絕緣層（例如，聚酯、聚醯亞 胺、熱塑性塑料），該絕緣層上設有圖案化電氣導電層（例如，銅）。可以在導電層上方設置 另一個保護蓋層以保護導電層，該蓋層具有孔隙來提供通嚮導電層的電氣入口。
[0003] 在柔性絕緣層的單側具有單個導電層的單側PCB可以通過以下方式製造：將銅層 和聚醯亞胺層層壓在一起；在所述銅層上沉積抗蝕劑塗層；通過平版印刷方法使抗蝕劑層 圖案化；蝕刻抗蝕劑層；剝離抗蝕劑並且施加蓋層。在柔性絕緣層中以及/或者穿過柔性 PCB的所有層可以形成孔。
[0004] 層壓導電層和絕緣層可以在圖案化這些層之前通過將連續的未圖案化的導體和 絕緣體的片材進給到軋輥壓機中來實現，該軋輥壓機提供熱量和壓力給導體和絕緣體片材 之間的粘合劑以便使導體和絕緣體粘結在一起。
[0005] 雙側柔性PCB是已知的，其中導電層設置在柔性絕緣層的兩側上。為了製造雙側 柔性PCB，連續的未圖案化片材首先被層壓在一起以形成導體-絕緣體-導體層結構。隨後 通過在柔性PCB的兩側執行上述圖案化過程使兩側上的導電層圖案化。可以形成導電通路 以提供在兩個導電層之間的電氣連接。
[0006] 通過使用靜止壓機將單側或雙側柔性PCB層壓在一起可以形成多層PCB。因此這 種多層PCB包括至少兩個導電層和至少兩個柔性絕緣層。
[0007] 相對於可以使用連續工藝實現的層壓未圖案化覆蓋層，要求層壓多個柔性 PCB(均具有圖案化導電層），並且通常要求熱量和壓力持續更長的時間。因此通常使用靜 止壓機進行多層PCB的層壓，並且使用適當粘合劑的典型固化循環可能會超過一個小時。 在這種長時間層壓中使用的靜止壓機的尺寸目前限制了多層柔性PCB的最大尺寸。
[0008] 柔性PCB可以用作線束的替代物。在許多這種應用中，多層柔性PCB是合適的，例 如，由於它們提供屏蔽電磁幹擾，並且/或者通過堆疊提供更大密度的導電通道的潛力。一 些航天應用要求線束總長度比平壓機通常能夠適應的長度更長。儘管幾個多層柔性PCB可 以串聯，但是連接器形成潛在的故障點，並且可能產生問題。
[0009] 本 申請人:認為軋輥壓機不適用於將多層柔性PCB的組成層層壓在一起。電路圖導 致層厚在寬度（垂直於輥壓機的運動方向）上並且沿著長度（平行於輥壓機的運動方向） 發生變化。軋輥施加與厚度有關的線性力，而不是固定的壓力，厚度的這種變化導致線性力 發生變化並且容易幹擾粘結的這些層，從而導致未對齊和/或層折皺。
[0010] W0 2008/150622公開了一種製造任意長度的多層柔性電路的方法，所述方法通 過使用連續層壓過程使得多個絕緣層與多個導電層結合。W0 2008/150622教導了一種方 法，所述方法通過使絕緣材料和導電材料的自支承交替層穿過輥子並且將這些層層壓在一 起而使這些層結合，其中這些層上的通孔用於維持這些層之間的對齊。WO 2008/150622 未公開使這些層結合的層壓方法，並且沒有披露適用於結合多個圖案層的方法。此外，TO 2008/150622的方法不適用於包括多個單獨的（即，分離的）區域的層，因為每個層在結合 在一起之前單獨穿過輥子。根據W0 2008/150622的啟示，包括多個單獨的區域的層因此會 在層壓之前分離。
[0011] US 2001/0018796公開了一種製造多層電路結構的方法，其中兩個電路襯底通過 在施加熱量和壓力的同時穿過在輥子元件與主體之間的輥隙而結合在一起。電路襯底設有 加工孔，輥子元件上的加工銷穿過加工孔嚙合，從而在襯底結合時維持襯底之間的對齊。如 上所述，本 申請人:認為這種類型的熱輥層壓過程不適用於對具有從圖案化導電層得到的拓 撲結構的PCB進行層壓。
[0012] 因此需要一種製造任意長度的多層柔性PCB的方法，該PCB能夠適應由不連續的、 不規則的和/或圖案化導電層得到的拓撲結構。


【發明內容】

[0013] 在一個方面，一種製造多層柔性電路的方法，包括：提供第一柔性襯底和第二柔性 襯底，每個所述第一柔性襯底和所述第二柔性襯底包括導體層和絕緣體層，所述第一襯底 的導體層是圖案化導體層；並且使用雙帶壓機將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一 起，所述第一襯底和所述第二襯底以連續工藝移動穿過所述雙帶壓機。所述方法可以包括 使用蝕刻方法圖案化所述第一襯底的導體層和/或所述第二襯底的導體層，所述蝕刻方法 包括通過對相鄰的和/或重疊的區域進行多次曝光使所述導體層上的幹膜抗蝕劑曝光形 成圖案。
[0014] 雙帶壓機可以看成是在兩個相對的帶的相鄰區域上施加壓力或力的壓機，在兩個 帶之間擠壓材料。帶可以同步運動使得帶在擠壓材料時輸送材料。兩個帶可以是連續的， 從而可以連續不斷地輸送並擠壓兩者之間的材料。雙帶壓機可以包括至少兩個相對的帶， 並且可以另外包括其他帶，或者其他多對相對的帶。
[0015] 雙帶壓機可以包括等壓區。
[0016] 雙帶壓機可以包括等容區。
[0017] 所述第一襯底可以設有對齊特徵，所述對齊特徵用於後續對齊其他的層或襯底。 所述對齊特徵可以包括通孔。所述對齊特徵可以設置在所述第一襯底的任一端。可以沿著 所述襯底的長度以規則間距設置所述對齊特徵。
[0018] 所述方法可以進一步包括在將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之前使 所述第一襯底和所述第二襯底對齊的步驟。對齊所述襯底可以包括使用所述對齊特徵。
[0019] 所述方法可以包括在將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之前使所述第 一襯底和所述第二襯底固定在一起的步驟。固定可以包括將所述第一襯底局部焊接在所述 第二襯底上。
[0020] 所述方法可以包括將外導體層與所述第一襯底和所述第二襯底設置在一起，並且 隨後將其與所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起，從而形成所述柔性電路的外導體 層。
[0021] 所述方法可以進一步包括圖案化導體層的以下步驟：將幹膜抗蝕劑層壓在所述導 體層上：使所述抗蝕劑曝光以形成圖案；使所述抗蝕劑顯影；蝕刻所述導體層，從而根據所 述顯影的抗蝕劑使所述導體層圖案化；並且剝離所述抗蝕劑層。
[0022] 曝光可以包括在所述抗蝕劑層上對齊光掩膜。多個重疊的並且/或者相鄰的光掩 膜可以在抗蝕劑層上對齊。曝光可以包括對抗蝕劑層的相鄰區域進行多次曝光。
[0023] 曝光可以包括使用雷射直接成像。所述方法可以包括使所述襯底在靜止的雷射直 接成像設備下方運動以便以連續工藝曝光所述抗蝕劑。
[0024] 所述襯底可以以逐步方式在雷射直接成像設備下方運動以曝光所述抗蝕劑。雷射 直接成像設備可以在靜止的襯底上方移動。
[0025] 對齊特徵可以被圖案化在所述導體層中。所述導體層中的所述對齊特徵可以用於 在後續導體層的圖案化中對齊。
[0026] 所述圖案化導體層可以包括多個單獨的（電氣分離的）導體區域。所述圖案化導 體層可以不是自支承的。所述圖案化導體層可以是不連續的。所述導體層的圖案化可以是 不規則的。所述圖案化導體層可以被設置以形成迴路。
[0027] 所述襯底的每個部分可以在層壓期間受到預定循環的熱量和壓力。所述循環可以 具有至少10分鐘的持續時間。所述循環可以具有至少1小時的持續時間。
[0028] 所述壓機可以包括多個區域，每個區域在層壓期間作用預定溫度和/或壓力給所 述襯底。所述壓機的中央區域作用的溫度和壓力可以高於與所述壓機的入口相鄰的區域所 作用的溫度和壓力，並且/或者高於與所述壓機的出口相鄰的區域所作用的溫度和壓力。
[0029] 所述第二襯底的導體層可以在將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之前 被圖案化。
[0030] 所述第二襯底的導體層可以在將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之後 被圖案化。所述外導體層可以在將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之後被圖案 化。所述第一襯底和/或所述第二襯底可以包括多個導電層。所述第一和/或所述第二襯 底可以包括雙側襯底，每個所述雙側襯底包括第一導電層和第二導電層，並且在所述第一 導電層與所述第二導電層之間具有絕緣層。至少三個襯底可以層壓在一起，所以所述方法 可以包括使第三個襯底和任選的額外的這種襯底與所述第一襯底和所述第二襯底層壓在 一起。
[0031] 在相鄰的襯底和/或層層壓在一起之前在所述相鄰的襯底和/或層之間可以設置 粘結膜。
[0032] 所述外導體層可以在與所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之後被圖案化。
[0033] 術語"連續工藝"旨在包括使第一襯底和第二襯底在壓機中保持靜止一段預定時 間的工藝作為連續工藝的一部分。
[0034] 在另一方面，一種製造多層柔性電路的方法包括：提供第一柔性襯底和第二柔性 襯底，每個所述第一柔性襯底和所述第二柔性襯底包括導體層和絕緣體層，所述第一襯底 的導體層是圖案化導體層；將所述第一襯底和所述第二襯底固定在一起；使用雙帶壓機層 壓所述第一襯底和所述第二襯底，所述第一襯底和所述第二襯底以連續工藝移動穿過所述 雙帶壓機；並且通過以下步驟圖案化所述第一襯底的導體層和/或所述第二襯底的導體 層：將幹膜抗蝕劑層壓在所述導體層上：使所述抗蝕劑曝光以形成圖案，其中曝光包括對 抗蝕劑層的相鄰區域進行多次曝光；使所述抗蝕劑顯影；蝕刻所述導體層，從而根據所述 顯影的抗蝕劑使所述導體層圖案化；並且剝離所述抗蝕劑層。
[0035] 提出了一種用於生產任意長度的多層柔性印刷電路板的方法，所述方法包括以下 步驟：
[0036] 在有限區域內：通過常規裝置在絕緣體層上沉積和/或圖案化金屬層並且形成對 齊特徵；
[0037] 步進並重複沉積/圖案化操作，使用所述對齊特徵使所述圖案化操作對齊以形成 任意長度的圖案化組成層（襯底）；
[0038] 重複所述步進的沉積/圖案化操作以形成多個任意長度的組成層（襯底）；
[0039] 使用所述對齊特徵對齊所述組成層（襯底）；
[0040] 使用連續層壓過程（例如，使用等壓壓機）使所述組成層（襯底）層壓在一起，從 而形成任意長度的多層柔性PCB。
[0041] 所述組成層可以在絕緣體的兩側上包括圖案化金屬層。步進和重複過程可以包括 將沉積和/或圖案化的有限區域進行重疊。所述對齊特徵可以是通孔。
[0042] 使用對齊特徵可以包括重疊對齊特徵並且通過這些對齊特徵固定並且/或者鉚 接從而以適當的相對對齊的方式固定這些層。應力消除特徵可以包括在組成層中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1示出了根據本發明的第一實施例的工序（a)至（g)的第一子集。
[0044] 圖2示出了根據本發明的第一實施例的工序（h)至（k)的第二子集。
[0045] 圖3示出了根據本發明的第一實施例的工序（1)至（η)的第三子集。
[0046] 圖4示出了根據本發明的第二實施例的工序（a)至（h)的第一子集。
[0047] 圖5示出了根據本發明的第二實施例的工序（i)至（1)的第二子集。
[0048] 圖6示出了根據本發明的第二實施例的工序（m)至（η)的第三子集。
[0049] 圖7示出了根據本發明的實施例的曝光方法。
[0050] 圖8示出了根據本發明的實施例的等壓壓機的示意圖。

【具體實施方式】
[0051] 根據第一實施例，可以生產任意長度的多層柔性PCB的方法總結為以下工序（a) 至（k)，以下參照圖1至圖3進行描述。
[0052] 應當理解，為了簡單起見，圖1至圖8未示出通過層壓第一和第二襯底10、20得到 的拓撲結構，而是將每個層圖示為平面。例如，在實踐中，以下引入的粘結膜5會部分回流 以使圖案化的導電層的拓撲結構部分平坦化，並且覆蓋在拓撲結構上的層會彎曲以適應拓 撲結構；為了簡單起見，在圖中並未示出。
[0053] 根據第一實施例的方法以（a)適當長度的第一預層壓襯底10開始，該襯底包括在 連續的未圖案化的絕緣體層1上的未圖案化的連續金屬導電層2。這種襯底10對技術人員 來說是熟知的，並且這種襯底的長度基本上不受限制，是以連續工藝生產的。舉例來說，將 參照任意長度的襯底10來描述該方法。
[0054] 在下一步（b)中，在襯底10上鑽出對齊孔3,該對齊孔3用於後續工序的對齊。隨 後，使用適於任意長度的襯底10的水平連續傳送過程來清潔第一襯底10。
[0055] 在步驟（c)中，使用能夠適應任意長度的襯底10的水平連續傳送過程將幹膜光敏 抗蝕劑4層壓在金屬層2上。隨後，通過將抗蝕劑4曝光於光圖案並使抗蝕劑顯影（步驟 (d))來圖案化抗蝕劑4。
[0056] -種曝光抗蝕劑層4的方法是使用光掩膜選擇性地遮擋照射抗蝕劑的泛光源。光 掩膜可以是在曝光期間放置成與抗蝕劑層接觸的具有不透明印刷圖案層的透明薄膜。
[0057] 難以獲得非常長的光掩膜，光掩膜的最大長度通常局限於例如小於3m。根據圖7 所示的本發明的實施例，通過設置彼此對齊並且與底層襯底對齊的多個重疊或相鄰的光掩 膜14、15可以得到圖案化長襯底上的抗蝕劑層。在這種情況下，可以設置第一光掩膜14和 第二光掩膜15,每個光掩膜具有與襯底10中的對齊孔3對應的特徵。第一光掩膜14可以 用襯底10上的對齊孔3來對齊，並且第二光掩膜15可以用襯底10上的對齊孔3來對齊。 檢查中央重疊區16是否對齊的方式可以為：參照每個光掩膜的重疊特徵以及使用透明帶 (未不出）封在一起的光掩膜14、15之間的接口來確保維持對齊。隨後通過曝光組合的光 掩膜14、15 (並且隨後曝光抗蝕劑的圖案）可以使抗蝕劑4曝光於適當波長的基本上均勻 的照明17。
[0058] 這可以通過使襯底10從固定光源下通過，通過使用具有與襯底10相同區域的光 源，或者通過隨後曝光襯底的不同部分區域來實現。在一個實施例中，在第一操作中曝光抗 蝕劑圖案的一半，並且在第二操作中曝光抗蝕劑圖案的另一半。
[0059] 應當理解，組合多個相鄰的光掩膜並且執行連續曝光或多次曝光使長度不受限制 的抗蝕劑層能使用尺寸均受限的多個光掩膜和曝光區域來圖案化。
[0060] 可替代地，延伸超過襯底10的整個區域的單個光掩膜可以在曝光於抗蝕劑之前 設置成與抗蝕劑層4接觸。
[0061] 在通過光掩膜曝光的另外的替代方式中，可以使用雷射直接成像（LDI)工藝來曝 光抗蝕劑4,其中雷射在不需要光掩膜的情況下照射抗蝕劑4的圖案。通過現場拼接可以在 相鄰的或重疊的區域中順序進行LDI。可替代地，通過使用掃描LDI設備可以實施抗蝕劑4 的LDI，襯底10在連續工藝中在掃描LDI設備下方移動，從而使任意長度的抗蝕劑層4能被 圖案化。可替代地，雷射直接成像設備可以在靜止的襯底10上移動以曝光抗蝕劑。
[0062] 通過在襯底的運動方向上靜止的雷射直接成像設備下方以恆定速度移動襯底可 以實施抗蝕劑的連續雷射直接成像。隨著在雷射直接成像設備下方移動襯底，靜止的LDI 設備可以用雷射掃描襯底（與襯底運動方向垂直）。可替代地，襯底可以在靜止的雷射直接 成像設備下方以逐步方式運動。在LDI過程中可以使用襯底中的對齊特徵（例如，孔）來 確保成像的位置精確，兩者均在曝光的區域以及隨後對齊的相鄰區域中。
[0063] 連續的雷射直接成像過程可以每次只曝光一側的抗蝕劑。按照這種方法，連續激 光直接成像可以用基準或對齊目標來標記電路，所述基準或對齊目標用於對齊第二側的成 像。
[0064] 可替代地，連續雷射直接成像過程可以同時曝光兩側的抗蝕劑。
[0065] 在下一個步驟（e)中，使用水平連續工藝（適用於任意長度的襯底）使曝光的抗 蝕劑4顯影，使底層金屬2被蝕刻成對應的圖案，並且剝離抗蝕劑4。
[0066] 在步驟（f)中，具有與襯底10基本相同的延伸長度的粘結膜5被鑽孔或者藉助於 與對齊孔3對應的通孔被圖案化，並且被放置成與圖案化的金屬層2接觸（步驟（g))。
[0067] 另一個襯底20具有與第一襯底基本上相同的尺寸，包括未圖案化的連續的金屬 層6和金屬層7。在第二襯底20中鑽出與第一襯底10中的對齊孔3對應的對齊孔3。在 步驟（h)中，第二襯底20設置在粘結膜5的頂部，並且使用對齊孔3與第一襯底10對齊並 且被固定成與第一襯底對齊。
[0068] 將加工銷插入穿過第一和第二襯底10、20的對齊孔3的對齊過程用於對齊。在隨 後的加工操作中，加工銷可能是個問題，並且為了在不需要對齊孔中的加工銷的情況下在 擠壓期間維持對齊，第一襯底10和第二襯底20在擠壓之前在多個位置焊接在一起。這可以 通過在每個位置施加局部熱量和壓力來實現，從而在每個位置使粘結膜5回流和固化。然 後可以去除加工銷以防止加工銷與加工過程幹涉。
[0069] 在步驟（i)中，如圖8所示，組裝的第一襯底10和第二襯底20通過穿過雙帶壓機 50而被隨後擠壓並層壓在一起。應當理解，為了簡單起見，圖8中未圖示第一襯底10的導 電層2的拓撲結構。舉例來說，在US4485733中描述了一種雙帶壓機。
[0070] 應當理解，雙帶壓機可以配備有多個區域，這些區域被配置成通過不同的機構施 加不同水平的壓力和溫度。雙帶壓機可以被配置成包括等壓區，在等壓區中，在兩條帶之間 施加基本上恆定的預定壓力和溫度。雙帶壓機還可以被配置成包括等容區，在等容區中壓 力基本上取決於層厚。具有等容區的雙帶壓機可以例如包括循環輥、固定輥和滑瓦。具有 等壓區的雙帶壓機可以例如包括通過相鄰的帶施加壓力和熱量的充油加壓區。應當理解雙 帶壓機可以包括等容區和等壓區。
[0071] 在使粘結膜5回流並固化的連續工藝中通過壓機50來進給組裝的第一襯底10、粘 結膜5和第二襯底20,從而將第一襯底10和第二襯底20層壓在一起。
[0072] 根據實施例，雙帶壓機包括多個等壓區51至56,每個等壓區均設置成施加特定的 壓力和溫度。這些區的尺寸和數量、它們特定的壓力和溫度以及帶的運動速度限定多層電 路在運動穿過壓機時所經歷的環境或層壓結構。應當理解，這些區的最佳壓力和溫度以及 帶的運動速度會由於不同的多層設計和不同的粘結膜而變化。
[0073] 在一個特定實施例中，多個區51至56可以設置成施加相同的特定壓力，其中51 至55區設置成施加第一溫度，並且56區設置成施加第二溫度。第一溫度可以超過150°C。 第二溫度可以低於第一溫度。第二溫度可以低於l〇〇°C。特定的壓力可以在5巴與100巴 之間。特定的壓力可以超過20巴。
[0074] 總層壓循環可以大約為110分鐘。
[0075] 使用雙帶壓機50允許任意長度的第一襯底10和第二襯底20層壓在一起。雙帶 壓機50允許使用長層壓循環，在此期間，長時間施加基本上均勻的壓力和溫度。相比之下， 使用熱輥的層壓工藝在層壓材料穿過輥子時提供變化的壓力，並且在層壓循環的最大持續 時間方面受到限制。
[0076] 作為在擠壓之前將第一襯底10和第二襯底20對齊並固定在一起的替代方案，可 以在擠壓入口處設置自動對齊系統，類似於US 2001/0018796中所述。因此，第一襯底10 和第二襯底20在進行擠壓時可以連續對齊，從而避免需要預對齊兩個襯底10、20並將其焊 接在一起。
[0077] 在步驟（j)和（k)中，通過使用與用於圖案化第一襯底10的金屬層2的上述步驟 相同的步驟，可以隨後加工層壓的第一和第二襯底10、20以圖案化第二襯底20的金屬層7。
[0078] 可替代地，不是在圖案化之前層壓襯底20,而是在層壓第一襯底10和第二襯底20 之前圖案化第二襯底20。
[0079] 應當理解，上述過程可以用於圖案化並組合任意數量的襯底，每個襯底均包括導 體和絕緣體，還應當理解，在絕緣體層的任一側上包括圖案化的導體層的雙側襯底能夠通 過以下方式包括在完成的柔性PCB中：圖案化絕緣體層每側上的導體層（例如，通過使用上 述圖案化步驟），然後通過在它們之間放置粘結膜並使用擠壓工藝來結合襯底，如上所述。 同樣應當理解，並非必須圖案化柔性PCB的所有金屬層。未圖案化金屬層可能適用於某些 應用，例如，用於電磁屏蔽和/或作為接地層。
[0080] 在步驟（1)中，將蓋層施加在曝光的外金屬面上。
[0081] 將至少兩個襯底10、20層壓在一起之後，在步驟（m)中在層壓的襯底上鑽孔以提 供通嚮導電層的入口，並且在步驟（η)中使用雷射燒蝕，例如，提供通向連接孔周圍的掩埋 導體的入口。例如通過電鍍工藝（未示出）可以設置導電層之間的連接通路。
[0082] 最後，例如通過通路工藝可以形成柔性印刷電路板的結構。
[0083] 根據第二實施例，可以生產任意長度的多層柔性PCB的替代工藝總結如以下加工 步驟（a)至（η)，將參照圖4至圖6進行描述。
[0084] 此過程開始於：(a)適當長度的第一預層壓襯底10,該第一預層壓襯底10包括每 側具有連續的未圖案化的金屬導體層2A、2B的連續的未圖案化的絕緣體層1。這種雙側襯 底10是熟知的並且其長度基本上不受限制。
[0085] 在下一個步驟（b)中，在襯底10上鑽出對齊孔3,該對齊孔用於後續工序的對齊。 隨後，使用適於任意長度的襯底10的水平連續傳送過程來清潔第一襯底10。
[0086] 在步驟（c)中，使用能適應任意長度的襯底10的水平連續傳送過程將幹膜光敏抗 蝕劑4層壓在金屬層2A上。隨後，通過按照如上所述將抗蝕劑4曝光於光圖案並使抗蝕劑 顯影（步驟（d))來圖案化抗蝕劑。
[0087] 在下一個步驟（e)中，使用水平連續工藝（適用於任意長度的襯底）使曝光的抗 蝕劑4顯影，使底層金屬2A被蝕刻成對應的圖案，並且剝離抗蝕劑4。
[0088] 在步驟（f)中，重複此前的步驟（c)至（e)以圖案化第一襯底10的第二金屬層 2B 〇
[0089] 在替代方案中，可以在襯底10的兩側同時進行曝光和顯影步驟（d)以及金屬圖案 化步驟（e)，從而同時圖案化金屬層2A和2B。
[0090] 在步驟（g)中，具有與襯底10基本相同的延伸長度的三個粘結膜5被鑽孔或者借 助於與對齊孔3對應的通孔被圖案化。
[0091] 第二襯底20和外金屬層30、40具有與第一襯底10基本上相同的尺寸。第二襯底 20包括每側具有圖案化金屬層7A和7B的未圖案化的連續絕緣層6。金屬層7A和7B可以 通過前述的工藝加以圖案化。
[0092] 在步驟（h)中，第一襯底10和第二襯底20以及外金屬層30、40以對齊堆垛方式 層疊，兩者之間具有粘結膜5,從而產生以下布置（從下到上）：外金屬40、粘結膜5、第一襯 底10、粘結膜5、第二襯底20、粘結膜5和外金屬30。
[0093] 上述任意對齊方法可以用於在步驟（h)中在層結合時使這些層對齊。
[0094] 應當理解，可以按照這種方式組合任意數量的圖案化或未圖案化的單側或雙側襯 底，包括一堆以粘結膜分隔開的η個襯底，每側最外面還用粘結膜和金屬層完成堆疊。
[0095] 在步驟（i)中，使用上述方法的任意一種將層堆40、5、10、5、20、5、30對齊固定在 一起。
[0096] 在步驟（j)中，通過使組裝的層堆40、5、10、5、20、5、30穿過雙帶壓機50，隨後被擠 壓並層壓在一起以形成層壓的襯底，如上所述。
[0097] 在步驟（k)中，重複步驟（c)至（e)，從而使用上述方法的任意一種來圖案化外金 屬層30、40。在步驟（1)中，可以隨後施加蓋層11。
[0098] 在步驟（m)中在層壓的襯底上鑽孔以提供通嚮導電層的入口，並且在步驟（η)中 使用雷射燒蝕，例如，提供通向連接孔周圍的掩埋導體的入口。例如通過電鍍工藝（未示 出）可以設置導電層之間的連接通路。
[0099] 最後，例如通過通路工藝可以形成柔性印刷電路板的結構。
[0100] 在不脫離由所附權利要求書所限定的本發明的範圍的情況下，可以對上述布置進 行多種其他修改和改變。
[0101] 上述工藝與用於製造多層柔性PCB的常規固定擠壓工藝的不同之處在於，上述工 藝是連續的，並且因此適於製造任意長度，例如超過5m的長度的多層柔性PCB。
[0102] 在使用靜止壓機的常規多層結構中，單個層可以通過使用加工銷和加工孔用銷連 接起來，加工銷在擠壓期間容納在壓板的襯套中。US 2001/0018796討論了可以使這種加工 銷適應熱輥壓機的方法。將第一襯底固定在第二襯底上的上述方法消除了在擠壓期間對加 工銷的需求，從而克服了成功連續加工多層柔性PCB的重大障礙。
[0103] 本文中公開的方法比用於單側單層柔性PCB製造的現有連續工藝還具有的優勢 是便於生產任意長度的多層柔性PCB。這種多層柔性PCB具有優於單層或雙側PCB的多個 優勢，例如，有利於較小PCB的增大的導電通路密度以及提高的屏蔽性能和電流輸送性能。
[0104] 儘管熱輥擠壓機層壓是容易理解且廣泛使用的技術，但是它用於層壓在輥子上均 具有恆定的厚度的多個薄膜/織物/條帶。熱輥壓機層壓並不適合於層壓任意一層和/或 包括多個單獨區域的層的厚度在輥子的寬度上變化的薄膜或襯底。在層壓柔性PCB的過程 中，圖案化的導體層不具有恆定的厚度，具有由電路細節得到的拓撲結構，熱輥壓機層壓因 此不適於層壓多層柔性PCB。輥對輥接觸只提供窄峰值的溫度和壓力，不適合於層壓具有拓 撲結構的薄膜或襯底。
[0105] 雙帶壓機被開發用於層壓厚度基本恆定的多個層，例如，在連續擠壓期間通過施 加基本均勻的壓力來製造地板材料。本 申請人:認為雙帶壓機允許在連續工藝中將不均勻厚 度的襯底成功層壓在一起。雙帶壓機允許用於長時間擠壓，並且本發明人認為這種過程能 夠實現與層壓多層PCB的固定壓機相同的擠壓性能。儘管描述了具有等壓雙帶壓機的具體 實施例，但是本發明不限於此，在替代實施例中考慮具有等容區的雙帶壓機。
[0106] 本文所述的方法適用於生產具有任意長度的多個不連續圖案化金屬層的柔性 PCB。所述方法允許使用能適應不限長度的襯底的連續工藝將圖案化柔性襯底層壓在一起。
[0107] 此外，公開了可以圖案化抗蝕劑層的幾種替代方法，包括適於在不限長度的襯底 上連續圖案化抗蝕劑的布置。
【權利要求】
1. 一種製造多層柔性電路的方法，包括： 提供第一柔性襯底和第二柔性襯底，每個所述第一柔性襯底和所述第二柔性襯底包括 導體層和絕緣體層，所述第一襯底的導體層是圖案化導體層； 使用雙帶壓機將所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起，所述第一襯底和所述第二 襯底以連續工藝移動穿過所述雙帶壓機；並且 其中所述方法包括使用蝕刻方法圖案化所述第一襯底的導體層和/或所述第二襯底 的導體層，所述蝕刻方法包括通過對相鄰的和/或重疊的區域進行多次曝光使所述導體層 上的幹膜抗蝕劑曝光形成圖案。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述雙帶壓機包括等壓區。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中所述雙帶壓機包括等容區。
4. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述第一襯底設有對齊特徵，所述對 齊特徵用於後續對齊另一個層、襯底和/或後續過程。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中所述對齊特徵包括通孔。
6. 根據權利要求4或5所述的方法，其中所述對齊特徵設置在所述第一襯底的任一端。
7. 根據權利要求4至6的任一項所述的方法，其中沿著所述襯底的長度以規則間距設 置所述對齊特徵。
8. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，還包括以下步驟：在將所述第一襯底和所 述第二襯底層壓在一起之前使所述第一襯底和所述第二襯底對齊。
9. 根據權利要求8所述的方法，當依據權利要求4時，其中所述對齊包括使用所述對齊 特徵。
10. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，還包括以下步驟：在將所述第一襯底和 所述第二襯底層壓在一起之前將所述第一襯底和所述第二襯底固定在一起。
11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述固定包括將所述第一襯底與所述第二襯底 進行局部焊接。
12. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中外導體層與所述第一襯底和所述第 二襯底設置在一起，並且隨後與所述第一襯底和所述第二襯底層壓在一起以形成所述柔性 電路的外導體層。
13. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中圖案化所述導體層包括： 首先將所述幹膜抗蝕劑層壓在所述導體層上： 使所述抗蝕劑曝光形成圖案； 使所述抗蝕劑顯影； 蝕刻所述導體層，從而根據所述顯影的抗蝕劑使所述導體層圖案化；並且 剝離所述抗蝕劑層。
14. 根據權利要求13所述的方法，其中曝光包括在所述抗蝕劑層上對齊光掩膜。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中曝光包括使多個重疊的並且/或者相鄰的光掩 膜對齊以便使比每個所述光掩膜長的圖案曝光。
16. 根據權利要求1至13的任一項所述的方法，其中曝光包括使用雷射直接成像。
17. 根據權利要求16所述的方法，包括使所述襯底在靜止的雷射直接成像設備下方運 動以便以連續工藝曝光所述抗蝕劑。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中所述襯底以逐步方式在雷射直接成像設備下方 運動以曝光所述抗蝕劑。
19. 根據權利要求16所述的方法，其中雷射直接成像設備在靜止的襯底上方運動。
20. 根據權利要求13至19的任一項所述的方法，其中對齊特徵被圖案化在所述導體層 中。
21. 根據權利要求20所述的方法，其中所述導體層中的所述對齊特徵用於在後續導體 層的圖案化中對齊。
22. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述圖案化導體層包括多個單獨的 導體區域。
23. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述圖案化導體層是不連續的、不規 則的和不自支承的至少一種。
24. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述圖案化導體層被設置以形成回 路。
25. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述襯底的每個部分在層壓期間受 到預定循環的熱量和壓力的作用。
26. 根據權利要求25所述的方法，其中所述循環具有至少10分鐘的持續時間。
27. 根據權利要求26所述的方法，其中所述循環具有至少1小時的持續時間。
28. 根據權利要求25至27的任一項所述的方法，其中所述壓機包括多個區域，每個所 述區域在層壓期間作用預定溫度和/或壓力給所述襯底。
29. 根據權利要求25至28的任一項所述的方法，其中所述壓機的中央區域作用的溫度 和壓力高於與所述壓機的入口相鄰的區域所作用的溫度和壓力，並且/或者高於與所述壓 機的出口相鄰的區域所作用的溫度和壓力。
30. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述第二襯底的導體層在將所述第 一襯底和所述第二襯底層壓在一起之前被圖案化。
31. 根據權利要求1至29的任一項所述的方法，其中所述第二襯底的導體層在將所述 第一襯底和所述第二襯底層壓在一起之後被圖案化。
32. 根據權利要求12所述的方法，其中所述外導體層在將所述第一襯底和所述第二襯 底層壓在一起之後被圖案化。
33. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述第一襯底和/或所述第二襯底 包括多個導電層。
34. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中所述第一和/或所述第二襯底包括 雙側襯底，每個所述雙側襯底包括第一導電層和第二導電層，在所述第一導電層與所述第 二導電層之間具有絕緣層。
35. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中至少三個襯底層壓在一起。
36. 根據前述權利要求的任一項所述的方法，其中在相鄰的襯底和/或層層壓在一起 之前在所述相鄰的襯底和/或層之間設置粘結膜。
37. 根據權利要求12所述的方法，其中所述外導體層在與所述第一襯底和所述第二襯 底層壓在一起之後被圖案化。
38. -種製造多層柔性電路的方法，包括： 提供第一柔性襯底和第二柔性襯底，每個所述第一柔性襯底和所述第二柔性襯底包括 導體層和絕緣體層，所述第一襯底的導體層是圖案化導體層； 將所述第一襯底和所述第二襯底固定在一起； 使用雙帶壓機層壓所述第一襯底和所述第二襯底，所述第一襯底和所述第二襯底以連 續工藝移動穿過所述雙帶壓機；並且 通過以下步驟圖案化所述第一襯底的導體層和/或所述第二襯底的導體層： 將幹膜抗蝕劑層壓在所述導體層上： 使所述抗蝕劑曝光形成圖案，其中所述曝光包括對抗蝕劑層的相鄰區域進行多次曝 光； 使所述抗蝕劑顯影； 蝕刻所述導體層，從而根據所述顯影的抗蝕劑使所述導體層圖案化；並且 剝離所述抗蝕劑層。
【文檔編號】H05K3/46GK104145539SQ201380011859
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年1月24日 優先權日:2012年2月2日
【發明者】飛利浦·約翰斯頓 申請人:曲克威茲設計有限公司