CN1929719B - 印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种印刷电路板及其制造方法。一种印刷电路板包括柔性绝缘衬底，该衬底在两侧面上分别具有第一表面和第二表面，第一表面上具有线路层，第二表面的一部分上具有加强板并且在第二表面和加强板之间具有辅助层。加强板的加强边缘侧位于辅助层的辅助边缘侧外部。

Description

印刷电路板及其制造方法
本申请基于2005年8月24日提交至日本专利局的日本专利申请No.P2005-242494，在此全文引用其公开。
技术领域
本发明涉及印刷电路板，更具体地，涉及包括加强板的柔性印刷电路板及其制造方法。
背景技术
近些年来，随着元件的小型化和电子设备的尺寸降低，例如便携电话和数字相机，这些电子设备的内部空间不断减少。因此，在这样小的空间内难于提供电子元件，例如印刷电路板或者线路板。
通常，诸如FPC(柔性印刷电路板)和FPWB(柔性印刷线路板)的柔性板被广泛用作这种狭小空间的适当解决方案。可以利用在例如该板的连接器部件或者元件安装部件处连接的加强板修改FPC，用以增强机械完整性并且增强这些部分的刚性。
图1A和1B(现有技术1)和图2A-2C(现有技术2)表示现有技术中具有加强板的FPC技术。
在图1A所示的FPC中，通过使粘合至聚酰亚胺树脂制成的绝缘衬底21的铜箔图案化来形成线路层22。对应于线路层22中作为需要被加强的连接器部件的加强部分X1和X2，形成加强板部分23a和23b。加强板部分23a和23b与粘合剂层24a和24b相对布置，这些粘合剂层在绝缘衬底21的底面方向上形成于每一加强板23a和23b的表面。
绝缘衬底21中的定位孔25a1和25b1以及加强板23a和23b中的定位孔25a2和25b2彼此重叠，分别容纳引脚26a和26b。接着，加强板23a和23b正对加强部分X1和X2布置。如图1B中所示，加强板23a和23b在高温和高压条件下朝向绝缘衬底21的底面挤压，并通过粘合剂层24a和24b固定至该底面。此时去除引脚26a和26b。通过粘合剂层将加强板部分附着至绝缘衬底的技术在日本专利申请公开说明书No.2002-314207中说明。
在图2A中示出由本发明人开发的技术。通过热压接合法将加强衬底33粘合至，例如聚酰亚胺树脂绝缘衬底31的底面，该衬底在其上表面具有铜箔32a。如图2B所示，通过图案化铜箔32a形成线路层32。
如图2C所示，在加强衬底33的底面上形成光掩模层34和35，对应于加强部分X1和X2，以增强结构完整性。通过在加强衬底33的暴露部分上进行化学刻蚀形成加强板33a和33b。
在图1A和图2C中分别示出线路层22和32上的绝缘保护层27和36，例如阻焊剂，并且将可变形部分表示为Y。
然而，根据图1A中示出的现有技术1，粘合剂层24a和24b沿绝缘衬底21的底面分布，遍布加强板23a和23b的侧面，这是由于进行粘合时施加的压力造成的。施加的压力产生溢出部分29a和29b，这可能粘合不必要的材料，阻止绝缘衬底21的变形。
此外，加强板23a和23b的定位需要定位孔和引脚，使得制造操作复杂。存在定位精度低至约±100微米定位间隙的问题。当印刷电路板变得更小时，此问题变得更加严重。当通过视觉调整执行定位时，精度进一步降低。
如图2C所示，定位精度在现有技术2中得到提高，因为它基于光刻技术。但是，由于绝缘衬底31附近的刻蚀慢，因而执行加强板33a和33b侧壁的锥形刻蚀，并且每一锥形的边沿部分36a和36b接近并朝向绝缘衬底31延伸，可形成陡峭的边缘。因此，当绝缘衬底31在装置上扭曲并弯曲时，绝缘衬底31可能被损坏，并且由于应力集中至一点而导致破裂。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种印刷电路板包括柔性绝缘衬底，该衬底在两侧面上分别具有第一表面和第二表面，第一表面上具有线路层，第二表面的一部分上具有加强板并且在第二表面和加强板之间具有辅助层。加强板的加强边缘侧位于辅助层的辅助边缘侧外部。
根据本发明的第二方面，提供一种用于具有柔性绝缘衬底的印刷电路板的制造方法，该柔性绝缘衬底在其侧面上分别具有第一表面和第二表面。该方法包括：通过在柔性绝缘衬底的第一表面上图案化形成线路层；通过辅助材料将加强材料放置在柔性绝缘衬底的第二表面上；形成掩模层，以部分暴露加强材料的表面；以及通过刻蚀暴露的表面从材料的其余部分使辅助层和加强板成形。辅助材料的刻蚀工艺快于加强材料。
附图说明
图1A是表示根据现有技术的印刷电路板制造方法工艺的工艺剖视图。
图1B是表示根据现有技术的印刷电路板制造方法工艺的工艺剖视图。
图2A-2C是表示根据现有技术的印刷电路板制造方法工艺的工艺剖视图。
图3是根据本发明的示例非限定性实施例的印刷电路板的剖视图。
图4A-4D是根据本发明示例非限定性实施例的印刷电路板制造方法工艺的工艺剖视图。
具体实施方式
将参考附图说明本发明的各种示例非限定性实施例。需要注意，在各个附图中，将相同或类似的附图标记应用于相同或类似的部分，并忽略或者简化相同或类似部分和元件的说明。在下面的说明中，叙述大量的细节以提供本发明的详细理解。然而对于本领域技术人员，显然可以不利用这些特定细节来实践本发明。
(印刷电路板)
利用图3解释根据本发明示例非限定性实施例的印刷电路板。
在一侧面上具有第一表面1a并在另一侧面上具有第二表面1b的柔性绝缘衬底1由聚酰亚胺树脂或者液晶聚合物制成。在第一表面1a上形成的电路图案的线路层2a由铜箔制成。线路层2a具有对应于加强部分X1和X2的部件，例如需要加强的连接器部件或者元件安装部件，还具有不需要加强的可变形部分Y。
分别在第二表面1b上对应于加强部分X1和X2的位置定位加强板3a和3b。利用加强板和第二表面之间的辅助层4a和4b将加强板3a和3b放置于第二表面1b上。通过热压接合法将板3a和3b固定至表面1b。
厚度约为10微米的薄的铜材料(如辅助层)在厚度约为90微米的厚的金属材料(如加强板)表面上形成。通过光刻技术在对应于加强部分X1和X2的表面上使图案掩模曝光。然后通过化学刻蚀，使不锈金属材料的加强板3a和3b和铜辅助层4a与4b成形。例如，加强板和辅助层被形成为矩形。
加强板3a(3b)的加强边缘侧3as(3bs)位于辅助层4a(4b)的辅助边缘侧4as(4bs)之外。换言之，绝缘衬底1、绝缘衬底1的底面1b、辅助边缘侧4as(4bs)以及加强边缘侧3as(3bs)构成凹壁。辅助边缘侧4as(4bs)位于加强边缘侧3as(3bs)的缩进位置。
由于辅助边缘侧4as(4bs)与加强边缘侧3as(3bs)间的位置，绝缘衬底1首先弯曲至辅助边缘侧4as(4bs)。接着，当绝缘衬底1的可变形部分Y在使加强板3a和3b相互靠近的方向上弯曲时，绝缘衬底1弯曲至加强边缘侧3as(3bs)。因此，绝缘板1的弯曲应力分散至边缘侧，可避免应力集中至一点，从而缓解损坏和破裂。
即使当辅助边缘侧4as(4bs)和加强边缘侧3as(3bs)处于相同平面内时，也不形成现有技术2中加强板的陡峭边缘，从而缓解损坏和破裂。
如图3中所示，当辅助边缘侧4as(4bs)与第二表面1b间的倾斜角θ1和加强边缘侧3as(3bs)与加强板3a(3b)表面间的倾斜角θ2的每一个角度改变为约90度时，该倾角与现有技术2中加强板的陡峭边缘相比非常缓和，从而可进一步缓解损坏和破裂。
进一步地如图3所示，加强板边缘侧3as(3bs)靠近辅助层4a(4b)的边界部分3ap(3bp)形成较缓的曲率。那么避免了绝缘板1的应力集中，并且还可缓解绝缘板1的损坏和破裂。
(印刷电路板的制造方法)
利用图3和图4解释根据本发明示例非限定性实施例的具有加强板的印刷电路板的制造方法。
首先如图4A所示，例如，不锈钢、铜、铜合金、黄铜、铝、磷青铜、铍铜或者镍被用作加强材料3。在作为加强材料3的厚度约为90微米的不锈钢材料的整个表面上形成作为辅助材料4的厚度约为10微米的镀铜层。辅助材料4的刻蚀速度快于加强材料3。
然后，具有约10至25微米厚度的热塑性树脂膜，该膜由聚酰亚胺树脂或者液晶聚合物制成，被放置在辅助材料4的整个上表面上，作为绝缘衬底1。厚度范围在约3至35微米的铜箔被放置在绝缘衬底1的整个上表面上，作为导电材料2。
接下来，通过热压接合法直接粘合辅助材料4、绝缘衬底1以及导电材料2，也就是说，利用在约260至300℃温度范围下，通过执行加强材料3、辅助材料4、绝缘衬底1以及导电材料2的挤压加热操作来完成。在此工艺中，通过在高于玻璃转变温度Tg的温度加热时施加压力，热塑性树脂(其为绝缘材料1的材料)的迁移率增加。在挤压加热工艺中，热塑性树脂牢固地粘合至辅助材料4的不平坦表面。
至少，绝缘衬底1的表面应当仅仅包含热塑性树脂。因此，为了使绝缘材料1约为25微米厚，在热固性聚酰亚胺膜的两面(例如约20微米厚的capton或者apical)上放置约2.5微米厚的热塑性聚酰亚胺。
接下来，如图4B所示，通过光刻技术在导电材料2的上表面上形成光刻胶的图案掩模层5。通过去除从图案掩模层5暴露的导电材料部分，或者在导电材料2(铜箔)中通过化学刻蚀，形成具有图案化电路的线路层2a，如图4C所示。然后去除图案掩模层5。尽管没有示出，但是如果需要的话，绝缘保护膜可覆盖线路层2a表面。
图4D中所示，光刻胶的图案掩模层6a和6b形成于加强材料3的下表面上线路层2a的位置，分别对应于需要加强的加强部分X1和X2，例如连接器部件和元件安装部件。
然后，在加强材料3和辅助材料4上执行化学刻蚀，直到绝缘材料1的第二表面(下表面)1b暴露。通过在氯化铁溶液的刻蚀液中浸泡未被加强材料3的图案掩模层6a和6b覆盖的部分而执行该刻蚀，如图3所示。该刻蚀液约38至50波美度(具体的比重；约1.35至1.53)。
在加强材料3和辅助材料4的刻蚀过程中，交替去除加强材料3和辅助材料4对应于可变形部分Y的部分。从而形成图3中所示的具有加强板3a和3b与辅助层4a和4b的印刷电路板。
也就是，通过刻蚀，利用光刻技术提供的图案掩模将加强板3a和3b以及辅助层4a和4b基本形成为矩形，分别对应于加强部分X1和X2，定位精度约为±20微米或者更小。
由于辅助材料4在刻蚀液中的刻蚀速度快于加强材料3，因而辅助层4a和4b的刻蚀趋于均匀推进。第二表面1b与辅助边缘侧4as和4bs之间拐角的倾斜角θ1形成为90度(即，这与现有技术2的图2C中所示的边缘36a和36b相比是很钝的夹角)。因此，在靠近绝缘衬底1第二表面(下表面)1b的辅助层4a和4b中没有形成在2中调整的类似现有技术的陡峭边缘部分。此外，通过刻蚀液或者刻蚀时间等的刻蚀控制，可在70至90度的范围中调整拐角的倾斜角θ1。
由于加强材料3比辅助材料4厚约9倍，因而加强板3a和3b的加强边缘侧3as和3bs具有大的刻蚀深度和锥形刻蚀侧，该锥形刻蚀侧被表示为相对于第二表面1b(或者加强板的上表面)的拐角倾斜角θ2。然而，易于在约60至80度的范围内执行拐角倾斜角θ2的刻蚀控制。拐角倾斜角θ2比现有技术2的加强板陡峭边缘更加缓和。
辅助层4a和4b(锥形边沿)附近的加强边缘侧3as和3bs的边界部分3ap和3bp是凸出体。但是边界部分3ap和3bp通过辅助层4与绝缘衬底1的第二表面1b分离。当绝缘衬底1弯曲时，凸出边界部分3ap和3bp的邻接位置缓解了邻接部分的应力集中。此外，由于通过刻蚀将凸出边界部分3ap和3bp形成为缓和的曲率，因而可避免绝缘衬底1的邻接应力集中。
根据定位，加强边缘侧3as(3bs)位于辅助边缘侧4as(4bs)的外侧。换言之，绝缘衬底1、绝缘衬底1的第二表面(底面)1b、辅助边缘侧4as(4bs)以及加强边缘侧3as(3bs)形成凹壁。辅助边缘侧4as(4bs)位于相对于加强边缘侧3as(3bs)的缩进位置。
由于加强边缘侧3as(3bs)和辅助边缘侧4as(4bs)间的位置，当绝缘衬底1的可变形部分Y经历相当大的弯曲时，绝缘衬底1首先弯曲至辅助边缘侧4as(4bs)，并且接下来到达加强边缘侧3as(3bs)。因此，绝缘板1的弯曲应力分散至这些边缘侧，并且避免应力集中于一点，从而缓解了损坏和破裂。
如上所述，示例非限定性实施例的各方面是(1)第二表面1b和辅助边缘侧4as(4bs)间的拐角倾斜角θ1形成为基本90度；(2)加强边缘侧3as(3bs)和加强板上表面(或者第二表面1b)间的拐角倾斜角θ2比现有技术2的加强板的陡峭边缘更加缓和；以及(3)加强边缘侧3as(3bs)位于辅助边缘侧4as(4bs)的外侧。这些方面(1)、(2)和(3)的每一个都具有在弯曲或者折弯绝缘衬底1时防止损坏的作用，并且当所有这些方面协作时，可进一步缓解损坏和破裂。
根据方面(3)，即使辅助边缘侧4as(4bs)和加强边缘侧3as(3bs)处于同一面时，也未形成现有技术2中加强板的陡峭边缘，从而缓解了损坏与破裂。
根据示例非限定性实施例的制造方法，没有必要使用现有技术1中所述的粘合剂层。从而，可以避免当形成图4A所示的层叠结构时附着不必要物质。
此外，可以适当设置线路层2a图案化工艺以及加强板3a和3b图案化工艺的顺序。当在绝缘衬底1的下表面上放置辅助材料4和加强材料3的情况下执行线路层2a的图案化工艺时，如图4B和图4C所示，可在绝缘衬底1和导电材料层2中防止产生折痕或者折叠。因此，线路层2a的图案化精度可保持较高，这在制造薄的印刷电路板中特别有效。
此外，还有其它方法形成图4A中所示的层叠结构。它们是：(A)一种通过在辅助材料4的表面上施加用于绝缘板1的液化热塑性树脂并且干燥，在辅助材料4上分布绝缘板1之后，热压接合分布的绝缘板1上的用于导电材料层2的片状导电材料的方法；(B)一种电镀或者溅镀分布的绝缘衬底1上层2导电材料的方法，不是方法(A)中片状导电材料的热压接合法；(C)一种通过辅助材料4在绝缘衬底1的相对侧面(第二表面)上附着加强材料3，同时预先准备层叠对象以在绝缘衬底1的一个侧面(第一侧面)上附着导电材料层2的方法。这些方法(A)、(B)和(C)中的每一个并不需要粘合剂层，根据印刷电路板的需求，例如适用性、部件成本或者制造成本可替换选择使用这些方法。
如果辅助材料的刻蚀速度快于加强材料的刻蚀速度，那么可使用各种材料的组合。在这种情况下，通过对于每一材料使用金属材料可以确保加强板或者辅助层的刻蚀形成，而不刻蚀绝缘衬底1。并且易于进行刻蚀控制。可以使用铝代替不锈钢作为加强材料3。可使用铁或者铁合金代替铜作为辅助材料4。
尽管比加强板薄的辅助层连接加强板和绝缘衬底，但是包括辅助层和加强板的两层结构可被用作加强板。
尽管已经参考本发明的示例非限定性实施例具体表示和说明了本发明，但是本发明并不限制于这些实施例。注意，在不脱离本发明范围的情况下，本领域的普通技术人员可以进行添加、删除、替换或者其它改动。本发明的范围不受具体实施例的详细说明限制，而仅由所附权利要求及其等效物限定。

Claims (15)

1.一种印刷电路板，包括：
具有第一表面和第二表面的柔性绝缘衬底；
在所述第一表面上布置的线路层；
在所述第二表面的一部分上布置的加强板，所述加强板在所述加强板的周面中具有加强边缘侧；以及
在所述第二表面和所述加强板之间布置的辅助层，所述辅助层在所述辅助层的周面中具有辅助边缘侧；
其中，所述辅助层的所述辅助边缘侧布置在所述第二表面与所述加强边缘侧之间，并从所述加强板的所述加强边缘侧缩进。
2.权利要求1所述的印刷电路板，其中所述加强板包括金属材料。
3.权利要求2所述的印刷电路板，其中所述加强板的加强边缘侧是弯曲的。
4.权利要求1所述的印刷电路板，其中所述辅助层包括铜材料。
5.权利要求1所述的印刷电路板，其中所述加强板比所述辅助层厚。
6.权利要求1所述的印刷电路板，其中所述第二表面和所述辅助边缘侧间的倾斜角在70°到90°的范围内。
7.权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述辅助层采用当刻蚀所述辅助层和所述加强板时被刻蚀快于所述加强板的材料。
8.一种制造印刷电路板的方法，包括：
通过图案化，在柔性绝缘衬底的第一表面上形成线路层；
通过辅助材料在所述柔性绝缘衬底的第二表面上放置加强材料；
形成图案掩模层，以部分暴露所述加强材料的表面；以及
通过刻蚀所述暴露的表面使辅助层和加强板成形。
9.权利要求8所述的制造印刷电路板的方法，其中所述辅助材料的刻蚀速度快于所述加强材料。
10.权利要求8所述的制造印刷电路板的方法，其中所述辅助材料直接附着至所述柔性绝缘衬底。
11.权利要求8所述的制造印刷电路板的方法，其中所述柔性绝缘衬底和加强材料相互接合。
12.权利要求8所述的制造印刷电路板的方法，其中在所述加强材料上电镀所述辅助材料。
13.权利要求10所述的制造印刷电路板的方法，其中所述辅助材料通过热压接合法附着至所述柔性绝缘衬底。
14.权利要求11所述的制造印刷电路板的方法，其中所述柔性绝缘衬底和所述加强材料通过热压接合法接合在一起。
15.权利要求12所述的制造印刷电路板的方法，其中所述辅助材料包括铜材料，以及所述加强材料包括如下材料中的任何一种：不锈钢、铜、铜合金、黄铜、铝、磷青铜、铍铜和镍。
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