一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法

一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法
【专利摘要】一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，包括如下步骤：a)制备介质层，在介质层上层压粗糙面的粗糙度小于4μm的铜箔形成铜箔导电层，形成复合结构基板；b)将铜箔导电层厚度降至0.2～5μm；c)在介质层与铜箔导电层上制作出通孔或盲孔；d)在铜箔导电层及盲孔或通孔的孔壁进行导电化处理，形成种子层；e)在基板表面贴感光薄膜，通过图形转移在基板上形成电镀阻挡层；f)对基板进行电镀；g)用化学镀或电镀的方法，在线路图形表面形成金属保护层；h)去除电镀阻挡层；i)采用闪蚀方法去除裸露的种子层、铜箔导电层，保留电镀形成的线路图形；j)去除金属保护层；K)在线路板上重复步骤a)～j)，制成多层线路板。
【专利说明】一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及印制电路板的利记博彩app，特别涉及一种采用新型改良的半加成法制作 印制电路板（含1C载板）的方法。

【背景技术】
[0002] 随着电子产品向轻薄短小的方向发展，对产品精细化程度的要求也越来越高。在 印制电路板的制作中，除了减小导通孔孔径外，缩小线路尺寸也是提高产品密度，减小完成 板尺寸的一个重要方向。
[0003] 目前在线路板制造工艺中，三种典型的图形转移技术为：减成法、全加成法与半加 成法工艺。
[0004] (1)减成法
[0005] 在减成法中，一般采用光敏性抗蚀材料来完成图形转移，并利用该材料来保护不 需蚀刻去除的区域，随后采用酸性或碱性蚀刻药水将未保护区域的铜层去除。对于减成法 工艺，最大的缺点在于：在蚀刻过程中，裸露铜层在往下蚀刻的过程中也向侧面蚀刻（即侧 蚀），由于侧蚀的存在，减成法在精细线路制作中的应用受到限制。
[0006] (2)全加成法
[0007] 全加成法工艺是指采用含光敏催化剂的绝缘基板，在按线路图形曝光后，通过选 择性化学沉铜得到导体图形的工艺。全加成法工艺比较适合制作精细线路，但由于其对基 材、化学沉铜均有特殊要求，目前采用该工艺进行生产的线路板工厂极少。
[0008] (3)半加成法
[0009] 半加成法工艺是指在基板上进行化学铜，在其上形成抗蚀图形，经过电镀工艺将 基板上图形加厚，去除抗蚀图形，然后再经过闪蚀（Flash etching)将多余的化学铜层去 除。半加成工艺路线图如图1?图5所示。
[0010] 半加成法目前是生产精细线路的主要方法，它的特点在于图形形成主要靠电镀和 闪蚀。在闪蚀前抗电镀阻挡层已经去除，闪蚀时同时对化学铜层和图形电镀的铜层进行蚀 亥IJ，由于蚀刻的化学铜层非常薄，因此蚀刻时间非常短，对线路侧向的蚀刻很小。在闪蚀时， 必须采用特殊的闪蚀药水来控制蚀刻后线路的形状，采用普通的DES、SES或微蚀药水都无 法满足上述要求。与减成法相比，采用该方法线路的宽度不会受到电镀铜厚的影响，比较容 易控制，提高了成品率。但是在半加成法中介质层上的导电层是通过化学镀的方法形成化 铜层，然后在化铜层上用电镀加厚的方法得到的。化学铜层与介质材料之间的结合力一般 比较差，特别是对于目前普遍使用的FR4材料更是如此。在进行元器件贴装时，线路板一般 要经过230-260摄氏度左右的高温，如果结合力比较差非常容易出现铜层与介质层之间的 分离，最终造成完成后的线路板热可靠性表现不佳。
[0011]目前解决半加成工艺中介质层材料与导体层之间的结合力存在问题的方法有以 下几种：
[0012] 第一，介质材料不采用传统的FR-4环氧树脂，RCC，BT材料，而采用特殊的材料（如 ABF，日本Ajinomoto公司生产），这种介质材料在去钻污的过程中（Desmear)，容易被咬蚀 形成均匀、粗糙的表面，并且这种材料的热性能稳定，和铜之间的结合力优良，不容易产生 分层。这种方法的缺点是：必须使用特殊的材料，如ABF，而这种特殊的材料比传统的FR-4， RCC等材料昂贵得多，因此制作成本很高。
[0013] 第二，采用载体铜箔层压的方式，这种铜箔只有1.5 μ m-3 μ m，由于这么薄的铜箔 容易起皱，因此这种载体铜箔是在1. 5-3 μ m的铜箔背面增加一金属载体起到支撑的作用， 利于搬运等操作。但是这种铜箔由于增加了金属载体，价格也比较昂贵，只在高附加值的产 品中使用，如1C载板，而在一般的印制电路板上使用很少。
[0014] 针对上述问题，中国专利（200910045924. 2)采用层压导电层的方法来进行改良 的半加成工艺的制作，成本比较低，其工艺路线如图6?图13所示。但是该专利仍有以下 问题需要解决：
[0015] (1)层压普通的铜箔导电层，该铜箔粗糙面的粗糙度大，牙根比较大（如图14所 示），在闪蚀过程不易蚀刻干净，容易出现短路等缺陷。如果增加闪蚀量，铜牙能蚀刻干净， 但是由于蚀刻量大，将出现线路过细或线路底部侧蚀增加的问题，不利于精细线路的制作。
[0016] (2)在闪蚀过程中，由于闪蚀药水不仅对裸露的种子层和其下的导电层有蚀刻作 用，对图形电镀的铜线路也有蚀刻作用，因此在闪蚀完成后，图形电镀的铜厚度明显下降。 如图13所示，图形电镀的铜线路在经过闪蚀后，铜厚度明显下降。而客户对于线路的铜厚 度有明确的规定，因此为了满足客户要求，在图形电镀时就需要增加电镀时间，增加线路的 厚度，这样增加了成本。
[0017] (3)另外，在闪蚀过程中，闪蚀药水对于通孔的孔口和孔壁铜也有蚀刻作用，而且 由于通孔处闪蚀的药水流速大，药水交换比较快，导致通孔孔口处和孔壁的铜被减薄，铜厚 度明显下降，电路板的可靠性下降。在实际生产中，尝试用一种方法来解决这个问题，即：在 闪蚀之前在通孔位置贴上抗蚀薄膜，防止闪蚀药水对孔口和孔壁铜的蚀刻，但是这种方法 存在两个问题：第一：贴抗蚀薄膜时涉及到对位问题，很难将抗蚀薄膜的曝光位置和通孔 位置对准；第二：通孔贴上抗蚀薄膜后，由于孔内和孔外压力不一致，薄膜很容易破损，一 旦薄膜破损，则通孔孔壁孔角的电镀层得不到保护，又会造成通孔孔口和孔壁的电镀铜层 厚度减小。


【发明内容】

[0018] 本发明的目的在于提供一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的（含1C 载板）方法，使用这种方法可以制作线宽20um，线间距20 μ m以上精细线路，同时又易于对 线路以及孔壁铜厚的控制。
[0019] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0020] 本发明印制电路板利记博彩app，基于改良的半加成方法，层压表面粗糙度低的铜箔 导电层，减薄，并在图形电镀后，采用化学镀或电镀金属保护层对线路和通孔进行保护，在 闪蚀后去除该保护层，并且不损伤介质层和铜层。
[0021] 具体地，本发明的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，包括如下步 骤：
[0022] a)制备一介质层，在介质层上层压粗糙面的粗糙度（Rz)小于4μπι的铜箔形成铜 箔导电层，形成包含介质层与铜箔导电层的复合结构的基板：
[0023] b)将铜箔导电层的厚度降低到0. 2?5 μ m ;
[0024] c)在介质层与铜箔导电层上制作出通孔或盲孔；
[0025] d)在铜箔导电层及盲孔或通孔的孔壁进行导电化处理，形成种子层；
[0026] e)在基板表面贴感光薄膜，通过图形转移在基板上形成电镀阻挡层；
[0027] f)对上述含电镀阻挡层的基板进行电镀，在形成线路图形的同时，也对通、盲孔进 行电镀，或通、盲孔由电镀填充形成实心导电柱；
[0028] g)用化学镀或电镀的方法，在线路图形表面形成金属保护层；
[0029] h)去除上述电镀阻挡层；
[0030] i)用闪蚀方法去除裸露的种子层和其下的铜箔导电层，保留电镀形成的线路图 形；
[0031] j)去除金属保护层；
[0032] k)在线路板上重复以上步骤a)?j)，制成多层线路板。
[0033] 进一步，步骤a)中所述的铜箔为无棱线铜箔、低棱线铜箔、或反转铜箔。
[0034] 步骤b)将铜箔导电层的厚度降低到0.2?5μπι的方法为：采用机械、化学或两者 相结合的方法，其中机械方法包括：磨板、抛光；化学方法为减薄、蚀刻、超粗化、棕化、或黑 化处理。
[0035] 步骤c)中，采用机械或激光钻孔的方式形成通孔或盲孔。
[0036] 步骤d)中，采用化学沉积或物理沉积的方法在通孔或盲孔的孔壁上形成导电种 子层。
[0037] 步骤d)中，在沉积之前对孔壁进行清洁处理。
[0038] 步骤f)中，电镀只在裸露的铜箔导电层上进行。
[0039] 步骤e)中，在图形电镀中同时完成导体生长与盲孔填充电镀，通、盲孔可由电镀 填充形成实心导电柱，实心导电柱可用以实现叠孔。
[0040] 步骤g)中，金属保护层选用钯、银、镍、锡中的一种，或选用镍磷合金、锡铅合金。
[0041] 步骤h)中，采用闪蚀方法去除裸露的种子层和其下的铜箔导电层。
[0042] 步骤j)中去除金属保护层的方法为：采用水平喷洒或垂直浸没的设备以及选择 性蚀刻药水，即用对铜溶解性小，对金属保护层溶解度大的药水除去金属保护层，使铜线路 图形露出。
[0043] 所述的选择性蚀刻药水包括去钯药水、去银药水、去镍和镍磷合金药水或去锡和 锡铅合金药水。
[0044] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0045] 1.本发明在介质层上层压表面粗糙度低的铜箔形成铜箔导电层，铜箔的粗糙度 (Rz)小于4 μ m，有利于闪蚀药水对铜层的处理，有利于降低闪蚀量，适合制作精细线路（线 宽20um，线间距20 μ m以上）。
[0046] 2.本发明可以减小图形电镀中电镀层的厚度。
[0047] 半加成工艺中，不经过金属保护的电镀层在闪蚀过程中需要损失一部分的线路图 形铜厚度，因此图形电镀过程中需要多镀一段时间，以补充闪蚀中被蚀刻的铜，而图形电镀 镀层越厚，其均匀性越差，电镀层厚度的极差越大，对精细线路的制作不利，而且由于铜厚 度不均匀会导致介厚不均匀，进而导致印制线路板的阻抗差异大和可靠性问题。本发明利 用化学镀或电镀的方法，在线路图形表面形成金属保护层，使线路在闪蚀过程中不会被闪 蚀药水腐蚀，线路图形的高度不会降低。
[0048] 3.本发明可以保护通孔孔壁和孔口的铜厚。
[0049] 在闪蚀过程中，通孔的药水交换比较充分，因此对通孔孔壁和孔口的蚀刻会比表 面的蚀刻速度快，对通孔孔壁和孔口的影响尤其大，如不加保护，很有可能会造成通孔孔壁 电镀层过薄或者电镀层被完全蚀刻掉而引起的可靠性问题。采用本发明方法，通孔的孔口 和孔壁均得到保护，不会发生由通孔孔壁孔口铜厚度偏薄引起的可靠性问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0050] 图1?图5是已有半加成法的制作工艺流程图。
[0051] 图1为化学铜层2a和基材la的剖面示意图；
[0052] 图2为形成电镀阻挡层3a后的化学铜层2a和基材la的剖面示意图；
[0053] 图3为图形电镀后的铜层4a和基材la的剖面示意图；
[0054] 图4为去掉电镀阻挡层3a后的电镀铜层4a，化学铜层2a和基材la剖面示意图；
[0055] 图5为去除多余化学铜层后的导体图形和基材la的剖面示意图。
[0056] 图6?图13是中国专利200910045924. 2的工艺流程图。
[0057] 其中，lb为基板，2b为介质层，3b为普通铜箔导电层，3b'为减薄后的普通铜箔导 电层，4b为种子层，5b为电镀阻挡层，6b为图形电镀的铜层，7b为内层导通孔，8b为盲孔，9b 为通孔,91b为通孔的孔口，92b为通孔的孔壁，10b为实心导电柱。
[0058] 图14是中国专利200910045924. 2使用的普通铜箔牙根部分的横截面示意图。
[0059] 图15是本发明使用的Rz小于4μ m的铜箔牙根部分的横截面示意图。
[0060] 图16?图25是本发明的工艺流程图。
[0061] 图24为去除裸露的种子层和多余的导电层，保留线路和导电过孔，形成所需要的 导电图形示意图。
[0062] 图25为用化学方法选择性蚀刻去除金属保护层示意图。

【具体实施方式】
[0063] 以下结合附图和实施例对本发明的利记博彩app做进一步说明。
[0064] 实施例1
[0065] 参见图16?图25,本发明基于改良的半加成方法，层压粗糙面的粗糙度低（Rz小 于4 μ m)的铜箔（铜箔有光面和粗糙面，其中粗糙面与介质层层压），减薄至0. 2?5 μ m， 形成减薄后的Rz小于4 μ m铜箔，并在图形电镀后，采用金属保护层对线路图形和通孔进行 保护，在闪蚀后去除该保护层。
[0066] 具体步骤是：
[0067] 第1步，如图16所示，首先制备一介质层1，在介质层1上热压一 Rz小于4μπι的 铜箔导电层2。所述介质层1可以制作在包含绝缘载体和表面导电层的复合基板上，也可以 直接制备在导电层上。在本实施例中，选用在包含介质层与导电层的基板3上层压形成介 质层1与铜箔导电层2。其中，介质层1为含玻璃布的环氧树脂材料，铜箔导电层2厚度是 12 μ m的低棱线铜箔，Rz = 2 μ m ;31为内层导通孔。
[0068] 第2步，参见图17,将上述的铜箔导电层2进行厚度减薄处理，形成减薄后的铜箔 导电层2'。本步骤中，减薄处理可以采用机械研磨工艺，化学蚀刻工艺或两者相结合的方 法。本实施例中采用化学蚀刻的方法将厚度降低为2 μ m。
[0069] 第3步，参见图18,在上述的减薄后的铜箔导电层2'与介质层1上形成盲孔4。形 成盲孔的方法可以采用激光钻孔的方式也可以采用机械钻孔的方式，或者采用等离子体蚀 刻或者感光成孔的方式。本实施例中采用激光钻孔的方式形成盲孔。在本实施例中，该步 骤也采用机械钻孔的方式形成通孔5, 51为通孔的孔口，52为通孔的孔壁。
[0070] 第4步，参见图19,在上述通孔的孔壁进行导电化处理，形成种子层6。该制程中 的种子层可以采用化学沉积的方式，或者使用溅射方式；该种子层可以是以铜为主要成分 的导电载体，也可以是其它金属导电体的结构。在本实施例中，优先采用化学沉积铜层的方 法制成导电的种子层6,化学沉积铜的厚度是0. 8 μ m。
[0071] 第5步，参见图20,在上述导电的种子层6上贴附感光薄膜，通过图形转移形成电 镀阻挡层7,露出线路图形。在本实施例中采用感光薄膜材料，并经过贴膜、曝光与显影形成 所需要的电镀阻挡层7。
[0072] 第6步，参见图21，对上述含电镀阻挡层7的基板3进行电镀，在形成线路图形的 同时，盲孔由电镀填充形成实心导电柱8,如图21所示，其中，9为线路图形与通孔5的电镀 层。图形电镀采用陶氏化学的电镀填孔药水，其中硫酸铜浓度是220g/L，硫酸浓度是45ml/ L〇
[0073] 第7步，对含电镀阻挡层7的基板3继续进行化学镀，在线路图形和通孔5的电镀 层9上再镀一层金属保护层10-钯，如图22所示，金属保护层10为化学镀的钯，药水为胶 体钯药水，流程为：微蚀、预浸、活化、促化。
[0074] 第8步，参见图23,去掉电镀阻挡层7。
[0075] 第9步，参见图24,去除裸露的种子层和多余的铜箔导电层，保留线路图形和通 孔。去除裸露的种子层与铜箔导电层的方法采用化学蚀刻的方式。在本实施例中，采用闪 蚀的方法去除裸露的种子层和铜箔导电层，闪蚀药水为硫酸和双氧水混合物以及相应的添 加剂。
[0076] 第10步，参见图25,用化学方法选择性蚀刻去除金属保护层10(钯），在本实施例 中采用去钯药水，以此去除线路图形和通孔5内的钯，对线路图形和通孔内的铜的蚀刻量 小。
[0077] 第11步，根据叠层的需要，重复以上步骤1-10制作上一层线路，实现叠孔结构的 层间互连和精细线路制作。
[0078] 实施例2
[0079] 第1步?第6步，与实施例1中相同。
[0080] 第7步，参见图22,对含电镀阻挡层7的基板3继续进行电镀，在线路图形上和通 孔上再电镀一层金属保护层10-光亮镍，如图22所示，金属保护层10为电镀的光亮镍，光 亮镍的厚度为3 μ m。
[0081] 第8步，参见图23,去掉电镀阻挡层7。
[0082] 第9步，参见图24,去除裸露的种子层和多余的铜箔导电层，保留线路图形和通孔 5,形成所需要的导电图形。去除裸露的种子层与铜箔导电层的方法采用化学蚀刻的方式。 在本实施例中，采用闪蚀的方法去除裸露的种子层和导电层，闪蚀药水为硫酸和双氧水混 合物以及相应的添加剂。
[0083] 第10步，参见图25,用化学方法选择性蚀刻去除金属保护层10 (光亮镍），在本实 施例中采用去镍药水，该药水为厦门麦特新科技有限公司生产的HN-256褪镍剂，以此去除 线路图形和通孔内的镀镍层，对线路图形和通孔内的铜的蚀刻量小。
[0084] 第11步，根据叠层的需要，重复以上步骤1-10制作上一层线路，实现叠孔结构的 层间互连和精细线路制作。
[0085] 实施例3
[0086] 第1步?第6步，与实施例1中相同。
[0087] 第7步，参见图22,对含电镀阻挡层7的基板3继续进行化学镀，在线路图形上和 通孔上再镀一层金属保护层10--银，如图22所示，金属保护层10为化学镀的银，银的厚度 为 0· 15 μ m。
[0088] 第8步，参见图23,去掉电镀阻挡层7。
[0089] 第9步，参见图24,去除裸露的种子层和多余的铜箔导电层，保留线路图形和通孔 5,形成所需要的线路图形。去除裸露的种子层与铜箔导电层的方法采用化学蚀刻的方式。 在本实施例中，采用闪蚀的方法去除裸露的种子层和铜箔导电层，闪蚀药水为硫酸和双氧 水混合物以及相应的添加剂。
[0090] 第10步，参见图25,用化学方法选择性蚀刻去除金属保护层10(银），在本实施例 中采用去银药水，该药水为深圳市迪斯恩科技有限公司生产DSE-22退银液，以此去除线路 图形和通孔内的银，去银后的线路图形和通孔铜表面平整光滑，对线路图形和通孔内的铜 的蚀刻量小。
[0091] 第11步，根据叠层的需要，重复以上步骤1-10制作上一层线路，实现叠孔结构的 层间互连和精细线路制作。
[0092] 本发明基于改良的半加成方法，层压表面粗糙度低的铜箔导电层，减薄，并在图形 电镀后，采用化学镀或电镀金属保护层对线路图形和通孔进行保护，在闪蚀后去除该保护 层，适用于印制电路板和1C封装基板的制作。
【权利要求】
1. 一种采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，包括如下步骤： a) 制备一介质层，在介质层上层压粗糙面的粗糙度（Rz)小于4μπι的铜箔形成铜箔导 电层，形成包含介质层与铜箔导电层的复合结构的基板； b) 将铜箔导电层的厚度降低到0. 2?5 μ m ; c) 在介质层与铜箔导电层上制作出通孔或盲孔； d) 在铜箔导电层及盲孔或通孔的孔壁进行导电化处理，形成种子层； e) 在基板表面贴感光薄膜，通过图形转移在基板上形成电镀阻挡层； f) 对上述含电镀阻挡层的基板进行电镀，在形成线路图形的同时，对通孔、盲孔孔壁进 行电镀，或通孔、盲孔由电镀填充形成实心导电柱； g) 用化学镀或电镀的方法，在线路图形表面形成金属保护层； h) 去除上述电镀阻挡层； i) 用闪蚀方法去除裸露的种子层和其下的铜箔导电层，保留电镀形成的线路图形，形 成线路图形； j) 去除金属保护层； k) 在线路板上重复以上步骤a)?j)，制成多层印制线路板。
2. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤a)中所述的铜箔为无棱线铜箔、低棱线铜箔、或反转铜箔，该种铜箔粗糙面的粗糙度 (Rz)小于 4 μ m。
3. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤b)将铜箔导电层的厚度降低到0. 2?5 μ m的方法为：采用机械、化学或两者相结合的 方法；其中，机械方法包括：磨板、抛光；化学方法为减薄、蚀刻、超粗化、棕化或黑化处理。
4. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤c)中，采用机械或激光钻孔的方式形成通孔或盲孔。
5. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤d)中，采用化学沉积或物理沉积的方法在通孔或盲孔的孔壁上形成导电种子层。
6. 如权利要求5所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤d)中，在沉积之前对孔壁进行去钻污、除油、微蚀等清洁处理。
7. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤f)中，电镀只在裸露的铜箔导电层上进行。
8. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤g)中用化学镀或电镀的方法，在线路图形表面形成的金属保护层选用钯、银、镍、锡中 的一种，或选用镍磷合金、锡铅合金。
9. 如权利要求1所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 步骤j)中去除金属保护层的方法为：采用水平喷洒或垂直浸没的设备以及选择性蚀刻药 水，即用对铜溶解度小、对金属保护层溶解度大的药水除去金属保护层，使铜线路图形露 出。
10. 如权利要求9所述的采用新型改良的半加成法制作印制电路板的方法，其特征是， 所述的选择性蚀刻药水包括去钯药水、去银药水、去镍和镍磷合金药水或去锡和锡铅合金 药水。
【文档编号】H05K3/42GK104113994SQ201310139462
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】付海涛, 罗永红, 赵丽, 程凡雄, 陈培峰 申请人:上海美维科技有限公司