[發明專利]一種用激光直接成型技術加工電路板的方法

有效

• 申請號: 201310756352.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103917052B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 洪少彬;婁塔·克萊恩;胡宏宇
• 申請（專利權）人: 天津市德中技術發展有限公司
• 主分類號: H05K3/06
• 分類號: H05K3/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明屬于電路板制造領域，尤其是一種用激光直接成型技術加工電路板的方法。

背景技術

減成法電路板的制作包括一系列加工過程：打孔、孔金屬化及電鍍銅加厚、制作導電線路、制作阻焊字符、外型加工等等。其中，最重要的過程之一，就是線路的制作，即按照設計要求，去除掉非導電圖案部分的金屬導電層，用保留下的金屬層部分作為線路。

去除不需要的導電層通常用印制--蝕刻方法，先在覆銅箔板表面上進行圖形轉移，將需要保留的導電圖形部分的導電層，通常是銅箔，用保護性材料--抗蝕劑覆蓋起來，而把非導電圖案部分，即將要去掉的銅則裸露在外。蝕刻時，蝕刻劑與裸暴的金屬銅相互接觸，發生反應，把銅溶解到蝕刻劑溶液中，達到了除去的目的。

印制--蝕刻方法的加工精度受很多因素影響，難以控制，導致做出的電路圖形的幾何尺寸偏離設計要求，不適合制造極其精細的電路結構，比如由于圖形轉移精度不高，側腐蝕效應等，都是長期以來電路板加工制程中的難題。此外，蝕刻方法流程長而復雜，需要的工藝設備、材料多，使得高精度、高質量電路板生產需要資金、場地、人員配備的成本高，生產過程柔性差，行業進入的門檻高，滿足不了本地化就近、快速、靈活制作的需求。

近年來，激光技術在電子行業的應用因為精度高、步驟少、環保等優勢，越來越受關注，目前主要有兩種技術已經在電路板制造行業進入實用領域：激光直接成像技術，和最近出現的激光直接成型技術。

激光直接成像即LDI-Laser Direct Imaging技術，加工過程中并不產生材料的物理移除，只是將激光能量作用在材料上，使之感光而發生聚合、分解等反應，材料的物理移除靠由隨后的顯影工序完成。大致流程是，用激光直接在涂覆感光材料的電路板基材上曝光，形成線路圖案的正相或負相潛象，經顯影后獲得抗電鍍或抗蝕刻掩膜，隨后直接蝕刻或反鍍金屬抗蝕劑。這種技術不需要照相制版、貼膜等工序，減少了生產裝備，縮短了流程，并提高了加工質量和精度，增加了制造柔性，已經在批量生產中得到了應用。

而所謂激光直接成型技術，相比上述激光直接成像技術更進一步，加工時直接光蝕去除材料，甚至去除導電層，不需要顯影，甚至不需要后續的蝕刻工序。大致流程是，按照設計要求的圖案結構，把激光投照到材料表面上，使選定的材料升華汽化、或產生其它形態變化，從而被去移除，直接形成抗蝕掩膜圖案，然后進行蝕刻加工或其它加工，獲得最終的導電結構。若移除的是導電層，則不再需要后續加工步驟，一步就獲得需要的導電結構。這種用激光一步成型電路圖案的制造PCB的技術，被稱為激光直接成型即LDS—Laser Direct Structuring，需要的裝備和加工步驟更少，操作更加簡單，產品精度和質量更高，作為未來技術，開始走向高端市場。

采用這種技術，加工厚度25μm以下的銅箔比較容易，加工厚度超過35μm的銅箔則比較困難。當前，市場上通用的覆銅箔板基材的銅箔厚度以厚18μm或35μm的品種為主，其中覆銅箔厚度為18μm的品種更適合激光直接成型技術加工，可以用來經濟、有質量地加工單面電路板。

然而，按照IPC標準，電路板金屬化孔孔壁銅導電層厚度需要達到18μm以上。為了向孔壁上涂覆足夠厚度的金屬銅，采用當前的技術，會同時向板面上電鍍銅，繼續加厚已有的金屬銅導電層，并且由于電鍍技術深度能力的限制，因加厚而增加的厚度會超過孔壁上的銅厚，即經過孔金屬化后，原來覆有18μm銅箔的基板材料表面的銅箔厚度將超過36μm，而原來覆有35μm銅箔的基板材料表面的銅箔厚度將超過53μm。如上所述，激光直接成型技術加工厚度超過35μm的銅箔則比較困難，這導致大多數雙面板、多層板，如果不采用特殊基板材料，難以實現激光直接成型導電結構。

無獨有偶，機械直接成型技術制作電路板也有類似的加工困難。所謂機械直接成型制電路板技術，即按照設計要求，采用定深銑削的方法，選擇性去除基板材料上不需要的金屬導電層，用保留下金屬層作為導電圖案的技術。機械直接成型制電路板時大都使用錐形或小直徑刀具，比如加工寬度為0.1mm的錐形銑刀，寬度為0.2-0.5mm萬用錐形銑刀，或直徑為0.25mm、直徑為0.4mm的平頭銑刀。這些刀具，直徑小、或頭部尖而細，被加工的材料越厚，需要加工的溝道越窄，加工越困難，刀具的壽命就越短。如上文所述，制作雙面電路板、多層板時必需的孔金屬化技術，增加了基板材料表面上導電層厚度，如果不采用特殊基板材料，就導致采用機械直接成型制電路板技術時，制作孔金屬化的雙面板、多層板外層導電圖形過程中，出現刀具消耗快、不能制作精細圖形等等加工難題。

發明內容