[发明专利]一种基于覆铜板的激光辅助选区微去除铜膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于覆铜板的激光辅助选区去除铜膜方法，可以在覆铜板材料上去除可控图案的铜箔，属于微加工领域。

背景技术

激光具有单色性好，相干性好，方向性好的特点，并且易于与计算机连接实现自动化控制。因此，激光加工得到了广泛的应用。经过透镜聚焦后的激光在焦平面具有非常高的能量密度，可以对材料进行打孔、切割、焊接、划片、热处理、打标、清洗等各种加工。高能量光子还能引发或控制光化学反应，实现激光刻蚀、光化学沉积、立体光刻等光化学反应加工。激光加工与工件不接触、表面变形小、不需要工具、加工速度快、效率高、精度高、可控性好，可加工各种材料。激光加工是未来最主要的加工手段之一。

随着科学技术的发展，人类文明进入了信息时代。它要求电子产品向轻便化、薄型化、短小化和多功能化发展。为了满足电子产品的发展要求，印刷线路板也从单面发展到双面、多层、挠性以及刚挠结合，并不断向高精度、高密度、高频和高可靠性方向发展，不断缩小体积、降低成本、提高性能。覆铜板(CCL)是制造印刷线路板的主要基板材料，起着导电、绝缘和支撑的功能。它主要由导体材料(如铜箔)和绝缘基膜(如聚酯)等材料组成。目前用得最多的覆铜板是挠性覆铜板(FCCL)，主要品种有聚酰亚胺薄膜和聚酯薄膜为基材两种，前者价格高、耐热性好；而后者综合性能好、成本低，产品形态可分为卷状和片材。

在FCCL上制作的电路称为挠性印制电路板(FPC)，简称软板或柔性线路板。由于它使用的材料柔韧性比较好，在电子产品装配密集化和制作多功能化方面有很大的优势，FPC成为印制电路板行业中增长最快的一个品种。此外，这种电路板散热性好，可弯曲、折叠、卷挠，还可在三维空间随意移动和伸缩。它已经由最初在军工、国防领域的应用转向电子、汽车等民用领域。折叠手机、数码相机、笔记本电脑、喷墨打印机带状引线、硬盘驱动磁头引线、汽车传感器、仪表盘、导航器和GPS定位系统等现代消费类电子产品，几乎都离不开FPC。

在覆铜板上制作电路板就是将不需要的铜箔去掉，留下需要的电路部分。传统的印刷电路工艺技术包括照相制板、图像转移、蚀刻、钻孔、孔金属化、表面金属涂敷以及有机材料涂敷等工序，制作工艺复杂、设备精度要求高、精度低、成本高，且容易产生导线凹陷，制作周期较长、柔性化程度差，不适合中小批量生产。另外还有光化学法制作电路板，它包括表面处理、贴压感光干膜、曝光、显影、图形电镀、退膜、差分蚀刻等工序，比印刷制作电路成功率高、精度高，但是感光工艺复杂，需要制作菲林片，不适于大规模生产。

近几年出现了几种新的电路板制作技术。Atotech德国公司开发了一种制作超细线路的深沟填充新技术，称为“沟填技术(TrenchFilling)”，适用于新一代的集成电路(IC)封装载板生产。“沟填技术”是在绝缘基板表面由激光开沟形成凹槽，再化学镀与电镀铜填充凹槽，然后磨板除去表面铜层在凹槽内留有铜导体形成线路。有报道称它可以实现量产的最小线宽/线距为17μm/17μm，然而存在线路结合力差等弱点。美国DKNResearch和日本NYIndustry公司合作，开发了全印刷工艺技术生产高密度挠性电路，导线宽度与间距可以小至30μm。

以上的方法都存在共同的缺点：操作复杂，成本高，周期长且污染环境，不能制备随意的图形且精度都受到模板的限制。随着激光的出现，制作FPC出现了新的方法。激光直接刻蚀技术可以大大简化图像转移、蚀刻、钻孔等工艺，摆脱传统掩模的束缚，通过将激光束作用于基板上的铜层表面，直接去除不同厚度的铜层，从而制作出所需的电路图形。激光直写布线适合大、小批量生产，周期短，精度高，设备简单，无需制备模板。华中科技大学在2003年以前就开始了激光刻蚀直接布线技术的研究并申请了专利，但是还处于试验阶段。他们用355nm紫外激光刻蚀铜缝宽达到30μm。

由于FCCL基底与铜箔熔点相差较大，用激光直接刻蚀难以实现无损伤基底完全去除铜箔，特别是要想刻蚀较大尺寸的图案更是不可能。

发明内容

本发明旨在解决目前在覆铜板上制作任意图案、无损伤基底及速度慢的难题，提出一种基于覆铜板的激光辅助选区去除铜膜方法，该方法将传统印刷技术与激光技术相结合，制图工艺简单，方便快捷，效率高，能在覆铜板表面选任意区域，且具有可控选区的形状，能无损伤基底绝缘膜去除选区铜膜。

本发明采用的选区去除装置包括控制输出信号频率的计算机、激光器、计算机与激光器连接的数据线、激光运动控制系统、工作台、夹具等，材料包括覆铜板、刻蚀剂、涂料等。