專利名稱：制造具有通孔的印刷電路板、電子設備單元的方法以及撓性線路薄膜在這種設備單元中 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分的制造具有通孔的印刷電路板的方法。本發(fā)明還涉及一種電子設備單元，其中該電子設備單元特定任務功能并且包括電子電路和/或電子功能組件以及用于連接所述電子電路和/或電子功能組件的至少一個單獨的線路載體，此外本發(fā)明還涉及一種用于這種設備單元的撓性線路薄膜。
在用于制造雙層或多層印刷電路板的方法中，通孔和尤其是微通孔在小于200μm的焊盤直徑的最小空間上通常存在問題。按照現(xiàn)有技術比如可以制作具有75至100μm孔直徑的微導孔和250至300μm直徑的焊盤。
相應的任務參見比如P.C.M GmbH公司，Hattsteiner Allee17，61250Usingen的資料，URL:http://www.p-m-c.de/Produkte/Standardleiterplatten/techrdllp_d.htm。
此外，為了制造具有閉合通孔和微小層厚度的電路載體，通常眾所周知的是在雙面鍍銅薄膜中插入并形成通孔的孔。接著鍍銅，其中所述的銅可能還要被電鍍增強。在涂敷一種感光層之后，電路圖借助照相正片被涂敷。一種漆被用作電路圖的腐蝕保護。在其余的處理步驟中電路圖被腐蝕，并且將腐蝕保護去除。
從而這種印刷電路板的制造成本相對比較貴。
此外在文件WO2004/015161A1中公開了用于通過重離子輻照和隨后的腐蝕過程來處理載體材料的一種方法和一種裝置，其用于使印刷電路板或載體材料的載體介質的表面粗糙，從而使隨后將要涂敷的銅層可靠地附著在載體介質或載體材料經過相應處理的表面上。
如果銅層沒有粘合而被涂敷到所述載體介質或載體材料上，并且如果在所述載體介質或載體材料中涉及諸如聚酰亞胺的合成材料時，那么所述表面的粗糙化是尤其重要的。
聚酰亞胺(PolyimidPl)被用于高級的柔韌的、也即撓性的印刷電路板。這種載體介質的其他例子是聚萘(PolyethylennaphtalatPEN)或聚酯(PolyesterPET)。對于剛性的印刷電路板，比如可以采用CEM1、FR2或FR4作為載體介質。
在現(xiàn)有的用于制造印刷電路板的制造過程中，在實現(xiàn)通孔的時間點時采用了已經被鍍銅的載體介質。這導致在制造電子通孔時至少在幾個位置上被涂敷了另一個銅層，由此使最終形成的印刷電路板的線路的厚度增加。此外，由于第一銅層可能被第二銅層代替，所以用于涂敷第一銅層的耗費是多余的。
另一缺點在于，全部所形成的較厚的銅層僅允許一個較粗的線路構造來作為一個較薄的總銅層。此外還應當試圖實現(xiàn)對通孔的位置需求的進一步縮減，從而比如能夠在印刷電路板的給定表面上比當前更多地進行配置。
眾所周知的還有具有撓性線路薄膜的設備單元，在所述線路薄膜上在由其上所布置的線路所形成的線路構造中形成連接點，在所述連接點上在線路構造的單個線路之間或者在線路構造的線路與電子電路或常規(guī)的電子功能組件之間形成連接。對于這種設備單元比如是撓性的顯示器和無繩的或移動的電話設備，其中所述電話設備或者具有那種帶撓性線路薄膜的撓性顯示器或者另外具有撓性的線路薄膜。與此同時，當前正向越來越小和/或越復雜的功能設備單元發(fā)展。
前面最后部分說明這種設備單元的內部構造變得越來越精細和越來越小。這尤其關系到線路薄膜的線路構造，其中在所述的線路構造內部形成一些位置，在這些位置上，線路構造的單個線路之間或者與電子電路或常規(guī)電子功能組件實現(xiàn)連接。所述的位置此外比如可以作為通孔或專有的連接點而被形成。但是對于選定的位置也可以把所述兩種措施相組合。在此通常在總是最小的空間上需要最大數(shù)量的這種連接位置。
通孔基于的是在線路薄膜上插入的通道。連接點基于的是規(guī)定尺寸的小連接面，也稱作焊盤。所選擇的通道的直徑或者與其有關的連接點的之間決定了在給定平面單元中可布置的通孔或連接點的最大數(shù)量。由于隨著設備單元的逐漸小型化，但也隨著在設備單元中所需要的電路的逐漸復雜化，對于在這種平面單元中可布置的連接點的數(shù)量要求提高了，所以對于通孔或焊盤的小的直徑是重要的。
當前可以制造20nm及其以上范圍直徑的技術孔或通道。這可以用重離子照射或精細激光(Feinstlasern)的方法來實現(xiàn)。在此所形成的孔或者在相應的期望位置上的相應的孔群可以借助隨后的腐蝕步驟而分別擴展到給定尺寸的孔。所選擇的擴展的可能的尺寸比如可以處于1到5μm之間。但也可以選擇得更小或更大。上述的所選擇的尺寸本來就非常小了。在很多情況下，所述孔或通道比如可以擴展到20到40μm之間，并且與75到150μm量級的焊盤相組合。從而基于此的連接位置還總是比利用常規(guī)方法所制造的要小得多。從而可以以至少150至300DPl量級的密度來實現(xiàn)連接位置。
在文件DE19835158A1中公開了一種用于制造電路板的方法，其中在其上能夠設置一個通孔的位置上借助一種相應的制造孔的方法最多插入唯一一個孔。所推薦的制造孔的方法是激光打孔，并且在激光打孔的位置處進行機械打孔。所述激光打孔和機械打孔相鄰進行。兩種方法的打孔結果從而同樣可以相鄰地觀測。由于機械打孔的打孔效果比較粗，所以可以設想激光打孔的打孔結果也是比較粗的。無論如何都談不上通過精細激光至少能夠在應設置一個通孔的位置上能夠設置至少一個唯一的孔。
在文件US3904783A中公開了一種用于制造印刷電路的方法，其關鍵之處在于在某些方法階段采用一種特殊材料來覆蓋印刷電路的表面。雖然所述電路也涉及通孔。但是尤其沒有描述如何以及以何種方式來開鑿通孔。
在文件DE10058822A1中公開了一種用于通過重離子輻照來處理載體薄膜的方法，其中這種輻照與隨后的時間和速度控制的腐蝕步驟相結合被用作產生所期望表面深度輪廓的基礎，在此基礎上又以機械方式固定另外一層。明確排除了重離子射穿。從而該技術水平并沒有超過開篇所述的根據(jù)文件WO2004/015161所述的技術水平。
在文件DE3337049C2和DE19650881C2中公開了不同材料的重離子輻照方法，其中所述材料也被射穿。但所述的射穿并沒有涉及通孔的制造，而是涉及沿相互垂直方向一般具有不同電導率的材料的制造。在這種情況下，相鄰射穿中基本是單獨的射穿。
從而本發(fā)明的任務在于，提供一種用于制造具有通孔的開篇所述種類的印刷電路板的方法，該方法的制造步驟簡單因而成本低廉，該方法能夠制造最小的通孔，并且還可以應用于無粘合劑生產的撓性印刷電路板的情況下。
本發(fā)明的任務還在于，改善開篇所述種類的設備單元，其方式是在保持或改善造價因素的情況下實現(xiàn)小型化和/或可由該設備單元完成的功能復雜程度上的提升。此外本發(fā)明的任務還在于在相應的設備單元中提供這種撓性線路薄膜的使用，通過所述設備單元來解決同樣的任務。
所述任務的第一部分根據(jù)本發(fā)明通過一種具有權利要求1特征部分所述的方法步驟的方法得到解決。
因此在制造通孔的時間點使用在表面上還沒有銅層的載體介質。從而省卻了直至所述時刻在所述載體介質上裝配所述銅層的必要制造步驟。從而最終簡化了制造印刷電路板的整個方法。
在裝配任意層之前，在印刷電路板的通孔的規(guī)定位置上，利用一種分別制造至少一個唯一孔的孔制造方法(重離子輻照和/或精細激光)在一個各自相關的位置上分別產生至少一個唯一的孔。也就是說所生成的這些通孔分別至少由一個唯一的但通常是由許多最小的穿透的孔組成。
除了重離子輻照和/或精細激光外，根據(jù)不同情況也可以采用激光技術或打孔技術。所述重離子或精細激光輻照尤其具有的優(yōu)點在于可以實現(xiàn)最小的通孔。
借助隨后的腐蝕過程可以把所制造的孔腐蝕到所期望的程度。在此，如果比如所采用的制造孔的方法導致在一給定的位置上在給定環(huán)境下同時產生多于唯一一個的孔(這比如在重離子輻照的情況下是可能的)那么在必要時把更多的相互鄰近的孔擴展為唯一一個所期望尺寸的較大孔。但是這些最終形成的孔總共也只有比如1至5μm的孔直徑，目前對于通孔而言這是可以實現(xiàn)的最小孔。
只有在隨后的方法步驟中，才對印刷電路板的載體介質或載體材料表面進行敷銅。在這種情況下，穿過在前面方法步驟中制造的孔同時實現(xiàn)在所述銅涂層之間的通孔。由于該方法步驟在任何情況下都是必要的(因為否則該通孔就無法電氣使用)，所以事先提供已經敷銅的載體介質的措施是多余的。在此利用本發(fā)明的方法避免了這種多余措施。
因為到目前為止還不沒有銅層，所以所述銅涂層的厚度是最小的。從而可以利用該涂層來產生最精細的線路構造。
此外，小直徑通孔具有非常獨特的優(yōu)點在制造電氣通孔時完全以及近似地與表面齊平地用銅來填充這些通孔。
在流過該通孔最大電流強度方面這是有利的，并且在沒有附加耗費的其它步驟的情況下保持載體介質的表面平整方面，這也是有利的。
否則就必須在附加的工作步驟中對孔進行填充，并且把末端磨平。
在填充較大的孔時，也即通孔，如果它不能利用所述的敷銅同時完全地被填充，那么從而在通孔的末端通常產生起伏的蓋。只有當通孔被填充并且末端是平的，那么其上的平面才可以用于比如線路或以任意形式用于任意常規(guī)的電路構造。但是利用本發(fā)明的方法步驟應當能夠實現(xiàn)這些應用。也就是說，利用所提供的方法步驟能夠以最小的耗費實現(xiàn)印刷電路板載體介質表面的全部最大面積的利用，并且在此還能夠使用最精細的構造。從而比如能夠使印刷電路板縮小，和/或提高在其之上或利用其所實現(xiàn)的電路構造的復雜程度。
最后可以實施其他的、也即目前所眾所周知的方法步驟，以最后獲得完全所期望的印刷電路板。
由于通孔非常小，所以可以在載體介質或載體印刷電路板的給定平面上相應地設置更多的通孔。如果印刷電路板比如應當用于具有非常高的直至極其高的分辨率的新型顯示器，那么這是非常有利的。這些顯示器需要以相應的方式在最小的空間上布置有非常多的連接。另一例子是比如設置電源線的通孔。為此能夠容易地制造較多的相鄰的通孔，其中所述通孔則比如利用在其末端的相當大的焊盤而進行并聯(lián)，而所述焊盤總體上仍然很小。
根據(jù)所述任務第一部分的本發(fā)明的有利擴展是相應所屬的從屬權利要求的主題。
之后，在唯一的載體介質上敷銅之前，也即在該載體介質上沒有任何的銅，也就是說沒有任何的敷銅或任何銅線路，來對線路進行構造并為以后的步驟而被活化。之后，在化學鍍銅過程中在被活化的線路上鍍銅，其中同時通孔被導通。也即，節(jié)約了平面敷銅，并立即形成印刷電路板。
在實用該方法時其優(yōu)點是，制造成本與現(xiàn)有的薄膜相當，其中所述薄膜作為原材料而被提供，兩面被敷銅并且沒有通孔和線路。
另外可以作為孔制造方法而使用前述的重離子輻照。同樣如前所述，從而可以實現(xiàn)最小的通孔。如果不需要如此小的通孔，那么這些孔也可以借助激光方法或精細激光方法來產生。如果通孔可能還比較粗，那么也可以借助常規(guī)的打孔方法來產生這些孔。但在必要時必須放棄一些優(yōu)點。
進一步有利的是可以使用如聚酰亞胺的撓性材料來作為載體介質，這是因為由此比如就可以制造撓性印刷電路板。所述印刷電路板甚至具有最小的通孔和最精細的線路構造。所述的最小的通孔顯然比目前已知的通孔要小。還具有的優(yōu)點是，隨著電氣通孔的實施同時完全地被填充，使得其末端是平面。因此它可以被配置在BGA(Ball Grid Array，球柵陣列)、CSP(Cip Size Packaging)或Flip-Chip(倒裝芯片)的最小的接點中。
如果需要對線路進行銅增強，這比如在供電線路中可能是這種情況，那么這利用常規(guī)的方法就可以容易地實現(xiàn)。
另一優(yōu)點在于，不必實施使載體介質表面粗糙的方法步驟，其中該方法步驟是為了敷銅而進行預先蝕洗處理，而是在為了制造通孔的通孔而對載體介質進行重離子輻照或精細激光照射時同時地進行。這比如如此來實現(xiàn)，即在規(guī)定的位置制造通孔，而在其他相應的位置通過相應地控制重離子輻照或精細激光的強度使載體介質的表面僅僅更加粗糙。所述的粗糙化在此如此來實現(xiàn)，即重離子或精細激光在載體介質表面的有關位置上至少基本上僅僅在表面上侵蝕載體介質。
隨著能夠使載體介質的表面粗糙化，所帶來的優(yōu)點是，不用粘合劑就可以涂敷印刷電路板的敷銅。
用于把孔腐蝕到期望尺寸的腐蝕處理可以以簡單的方式根據(jù)腐蝕的處理時間來進行控制。在此可以毫無問題地進行控制，使得通孔的孔尺寸為1至5μm的量級。此外還可以容易地借助通孔上的相應大的焊盤把通孔進行并聯(lián)。
關于所述任務的第二部分，該部分任務根據(jù)本發(fā)明通過一種具有權利要求9的特征的設備單元而得到解決。關于撓性線路薄膜的使用，該部分任務根據(jù)本發(fā)明通過使用一種具有權利要求12的特征的撓性線路薄膜而得到解決。
根據(jù)本發(fā)明的電子設備單元至少使用了唯一一個由撓性線路薄膜構成的線路載體，其中所述電子設備單元執(zhí)行一個或多個任務專有的功能，并為此具有電子電路和/或電子功能組件以及為了連接所述電子電路和/或電子功能組件而至少具有唯一一個線路載體，其中所述撓性線路薄膜為了連接所述電子電路和/或電子功能組件而具有連接點，而該連接點具有或不具有薄膜通孔和/或連接線路的薄膜通孔，其中所述薄膜通孔利用薄膜通道來構成，而所述薄膜通道至少來自于通過重離子輻照或精細激光所產生的通道。
關于根據(jù)本發(fā)明具有薄膜通孔的撓性線路薄膜在電子設備單元中的使用，所提出的任務通過使用一種具有通孔的撓性線路薄膜而得以解決，其中所述通孔利用薄膜通道來構成，而所述薄膜通道至少來自于通過重離子輻照或精細激光所產生的通道。
不但關于本發(fā)明的電子設備單元，而且關于根據(jù)本發(fā)明對撓性線路薄膜的使用，如此獲得了在所述任務中所包含的優(yōu)點，即可以成本低廉地制造撓性線路薄膜，并且利用它或者在最小的空間上實現(xiàn)電路，亦即使電路最小化，或者在相應較小的最小化程度上可以連接相應較復雜的電路或電路功能。
針對固定或移動應用場合，如果例如應當把迄今為止所使用的剛性顯示器替換為成本低廉的撓性顯示器，那么目前采用的剛性顯示器的玻璃表面的厚度就要大大減薄使其可以彎曲為一個輕微的弧形，這耗費巨大并且造價昂貴。由于變薄處理大大增加了這種顯示器的造價。而且在此僅可實現(xiàn)大于1m的曲率半徑。
可以以低廉的成本來制造撓性線路薄膜。另外它可以利用重離子和精細激光來處理。從而可以在其上實現(xiàn)線路構造，其中所述線路構造非常小，或者所述線路構造可以用于復雜得多的電路或電路功能。它可以實現(xiàn)如開篇所述的150至300DPI以及更小的分辨率。
在必須實現(xiàn)具有高得多的分辨率以及精細得多的顏色區(qū)分的小的和最小顯示器的情況下，這尤其具有決定意義。
根據(jù)所述任務的第二部分在本發(fā)明的有利的擴展是相應從屬權利要求的主題。
由此，本發(fā)明的措施尤其如前所述結合撓性顯示器并結合無繩或移動電話來實現(xiàn)，其中采用了相應的顯示器。此外，本發(fā)明的方案然而也可以應用于任何采用撓性線路薄膜之處。
在撓性顯示器中電路和電路功能的最小化程度或復雜性直線增加，這樣比如分辨率和顏色顯示就會愈加改善。
權利要求
1.用于制造具有通孔的印刷電路板的方法，其中所述印刷電路板由一種載體介質組成，在該載體介質上最終布置了所有其他裝置，利用這些裝置并結合所述載體介質來實現(xiàn)所述的印刷電路板，其特征在于，所述的唯一載體介質在插入所有其他裝置之前在稍后的印刷電路板為通孔所規(guī)定的位置上利用一種孔制造方法被處理以分別產生至少唯一一個的孔，所述的孔制造方法是重離子輻照和/或精細激光，并且接著執(zhí)行腐蝕過程，利用該腐蝕過程在所述的通孔位置上把各個孔腐蝕為期望的尺寸，或者把相應一個孔腐蝕為一個期望的尺寸，或者把相應多個孔腐蝕為一個或多個期望尺寸的孔，并且執(zhí)行敷銅過程，在該過程中載體介質所具有的上表面和下表面被敷銅，并在此同時地通過在前面的方法步驟中所產生的孔來制造電氣導通的通孔，其中在所述上表面和下表面上布置所有其他裝置以在稍后的步驟中形成印刷電路板，并然后實現(xiàn)用于布置所有其他裝置的所有其他步驟，以實現(xiàn)完整的印刷電路板。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述敷銅過程之前在所述唯一載體介質上構造線路圖，并為之后的步驟而被活化，并且在隨后的敷銅過程中在所述被活化的線路圖上鍍銅，并在此同時地把所述通孔導通。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，作為載體介質使用了聚酰亞胺薄膜。
4.根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在對載體介質進行重離子輻照或精細激光照射時，同時地對重離子輻照或精細激光所涉及的載體介質的一側上的位置執(zhí)行粗糙化，其中重離子輻照或精細激光的強度分別在有關位置上分別如此進行變化，使得重離子或精細激光至少基本上僅僅在載體介質表面上侵蝕載體介質，并且在此使表面粗糙化。
5.根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述印刷電路板作為無粘合劑的印刷電路板來實現(xiàn)。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，用于把孔腐蝕到期望尺寸的所述腐蝕過程根據(jù)腐蝕的過程時間而被控制。
7.根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在相應需要的情況下，借助在載體介質上面和下面被構造成相應尺寸的焊盤將較多的通孔在通孔之上和之下進行并聯(lián)。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述孔的腐蝕以以下方式來執(zhí)行，即將孔的尺寸保持在1至5μm量級中。
9.具有電子電路和/或電子功能組件以及用于連接所述電子電路和/或電子功能組件的至少唯一一個線路載體的電子設備單元，其中所述電子電路和/或電子功能組件具有一種或多種任務專有的功能，并且其中所述線路載體通過一種撓性線路薄膜來構造，其中所述撓性線路薄膜為了連接所述電子電路和/或電子功能組件而具有連接點，而其中所述連接點具有或不具有薄膜通孔和/或連接線路的薄膜通孔，其中所述薄膜通孔利用薄膜通孔來構成，該薄膜通孔至少是由于使用重離子輻照或精細激光所產生的通孔。
10.根據(jù)權利要求9所述的設備單元，其具有總體構成一個撓性顯示器的多個裝置。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的設備單元，其具有總體構成一個無繩或移動電話的多個裝置。
12.在根據(jù)權利要求9至11之一所述的電子設備單元中，使用具有由薄膜通孔所構成的薄膜通孔的撓性線路薄膜，其中所述薄膜通孔至少是由于使用重離子輻照或精細激光所產生的通孔，其中所述通孔具有20nm和更大范圍的直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造印刷電路板的方法，其中所述印刷電路板另外也可以無粘合劑地、撓性地并利用具有比如1至5μm量級直徑的最小通孔來實現(xiàn)。該方法是基于用于所述印刷電路板的一種還沒有被敷銅的載體介質。在所述唯一提供的載體介質中為了制造最小的通孔而借助重離子或精細激光來射穿或照射通孔。接著才進行載體介質表面的敷銅。同時地制造電氣通孔。如果所提供的載體介質比如是撓性聚酰亞胺并且還沒有敷銅，那么可以隨著孔的插入同時地還通過重離子輻照或精細激光的相應強度控制而將載體介質的表面粗糙化。接著按照常規(guī)的方法來制備所期望的印刷電路板。另外還涉及一種電子設備單元以及在這種設備單元中撓性線路薄膜的使用，其中相應使用了一種至少具有薄膜通孔的撓性線路薄膜，所述薄膜通孔由薄膜通道來構成，所述薄膜通道至少是由于利用重離子輻照所產生的通道。
文檔編號H05K3/00GK1981566SQ200580022356
公開日2007年6月13日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權日2004年6月30日
發(fā)明者G·布希 申請人:西門子公司