专利名称：制造具有通孔的印刷电路板、电子设备单元的方法以及挠性线路薄膜在这种设备单元中 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的制造具有通孔的印刷电路板的方法。本发明还涉及一种电子设备单元，其中该电子设备单元特定任务功能并且包括电子电路和/或电子功能组件以及用于连接所述电子电路和/或电子功能组件的至少一个单独的线路载体，此外本发明还涉及一种用于这种设备单元的挠性线路薄膜。
在用于制造双层或多层印刷电路板的方法中，通孔和尤其是微通孔在小于200μm的焊盘直径的最小空间上通常存在问题。按照现有技术比如可以制作具有75至100μm孔直径的微导孔和250至300μm直径的焊盘。
相应的任务参见比如P.C.M GmbH公司，Hattsteiner Allee17，61250Usingen的资料，URL:http://www.p-m-c.de/Produkte/Standardleiterplatten/techrdllp_d.htm。
此外，为了制造具有闭合通孔和微小层厚度的电路载体，通常众所周知的是在双面镀铜薄膜中插入并形成通孔的孔。接着镀铜，其中所述的铜可能还要被电镀增强。在涂敷一种感光层之后，电路图借助照相正片被涂敷。一种漆被用作电路图的腐蚀保护。在其余的处理步骤中电路图被腐蚀，并且将腐蚀保护去除。
从而这种印刷电路板的制造成本相对比较贵。
此外在文件WO2004/015161A1中公开了用于通过重离子辐照和随后的腐蚀过程来处理载体材料的一种方法和一种装置，其用于使印刷电路板或载体材料的载体介质的表面粗糙，从而使随后将要涂敷的铜层可靠地附着在载体介质或载体材料经过相应处理的表面上。
如果铜层没有粘合而被涂敷到所述载体介质或载体材料上，并且如果在所述载体介质或载体材料中涉及诸如聚酰亚胺的合成材料时，那么所述表面的粗糙化是尤其重要的。
聚酰亚胺(PolyimidPl)被用于高级的柔韧的、也即挠性的印刷电路板。这种载体介质的其他例子是聚萘(PolyethylennaphtalatPEN)或聚酯(PolyesterPET)。对于刚性的印刷电路板，比如可以采用CEM1、FR2或FR4作为载体介质。
在现有的用于制造印刷电路板的制造过程中，在实现通孔的时间点时采用了已经被镀铜的载体介质。这导致在制造电子通孔时至少在几个位置上被涂敷了另一个铜层，由此使最终形成的印刷电路板的线路的厚度增加。此外，由于第一铜层可能被第二铜层代替，所以用于涂敷第一铜层的耗费是多余的。
另一缺点在于，全部所形成的较厚的铜层仅允许一个较粗的线路构造来作为一个较薄的总铜层。此外还应当试图实现对通孔的位置需求的进一步缩减，从而比如能够在印刷电路板的给定表面上比当前更多地进行配置。
众所周知的还有具有挠性线路薄膜的设备单元，在所述线路薄膜上在由其上所布置的线路所形成的线路构造中形成连接点，在所述连接点上在线路构造的单个线路之间或者在线路构造的线路与电子电路或常规的电子功能组件之间形成连接。对于这种设备单元比如是挠性的显示器和无绳的或移动的电话设备，其中所述电话设备或者具有那种带挠性线路薄膜的挠性显示器或者另外具有挠性的线路薄膜。与此同时，当前正向越来越小和/或越复杂的功能设备单元发展。
前面最后部分说明这种设备单元的内部构造变得越来越精细和越来越小。这尤其关系到线路薄膜的线路构造，其中在所述的线路构造内部形成一些位置，在这些位置上，线路构造的单个线路之间或者与电子电路或常规电子功能组件实现连接。所述的位置此外比如可以作为通孔或专有的连接点而被形成。但是对于选定的位置也可以把所述两种措施相组合。在此通常在总是最小的空间上需要最大数量的这种连接位置。
通孔基于的是在线路薄膜上插入的通道。连接点基于的是规定尺寸的小连接面，也称作焊盘。所选择的通道的直径或者与其有关的连接点的之间决定了在给定平面单元中可布置的通孔或连接点的最大数量。由于随着设备单元的逐渐小型化，但也随着在设备单元中所需要的电路的逐渐复杂化，对于在这种平面单元中可布置的连接点的数量要求提高了，所以对于通孔或焊盘的小的直径是重要的。
当前可以制造20nm及其以上范围直径的技术孔或通道。这可以用重离子照射或精细激光(Feinstlasern)的方法来实现。在此所形成的孔或者在相应的期望位置上的相应的孔群可以借助随后的腐蚀步骤而分别扩展到给定尺寸的孔。所选择的扩展的可能的尺寸比如可以处于1到5μm之间。但也可以选择得更小或更大。上述的所选择的尺寸本来就非常小了。在很多情况下，所述孔或通道比如可以扩展到20到40μm之间，并且与75到150μm量级的焊盘相组合。从而基于此的连接位置还总是比利用常规方法所制造的要小得多。从而可以以至少150至300DPl量级的密度来实现连接位置。
在文件DE19835158A1中公开了一种用于制造电路板的方法，其中在其上能够设置一个通孔的位置上借助一种相应的制造孔的方法最多插入唯一一个孔。所推荐的制造孔的方法是激光打孔，并且在激光打孔的位置处进行机械打孔。所述激光打孔和机械打孔相邻进行。两种方法的打孔结果从而同样可以相邻地观测。由于机械打孔的打孔效果比较粗，所以可以设想激光打孔的打孔结果也是比较粗的。无论如何都谈不上通过精细激光至少能够在应设置一个通孔的位置上能够设置至少一个唯一的孔。
在文件US3904783A中公开了一种用于制造印刷电路的方法，其关键之处在于在某些方法阶段采用一种特殊材料来覆盖印刷电路的表面。虽然所述电路也涉及通孔。但是尤其没有描述如何以及以何种方式来开凿通孔。
在文件DE10058822A1中公开了一种用于通过重离子辐照来处理载体薄膜的方法，其中这种辐照与随后的时间和速度控制的腐蚀步骤相结合被用作产生所期望表面深度轮廓的基础，在此基础上又以机械方式固定另外一层。明确排除了重离子射穿。从而该技术水平并没有超过开篇所述的根据文件WO2004/015161所述的技术水平。
在文件DE3337049C2和DE19650881C2中公开了不同材料的重离子辐照方法，其中所述材料也被射穿。但所述的射穿并没有涉及通孔的制造，而是涉及沿相互垂直方向一般具有不同电导率的材料的制造。在这种情况下，相邻射穿中基本是单独的射穿。
从而本发明的任务在于，提供一种用于制造具有通孔的开篇所述种类的印刷电路板的方法，该方法的制造步骤简单因而成本低廉，该方法能够制造最小的通孔，并且还可以应用于无粘合剂生产的挠性印刷电路板的情况下。
本发明的任务还在于，改善开篇所述种类的设备单元，其方式是在保持或改善造价因素的情况下实现小型化和/或可由该设备单元完成的功能复杂程度上的提升。此外本发明的任务还在于在相应的设备单元中提供这种挠性线路薄膜的使用，通过所述设备单元来解决同样的任务。
所述任务的第一部分根据本发明通过一种具有权利要求1特征部分所述的方法步骤的方法得到解决。
因此在制造通孔的时间点使用在表面上还没有铜层的载体介质。从而省却了直至所述时刻在所述载体介质上装配所述铜层的必要制造步骤。从而最终简化了制造印刷电路板的整个方法。
在装配任意层之前，在印刷电路板的通孔的规定位置上，利用一种分别制造至少一个唯一孔的孔制造方法(重离子辐照和/或精细激光)在一个各自相关的位置上分别产生至少一个唯一的孔。也就是说所生成的这些通孔分别至少由一个唯一的但通常是由许多最小的穿透的孔组成。
除了重离子辐照和/或精细激光外，根据不同情况也可以采用激光技术或打孔技术。所述重离子或精细激光辐照尤其具有的优点在于可以实现最小的通孔。
借助随后的腐蚀过程可以把所制造的孔腐蚀到所期望的程度。在此，如果比如所采用的制造孔的方法导致在一给定的位置上在给定环境下同时产生多于唯一一个的孔(这比如在重离子辐照的情况下是可能的)那么在必要时把更多的相互邻近的孔扩展为唯一一个所期望尺寸的较大孔。但是这些最终形成的孔总共也只有比如1至5μm的孔直径，目前对于通孔而言这是可以实现的最小孔。
只有在随后的方法步骤中，才对印刷电路板的载体介质或载体材料表面进行敷铜。在这种情况下，穿过在前面方法步骤中制造的孔同时实现在所述铜涂层之间的通孔。由于该方法步骤在任何情况下都是必要的(因为否则该通孔就无法电气使用)，所以事先提供已经敷铜的载体介质的措施是多余的。在此利用本发明的方法避免了这种多余措施。
因为到目前为止还不没有铜层，所以所述铜涂层的厚度是最小的。从而可以利用该涂层来产生最精细的线路构造。
此外，小直径通孔具有非常独特的优点在制造电气通孔时完全以及近似地与表面齐平地用铜来填充这些通孔。
在流过该通孔最大电流强度方面这是有利的，并且在没有附加耗费的其它步骤的情况下保持载体介质的表面平整方面，这也是有利的。
否则就必须在附加的工作步骤中对孔进行填充，并且把末端磨平。
在填充较大的孔时，也即通孔，如果它不能利用所述的敷铜同时完全地被填充，那么从而在通孔的末端通常产生起伏的盖。只有当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线路或以任意形式用于任意常规的电路构造。但是利用本发明的方法步骤应当能够实现这些应用。也就是说，利用所提供的方法步骤能够以最小的耗费实现印刷电路板载体介质表面的全部最大面积的利用，并且在此还能够使用最精细的构造。从而比如能够使印刷电路板缩小，和/或提高在其之上或利用其所实现的电路构造的复杂程度。
最后可以实施其他的、也即目前所众所周知的方法步骤，以最后获得完全所期望的印刷电路板。
由于通孔非常小，所以可以在载体介质或载体印刷电路板的给定平面上相应地设置更多的通孔。如果印刷电路板比如应当用于具有非常高的直至极其高的分辨率的新型显示器，那么这是非常有利的。这些显示器需要以相应的方式在最小的空间上布置有非常多的连接。另一例子是比如设置电源线的通孔。为此能够容易地制造较多的相邻的通孔，其中所述通孔则比如利用在其末端的相当大的焊盘而进行并联，而所述焊盘总体上仍然很小。
根据所述任务第一部分的本发明的有利扩展是相应所属的从属权利要求的主题。
之后，在唯一的载体介质上敷铜之前，也即在该载体介质上没有任何的铜，也就是说没有任何的敷铜或任何铜线路，来对线路进行构造并为以后的步骤而被活化。之后，在化学镀铜过程中在被活化的线路上镀铜，其中同时通孔被导通。也即，节约了平面敷铜，并立即形成印刷电路板。
在实用该方法时其优点是，制造成本与现有的薄膜相当，其中所述薄膜作为原材料而被提供，两面被敷铜并且没有通孔和线路。
另外可以作为孔制造方法而使用前述的重离子辐照。同样如前所述，从而可以实现最小的通孔。如果不需要如此小的通孔，那么这些孔也可以借助激光方法或精细激光方法来产生。如果通孔可能还比较粗，那么也可以借助常规的打孔方法来产生这些孔。但在必要时必须放弃一些优点。
进一步有利的是可以使用如聚酰亚胺的挠性材料来作为载体介质，这是因为由此比如就可以制造挠性印刷电路板。所述印刷电路板甚至具有最小的通孔和最精细的线路构造。所述的最小的通孔显然比目前已知的通孔要小。还具有的优点是，随着电气通孔的实施同时完全地被填充，使得其末端是平面。因此它可以被配置在BGA(Ball Grid Array，球栅阵列)、CSP(Cip Size Packaging)或Flip-Chip(倒装芯片)的最小的接点中。
如果需要对线路进行铜增强，这比如在供电线路中可能是这种情况，那么这利用常规的方法就可以容易地实现。
另一优点在于，不必实施使载体介质表面粗糙的方法步骤，其中该方法步骤是为了敷铜而进行预先蚀洗处理，而是在为了制造通孔的通孔而对载体介质进行重离子辐照或精细激光照射时同时地进行。这比如如此来实现，即在规定的位置制造通孔，而在其他相应的位置通过相应地控制重离子辐照或精细激光的强度使载体介质的表面仅仅更加粗糙。所述的粗糙化在此如此来实现，即重离子或精细激光在载体介质表面的有关位置上至少基本上仅仅在表面上侵蚀载体介质。
随着能够使载体介质的表面粗糙化，所带来的优点是，不用粘合剂就可以涂敷印刷电路板的敷铜。
用于把孔腐蚀到期望尺寸的腐蚀处理可以以简单的方式根据腐蚀的处理时间来进行控制。在此可以毫无问题地进行控制，使得通孔的孔尺寸为1至5μm的量级。此外还可以容易地借助通孔上的相应大的焊盘把通孔进行并联。
关于所述任务的第二部分，该部分任务根据本发明通过一种具有权利要求9的特征的设备单元而得到解决。关于挠性线路薄膜的使用，该部分任务根据本发明通过使用一种具有权利要求12的特征的挠性线路薄膜而得到解决。
根据本发明的电子设备单元至少使用了唯一一个由挠性线路薄膜构成的线路载体，其中所述电子设备单元执行一个或多个任务专有的功能，并为此具有电子电路和/或电子功能组件以及为了连接所述电子电路和/或电子功能组件而至少具有唯一一个线路载体，其中所述挠性线路薄膜为了连接所述电子电路和/或电子功能组件而具有连接点，而该连接点具有或不具有薄膜通孔和/或连接线路的薄膜通孔，其中所述薄膜通孔利用薄膜通道来构成，而所述薄膜通道至少来自于通过重离子辐照或精细激光所产生的通道。
关于根据本发明具有薄膜通孔的挠性线路薄膜在电子设备单元中的使用，所提出的任务通过使用一种具有通孔的挠性线路薄膜而得以解决，其中所述通孔利用薄膜通道来构成，而所述薄膜通道至少来自于通过重离子辐照或精细激光所产生的通道。
不但关于本发明的电子设备单元，而且关于根据本发明对挠性线路薄膜的使用，如此获得了在所述任务中所包含的优点，即可以成本低廉地制造挠性线路薄膜，并且利用它或者在最小的空间上实现电路，亦即使电路最小化，或者在相应较小的最小化程度上可以连接相应较复杂的电路或电路功能。
针对固定或移动应用场合，如果例如应当把迄今为止所使用的刚性显示器替换为成本低廉的挠性显示器，那么目前采用的刚性显示器的玻璃表面的厚度就要大大减薄使其可以弯曲为一个轻微的弧形，这耗费巨大并且造价昂贵。由于变薄处理大大增加了这种显示器的造价。而且在此仅可实现大于1m的曲率半径。
可以以低廉的成本来制造挠性线路薄膜。另外它可以利用重离子和精细激光来处理。从而可以在其上实现线路构造，其中所述线路构造非常小，或者所述线路构造可以用于复杂得多的电路或电路功能。它可以实现如开篇所述的150至300DPI以及更小的分辨率。
在必须实现具有高得多的分辨率以及精细得多的颜色区分的小的和最小显示器的情况下，这尤其具有决定意义。
根据所述任务的第二部分在本发明的有利的扩展是相应从属权利要求的主题。
由此，本发明的措施尤其如前所述结合挠性显示器并结合无绳或移动电话来实现，其中采用了相应的显示器。此外，本发明的方案然而也可以应用于任何采用挠性线路薄膜之处。
在挠性显示器中电路和电路功能的最小化程度或复杂性直线增加，这样比如分辨率和颜色显示就会愈加改善。
权利要求
1.用于制造具有通孔的印刷电路板的方法，其中所述印刷电路板由一种载体介质组成，在该载体介质上最终布置了所有其他装置，利用这些装置并结合所述载体介质来实现所述的印刷电路板，其特征在于，所述的唯一载体介质在插入所有其他装置之前在稍后的印刷电路板为通孔所规定的位置上利用一种孔制造方法被处理以分别产生至少唯一一个的孔，所述的孔制造方法是重离子辐照和/或精细激光，并且接着执行腐蚀过程，利用该腐蚀过程在所述的通孔位置上把各个孔腐蚀为期望的尺寸，或者把相应一个孔腐蚀为一个期望的尺寸，或者把相应多个孔腐蚀为一个或多个期望尺寸的孔，并且执行敷铜过程，在该过程中载体介质所具有的上表面和下表面被敷铜，并在此同时地通过在前面的方法步骤中所产生的孔来制造电气导通的通孔，其中在所述上表面和下表面上布置所有其他装置以在稍后的步骤中形成印刷电路板，并然后实现用于布置所有其他装置的所有其他步骤，以实现完整的印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述敷铜过程之前在所述唯一载体介质上构造线路图，并为之后的步骤而被活化，并且在随后的敷铜过程中在所述被活化的线路图上镀铜，并在此同时地把所述通孔导通。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为载体介质使用了聚酰亚胺薄膜。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在对载体介质进行重离子辐照或精细激光照射时，同时地对重离子辐照或精细激光所涉及的载体介质的一侧上的位置执行粗糙化，其中重离子辐照或精细激光的强度分别在有关位置上分别如此进行变化，使得重离子或精细激光至少基本上仅仅在载体介质表面上侵蚀载体介质，并且在此使表面粗糙化。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述印刷电路板作为无粘合剂的印刷电路板来实现。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，用于把孔腐蚀到期望尺寸的所述腐蚀过程根据腐蚀的过程时间而被控制。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在相应需要的情况下，借助在载体介质上面和下面被构造成相应尺寸的焊盘将较多的通孔在通孔之上和之下进行并联。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述孔的腐蚀以以下方式来执行，即将孔的尺寸保持在1至5μm量级中。
9.具有电子电路和/或电子功能组件以及用于连接所述电子电路和/或电子功能组件的至少唯一一个线路载体的电子设备单元，其中所述电子电路和/或电子功能组件具有一种或多种任务专有的功能，并且其中所述线路载体通过一种挠性线路薄膜来构造，其中所述挠性线路薄膜为了连接所述电子电路和/或电子功能组件而具有连接点，而其中所述连接点具有或不具有薄膜通孔和/或连接线路的薄膜通孔，其中所述薄膜通孔利用薄膜通孔来构成，该薄膜通孔至少是由于使用重离子辐照或精细激光所产生的通孔。
10.根据权利要求9所述的设备单元，其具有总体构成一个挠性显示器的多个装置。
11.根据权利要求9或10所述的设备单元，其具有总体构成一个无绳或移动电话的多个装置。
12.在根据权利要求9至11之一所述的电子设备单元中，使用具有由薄膜通孔所构成的薄膜通孔的挠性线路薄膜，其中所述薄膜通孔至少是由于使用重离子辐照或精细激光所产生的通孔，其中所述通孔具有20nm和更大范围的直径。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造印刷电路板的方法，其中所述印刷电路板另外也可以无粘合剂地、挠性地并利用具有比如1至5μm量级直径的最小通孔来实现。该方法是基于用于所述印刷电路板的一种还没有被敷铜的载体介质。在所述唯一提供的载体介质中为了制造最小的通孔而借助重离子或精细激光来射穿或照射通孔。接着才进行载体介质表面的敷铜。同时地制造电气通孔。如果所提供的载体介质比如是挠性聚酰亚胺并且还没有敷铜，那么可以随着孔的插入同时地还通过重离子辐照或精细激光的相应强度控制而将载体介质的表面粗糙化。接着按照常规的方法来制备所期望的印刷电路板。另外还涉及一种电子设备单元以及在这种设备单元中挠性线路薄膜的使用，其中相应使用了一种至少具有薄膜通孔的挠性线路薄膜，所述薄膜通孔由薄膜通道来构成，所述薄膜通道至少是由于利用重离子辐照所产生的通道。
文档编号H05K3/00GK1981566SQ200580022356
公开日2007年6月13日 申请日期2005年6月21日 优先权日2004年6月30日
发明者G·布希 申请人:西门子公司