专利名称：形成过孔的方法、利用此形成的柔性接线板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在电子设备(比如便携式终端设备)中使用的柔性接线板以及制造该柔性接线板的方法，特别是在柔性接线板中形成过孔的方法。
背景技术：
近年来，随着技术革新的显著进步人们对便携式终端比如蜂窝电话的轻便性和可佩带性的要求不断增加。随着电子器件重量和厚度的减小以及密度的增大，已经要求柔性接线板能够精细构图并且紧凑设置。
为了精细构图柔性接线板，要求减小电连接部分的间距和尺寸。在柔性接线板中还要求形成三维布线以增加密度。这是因为柔性接线板是一种由具有所需的电路图案的接线板所构成的层的叠层结构，所以柔性接线板需要具有这样的一种结构，在该结构中，各层通过经历电镀工艺处理的过孔彼此电连接。因此，要求用于这种电连接的过孔的尺寸和间距减小以实现精细构图并同时增加密度。
如上文所述在过孔的间距和尺寸减小时，在电镀工艺处理之后的电连接的可靠性在很大程度上受到所处理的过孔的质量的影响。然而，如果通过钻孔机形成过孔，则产生毛刺。如果通过红外激光束形成过孔，则因为导电体层不能吸收红外激光束以至电绝缘层被在过孔中所积累的热量损坏。因此，由于在导电体层上的突起和电绝缘层的损害的问题，通过应用钻孔机或红外激光束都很难实现减小过孔的尺寸。
因此，近年来已经使用通过紫外线激光束形成过孔的方法，以便实现细微尺寸的过孔构造。然而，仍然不可能圆满地解决在使用紫外线激光束的情况下涂片(smear)的沉积、突起或毛刺的问题。为实现进一步减小过孔的尺寸，需要一种减少这些问题的形成过孔方法的建议。
发明内容
考虑到这种情况，本发明的一个目的是提供这样的一种形成过孔的方法，该方法基本不存在这些问题，因此能够减小过孔的间距和尺寸并且提供一种满足精细构图并增大密度要求的柔性接线板。
本发明人已经研究了解决问题的方案并注意到施加在过孔形成部分上的紫外线激光束的能量密度。结果，完成了具有如下特征的本发明。
(1)一种在柔性接线板上形成过孔的方法，该柔性接线板具有至少两个导电体层和用于使所述两个导电体层彼此绝缘的至少一个电绝缘层，所述方法包括以第一紫外线激光束照射所述导电体层中的一个；和以第二紫外线激光束照射所述电绝缘层；其中所述第一紫外线激光束的能量密度高于所述第二紫外线激光束的能量密度。
(2)根据(1)所述的在柔性接线板中形成过孔的方法，其中，所述第一紫外线激光束的能量密度选择成比所述第二紫外线激光束的能量密度高从0.1至20J/cm2的范围内的值。
(3)根据(1)或(2)所述在柔性接线板中形成过孔的方法，其中，所述第一紫外线激光束的能量密度选择成范围从5至20J/cm2，而所述第二紫外线激光束的能量密度选择成范围从0.05至5J/cm2。
(4)根据(1)至(3)所述的在柔性接线板中形成过孔的方法，所述方法包括如下的步骤以所述第一紫外线激光束照射所述导电体层中所述的一个导电体层的过孔形成部分，由此在所述一个导电体层中形成开口；和在所述一个导电体中形成开口之后，接着以所述第二紫外线激光束照射所述电绝缘层，由此在所述电绝缘层中形成开口。
(5)一种通过重复在(4)中所定义的步骤在柔性接线板中形成过孔的方法。
(6)根据(1)至(3)所述的在柔性接线板中形成过孔的方法，所述方法包括如下的步骤以所述第一紫外线激光束照射所述导电体层的第一层的过孔形成部分，由此在所述第一导电体层中形成开口；以所述第二紫外线激光束照射所述电绝缘层，由此在所述电绝缘层中形成开口；和以所述第一紫外线激光束照射所述导电体层的第二层，由此在所述第二导电体层上形成开口，该第二层相对于所述电绝缘层位于与所述第一导电体层相对的侧面上，由此将所述开口形成为在所述柔性接线板上的过孔。
(7)一种制造柔性接线板的方法，包括在(1)至(6)中任一项中所定义的方法。
(8)一种由在(7)中所定义的方法制造的柔性接线板。
图1A至1D为示出在本发明中使用的紫外线激光束的能量密度和辐射范围示例的典型视图；图2A至2D为示出根据本发明形成过孔的方法的一示例的解释性视图；图3A至3E为示出根据本发明形成过孔的方法的另一示例的解释性视图；图4A至4F′为示出根据本发明形成过孔的方法的再一示例的解释性视图。
具体实施例方式
下文参考附图适当地描述本发明，但是本发明并不限于在附图中所示的实施模式。以如下的顺序进行描述，即在描述根据本发明的柔性接线板的构造(比如材料、形状等)之前，描述作为本发明的一种特征的形成过孔的紫外线激光器。
在本发明中使用波长在200至400纳米的范围(优选从240纳米至360纳米的范围)内的紫外线激光束来形成过孔。以具有如下的能量密度的紫外线激光束照射在柔性接线板中的导电体层和电绝缘层二者以在这两个层中形成开口，由此在柔性接线板中形成过孔。作为紫外线激光束，可以使用公知的激光束比如NdYAG激光器的三次谐波激光束(波长355纳米)、受激准分子激光器(XeF)的激光束(波长351纳米)或者受激准分子激光器(XrF)的激光束(波长249纳米)。
将参考图1A至1D描述所施加的紫外线激光束的能量。图1A至1D是说明在本发明中使用的紫外线激光束的辐射范围和能量密度的示例的典型视图。适合于处理在柔性接线板中的导电体层的紫外线激光束的辐射选择成使其能量密度(图1A和1B)高于用于处理电绝缘层的紫外线激光束的能量密度(图1C和1D)。优选的是，前者的能量密度选择成比后者的能量密度高0.1至20J/cm2的值。特别优选的是，前者的能量密度选择成比后者的能量密度高3至8.5J/cm2的值。在一般的激光束发生器中，通过调整施加到激光束源的电压和激光束的辐射尺寸容易控制这种能量密度。具体地说，用于处理导电体层的激光束的能量密度优选在从5至20J/cm2的范围，特别优选的是在从6至10J/cm2的范围，而用于处理电绝缘层的激光束的能量密度优选在从0.05至5J/cm2的范围，特别优选的是在从1.5至3J/cm2的范围。此外，优选的是，给要处理的目标表面上施加具有均匀的能量密度的激光束。这就是说，使用具有在图1B中所示的能量密度的激光束而不是具有在图1A中所示的能量密度的激光束来处理导电体层，而使用具有在图1D中所示的能量密度的激光束而不是具有在图1C中所示的能量密度的激光束来处理电绝缘层。为了获得在图1B和1D中所示的激光束，可以使用公知的波束成形光学系统，如微透镜阵列或屏蔽的投影系统。
在施加到导电体层上的紫外线激光束的能量密度选择为较高时，可以防止在所处理的孔的周边产生突起并且能够缩短处理时间。在另一方面，在施加到电绝缘层上的紫外线激光束的能量密度选择为较低时，可以抑制过量的紫外线激光束辐射，因此可以减少热量的产生。结果，可以抑制对导电体层的周边和电绝缘层的周边的损害。此外，还可以抑制由热量引起的中间层脱落现象。因此，可以形成在工艺质量方面很好的加工孔，并抑制了突起的产生。良好工艺质量的加工孔可以防止在后续工艺中的不一致性，如在电镀工艺中的不均匀电沉积。这对于在柔性接线板中致密地形成精细图案非常有益。
下文参考图2A至2D、图3至3E和图4A至4F′描述根据本发明的柔性接线板。图2A至2D、图3至3E和图4A至4F′为根据本发明的形成过孔的方法的示例的解释性视图。根据本发明的柔性接线板具有至少一种这样的结构，其中，作为预定电路图案的两个导电体层1设置在电绝缘层2的相对的表面上并且通过过孔彼此电连接。
柔性接线板的最简单的模式是所谓的双面电路板，其中，导电体层1的电路图案形成在电绝缘层2的相对的表面上，如图2A至2D所示。在此所使用的概念“柔性接线板”包括例如五层结构的电路板，在这种五层结构中，导电体层1和电绝缘层2如图4A至4F′所示交替层叠。本发明的范围进一步包括具有两个或多个电绝缘层2的柔性接线板(未示出)和具有作为最外层的电绝缘层2而不是导电体层1的柔性接线板(未示出)。
在本发明中使用的术语“过孔”与在本领域技术人员通常使用的意义相同。即，术语“过孔”意味着在柔性接线板中电连接通过至少一个电绝缘层2绝缘的多个导电体层1的导电通道。过孔可以设置成如图2D和4E′所示以导电金属填充的非通孔结构，或可以设置成如图3E和4F′所示电镀过孔的侧壁表面的结构。如下的结构也都属于过孔的范畴，只要该结构可以起导电通道的作用，这些结构有比如电镀非通孔的侧壁表面的结构(未示)的任何其他结构，或者通过导电的方法而不是电镀，如应用导电膏所形成的结构。
对导电体层1的材料并没有特别的限制，只要该材料能够一般地用于柔性接线板的导电体层。例如，诸如铜、金、不锈钢或镍或他们合金的金属的金属箔都可以用作该材料。特别是，考虑到弹性、加工性能、电特性、成本等优选的是铜箔或铜合金箔。
对电绝缘层2的材料并没有特别的限制，只要该材料能够一般地用于柔性接线板的电绝缘层。例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯或聚酰亚胺都可以用作该材料。特别是，考虑到耐热性优选聚酰亚胺。
参考图2A至2D描述作为本发明的第一实施例的在柔性接线板(图2A)中形成非通孔之后形成过孔的方法，该柔性接线板具有通过电绝缘层2彼此电绝缘的两个导电体层1。首先，以具有适合于处理导电体层1中的一个层的能量密度(即，优选在从5至20J/cm2的范围，特别优选的是在从6至10J/cm2的范围)的紫外线激光束照射在图2A中所示的柔性接线板上。因此，获得了如在图2B中所示的具有形成在作为第一层的导电体层1中的孔的结构。然后，以适合于处理电绝缘层2的能量密度(即，优选在从0.05至5J/cm2的范围，特别优选的是在从1.5至3J/cm2的范围)的紫外线激光束照射在图2B中所示的结构。因此，获得了如在图2C中所示的具有形成在作为第二层的电绝缘层2中的孔的结构。
图2C中所示的柔性接线板(即，具有通过作为第三层的导电体层1阻塞的非通孔的结构)进行电镀工艺等以便完整填充该非通孔。因此，获得了如在图2D中所示的具有以导电金属填充的过孔的柔性接线板。
虽然本实施例通过举例的方式已经示出了通过电镀工艺以导电金属填充的非通孔的情况，但是电镀方法和种类并不受到特别的限制。本领域技术人员所公知的方法都可以用作电镀的方法。作为电镀的类型，例如镀金、镀铜、镀镍或焊接镀都可以选择。电镀或无电电镀(electroless plating)都可以作为电镀方法。
在形成了如图2D所示的过孔之后，在以公知的方法比如蚀刻法在通过电绝缘层2彼此绝缘的两个导电体层1中形成所需的电路图案时，可以获得根据本发明的柔性接线板。可替换的是，在形成孔之前或在实施电镀工艺之前可以形成这种电路图案。
参考图3A至3E描述作为本发明的第二实施例的在柔性接线板(图3A)中形成通孔之后形成过孔的方法，该柔性接线板具有由电绝缘层2彼此绝缘的两个导电体层1。首先，从在图3A中所示的结构以与第一实施例相同的方式获得如图3C所示的结构，该结构具有形成在作为第一层的导电体层1和作为第二层的电绝缘层2中的孔。然后，以具有适合于处理导电体层1的能量密度的紫外线激光束照射在图3C中所示的结构，由此在作为第三层的导电体层1中形成加工孔。因此，获得如在图3D中所示的通孔。然后，以与第一实施例相同的方式对通孔的侧壁表面进行电镀处理。因此，可以获得如在图3E所示的过孔。此外，以与第一实施例相同的方式在导电体层1中形成所需的电路。因此，可以获得根据本发明的柔性接线板。
根据本发明的柔性接线板不必具有如图2A至2D和图3A至3E所示的三层结构。即，柔性接线板可以具有如下的五层结构在该结构中导电体层1和电绝缘层2如图4A至4F′所示交错层叠，或者该柔性接线板可以具有更多的层的结构(未示)。在柔性接线板具有如在图4A至4F′所示的五层结构时，如果通过具有分别在这些范围中的能量密度的紫外线激光束处理导电体层和电绝缘层并进行电镀，则可以形成具有如在图4E′中所示的结构的过孔(通过在图4E的阶段中进行电镀)或者可以形成具有如在图4F′所示的结构的过孔(通过电镀如在图4F中所示的通孔的壁表面)。
示例下文参考在本发明的实施例的描述中使用的附图(图2A至2D、图3A至3E和图4A至4F′)描述本发明的示例，但是本发明并不限于该示例。在本发明中使用的紫外线激光束是NdYAG激光器的三次谐波，它是一种具有355纳米的波长的激光束。通过调整激光器的“功率”和“波束尺寸”设定辐射的能量密度。通过改变激光加工装置的焦点的变化调整“波束尺寸”。通过微透镜阵列调整激光束的能量分布。
(示例1)在本示例中，使用如图2A所示的柔性接线板。在该柔性接线板中，作为第一和第三层的导电体层1每层都由9微米厚的铜箔制成，作为在两个导电体层1之间的第二层的电绝缘层2由25微米厚的聚酰亚胺制成。
首先，分别将紫外线激光束的功率、频率和波束尺寸分别设定为0.25瓦、4千赫兹和φ30微米，即将紫外线激光束的能量密度设定在8.8J/cm2以处理作为第一层的导电体层1。在这种情况下，通过该紫外线激光束的辐射处理导电体层1持续85毫秒。因此，在导电体层1中形成如在图2B中所示的孔。然后，分别将紫外线激光束的功率、频率和波束尺寸分别设定为0.5瓦、7.142千赫兹和φ55微米，即将紫外线激光束的能量密度设定在2.9J/cm2以处理作为第二层的电绝缘层2。在这种情况下，通过该紫外线激光束的辐射处理电绝缘层2持续85毫秒。因此，在电绝缘层2中形成如在图2C中所示的孔。
对在图2C所示的结构中的非通孔进行电解铜电镀以便在导电体层1上的淀积层厚10微米。因此，获得具有如在图2D中所示的电连接的柔性接线板。在该柔性接线板中，在加工孔的周边上既不存在突起，在电镀的过程中也不存在不均匀沉淀的缺陷。
(示例2)在本实例中使用的柔性接线板与在实例1中使用的柔性接线板相同。参考图3A至3E描述这种实例。
以与在实例1中相同的方式实施在图3A至3E中的处理。在本实例中，以紫外线激光束进一步照射作为第三层的导电体层1，由此形成如图3D所示的通孔。处理第三层的条件与处理作为第一层的导电体层1的条件相同。
在处理通孔之后，施加电解镀铜以使在导电体层1上淀积层厚10微米。因此，获得了如在图3E中所示的具有电连接的柔性接线板。在柔性接线板中的加工孔的周边上也既不存在突起，在电镀的过程中也不存在不均匀沉淀的缺陷。
(示例3)参考图4A至4F′描述本实例。在本示例中，使用在图4A中所示的柔性接线板。在该柔性接线板中，作为第一、第三和第五层的导电体层1的每层都由9微米厚的铜箔制成，而作为第二和第四层的电绝缘层2每层都由25微米厚的聚酰亚胺制成。
即使在要层叠的层的数量不是3而是5的情况下，也能够根据本发明处理过孔而不存在任何问题。首先，通过每次两层相间地将在一定范围的能量密度的紫外线激光束施加到导电体层1的四个层上和两个电绝缘层2上来实施从在图4A中所示的柔性接线板到在图4E中所示的结构的处理。因此产生了两个柔性接线板。两个柔性接线板中的一个用于准备制造在图4E′中所示的过孔。另一个用于准备制造在图4F′中所示的过孔。对两个柔性接线板进行如下的处理。
在前一种情况下，对在图4E中所示的状态的柔性接线板进行电解镀铜以使在导电体层1上的淀积层厚10微米。因此，获得了如图4E′所示具有过孔的柔性接线板。在柔性接线板中的加工孔的周边上也既不存在突起，在电镀的过程中也不存在不均匀沉淀的缺陷。
在另一方面，在后一种情况下，以紫外线激光束进一步照射在图4E所示的状态的柔性接线板中的作为第五层的导电体层1。因此，形成了如图4F中所示的通孔。处理第五层的条件与处理作为第一和第三层的导电体层1的条件相同。然后，对柔性接线板进行电解电镀以使在导电体层1上的淀积层厚10微米。因此，获得了如图4F′所示具有过孔的柔性接线板。在柔性接线板中的加工孔的周边上也既不存在突起，在电镀的过程中也不存在不均匀沉淀的缺陷。
(对比例1)实施与在示例1中处理加工孔相同的处理，同时将所施加的紫外线激光束的能量密度一直设定在8.8J/cm2(也用于处理电绝缘层2)。
在这种情况下，在图2C中所示的阶段中产生了损害，因此在作为第三层的导电体层1中观察到了波纹。如果形成了这种加工孔，则可以判定由于在电镀过程中产生的裂纹造成了电连接失败。
(对比例2)实施与在实例1中处理加工孔相同的处理，同时将所施加的紫外线激光束的能量密度一直设定在2.9J/cm2(也用于处理导电体层1)。在这种情况下，处理导电体层1所需的时间变得较长(在实例1中要求85毫秒的处理时间，而在比较实例中要求2秒的处理时间)。此外，在作为第一层的导电体层1的加工孔的周边中观察到了突起。
(对比例3)实施与在实例2中处理加工孔相同的处理，同时将所施加的紫外线激光束的能量密度一直设定在8.8J/cm2(也用于处理电绝缘层2)。
在这种情况下，因为以8.8J/cm2的能量密度进行处理的缘故，所以在图3D所示的阶段中在电绝缘层2中产生了微裂纹。结果，在电镀过程中产生了桶状裂纹(在加工孔的侧表面上由不充分电镀引起的断裂状态)。如果使用这种柔性接线板，则担心在后续处理中可能会失效。
(对比例4)实施与在实例2中处理加工孔相同的处理，同时将所施加的紫外线激光束的能量密度一直设定在2.9J/cm2(也用于处理导电体层1)。
在这种情况下，与比较实例2一样处理导电体层1所需的时间变得较长。此外，由于在处理作为第三层的导电体层1时在孔的里面积累了热量的原因，在电绝缘层2中产生了微裂纹。如果形成了这种通孔，则引起的问题是发生桶状裂纹由此在电镀之后降低过孔的可靠性。
在比较实例1至4中所描述的条件下以紫外线激光束照射如图4A至4F′所示的具有5层结构的柔性接线板时，根据过孔的形状和紫外线激光束的能量密度可以确认产生了在比较实例1至4中所描述的失效。
根据本发明，可以减少为形成过孔所施加的过量热能。因此，可以减小在现有技术的过孔中产生的问题，因此可以提高质量。这样，可以结合过孔的质量的提高和由于使用紫外线激光束带来的精密而又精确的加工性能而在柔性接线板中致密地实现精细构图。此外，可以预计到因过孔所带来的电连接的可靠性的提高。可以预计的是这种柔性接线板进一步减小了电子设备的重量和厚度，并且进一步增加了电子设备的密度。
权利要求
1.一种在柔性接线板中形成过孔的方法，该柔性接线板具有至少两个导电体层和用于使所述两个导电体层彼此绝缘的至少一个电绝缘层，所述方法包括以第一紫外线激光束照射所述导电体层中的一个；和以第二紫外线激光束照射所述电绝缘层；其中所述第一紫外线激光束的能量密度高于所述第二紫外线激光束的能量密度。
2.如权利要求1所述的在柔性接线板中形成过孔的方法，其中，所述第一紫外线激光束的能量密度选择成比所述第二紫外线激光束的能量密度高从0.1至20J/cm2的范围的值。
3.如权利要求1所述的在柔性接线板中形成过孔的方法，其中，所述第一紫外线激光束的能量密度选择为范围从5至20J/cm2，而所述第二紫外线激光束的能量密度选择为范围从0.05至5J/cm2。
4.如权利要求1所述的在柔性接线板中形成过孔的方法，所述方法包括如下的步骤以所述第一紫外线激光束照射所述导电体层中所述的一个导电体层的过孔形成部分，由此在所述一个导电体层中形成开口；和在所述一个导电体中形成开口之后接着以所述第二紫外线激光束照射所述电绝缘层，由此在所述电绝缘层中形成开口。
5.一种通过重复如权利要求4所述的步骤在柔性接线板中形成过孔的方法。
6.如权利要求1的在柔性接线板中形成过孔的方法，其中，所述方法包括如下的步骤以所述第一紫外线激光束照射所述导电体层的第一层的过孔形成部分，由此在所述第一导电体层中形成开口；以所述第二紫外线激光束照射所述电绝缘层，由此在所述电绝缘层中形成开口；以及以所述第一紫外线激光束照射所述导电体层的第二层以在所述第二导电体层上形成开口，该第二层相对于所述电绝缘层位于与所述第一导电体层相对的侧面上，由此将所述开口形成为在所述柔性接线板上的过孔。
7.一种制造柔性接线板的方法，包括如权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种由如权利要求7所述的方法制造的柔性接线板。
全文摘要
本发明公开了一种形成过孔的方法、利用此形成的柔性接线板及其制造方法，其中，施加具有较高能量密度的紫外线激光束以在柔性接线板的导电体层(1)中形成开口，并施加具有较低的能量密度的紫外线激光束以在柔性接线板的电绝缘层(2)中形成开口。结果，可以减少为形成过孔而施加的过量热能，因此，可以减少问题。这样，可以结合较高质量的过孔和由于使用紫外线激光束而具有的精密且精确的加工性能，从而在柔性接线板中致密地实现精细图案结构。
文档编号B23K26/00GK1409587SQ0213237
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月24日 优先权日2001年9月26日
发明者西田干司, 石坂整, 日野敦司 申请人:日东电工株式会社