电路板生产方法与流程

本发明涉及印刷电路板生产方法，该印刷电路板具有用于容纳电子构件的至少一个空腔，其中该空腔的墙壁展示具反射性的，尤其是镜面的反射器层；以及根据这方法生产的印刷电路板。

背景技术：

于电子工业中采用印刷电路板以于非常有限的空间内将电子构件高度集成地互相连接。除了机械支承的功能外，印刷电路板——因满足电子装置微型化的要求所需的高度合成——必须履行数个额外功能。例如，印刷电路板中的热分配以及从印刷电路板的散热皆要求高度注意的。很多应用采用大功率的LED构件，人称功率LED，现更趋向将其整合至印刷电路板中的空腔内。将LED整合进印刷电路板允许LED产生的热能良好地消散入印刷电路板中，在其中该热能可被有效率地分配，以尽量避免于LED的范围内因热能而产生损坏。但这具有的缺点是，由于LED在空间上被空腔的墙壁包封，该LED在光产量方面的效率减低。

因此，理想是为用于LED应用的空腔或空腔墙壁提供高度反光的，尤其是镜面的反射器层。这方面的问题却在于，就印刷电路板的工业生产用途而言所有被纳入考虑的工艺皆导致形成反射器表面的物料(如涂层、颜料和/或金属)被或多或少地无特定性地施加至该印刷电路板上。这样的涂层和颜料会是例如被喷涂的，于是至少围绕该些空腔的范围会被这样的涂层污染。这对于用于LED应用的印刷电路板问题特别严重，因为LED晶片的接点通常是以引线接合的方法附接的，而这些方法需要印刷电路板的表面被特别处理，以提供相应的接合表面。为了接合成功，这些接合表面一方面必须一尘不染，甚至不可被其它层覆盖，另一方面，这些表面还是在机械方面非常敏感的，所以这些范围在被创建后最好应不被触碰。

技术实现要素：

因此，本发明是建基于这样的目的：提供方法以允许将反射器层选择性地施加至空腔墙壁上，而不损坏导体路径结构，特别是接合表面。

这目的可通过上述那类方法达成，其特征在于以下步骤：

提供印刷电路板；

施加临时保护层至印刷电路板的表面的至少一部分；

通过在空腔的范围中贯穿保护层，创建空腔；

施加反射器层；

移除临时保护层。

根据本发明，在创建空腔前，亦即在将空腔以镜面涂层之前，先为印刷电路板提供临时保护层，其被设计以保护导电路径，尤其是保护敏感的接合表面免受尘染及损坏。因为在创建该空腔期间，该临时保护层被相应的工具贯穿，所以该临时保护层准确地延伸至空腔的边缘，以至实际上唯有空腔墙壁被该反射器层涂覆。在把空腔镜面化完成后，将该临时保护层移除，剩下的敏感表面再次露出，并可用于印刷电路板的进一步加工。正常情况下随后的进一步加工是将该些镜面空腔以LED晶片填充，以引线接合方法连接该些LED晶片。

在这背景下，优选是把该创新性方法进一步发展以致所提供的印刷电路板是具有用于电子构件的结构化的接合表面的。虽然用于如LED晶片等电子构件的接合表面和常规的铜制导电路径相比是相对较敏感而且对机械性影响特别敏感，但它们可轻易抵受本发明中将采用的临时保护层的施加和移除，并在临时保护层被移除后可用于该以引线接合方法进行的电接触。

如上文已提及，印刷电路板的发展是由于电子构件的高度集成，而该些电子构件总体而言本质上必然产生某分量的废热，采用高功率LED晶片会产生特别大量的热能，在所述的LED晶片的情况下该些热能还是以非常选择性的形式产生的；因此，为了避免在印刷电路板中有温度的峰值位置，必须将该些热能有效地分配，以确保印刷电路板会具可接受的寿命。因此根据本发明的优选实施方案，优选是把该创新性方法进一步发展以致该印刷电路板是以IMS印刷电路板的形式提供的。IMS这简写意指绝缘金属基质(Insulated Metal Substrate)并指代印刷电路板的起始材料，在该材料中例如由以导热颗粒(例如氧化铝、氮化铝)填充的环氧树脂组成的绝缘层被设于薄的金属层(导体路径从其形成)和相对厚的金属板之间，其中所述金属板能够非常有效地将热能横过板的整个表面地分配。因此，采用IMS印刷电路板容钠LED晶片于空腔中，就热分配以言是极之廉宜的选择，但在没有如本发明所指定般将含有LED晶片的空腔成镜面的情况下，结果是相对地低的光产量。这是因为一般由铝或铜组成的空腔截面表面(即空腔的墙壁)具有相对低的反射率。因此，本发明最优地保偿了采用IMS印刷电路板容纳LED晶片于空腔内的缺点，因为本身反射性差或根本不反光的空腔墙壁可各自被配有相应的反射器层而在产生该反射器层期间不损坏印刷电路板表面上任何可能存在的接合表面。

本发明允许施加高度有效的反射器层至该些空腔墙壁，所以不必为优化空腔墙壁的反射率作特别措施。根据本发明的一尤其简单，因而优选的实施方案，可采用一程序，于其中创建空腔的步骤包含以铣削头将印刷电路板铣削。以铣削头对电路板的铣削可被极佳地自动化，其中能于铣削电路板(尤其是IMS印刷电路板)的铣削头本身亦容易地穿透该临时保护层，从而创建保护层的切面分明的表面，从而最优地将反射器层限定至空腔墙壁上。

但根据本发明的一优选的替代实施方案，另一进行生产的方法是以由预浸渍物料制成的印刷电路板的形式提供印刷电路板。这样的预浸渍物料，例如FR4，其相对上述的IMS印刷电路板具有低很多的导热性，但是被广泛应用的，并相比IMS印刷电路板提供相对容易制成多层印刷电路板组件的优点，这就迎合电子工业对将印刷电路板微型化的期望。这里根据发明的方法的发明人已发现，这方法亦可容易地被应用至以预浸渍物料制成的多类印刷电路板。

在这样的情况下，形成空腔的步骤优选是包含以激光光束切割该印刷电路板。以激光光束切割这样的印刷电路板是PCB工业中久经历练的标准方法，并可容易地被执行于产生空腔。例如，把预浸渍物料的印刷电路板以CO₂激光切割，其中可通过于印刷电路板中期望的深度提供铜的阻停层控制激光进入印刷电路板的穿透深度。因应地，该激光不需全面切割穿透该印刷电路板，而是只需穿透至某深度，在印刷电路板中具有底部的挖掘条件下这会令激光切割方法成为创建空腔的优选方法。

为了促进在这样的预浸渍物料电路板中形成空腔，根据一优选实施方案，将本发明进一步发展以致该电路板于该激光阻停层上设有粘力减弱层。这样地，当激光向该激光阻停层切割并切出印刷电路板的一接近长方体形状的块时，便因该粘力减弱层而可特别容易将这长方体形状的块从印刷电路板主体移除。在印刷电路板科技中，这样的粘力减弱层或粘力减弱物料是已知的，并尤其包含铝、镁、钙、纳或锌的皂，连同粘合剂及溶剂。就移除印刷电路板的层(该层已从下伏的印刷电路板层切割分开)而言，这些物料已是标准采用的。粘力减弱层的用途是已知的，参见例如WO 2010/085830A1。

该临时保护层(其对于本发明是必须的)可以多种方法施加至印刷电路板上。但根据本发明的优选实施方案，是要施加自动粘贴薄膜作为临时保护层，在这情况下该自动粘贴薄膜可只以低压力及正常的加工温度被层压至该印刷电路板。

优选的是该自动粘贴薄膜为基于聚乙烯的薄膜，并具有基于橡胶的粘贴层。这样的薄膜已被用作激光保护薄膜等用途，并以例如Nitto Denko的Laser Light Guard 3100H3之名为已知的。Poli-Film公司的PF 32C薄膜亦属于这类别。

根据本发明的一替代的优选实施例，该自动粘贴薄膜是基于PVC的薄膜，并具有基于丙烯酸酯的粘贴层。这些薄膜作为表面保护薄膜是已知的，其特征在于极佳的形变属性，并用于在模制或弯曲加工程序中保护金属表面。在这类别中，应提及Nitto Denko的SPV 224P薄膜，其为具有压力感应性的丙烯酸树脂粘贴剂的PVC薄膜，其还为铣削提供润滑属性。

根据本发明的另一优选实施方案，该粘贴薄膜是基于聚乙烯的薄膜，并具有基于丙烯酸酯的粘贴层，这样的薄膜例如有Poli-Film公司的PF 13薄膜。

所有上述薄膜于印刷电路板的处理中已经是标准用料，专业人士对其处理方法熟悉。

但是，作为上述的自粘贴薄膜的替代，亦可设想本发明的另一实施方案为于其中施加基于硅胶的临时保护涂层，其可以被施加为较厚的层并在对印刷电路板作进一步加工后，即在产生了该些镜面空腔之后，将其机械性地剥落。

所有上述的提供或施加临时保护层的方案皆具有的共通点是，该临时保护层可通过剥落而机械性地被移除，因为如果化学地移除则会侵蚀空腔中的反射器层和/或该些受保护的表面，尤其是该些接合表面。

用于备制反射器层的一优选程序是让反射器层为由选自环氧涂层和丙烯酸酯涂层的群组中的涂层制成。环氧涂层和丙烯酸酯涂层和PCB工业中已知的阻焊剂结构类似，并可以白色颜料或填充料填充。因此，一方面，可采用已知的白色阻焊剂，例如Taiyo或Huntsman提供的涂层(Probimer 77)，或为形成反射器层而特别制备该些白色阻焊剂。但重要的是该些涂层系统面对UV光和热负荷保持稳定，而且一定不能变黄。可以喷涂施加这些涂层，其中令它们精细地雾化并能容易通过指示化涂覆覆盖该些空腔墙壁。

替代地，优选地本发明可被发展以致可以金属层施加至该印刷电路板作为反射器层，金属层选自由铝、银和铑组成的群组中的金属。在表面上，这些金属层创建一面镜，达成将入射的光具指向地反射。在可视波长范围内最佳的反射是由银达成。但由于成本问题，所以常常采用铝，其亦展示可接受的反射性属性。银可被化学性地沉积至金属层上，但其于大气中并不稳定，因其会形成硫化银的层。因此，在本发明中，通常以铑涂覆银的反射器层，该铑形成稳定的保护层，但并不阻碍光的反射。该铑以电镀方式施加。

为了进一步改善反射器层的反射性属性，可将薄的、透明的氧化层施加至所述金属层。因此优选是将本发明进一步发展以至包括选自由氧化硅和氧化铝组成的群组的额外的层。可通过于真空环境中的物理汽体沉积达成以上所述的(PVD涂层；PVD＝物理汽体沉积)。

将反射器层沉积的一特别优选的程序指定将反射器层沉积的步骤由以下步骤组成：

于空腔中施加漆料清漆的光滑涂层

将金属的反射层施加至该光滑涂层上

将基于六甲基二硅氧烷的保护层施加至该反射层上。

这样的方法已被用于生产反射器，例如是用于生产具特别高质的光学表面的车辆前照灯的反射器，并可例如从OTEC公司以这商品名购得并用于印刷电路板的生产。该光滑涂层是用于补偿如空腔的铣削而成的边缘的表面的不平均、模制平滑的表面以及为(一般为铝制的)其后施加的反射层提供更好的粘力。这些光滑涂层系统可通过喷涂施加，或以阳极电泳浸涂通过沉积施加。该(优选地由纯铝制成的)高度反射性金属层是通过气相沉积或磁控溅射而于真空中施加的。该基于六甲基二硅氧烷的保护层的施加是用于保护该铝免受外界影响，特别是免受侵蚀，并提供长期稳定、抗污迹的、具高度化学屏障效果的有机硅保护层。这层是非虹彩性的、几乎不带孔的、并展示极低程度的光吸收。该六甲基二硅氧烷是通过等离子体聚合于中频率真空工艺中沉积的，并于拟涂层的主体的表面上创建玻璃般的涂层。

根据本发明的一优选实施例，其指定在创建空腔的步骤期间，和印刷电路板上的固有导体路径和接合表面保持距离，在反射层是由导电物料制成时，这是尤其必须的。在这情况下，该金属性并因此是导电性的反射层一定不可接触印刷电路板的导体路径或接合表面，因为这会导致电短路。如果(根据这优选实施例)该空腔是离印刷电路板的固有的导体路径或接合表面有一定距离地制成的，从而(如根据本发明的本方法中指定般)在存在临时保护层的情况下施加该反射器层，则保证了在移除该临时保护层后不会形成任何这样的短路，因为该保护层因应地覆盖或延伸超过该些导体路径或接合表面。

附图说明

以下参照附图中示意性地示出的实施方案解释本发明。在这示图中

图1a–1f示出根据本发明的方法的第一优选实施方案，而

图2a–2b示出根据本发明的方法的一替代的优选实施方案。

具体实施方式

在图1a)中，电路板被指代为1，其中印刷电路板1在这例子中是IMS(绝缘金属基质)印刷电路板。该IMS印刷电路板1的特征在于相对较厚的金属基质2，其可以是铜或铝制的并可具有至少50微米，上至几毫米的厚度。基质层2随后的为绝缘层3，其一般以绝缘树脂(如环氧树脂)的系统制成，绝缘树脂系统以导热颗粒填充。设于这绝缘层3上的分别为导体路径4，以及金的表面5，其作用为作为接合表面。如是地印刷电路板1已准备好接收LED晶片，其例如可于位置6附接，其中可通过接合表面5维持LED晶片的电接触。在本发明的涵意中要创建空腔，于是现将临时保护层7施加至该印刷电路板1(图1b)，其覆盖接合表面5。如该些铜制的导体路径4不会如在本例子中般由金的表面5覆盖，则该临时保护层7亦可覆盖该些铜制的导体层4。现从图1c)可得出，在根据图1b)制备的印刷电路板中，可例如通过铣削头8创建空腔9。在这工艺步骤后空腔9展示反射性相对地差的空腔墙壁10。在图1d)中，现施加反射器层11，如该组箭头19示意般。可确定，该反射器层11覆盖临时保护层7的表面以及空腔墙壁10的表面。在移除该临时保护层7后(图1e)，所得的是具镜面空腔9的印刷电路板，其中该反射器层11只覆盖空腔9的内部。现在可将LED晶片12插入该镜面空腔9中，该LED晶片可通过接合引线13被连接至接合表面5(图1f)。

另一方面，图2a示出印刷电路板1，在这例子中其不是IMS印刷电路板而是由众所周知的玻璃纤维强化环氧树脂(例如FR4)制成的印刷电路板。在这例子中该FR4层或预浸渍层是被指代为14，其中印刷电路板1上再次设有铜层4和接合表面5。数字15标示的激光光束割穿保护层7以及预浸渍层14(其为绝缘层)，直至其冲击由例如铜制的激光阻停层16。指代为17的粘力减弱层令被激光光束15切割出来的塞件18易于被移除(图2b)。图2b中的状态基本上对应图1c)中的印刷电路板的状态，而且明显地可以类似方法步骤1d)至1f)地进行进一步加工和创建镜面空腔，最后给出如图2c)中可见的印刷电路板组件。

明显地，本发明不单可组合LED晶片应用，还可能有利于其它光电构件，例如光电二极管或激光二极管(其可能是和光转换剂结合)。