专利名称：一种金属图形的制作方法以及金属图形半成品板的制作方法
技术领域：
本发明属于印制电路板(PCB)制作领域，具体涉及一种金属图形的制作方法以及采用该方法制成的金属图形半产品板。
背景技术：
目前，随着电子产品的发展与创新，制作各种特殊电路板的需求也在不断增加，铜箔图形是其中的一种。所谓铜箔图形，是指没有载体、并具有一定图形(包括线路)的铜箔，是一种仅仅由铜导体形成图形而没有基板材料(绝缘层)支撑的特殊印制电路板，不同于现有PCB技术中整层的铜箔图形。因其不具有底板，可以最大限度的减少信号在传输过程中因底板材料影响而造成的损耗或失真，另外制作出的铜箔图形还可以较容易的附加在任意载体上用于电路导通或装饰。申请号为200910166037.0的中国专利公开了“一种在PCB板中印制厚铜箔的实现方法”，该方法将PCB板上的铜箔按照电路的电流大小划分为厚铜箔和普通铜箔，将其中的厚铜箔采用机械冲压、电火花切割或激光切割的方式加工成型后再置入PCB板中。该铜箔图形虽然不依托在PCB基板上成形，但是其中所知的机械冲压、电火花切割方法精度有限，很难用于精细图形的加工；而激光切割方式成本高、效率低，切割出的铜箔图形因侧壁受高温会发生氧化，从而影响产品的电性能及可靠性。同样，在印制电路板制作领域，申请号为201010242174.0的中国专利中公开了一种“电路修补贴片结构以及制作方法、电路板及修补方法”，其用于修补电路板上损坏部位的电路贴片的制作，该方法主要是，先在钢板上电镀所需要的铜箔图形，然后手工剥离出该铜箔图形。这种电路修补贴片结构的制作方法由于采用手工剥离钢板上的铜箔图形的方式，很容易折断铜箔图形，同时也会对延展性较好的铜箔造成一定程度的拉伸，也不可能加工出较精细的图形，所能制作的铜箔图形厚度范围也很小；同时，由于受电镀过程影响，铜箔图形的厚度均匀性较差，对较厚的铜箔图形的加工耗时长或根本不能加工。可见，这种用于修补电路板上损坏部位的电路贴片的铜箔图形，其加工图形的精细度和成品尺寸稳定性都受到一定的限制，产品类型也比较局限，不能加工尺寸精度要求高的铜箔图形。综上可知，对于铜箔图形的制作，目前尚缺乏理想的制作方法，更难以高效率地制作出尺寸精度高、厚度大的铜箔图形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种金属图形的制作方法以及金属图形半成品板，该制作方法效率高，采用该方法制成的金属图形的厚度范围大、精度高。解决本发明技术问题所采用的技术方案是该金属图形的制作方法，包括如下步骤:I)获得基础板，所述基础板包括底板和覆盖在所述底板上的金属层，所述底板采用可消融材料制成；2)在所述金属层上形成所需金属图形，得到金属图形半成品板；3)采用消融法除去基础板中的所述底板，即得到与所述底板分离的金属图形成
品O优选的是，所述可消融材料为具有分解脱离性质的高分子材料；在所述步骤3)中，所述采用消融法除去基础板中的所述底板具体包含:采用等离子蚀刻法对底板进行轰击，或者采用碱性溶液对底板进行浸泡，或者采用激光烧蚀方法对底板进行烧蚀，从而使底板分裂成小分子而与金属图形脱离。优选的是，所述可消融材料为环氧树脂或聚酰亚胺树脂。优选的是，所述等离子蚀刻法中采用的蚀刻介质为氧气与四氟化碳的混合气体；所述底板采用环氧树脂或聚酰亚胺树脂制成，所述碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液；所述激光烧蚀方法中的激光采用CO2红外激光或者UV激光。优选的是，所述底板采用等离子蚀刻法对底板进行轰击，或者采用激光烧蚀方法对底板进行烧蚀时，所述底板采用聚酯树脂或聚烯烃类树脂制成。优选的是，所述基础板采用单面挠性覆铜板或不含玻璃纤维的单面刚性覆铜板；或者采用溅射或化学沉积法在底板上形成金属层而制成；或者通过将金属层通过具有分解脱离性质的高分子材料制成的粘接剂粘接在底板上而制成，所述步骤3)进一步包括采用消融法除去粘结剂。本发明还提供一种金属图形半成品板，包括底板以及覆盖在所述底板上的金属层，其中:所述金属层为经图形转移获得的所需金属图形；所述底板为可消融材料制成，用于当采用消融法去除所述金属图形半成品板的底板时，得到与所述底板分离的金属图形成品。优选的是，所述可消融材料为具有分解脱离性质的高分子材料，所述金属层的厚度大于30z ；其中一种可选方案是，所述金属层与所述底板之间具有粘接剂，所述金属层通过所述粘结剂粘接在所述底板上，所述粘接剂采用具有分解脱离性质的高分子材料制成。其中，所述具有分解脱离性质的高分子材料为环氧树脂或聚酰亚胺树脂或聚酯树脂或聚烯烃类树脂。本发明的有益效果是:该金属图形的制作方法，其工艺流程简单、效率高，加工尺寸厚度范围大、精度高，并可以很好地保证金属图形的尺寸稳定性。
图1为本发明实施例1中铜箔图形的制作方法的流程图；图2为本发明实施例2中铜箔图形的制作方法的流程图；图3为本发明实施例1中制作基础板4的工艺流程图；图4为本发明实施例2中制作基础板4的工艺流程图；图5为本发明实施例1中图形转移方法的工艺流程图6为本发明实施例1中铜箔图形形成的示意图。图中:1-铜箔层；2_底板；3_粘结剂；4_基础板；5_半成品板；6_等离子气体流；7-成品；8-抗蚀干膜。
具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明金属图形的制作方法以及金属图形半成品板作进一步详细描述。一种金属图形的制作方法，包括如下步骤:I)获得基础板，所述基础板包括底板和覆盖在所述底板上的金属层，所述底板采用可消融材料制成；2)在所述金属层上形成所需金属图形，得到金属图形半成品板；3)采用消融法除去基础板中的所述底板，即得到与所述底板分离的金属图形成
品O其中，所述金属层包括多种金属箔或合金箔膜图形，例如:铝(Al)箔、锌(Zn)箔、铁(Fe)箔或铝合金箔膜或镍铬合金箔膜、镀锌箔膜、铜锌合金箔膜等。在下述实施例中，所述金属层以铜箔层为例。实施例1:图1所示是本发明实施例1中金属图形的制作方法的工艺流程图，该实施例中所制作的铜箔图形的图案为一个圆环，但该制作方法适用于制作任意形状的铜箔图形。该工艺流程开始于步骤SOl。在步骤SOl中，形成基础板4。在本实施例中，采用将铜箔层I与底板2通过粘结剂3粘结的方式形成基础板4。其中，所述底板2采用环氧树脂类材料制成，粘结剂3采用环氧树脂类材料制成，即底板2和粘结剂3均采用环氧树脂制成。在对铜箔层I与底板2通过粘结剂粘结而形成基础板4的粘结过程中，可以对铜箔层I和底板2适当施加一定的压力和温度，以使得铜箔层I与底板2粘结更牢固。如图3所示，在该基础板4中，上层为铜箔层1，下层为底板2，通过中间极薄的一层粘结剂3将铜箔层I与底板2粘结形成一个整体。其中，基础板4中的铜箔层I的厚度大于30z (IOz = 35 μ m),因而最终可以形成厚度大于30z的铜箔图形；由环氧树脂制成的底板2和粘接剂3具有受等离子气体流轰击能够分裂成为小分子而与铜箔图形脱离的特性；且粘接剂3的厚度极薄，仅仅起到粘结铜箔层I与底板2的作用。制作铜箔层I的材料采用印制电路板行业中常用的铜箔材料，厚度可根据该铜箔图形产品的需要进行选择。由于铜箔材料、环氧树脂制成的底板以及环氧树脂制成的粘结剂均为印制电路板行业中的常用材料，因此选用比较方便。在本步骤中，对于基础板4的要求，即铜箔层I与环氧树脂底板2之间的粘结稳固性要求低于印制电路板行业中所使用的刚性覆铜板中铜箔与环氧树脂底板的稳固性要求，该步骤中所制作的基础板4仅需铜箔层I与底板2紧密结合在一起即可，而对铜箔层I与底板2的剥离强度与耐热性能不做要求。步骤S02中，在铜箔层I上形成所需铜箔图形，得到半成品板5。其中，所述铜箔图形的形成采用图形转移方法。所述图形转移方法包括:在铜箔层I上贴抗蚀干膜一曝光一显影一蚀刻一褪膜等步骤。在形成铜箔图形的过程中，由于图形转移的方法与制作传统单面印制电路板中图形转移的方法相同，技术较为成熟，因此这里不再详述。并且，这种图形转移方法不仅适用于精细铜箔图形的制作，同样适用于厚度较大的铜箔图形的加工。图5所示为步骤S02中图形转移方法的图解示意图，其具体包括如下步骤:步骤S021中:贴抗蚀干膜。在铜箔层I表面贴覆抗蚀干膜8，该抗蚀干膜为印制电路板行业中常用材料，经过步骤S021后，在基础板4的表面整体覆盖了一层抗蚀干膜8。步骤S022中:曝光。曝光主要是使被光照射部分的抗蚀干膜8发生固化反应，在抗蚀干膜上形成所需铜箔图形，在本实施例中，曝光过程所利用的掩模板中设置有圆环形图案，经过步骤S022后，在抗蚀干膜8中即固化反应形成一个圆环形图案，如图5中斜线部分所示。步骤S023中:显影。显影主要是除去不需要的抗蚀干膜8，即除去未被光照射部分而未发生固化反应的抗蚀干膜8。经过步骤S023后，抗蚀干膜8除圆环形图案外的其他部分被全部除去，在基础板4上形成固化于铜箔层I上的圆环形图案。步骤S024中:蚀刻。蚀刻主要是除去铜箔层I上没有圆环形图案保护的其他铜箔部分，而只留下圆环形图案部分的铜箔。经过步骤S 024后，底板2上除了圆环形图案的抗蚀干膜8所覆盖保护下的圆环形图案的铜箔被保留外，铜箔层I中的其他部分都被蚀刻除去了。不论铜箔层I的厚度差别多大，都只需要经过一次蚀刻即可完成底板2上铜箔图形的制作。在本实施例中，铜箔层I可以与含有硫酸/双氧水或盐酸/双氧水或盐酸/次氯酸钠或硝酸或氨水/氯化铜的蚀刻液体系发生化学反应，从而形成铜箔图形。步骤S 025中:褪膜。褪膜主要是除去曝光步骤中固化反应后覆盖在铜箔层，在显影步骤中未被除去而在蚀刻步骤中用于保护所需铜箔图形图案部分的铜箔不被除去的圆环形图案的抗蚀干膜8，从而得到半成品板5。由上述内容可知，本实施例中所采用的图形转移方法与现有技术中印制电路板制作中图形转移方法完全相同，由于现有技术中印制电路板制作中图形转移方法已经很成熟，因此利用该图形转移方法可以很好地保证铜箔图形的加工精度，可以满足尺寸小于IOOym的精细铜箔图形的制作。步骤03中:除去半成品板5中的底板2，最终形成成品7，即铜箔图形。在本实施例中，消融法采用等离子蚀刻方法来除去半成品板5中的底板2，即将等离子气体流作用于半成品板5中的环氧树脂底板，以使环氧树脂基板中的高分子链断裂，分解成小分子，达到除去半成品板5中的底板的目的，形成铜箔图形成品。图6为步骤S03中采用等离子蚀刻方法以形成铜箔图形的示意图。在本实施例中，采用的是利用等离子工艺除掉环氧树脂底板的等离子蚀刻方法，即利用等离子机，通过高能作用将某些气体在密封空间内等离子化形成的等离子气体，并在电场作用下，使等离子气体定向移动而形成等离子气体流6 (即蚀刻介质)，并使等离子气体流对半成品板5中底板2以及粘接剂3中的高分子链形成冲击，造成断键，使高分子分解成小分子，从而达到去除底板2以及粘接剂3，最终使底板2与其上的铜箔图形分离，形成单独的铜箔图形成品。在本实施例中，在等离子蚀刻方法中采用一定比例的氧气(O2)与四氟化碳(CF4)混合气体作为蚀刻介质，使该混合气体经过等离子机后形成等离子气体流6，利用等离子气体流6分解并除去基础板4中的底板2以及粘结剂3。
这里应该理解的是，利用等离子化形成的等离子气体流可以作用于所用有机体系形成的高分子膜，但在具体使用过程中，因有机物差异对等离子气体要求不同，等离子处理时间也存在差异。例如几乎所有的环氧树脂体系都可被O2与CF4混合气体形成的等离子气体流分解，分解速度大约为2 μ m/min。在实际应用中，等离子气体的选择根据不同的高分子材料类型不同而有所不同，但是，使用O2与CF4混合气体形成的等离子气体流能够与绝大部分树脂类型的材料发生反应并将之除去。在采用等离子蚀刻法的实施例中，底板除使用环氧树脂材料外，还可以采用聚酰亚胺树脂、聚酯树脂或聚烯烃类树脂等材料制成。在步骤S03中所采用的等离子蚀刻方法，对已形成的铜箔图形不会造成任何损伤或破坏，可以很好地保证铜箔图形的尺寸稳定性；同时，根据等离子机设备腔体的大小，可同时处理多张半成品板5，提高批量生产的效率。实施例2:本实施例与实施例1的区别在于，在步骤SOl中，采用溅射或化学沉积方式在底板2上形成铜箔层1，即采用溅射或化学沉积方式在环氧树脂制成的底板2上形成一层极薄的铜箔，再经过电镀加厚得到所需厚度的铜箔层1，从而形成基础板4。如图4所示，采用在底板2的表面通过溅射的方式形成铜箔层1，而后通过电镀方式加厚至所需的铜箔厚度，从而形成基础板4 ;或者通过化学沉积的方式形成铜箔层1，而后通过电镀方式加厚至所需的铜箔厚度，从而形成基础板4。溅射或化学沉积方式是现有印制电路板行业中常采用的工艺方式，这里不再赘述。本实施例中的其他步骤以及处理工艺均与实施例1相同，这里不再赘述。实施例3:在本实施例中，基础板4直接采用不含玻璃纤维的单面刚性覆铜板(即不含玻璃纤维的单面印制电路板基板)。在本实施例中，当基础板4采用印制电路板行业中大量使用的单面刚性覆铜板时，由于其中包含的玻璃纤维在等离子蚀刻过程中反应速度很慢，效率极低，因此为保证后续步骤的效果，在本实施例中采用的单面刚性覆铜板中的底板的介质层中不具有起支撑作用的玻璃纤维，因此在步骤S03中，等离子气体流6能很容易地除去底板的介质层中的环氧树脂介质层。本实施例中其他的步骤以及处理工艺均与实施例1相同，这里不再赘述。实施例4:在本实施例中，基础板4直接采用普通的单面挠性覆铜板(或称软板)，所述单面挠性覆铜板以聚酰亚胺类或环氧树脂类材料为介质层，该单面挠性覆铜板由于在印制电路板行业中大量使用，因此获取很方便。在步骤S03中，等离子气体流6能很容易地除去单面挠性覆铜板介质层中的聚酰亚胺类或环氧树脂类材料。本实施例中其他的步骤以及处理工艺均与实施例1相同，这里不再赘述。实施例5:在本实施例中，基础板4采用普通的单面挠性覆铜板。本实施例与实施例4的区别在于，在步骤S03中采用的去除底板的消融法与实施例1中的消融法不同。具体的，在步骤03中，采用碱性溶液浸泡半成品板5，溶解除去底板2，最终形成铜箔图形。
在本实施例中，采用的碱性溶液中碱性溶剂如公开号为CN1953643A(申请号200510021881.6)的发明专利中所述的氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液等。其中挠性覆铜
板底板部分的有机材料为环氧树脂类或聚酰亚胺类材料，其通式如下:
权利要求
1.一种金属图形的制作方法，其特征在于包括如下步骤: 1)获得基础板，所述基础板包括底板和覆盖在所述底板上的金属层，所述底板采用可消融材料制成； 2)在所述金属层上形成所需金属图形，得到金属图形半成品板； 3)采用消融法除去基础板中的所述底板，得到与所述底板分离的金属图形成品。
2.根据权利要求1所述的金属图形的制作方法，其特征在于，所述可消融材料为具有分解脱离性质的高分子材料； 在所述步骤3)中，所述采用消融法除去基础板中的所述底板具体包含: 采用等离子蚀刻法对底板进行轰击，或者采用碱性溶液对底板进行浸泡，或者采用激光烧蚀方法对底板进行烧蚀，从而使底板分裂成小分子而与金属图形脱离。
3.根据权利要求2所述的金属图形的制作方法，其特征在于，所述可消融材料为环氧树脂或聚酰亚胺树脂。
4.根据权利要求3所述的金属图形的制作方法，其特征在于， 所述等离子蚀刻法中采用的蚀刻介质为氧气与四氟化碳的混合气体； 所述底板采用环氧树脂或聚酰亚胺树脂制成，所述碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液； 所述激光烧蚀方法中的激光采用CO2红外激光或者UV激光。
5.根据权利要求2所述的金属图形的制作方法，其特征在于，所述底板采用等离子蚀刻法对底板进行轰击，或者采用激光烧蚀方法对底板进行烧蚀时，所述底板采用聚酯树脂或聚烯烃类树脂制成。
6.根据权利要求1-5之一所述的金属图形的制作方法，其特征在于，所述基础板采用单面挠性覆铜板或不含玻璃纤维的单面刚性覆铜板； 或者采用溅射或化学沉积法在底板上形成金属层而制成； 或者通过将金属层通过具有分解脱离性质的高分子材料制成的粘接剂粘接在底板上而制成，所述步骤3)进一步包括采用消融法除去所述粘结剂。
7.一种金属图形半成品板，其特征在于，包括底板以及覆盖在所述底板上的金属层，其中: 所述金属层为经图形转移获得的所需金属图形； 所述底板由可消融材料制成，用于当采用消融法去除所述金属图形半成品板的底板时，得到与所述底板分离的金属图形成品。
8.根据权利要求7所述的金属图形半成品板，其特征在于，所述可消融材料为具有分解脱离性质的高分子材料，所述金属层的厚度大于30z。
9.根据权利要求7所述的金属图形半成品板，其特征在于，所述金属层与所述底板之间具有粘接剂，所述金属层通过所述粘结剂粘接在所述底板上，所述粘接剂采用具有分解脱离性质的高分子材料制成。
10.根据权利要求9所述的金属图形半成品板，其特征在于，所述具有分解脱离性质的高分子材料为环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂或聚烯烃类树脂。
全文摘要
本发明提供一种金属图形的制作方法以及金属图形半成品板，包括如下步骤1)获得基础板，所述基础板包括底板和覆盖在所述底板上的金属层，所述底板采用可消融材料制成；2)在所述金属层上形成所需金属图形，得到金属图形半成品板；3)采用消融法除去基础板中的底板，即得到与底板分离的金属图形成品。本发明提供的金属图形的制作方法，其工艺方法流程简单、效率高，加工尺寸厚度范围大、精度高，并可以很好地保证金属图形尺寸稳定性。
文档编号H05K3/10GK103167738SQ20111042097
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者金轶, 黄云钟, 黄承明, 何为 申请人:北大方正集团有限公司, 珠海方正印刷电路板发展有限公司