一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法
【专利摘要】本发明是一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法，利用磁控溅射方法在基膜上氮化铜薄膜，充当刻蚀电路的介质层，在激光照射作用下氮化铜发生分解生成铜附着在基板形成铜线或铜点，使用溶剂溶解基板上的氮化铜薄膜，即完成柔性线路板的制作。本发明将氮化铜的低温热分解特性运用到柔性线路板中，并且对柔性线路板的制作工艺进行改良，制作出全新的柔性线路板。
【专利说明】一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柔性线路板制造方法，尤其涉及一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法，属于集成电路领域。
【背景技术】
[0002]现在的柔性线路板的制作流程主要分为以下几个流程:钻孔，黑孔，镀铜，压膜，曝光，显影，蚀刻，压合，印刷，冲型，测试；再连接上相应的电子元件，通电，实现连接功能即可。
[0003]工业制作柔性线路板，能快速量产是关键。目前的制作工艺，流程繁多，条件要求较高，而且资源消耗较多，存在污染。
[0004]氮化铜Cu3N是一种具有特殊结构和性能的无毒材料，近年来受到广泛关注。氮化铜薄膜是棕褐色的半透明薄膜，在空气中很稳定。经研究将其放置在湿度为95%、温度为60°C的在空气中放置15个月后与原来相比电学性能几乎没有改变。氮化铜晶体处于亚稳态或非稳态相，其在真空中350°C左右情况下就可以分解成铜和氮气(2Cu3N=6Cu+N2)。
【发明内容】
[0005]本发明还提供一种双面柔性线路板制造方法，其方法步骤有:
第一步:选择稳定性强、绝缘、表面光滑且耐酸腐蚀的阻燃材料如PI (Polyimide )薄膜作为基膜，按照需求将基膜裁成相应尺寸，以节约材料。同时节约线路板在应用时所占的空间。
[0006]第二步:上一步完成后，利用磁控溅射镀膜方法在裁好的基膜两面分别镀上氮化铜薄膜，根据需要控制镀膜的时间来调节薄膜厚度，溅射的靶材为铜靶，工作气体氮气和氩气。
[0007]第三步:上述加工完成后，调节好激光器的功率和激光半径，根据设计好的电路图，照射基膜上氮化铜薄膜的相应位置，刻蚀出所需要的线路。
[0008]第四步:上述加工完成后，先将线路板放到稀盐酸中将氮化铜溶解，取出后用清水把线路板清洗干净晾干。然后再在有线路的一层加上覆盖膜作为保护层，用于保护线路。
[0009]第五步:上述加工完成后，对保护膜的特定位置进行处理以露出相应的焊接点。
[0010]本发明的关键之一在于利用磁控溅射的方法，在柔性基膜上以Cu为靶材，N2为反应气体制备出氮化铜薄膜，利于规模生产，而且膜厚也是可控的。在保证线路板柔性的同时大大减少了生产步骤。简化了生产流程。
[0011]发明的另一关键之处在于电路的刻蚀方法:按照已设计好的电路图，用计算机预先设定好激光束的刻蚀路线。将调节好的激光照射到氮化铜薄膜表面。当温度达360左右时，氮化铜变分解成铜和氮气，氮气挥发，剩下铜附着在基膜上形成导电铜线。
[0012]本发明还有一关键之处在于铜线粗细控制的方法:通过调节激光束的光斑半径来调控刻蚀出的铜线粗细以满足需要。
[0013]有益效果:
本发明的方法简单，制作成本低，原料利用率高，制作工艺大大简化，操作简单，便于控制，生产流程更容易实现自动化。所需材料和制造过程均无毒，不会对人体造成危害以及对环境造成污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构原理图。
[0015]图2是本发明实例提供的柔性线路板俯视图。
[0016]图3是本发明的双层柔性线路板的结构原理图。
[0017]图中:1_基膜;2、4_芯层;3、5_覆盖膜；6_线路。
【具体实施方式】
[0018]为了更清楚地说明本发明，下面结合附图和【具体实施方式】进行说明。
[0019]柔性线路板主要分为三层，依次包括基膜1、芯层2、覆盖膜3，分别是柔性电路板的第一层(基膜一最下层)、第二层(芯层一中间层)和第三层(覆盖膜一最上层)。基膜是柔性线路板的基础，用作芯层和覆盖膜的载体；芯层是刻蚀层，用来刻蚀电路，利用磁控溅射方法制备的氮化铜薄膜作为芯层介质，根据需要调节好激光器的功率大小和激光光斑半径，通过照射氮化铜薄膜使之发生分解反应，从而刻蚀出所需的电路；覆盖膜是作为保护层存在。
[0020]基膜是柔性线路板的基础，用作芯层和敷层的载体；芯层是刻蚀层，用来刻蚀电路，利用磁控溅射方法制备的氮化铜薄膜作为芯层介质，根据需要调节好激光器的功率大小和激光光斑半径，通过照射氮化铜薄膜使之发生分解反应，从而刻蚀出所需的电路；覆盖膜是作为保护层存在。本发明实例提供一种用于制作柔性线路板新型材料氮化铜，将氮化铜制备成薄膜，并将其低温热分解特性运用到集成电路中。
[0021]实施例1:
1.选择厚度为Imm的PI薄膜作为基膜，根据需要将其裁剪成适当尺寸，如:长*宽=2cm*lcm的规格。采用反应射频磁控溅射法，在基膜上制备氮化铜薄膜。溅射的靶材为99.999%的高纯铜靶，铜靶的直径为50mm、厚度为5mm。靶和基膜之间的距离为17cm，工作气体为99.99%的高纯氮气和99.99%的高纯氩气，分别使用质量流量计控制。
[0022]2.基膜在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到低于5X10-4Pa，并充入氩气预溅射5min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在2Pa，控制氮气与氩气的比例为2/1，溅射功率控制在10w来制备氮化铜薄膜，溅射时间为I小时。氮化铜在常温下性能稳定，具有低的热分解温度，且廉价无毒。它在真空中350°C左右就可以分解成铜单质实现低温金属化，且分解后得到的铜和金属铜具有相同的导电特性，此外，氮化铜是易溶于酸性溶液，而铜是不容于酸性溶液的。
[0023]3.氮化铜薄膜制备完成后取出，根据设计好的电路图，设定好激光刻蚀的移动路线，使用激光器，按照线路的线径调节激光器的功率和激光束半径，刻蚀出所需要的电路，电路画好后就得到了所需的线路板。
[0024]4.上述加工完成后，先将线路板放到稀盐酸中将氮化铜溶解，取出后用清水把线路板清洗干净，水干后，将预成型(露出焊接部分)的覆盖膜压制到有线路的一面作为线路的保护层。
[0025]5.符合标准的柔性线路板便制作完毕。如图1、图2所示。
[0026]实施例2:
对于双面柔性线路板:
1.选择厚度为Imm的PI薄膜作为基膜，根据需要将其裁剪成适当尺寸，如:长*宽=2cm*lcm的规格。采用反应射频磁控溅射法，在基膜上制备氮化铜薄膜。溅射的靶材为99.999%的高纯铜靶，铜靶的直径为50mm、厚度为5mm。靶和基膜之间的距离为17cm，工作气体为99.99%的高纯氮气和99.99%的高纯氩气，分别使用质量流量计控制。
[0027]2.基膜在放入真空室之前，分别用丙酮、酒精、去离子水超声清洗，溅射前将真空室气压抽到低于5X10-4Pa，并充入氩气预溅射5min以清洗靶面。随后通入氮气，控制总溅射气压在2Pa，控制氮气与氩气的比例为2/1，溅射功率控制在10w来制备氮化铜薄膜，溅射时间为I小时。完成之后在基膜的反面再镀一层氮化铜薄膜。氮化铜在常温下性能稳定，具有低的热分解温度，且廉价无毒。它在真空中350°C左右就可以分解成铜单质实现低温金属化，且分解后得到的铜和金属铜具有相同的导电特性，此外，氮化铜是易溶于酸性溶液，而铜是不容于酸性溶液的。
[0028]3.氮化铜薄膜制备完成后取出，根据设计好的电路图，设定好激光刻蚀的移动路线，使用激光器，按照线路的线径调节激光器的功率和激光束半径，在两面分别刻蚀出所需要的电路，电路画好后就得到了所需的线路板。
[0029]4.上述加工完成后，先将线路板放到稀盐酸中将氮化铜溶解，取出后用清水把线路板清洗干净，水干后，将预成型(露出焊接部分)的覆盖膜压制到有线路的一面作为线路的保护层。
[0030]5.符合标准的柔性线路板便制作完毕。如图3所示。
[0031]按上述方法制作线路板。不同的是在镀膜工序中将基膜两面依次镀膜。覆盖保护膜以及之后的步骤也是按照线路板两面的顺序依次进行处理。
【权利要求】
1.一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法，其特征在于，制作方法如下: 第一步:选择稳定性强、绝缘、表面光滑且耐酸腐蚀的阻燃材料作为基膜，按照需求将基月吴裁成相应尺寸； 第二步:利用磁控溅射镀膜方法，在裁好的基膜两面分别镀上氮化铜薄膜，根据需要控制镀膜的时间来调节薄膜厚度，溅射的靶材为铜靶，工作气体氮气和氩气； 第三步:调节好激光器的功率和激光半径，根据设计好的电路图，照射基膜上氮化铜薄膜的相应位置，刻蚀出所需要的线路； 第四步:将线路板放到稀盐酸中将氮化铜溶解，取出后用清水把线路板清洗干净晾干；在有线路的一层加上覆盖膜作为保护层。
2.根据权利要求1的一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法，其特征在于第一步中的基膜可以为PI薄膜。
3.根据权利要求2的一种基于氮化铜薄膜的柔性线路板制造方法，其特征在于第三步中激光照射基膜上氮化铜薄膜，温度在360°C。
【文档编号】H05K3/00GK104320913SQ201410497288
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】李兴鳌, 杨建波, 李潼, 吴振利, 闫猛, 赵建华, 黄维 申请人:南京邮电大学