新型环保的IC载板制备方法与流程

本发明涉及一种ic载板的制备技术领域。

背景技术：

在电子设备当中几乎都会出现印制电路板(又称pcb)，大小、功能、复杂程度都各不相同。电子产业的发展尤其是近年来3g智能手机、平板电脑等电子终端产业发展带来的产业革命不断升温，使得该类电子产品对pcb的需求不断增加。我国的pcb制造商不断在加大投入及扩张步伐，但对于高端电路板领域还有所欠缺，任意层hdi、软硬结合板、ic载板是当今发展最快，目前应用在通信、电子最新科技产品中最为高端的印制板品种。

近年来，我国的电子工业迅速发展，印制电路板(pcb)的产量也日益增加，造成了大量的电路板腐蚀废液的产生和排放。据文献报道，年生产10万平方米的印制电路板厂，年用水量约60万吨，其产生的污水至少48万吨。其中，在蚀刻电路板的废液中含有大量的铜离子，不能得到很好的回收利用，造成大量铜的流失浪费，而目前我国的铜资源储量少，大型铜矿少，但由于铜工业的迅猛发展，对于对铜的需求量却非常大，自身的铜产量早已不能满足所需，从而需要从秘鲁、智利等国外大量进口。

而本发明中提出的方法，第一种制备过程中永电解法处理铜，且电解过程与电镀过程组成循环，电解液可循环利用。第二种过程仅对电路图形区域电镀，直接省却了刻蚀过程。两种方法都极大地减少了环境污染并有效的节约了铜金属资源。

技术实现要素：

本发明在电路板制备过程中，ic载板的设计让整个电路板小型化、高密度化，功能也更加强大，弥补当前国内在高端印制板领域的不足，同时第一种制备过程中采用电解过程取代传统的刻蚀过程，且将电解步骤与电镀铜步骤组成一个循环。第二种制备过程采用直接在电路图形区域镀铜的方法，省去了刻蚀过程。在目前由于电路板行业迅速发展所带来的环境污染以及资源短缺问题中，达到减少环境污染和节约铜资源的目的。

鉴于此，本发明提供了一种新型环保的ic载板制备方法，其中又包括两种不同的制备过程：

第一种制备过程包括以下步骤：s110，制作标准的pcb电路板，ic载板以陶瓷为基底；s120，对基底清洗后在其表面进行离子注入，完成后，先后用化学镀铜和电镀铜技术在注入层表面镀得铜层；s130，在铜层上涂覆一层正性光刻胶，再利用掩模版并经过曝光、显影等处理得到电路图形；s140，然后用电解法处理样板上除电路图形以外的铜，最后将处理好的ic载板镶嵌在pcb电路板上。

第二种制备过程包括以下步骤：s110，制作标准的pcb电路板，ic载板以陶瓷为基底；s120，在基底上涂覆一层负性光刻胶，再利用掩模版并经过曝光、显影等处理在得到电路图形；s130，将样板清洗后在其表面上进行离子注入；s140，注入后，先后用化学镀铜和电镀铜技术在注入层表面镀得铜层，最后将处理好的ic载板镶嵌在pcb电路板上。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在丙酮中对样板表面进行超声波清洗。

进一步优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ic载板以陶瓷为基底，在其表面采用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备进行离子注入。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入的注入元

素为金属元素ni，cu，fe，au，ti或ag。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备在陶瓷基底表面进行离子注入，其注入电压为0～50kv，束流强度为0～10ma，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备在陶瓷基底表面进行离子注入，注入深度为0～300nm。

优选地，一种新型环保的ic载板制备方法，其特征在于：利用金属真空蒸汽离子源对系统级封装陶瓷基底进行表面金属化处理；

进一步优选地，一种新型环保的ic载板制备方法，其特征在于，先得到电路图形再进行离子注入处理再加厚处理或先离子注入处理再加厚处理再得到图形。

优选地，根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对基底清洗后在其表面进行离子注入，完成后，先后用化学镀铜和电镀铜技术在注入层表面镀得铜层；在铜层上涂覆一层正性光刻胶，再利用掩模版并经过曝光、显影等处理得到电路图形；然后用电解法处理样板上除电路图形以外的铜，最后将处理好的ic载板镶嵌在pcb电路板上。

优选地，根据权利要求2所述的方法，其特征在于，一种新型环保的ic载板制备方法，其特征在于：在基底上涂覆一层负性光刻胶，再利用掩模版并经过曝光、显影等处理在得到电路图形；将样板清洗后在其表面上进行离子注入；注入后，先后用化学镀铜和电镀铜技术在注入层表面镀得铜层，最后将处理好的ic载板镶嵌在pcb电路板上。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入的注入元素为金属元素ni，cu，fe，au，ti或ag。

优选地，根据权利要求书1所述方法，其特征在于离子注入处理的设备为连续宽束处理设备，处理直径为300～900mm，束流为10～50ma，处理能力为2m/min。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备在陶瓷基底表面进行离子注入，其注入电压为0～50kv，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²。

优选地，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备在陶瓷基底表面进行离子注入，注入深度为0～300nm。

优选地，根据权利要求2所述的方法，其特征在于，电镀铜所电镀的铜层的厚度为10～20um。

优选地，根据权利要求3所述的方法，其特征在于，过程中电解处理和电镀处理组成一个循环，以敷铜板为阳极，以经过注入和化学镀铜处理后的样板为阴极。

相对于现有技术，本发明实施例具有以下优势：

1、本发明提出的采用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备在陶瓷基底表面进行离子注入以改变基底材料电学性能，mevva离子注入在陶瓷基底表面注入的离子浓度、深度分布可精确控制，注入金属元素可选范围广。

2、本发明提出的第一种制备过程中使用电解法电解敷铜板上除电路图形外的铜，其中电解液可以循环利用，相比于会产生大量污染刻蚀废液传统的刻蚀过程，极大的减少了对环境的污染。

3、本发明提出的第一种制备过程中把电解过程与电镀铜过程组成一个循环，在电解敷铜板上除电路图形外的铜的同时又将这些铜用于电镀铜过程，从而大大提高了金属铜的利用率。

4、本发明提出的第二种制备过程中在镀铜时，由于仅对电路图形部分进行镀铜，故不需要刻蚀过程来刻蚀多余的铜，因而不会产生对污染环境且难以处理的刻蚀废液，减少了对环境的污染。

5、本发明提出的第二种制备过程中在镀铜时，由于只对电路图形部分进行镀铜，相比于传统技术需要对整个板面进行镀铜而言，很大程度上节约了铜金属资源。

6、本发明中制作的芯片等元件所在的ic载板体积小，板层薄，具有更高的精度，提高了电路板的整体性能。

7、本发明中将制作的芯片等元件所在的ic载板镶嵌在匹配的pcb电路板上，传统的pcb电路板基底是表面粗糙的环氧树脂等，而芯片等元件对平整性要求较高，本发明的载板基底是表面光滑平整的陶瓷，因此在平整性的方面得到了优化。

8、本发明中以陶瓷作为基板，材料成本低，且具有良好的导热性和气密性，同时本发明中的氧化铝的陶瓷材料还具有与半导体硅相匹配的热膨胀系数、高热稳定性、化学稳定性和低介电常数。

附图说明

构成本发明实施例一部分的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，本发明的附图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种新型环保的ic载板制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电路板表面示意图；

图3为本发明实施例提供的电路板结构成分示意图；

图4为本发明实施例提供的mevva注入系统的结构示意图；

图5为本发明中第一种制备过程实施例提供的电解过程与电镀铜过程的结构示意图；

附图标记说明

100pcb电路板

110ic载板

120芯片等元件

200陶瓷基底

210注入——扩散层

220铜层

300mevva离子源

310束斑

320出片口

330装样位置

340传送履带

350传动转轴

360抽真空系统

370离子源阴极

400电源

410电解池

420阳极

430电解液

440阴极

具体实施步骤

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

方法实施例

近些年来，电子行业飞速发展并早已普及到人们的日常生活中，而几乎所有的电子产品都有电路板元件，其带来的污染废液和金属铜的消耗问题也越来越严重，本发明提出的方法中两种制备过程都能极大地减少环境污染，同时又能有效地提高金属铜的利用率从而节约铜金属资源。

第一种制备过程，图1为本发明实施例提供一种新型环保的ic载板制备方法的流程示意图，其具体流程如图1所示：

s110，制作标准的pcb电路板，ic载板以陶瓷为基底；

本步骤中，先制作一块标准的pcb电路板，选取陶瓷作为ic载板的基底。

s120，对基底清洗后在其表面进行离子注入，完成后，先后用化学镀铜和电镀铜技术在注入层表面镀得铜层；

本步骤中，对ic载板的陶瓷基底进行表面清洗，目的是为了去除基底表面的灰尘、大颗粒等其他杂质，可选地是，在丙酮等溶剂中进行超声波清洗，清洗之后用金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备对其表面进行注入，设备结构如图4所示，注入形成图3中的注入——扩散层，其中可选地是，注入的元素可以是所有的金属元素，优选地是ni，fe，au，ti，cu或ag，本发明中所选的注入元素为ni，其注入电压为0～50kv，束流强度为0～10ma，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度为0～300nm。将注入完成后的样板先进行初步清洗以去除油污及其他杂质，可选地是，在无水乙醇或丙酮中对其超声波清洗，再将样板放入ptcl4溶液中，由于活度的强弱，注入的ni会将pt⁴⁺离子置换出来形成pt单质，pt单质对陶瓷表面有催化活化的作用，有利于化学镀铜的进一步进行，随后将样板放入化学镀的镀液中镀上一层薄铜层。然后在这层薄铜层上用电镀铜技术电镀一层铜层，形成的图3所示的铜层，其中可选的是，电镀铜层厚度为10～20um。在这个步骤中，电镀铜过程与最后一个步骤中的电解过程其实是一个循环，即在进行电解过程时也进行电镀铜过程。

s130，在铜层上涂覆一层正性光刻胶，再利用掩模版并经过曝光、显影等处理得到电路图形；

本步骤中，先将镀铜后的样板用正性光刻胶涂覆，可选地是，对上述涂覆完成后的陶瓷样板进行前烘(软烘)处理除去光刻胶中大部分溶剂以及稳定光刻胶的感光特性，之后把带有如图2所示的电路图形的掩模版覆在光刻胶上，然后将样板曝光处理，曝光后把样板放入显影液里显影，对于本实施例中的正性光刻胶，就是将曝光区域的光刻胶在显影液中溶解掉，即曝光显影后有光刻胶的部分为转移的电路图形，经过上述处理后的样板再进行后烘(硬烘、坚膜)处理使余下的胶膜硬化。

s140，然后用电解法处理样板上除电路图形以外的铜，最后将处理好的ic载板镶嵌在pcb电路板上。

不步骤中，如图5所示，如s120过程中所述，电解过程与电镀铜过程组成一个循环，电解液的主要成分为硫酸铜与硫酸，其他还有诸如cl-离子之类的活化剂以及添加剂等用以辅助电解与电镀，以完成上述步骤后的敷铜板为阳极，以s120过程中需要电镀的样板为阴极，在阳极上电解掉除电路图形外的铜，同时又将这些铜用于阴极上的电镀。最后，去除板面上剩下的光刻胶。再将芯片、电阻、电容等元件装在处理好的ic载板上，并将ic载板镶嵌在s110过程中制作好的pcb基板上，如图2所示。

第二种制备过程，图1为本发明实施例提供一种新型环保的ic载板制备方法的流程示意图，其具体流程如图1所示：

s110，制作标准的pcb电路板，ic载板以陶瓷为基底；

本步骤中，先制作一块标准的pcb电路板，选取绝缘且耐热性能较好的陶瓷作为ic载板的基底。

s120，在基底上涂覆一层负性光刻胶，再利用掩模版并经过曝光、显影等处理在得到电路图形；

本步骤中，先将陶瓷基底脱水烘烤，主要目的是去除陶瓷基底表面可能吸附的水分，再对陶瓷基底进行增粘处理以增加板面与光刻胶的粘附性，处理后在陶瓷表面涂覆一层负性光刻胶。对上述涂覆完成后的陶瓷样板进行前烘(软烘)处理除去光刻胶中大部分溶剂以及稳定光刻胶的感光特性，之后把有电路图形的掩模版覆盖在光刻胶上，然后将样板曝光处理，曝光后把样板放入显影液里显影，对于本制备过程中的负性光刻胶，就是将未曝光区域的光刻胶在显影液中溶解掉，即曝光显影后未有光刻胶的部分为转移的电路图形，经过上述处理后的样板再进行后烘(硬烘、坚膜)处理使余下的胶膜硬化。

s130，将样板清洗后在其表面上进行离子注入；

本步骤中，将上述的样板先进行表面清洗，可选地，在丙酮等溶剂中进行超声波清洗，目的是为了去除基底表面的灰尘、大颗粒等其他杂质，清洗之后用结构如图4所示金属真空蒸汽离子源(mevva)离子注入设备对其表面进行离子注入，其中可选地是，其中可选地是，注入的元素可以是所有的金属元素，优选地是ni，fe，au，ti，cu或ag，本发明中所选的注入元素为ni，注入电压为0～50kv，束流强度为0～10ma，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度为0～300nm，注入过程其实就是在样板上有电路图形的部分注入了金属ni，形成图3中的注入——扩散层。

s140，注入后，先后用化学镀铜和电镀铜技术在注入层表面镀得铜层，最后将处理好的ic载板镶嵌在pcb电路板上。

本步骤中，将注入完成后的样板先进行初步清洗以去除油污及其他杂质，可选地是，在无水乙醇或丙酮中对其超声波清洗，再将样板放入ptcl4溶液中，由于金属活度的强弱，注入的ni会将pt⁴⁺离子置换出来形成pt单质，pt单质对陶瓷表面有催化活化的作用，有利于化学镀铜的进一步进行，随后将样板放入化学镀的镀液中镀上一层薄铜层。然后在薄铜层上用电镀铜技术进行电镀，即形成图3中的铜层，其中可选地是，电镀铜层厚度为10～20um。镀完铜层之后去除余下的光刻胶，将装有芯片等元件的ic载板镶嵌在pcb电路板上，如图2所示。