专利名称：制造刚柔印刷电路板的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造刚柔印刷电路板(刚柔PCB)的方法，本发明尤其涉及一种制造包括柔性区域和刚性区域的刚柔PCB的方法，其中柔性区域具有用在外部焊垫中的焊垫部。
背景技术：
近来，随着半导体元器件的集成程度已日益加大，设在半导体元器件上的用于半导体元器件与外部电路连接的焊垫的数量增加了，并且安装密度也增加了。另外，为了改进其安装密度，要求半导体设备(诸如其上安装有半导体元器件的半导体封装)更小并且更薄。特别是，对于便携式信息设备(诸如笔记本式个人计算机、PDA、移动电话等)来说，半导体元器件在尺寸和密度上的减小是具有实际意义的。
为了封装半导体元器件，将半导体元器件安装在布线基板上，并且半导体元器件的焊垫与布线基板上的焊垫相连接。然而，在大约1000个焊垫安装在大约10×10mm尺寸的半导体元器件的情况下，其安装间距大约为40μm，这是相当微小的。而且，当将具有微小半导体元器件间距的焊垫与布线基板的焊垫相连接时，要求非常高的精确度以执行布线基板上的布线或连接时的位置匹配。结果就是难于采用传统的引线接合工艺或载带自动焊(TAB)工艺。
为了解决这些问题，已提出了具有以下结构的刚柔PCB，所述结构中，在不使用附加连接器的情况下通过在结构上组合刚性基板和柔性基板而将刚性区域和柔性区域相互连接。另外，这样的刚柔PCB主要用在小型终端(诸如移动电话)中，这就要求了高集成度，该高集成度可通过消除使用连接器导致的不必要空间而获得，而安装零件的细距(fine pitch)和高集成度是与移动设备的高功能性成比例的。
下面参照图1A至1D，逐步地描述制造刚柔PCB的传统步骤。
如图1A中所示的，覆盖层(coverlay)20形成于设在聚酰亚胺薄膜11一个表面上的第一电路图案12上，其与柔性区域的一部分相对应，以便于保护所述柔性区域。
如图1B中所示的，抗蚀剂保护层30被施于电路图案12上，与柔性区域的其它部分相对应，从而形成底部基板。由于涂覆有抗蚀剂保护层30的电路图案12的区域稍后会形成为为了用在外部焊垫和安装焊垫中而露出的焊垫部，因此在使用抗蚀剂保护层30的处理过程中该焊垫部受保护以免受外部环境的侵蚀。
因而，抗蚀剂保护层30包括例如耐热带或可剥离油墨(ink)。
如图1C中所示的，其中形成有与柔性区域相对应的开口的绝缘层40，以及具有开口的单面柔性覆铜箔层压板(单面FCCL)45、50，在预定热度和压力下被层压在底部基板的两个表面上。
单面FCCL 45、50包括柔性膜45和形成在FCCL一个表面上的铜箔50，柔性膜45的示例优选包括聚酰亚胺薄膜。
如图1D中所示的，铜箔50被加工以形成第二电路图案80，并将抗蚀剂保护层30从焊垫部上去除，从而完成包括具有焊垫部的柔性区域I和刚性区域II的刚柔PCB。
另外，为了进行第二电路图案80之间以及第二电路图案80与第一电路图案12之间的电连接，形成了通孔60并且还在通孔60的内壁上形成镀层以使其具有导电性。
施加在层压层上的预定压力使得限定开口的柔性膜45的端部以预定角度向下倾斜。
因此，根据制造刚柔PCB的传统方法，在使用抗蚀剂保护层的制造过程中，为了在外部焊垫和安装焊垫中使用而露出的焊垫部受保护以免受外部环境的侵蚀。因此，由于要额外执行抗蚀剂保护层的涂覆和抗蚀剂保护层的去除，因此不被希望地增加了加工成本和加工周期。
另外，当牢固涂覆于焊垫部上的抗蚀剂保护层在处理之后被去除时，抗蚀剂保护层可能会不合需要地残留在焊垫部的表面上。在这种情况下，残留的抗蚀剂保护层会导致发生污染问题，从而引起出现次品。
发明内容
因此，鉴于现有技术中出现的上述问题而构思了本发明，本发明的目的是提供一种制造刚柔PCB的方法，其中通过仅改变处理的顺序而无需使用附加保护装置来保护为了用于外部焊垫和安装焊垫中而露出的焊垫部，因此减少了加工成本和加工周期并增加了产品的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种制造包括柔性区域和刚性区域的刚柔PCB的方法，该方法包括(A)使用保护膜来保护第一柔性膜上的第一电路图案的对应于柔性区域的部分，该第一柔性膜在其至少一个表面上形成有第一电路图案，并将绝缘层层压在与刚性区域相对应的第一电路图案上，从而形成底部基板，(B)将单面柔性覆铜箔层压板层压在底部基板的两个表面上，其中每个单面柔性覆铜箔层压板均具有第二柔性膜和形成在其一个表面上的铜箔，(C)去除铜箔对应于的柔性区域的部分以露出第二柔性膜，并将铜箔的对应于刚性区域的其它部分形成为与第一电路图案相连接的第二电路图案，以及(D)去除第二柔性膜的对应于柔性区域的部分。
在本发明的制造刚柔PCB的方法中，未由保护膜保护的与柔性区域相对应的第一电路图案的其它部分可作为在外部焊垫中使用的焊垫部。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，(D)可包括(D-1)，通过激光加工来切割对应于未接触刚性区域的柔性区域的端部的第二柔性膜的第一区域；以及(D-2)，通过物理过程来切割对应于接触刚性区域的柔性区域的端部的被切割的第二柔性膜的第二区域，从而去除与柔性区域相对应的第二柔性膜的部分。
此外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，第一电路图案可包括边界图案，其形成在对应于未接触刚性区域的柔性区域的端部的区域，以便于在激光加工时保护第一柔性膜，该边界图案形成为不会与第一电路图案的另一个图案电连接。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，可通过激光加工来执行步骤(D)，即去除与柔性区域相对应的第二柔性膜的部分。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，(D)可包括(D-1)，通过机械加工来切割对应于未接触刚性区域的柔性区域的端部的第二柔性膜的第一区域；以及(D-2)，通过物理过程来切割对应于接触刚性区域的柔性区域的端部的被切割的第二柔性膜的第二区域，从而去除与柔性区域相对应的第二柔性膜的部分。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，可通过机械加工执行步骤(D)，即去除与柔性区域相对应的第二柔性膜的部分。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，机械加工可利用在冲压机、刀和刳刨机中选择出来的任意一种来执行。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，第一柔性膜和第二柔性膜都可以是聚酰亚胺薄膜。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，绝缘层可为半固化状态的预浸渍制品。
另外，在本发明的制造刚柔PCB的方法中，绝缘层可为粘结片。
本发明的制造刚柔PCB的方法还可包括(E)，即在(A)之后，在绝缘层上交替地形成所需的附加电路层和附加绝缘层。
图1A至1D是顺序地示出了制造刚柔PCB的传统过程的横截面图；
图2是示出了根据本发明的制造刚柔PCB的过程的流程图；图3A至3I是顺序地示出了根据本发明的制造刚柔PCB的过程的横截面图；以及图4是图3H的俯视图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图2和图3A至3I示出了根据本发明的制造刚柔PCB的过程。
图2是示出了根据本发明的制造刚柔PCB的过程的流程图，图3A至3I是顺序地示出了根据本发明的制造刚柔PCB的过程的横截面图。
下面将参照图2描述根据本发明的制造刚柔PCB的方法。
关于在其至少一个表面上形成有第一电路图案的第一柔性膜，用保护膜保护与柔性区域III相对应的第一电路图案的部分，并且绝缘层被设在与刚性区域IV相对应的第一电路图案的其它部分上，从而形成底部基板(S100)。
因而，在与柔性区域III相对应的第一电路图案中，除用在外部焊垫中的焊垫部以外的第一电路图案被涂覆保护膜以保护所述图案免受外部环境侵蚀，而焊垫部仍然保持露出。保护膜的示例优选包括柔性膜，诸如聚酰亚胺薄膜。
另外，在根据本发明的制造刚柔PCB的方法中，可通过在设在与刚性区域IV相对应的第一电路图案上的绝缘层上交替地层压所需的附加电路层和附加绝缘层而形成底部基板。
单面FCCL被顺序地分层设在底部基板的两个表面上(S200)。
单面FCCL包括第二柔性膜和形成在FCCL一个表面上的铜箔。因此，如果需要的话，第二柔性膜和铜箔可独立地分层。
接着，铜箔的对应于柔性区域III的部分被去除，从而露出第二柔性膜，而铜箔的对应于刚性区域IV的其它部分形成为与第一电路图案相连接的第二电路图案(S300)。
也就是说，执行以下步骤在与刚性区域IV相对应的铜箔中形成通孔、执行化学镀铜和电镀铜以赋予通孔导电性、通过蚀刻而去除铜箔的与柔性区域III相对应的部分、以及将铜箔的与刚性区域IV相对应的其它部分形成为第二电路图案。在这种情况中，可使用通孔将第二电路图案电连接于第一电路图案。
最后，去除与柔性区域III相对应的第二柔性膜的部分(S400)。
对第二柔性膜进行激光加工或机械加工，从而一次性地去除与柔性区域III相对应的第二柔性膜的部分。因此，在激光加工中，加工深度可控，从而仅去除第二柔性膜，而不会损坏第一柔性膜。
可替换地，可通过激光加工或机械加工来切割第二柔性膜的对应于未接触刚性区域IV的柔性区域III的端部的第一区域，以及通过物理过程去除第二柔性膜的对应于接触刚性区域IV的柔性区域III的端部的第二区域，而且去除第二柔性膜的相对应与柔性区域III的部分。因此，在激光加工过程中，为了仅切割第二柔性膜而不损坏第一柔性膜，第一电路图案包括在其对应于未接触刚性区域IV的柔性区域III的端部的区域中形成的边界图案，所述边界图案形成为不会与第一电路图案中的另一个图案电连接。
如上所述，在根据本发明的制造刚柔PCB的方法中，柔性区域III中的焊垫部在不是通过使用附加保护装置而受到保护的，而是通过执行如下过程而受到保护的，即，在形成第二电路图案的步骤之后执行形成第二柔性膜和铜箔(第二柔性膜和铜箔构成外部层)的开口，最终在没有增加加工工序或加工成本的情况下提高产品的可靠性。
图3A至3I顺序地示出了根据本发明的制造刚柔PCB的过程。
如图3A中所示的，提供了FCCL 100，包括第一柔性膜110和形成在FCCL两个表面上的铜箔120。
第一柔性膜110的示例包括聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
如图3B中所示的，在第一柔性膜110的两个表面上形成有相互电连接的第一电路图案150。
因此，可执行以下步骤形成穿通FCCL 100的内过孔130、执行化学镀和电镀以形成镀层140；以及通过光刻法将具有镀层140的铜箔120形成为第一电路图案150。在这种情况中，形成在第一柔性膜两个表面上的第一电路图案150可沿着通过镀层140被赋予导电性的内过孔130相互电连接。
第一电路图案150包括用在柔性区域中的外部焊垫中的焊垫部150a，并且柔性区域具有仅形成在第一柔性膜的一个表面上的第一电路图案150。
如图3C所示，保护膜160施加于除焊垫部150a以外的与柔性区域相对应的第一电路图案150的部分上。
例如涂覆柔性膜(诸如聚酰亚胺薄膜)作为用于保护除焊垫部150a以外的与柔性区域相对应的第一电路图案150的部分免受外部环境侵蚀的保护膜，使得所述柔性膜与第一电路图案150的上表面紧密接触，从而保护第一电路图案150。
如图3D所示，提供了具有与柔性区域相对应的开口180的绝缘层170。
使用通过用热固性树脂浸渍玻璃纤维的并以半硬化状态被制成的预浸渍制品或粘结片形成绝缘层170，以用于在层压时增加层间粘着力并在层压之后增强刚性区域的物理强度。
可通过使用木质冲模或金属冲模进行冲孔或通过刳刨加工形成开口180。
如图3E所示，具有开口180的绝缘层170被层压在具有由保护膜160保护的第一电路图案150的部分的第一柔性膜110的两个表面上，以形成具有柔性区域III和预备的刚性区域IV的底部基板。
可替换地，在根据本发明的制造刚柔PCB的方法中，可通过在绝缘层170上交替地层压所需的附加电路层(未示出)和附加绝缘层而形成底部基板。
因此，通过绝缘层170的开口180露出的第一电路图案150和第一柔性膜110构成了柔性区域III，而由于具有层压的绝缘层170而显示出了增强的机械强度的区域构成了预备的刚性区域IV。
如图3F所示，单面FCCL 200、210、200′、210′被层压在底部基板190的两个表面上。
单面FCCL 200、210包括第二柔性膜200和形成在FCCL一个表面上的铜箔210。
在刚柔PCB完成之前，可由无开口的单面FCCL 200、210来保护由底部基板190一个表面上的绝缘层170的开口180露出的焊垫部免受外部环境的侵蚀。
另外，单面FCCL200′、210′层压在底部基板190的另一个表面上，所述单面FCCL200′、210′具有与形成在第一柔性膜110上的绝缘层170的开口180相对应的开口220，同时不具有第一电路图案150。
如第一柔性膜110中一样，第二柔性膜200也可由聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜形成。
如图3G中所示的，穿通在底部基板190两个表面上分层的铜箔210、210′形成了通孔230，并且镀层240、240′形成于通孔230的内壁和铜箔210、210′上。
由于通孔230包括诸如第一柔性膜110、绝缘层170以及第二柔性膜200、200′等绝缘材料，其中通孔230用于将由铜箔210构成的第二电路图案与第一电路图案150电连接，因此进行化学镀和电镀以形成镀层240、240′，从而赋予通孔230导电性。
因此，使用机械钻孔机，诸如计算机数控钻孔机(CNC)，在预定位置中形成通孔230。
在本发明中，其内壁上形成有镀层240、240′的通孔230可被填充油墨(未示出)。
如图3H所示，与柔性区域III相对应的具有镀层240的铜箔210的部分被去除，而与预备的刚性区域IV相对应的具有镀层240、240′的铜箔210、210′的部分被形成为第二电路图案250、250′，从而完成刚性区域V。
在这种情况中，可通过以下步骤形成第二电路图案250、250′，所述步骤为在镀层240、240′上涂覆感光材料(未示出)、涂覆具有预定图案的布线图膜、执行曝光和显影从而形成蚀刻用的抗蚀图，以及执行包括蚀刻处理的光刻法。
因此，第二电路图案250可通过通孔230与形成在基板的另一个表面上的第一电路图案150和第二电路图案250′电连接。
最后，如图3I中所示的，与柔性区域III相对应的第二柔性膜200的部分被去除，从而形成包括柔性区域III和刚性区域V的刚柔PCB。
参照作为图3H的俯视图的图4，将描述相应的第二柔性膜200的去除。也就是说，如图4所示，通过激光加工或机械加工来切割与未接触刚性区域V的柔性区域III的端部相对应的第二柔性膜200的第一区域A，以及通过物理过程去除与接触刚性区域V的柔性区域III的端部相对应的第二柔性膜200的第二区域B。
如上所述的，当通过物理过程去除与接触刚性区域V的柔性区域III的端部相对应的第二柔性膜200的第二区域B时，物理过程中所施加的预定压力使得第二柔性膜200的端部向上倾斜预定角度，因此与图1D中所示的传统步骤中形成开口后层压的柔性膜45端部的形状相反。
在激光加工时，为了仅切割第二柔性膜200而不损坏第一柔性膜110，第一电路图案150还可包括形成在其与未接触刚性区域V的柔性区域III的端部相对应的区域中的边界图案(未示出)。因此，所述边界图案应形成为不会与第一电路图案150中的其它图案电连接。
可替换地，在根据本发明的制造刚柔PCB的方法中，可通过激光加工或机械加工一次性地去除与柔性区域III相对应的第二柔性膜200的部分。另外，在激光加工时，可对加工深度进行控制，以便于仅去除第二柔性膜200而不会损坏第一柔性膜110。
优选地使用冲压机、刀或刳刨机来执行机械加工。
在制造刚柔PCB的传统方法中，在处理过程中为了保护在柔性区域中的外部焊垫或安装焊垫中所使用的焊垫部免受外部环境的侵蚀，使用耐热带或可剥离油墨在焊垫部上形成抗蚀剂保护层，接着在制造工艺完成之后，去除所述抗蚀剂保护层。因此，传统方法遭遇以下问题，即，由于残留抗蚀剂保护层的污染导致产品的瑕疵率增加，另外，由于形成抗蚀剂保护层和去除抗蚀剂保护层的额外步骤导致加工成本和加工周期增加。
然而，根据本发明的制造刚柔PCB的方法，可通过仅改变步骤的顺序而无需使用附加保护装置来保护为了在外部焊垫和安装焊垫中使用而露出的焊垫部，因此减少了加工成本和加工周期并增加了产品的可靠性。
也就是说，当层压单面FCCL以便于形成刚性区域的第二电路图案时，未在层压之前形成与柔性区域相对应的开口，而是在第二电路图案形成之后形成所述开口。因此，即使在没有附加保护装置的情况下，也可在制造过程中保护外露的焊垫部，从而实现了工艺简单和产品高可靠性。
如前文中所述的，本发明提供了制造刚柔PCB的方法。依照本发明制造刚柔PCB的方法，通过仅改变步骤的顺序而无需使用附加保护材料就可保护为了在外部焊垫和安装焊垫中使用而露出的焊垫部，从而减少了加工成本和加工周期并增加了产品的可靠性。
尽管出于解释的目的已描述了本发明的优选实施例，但是本领域普通技术人员应理解的是，在不脱离所附权利要求中的本发明的范围和精神的前提下，可以具有各种修正、添加以及替代。
权利要求
1.一种制造包括柔性区域和刚性区域的刚柔印刷电路板的方法，包括步骤(A)使用保护膜来保护第一柔性膜上的第一电路图案的对应于所述柔性区域的部分，所述第一柔性膜上在其至少一个表面上形成有所述第一电路图案，并将绝缘层层压在与所述刚性区域相对应的所述第一电路图案上，从而形成底部基板；步骤(B)将单面柔性覆铜箔层压板层压到所述底部基板的两个表面上，其中每个所述单面柔性覆铜箔层压板均具有第二柔性膜和形成在其一个表面上的铜箔；步骤(C)去除所述铜箔的对应于所述柔性区域的部分以便露出所述第二柔性膜，并将所述铜箔的对应于所述刚性区域的其它部分形成为与所述第一电路图案相连接的第二电路图案；以及步骤(D)去除所述第二柔性膜的对应于所述柔性区域的部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，未由所述保护膜保护的所述第一电路图案的对应于所述柔性区域的其它部分是用于外部焊垫中的焊垫部。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(D)包括(D-1)通过激光加工来切割与未接触所述刚性区域的所述柔性区域的端部相对应的所述第二柔性膜的第一区域，以及(D-2)通过物理过程来切割与接触所述刚性区域的所述柔性区域的端部相对应的被切割的第二柔性膜的第二区域，从而去除所述第二柔性膜的与所述柔性区域相对应的部分。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一电路图案包括形成在其对应于未接触所述刚性区域的所述柔性区域的端部的区域上的边界图案，以便于在激光加工时保护所述第一柔性膜，所述边界图案形成为不会与所述第一电路图案中的另一个图案电连接。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过利用激光加工来去除所述第二柔性膜的对应于所述柔性区域的部分来实现步骤(D)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(D)包括(D-1)通过机械加工来切割所述第二柔性膜的对应于未接触所述刚性区域的所述柔性区域端部的第一区域，以及(D-2)通过物理过程来切割所述被切割的第二柔性膜的对应于接触所述刚性区域的所述柔性区域端部的第二区域，从而去除所述第二柔性膜的对应于所述柔性区域的部分。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过利用机械加工去除所述第二柔性膜的对应于所述柔性区域的部分来实现步骤(D)。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述机械加工通过冲压机、刀和刳刨机中任选的一种来实现。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一柔性膜和所述第二柔性膜都是聚酰亚胺薄膜。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘层为半固化状态下的预浸渍制品。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述绝缘层为粘结片。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤(E)，即在步骤(A)之后，在所述绝缘层上交替地形成所需的附加电路层和附加绝缘层。
全文摘要
本发明涉及一种制造刚柔印刷电路板的方法。本发明尤其涉及一种制造包括具有焊垫部的柔性区域和刚性区域的刚柔印刷电路板的方法，其中通过仅改变步骤的顺序而无需使用附加保护材料就可保护为了在外部焊垫和安装焊垫中使用而露出的焊垫部，从而减少了加工成本和加工周期并增加了产品的可靠性。
文档编号H05K3/00GK1956628SQ20061015035
公开日2007年5月2日 申请日期2006年10月30日 优先权日2005年10月28日
发明者李亮制, 杨德桭, 安东基, 朴英德, 任奎赫, 郑明熙, 张晶勋, 李哲敏, 朴永誧 申请人:三星电机株式会社