一种印刷线路板及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种线路板，尤其涉及一种印刷线路板及其制作方法。该制作方法包括：在内层线路的至少一个表面上设置树脂绝缘层，其中所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面具有预设粗糙度；在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层；在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成金属线路层，其中，所述金属线路层与所述内层线路电连接。该制作方法通过在树脂绝缘层和金属线路层之间增加有机树脂图层，使得所述有机树脂图层与所述金属线路层间具有较大的结合力，从而大幅度提高金属线路层与树脂绝缘层表面的结合力，有效避免在基板加工中出现铜线脱落，高温回流快速温变等问题。
【专利说明】一种印刷线路板及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种线路板，尤其涉及一种印刷线路板及其制作方法。
【背景技术】
[0002]高速信号在印刷线路板中传输时，只有印刷线路板中金属线路表面的粗糙度足够低，才能够保证具有较小的传输信号损耗。高频信号在印刷线路板中传输时，印刷线路板中的金属线路表面的粗糙度将使得高频信号产生大幅度的衰减，从而严重影响高频信号的传输。由于高频信号传输时具有趋肤效应，高频信号传输基本上都在金属线路的表层内传输，而且传输信号的频率越高，趋肤效应越强，信号的传输厚度越薄。例如，频率为500MHz的信号，传输厚度大约为3um ;频率超过IOGHz的信号，传输厚度为l_2um。对于频率达到IG的高频信号，其传输线路的粗糙度必须小于lum，对于信号频率为IOOGHz的信号，其传输线路的粗糖度须小于0.1um,否则,将引起过闻的闻频损耗。
[0003]图1和图2分别为理想印刷线路板和常规印刷线路板中的线路结构图。如图1和图2所示，理想情况下印刷线路板包括:基板11、金属线路13和金属线路表面12 ;常规的印刷线路板包括:基板21、金属线路23和金属线路表面22。其中，理想情况下印刷线路板中的金属线路表面12为光滑无突起的表面；而常规的印刷线路板中的金属线路表面22为粗糙度为5-7um的粗化金属线路表面。频率为500MHz的高频信号将在金属线路表面的粗糙度层内进行传输，传输过程中信号在金属线路表层产生形成严重的传输损耗。因此，常规印刷线路板由于其金属线路表面粗糙度较大，无法满足高速和高频信号的传输需求。
[0004]另外，随着近年来高密度封装基板的高速发展，要求印刷线路板中线宽线距越来越小。然而，当印刷线路板中线宽线距减小时，印刷线路板中金属线路表面的粗糙度也随之减小，并且线宽线距越小，粗糙度越小。粗糙度较大的表面金属的蚀刻时间要比低粗糙度表面长，因此细线宽线距的半加成工艺中，粗糙度越大，闪蚀时间越长，蚀刻液对线路攻击量越大，线宽控制越差。例如，对于线宽为IOum的线路粗糙度必须小于lum，否则将严重影响线宽的精度控制。而且较大的粗糙度会在细间距线路中产生较大的导电阳离子迁移问题。因此，对于高密度封装基板加工，越细的线路要求越光滑的线路表面。
[0005]综上，无论是高频和高速信号的传输，还是超细线路都要求金属线路表面越光滑越好，即具有光滑表面的金属线路是实现闻速、闻频线路和超细线路的必要条件。故在闻速、高频信号的传输和超细线路加工时，需要尽可能减小基板中树脂表面的粗糙度，但是当树脂表面的糙度减小后，金属线路与底层树脂间的结合力也随之下降。特别是当采用半加成工艺制造铜线路过程中，由于铜线路和树脂结合是靠在粗糙的树脂表面低温化学镀铜形成的界面接触，而不是改良半加成工艺和减成法所用的铜线路是通过高温压合形成的树脂和铜界面接触，因此，半加成技术形成的铜线与基板树脂材料间的结合力明显小于热压形成的表面结合力。当铜线路与底层树脂结合力降低后，在基板加工过程中，会出现金属线脱落，高温回流快速温变，基板会出现金属线爆板脱落等问题。
[0006]因此，提高基板中金属线路与底层树脂间的结合力是实现高频高速信号传输及超细线路的重要问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明实施例提供一种印刷电路板及其制作方法，以解决现有技术中低粗糙度的印刷电路板中金属线路层与底层树脂间结合力低的技术问题。
[0008]一方面，本发明实施例提供了一种印刷电路板的制作方法，包括:
[0009]在内层线路的至少一个表面上设置树脂绝缘层，其中所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面具有预设粗糙度；
[0010]在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层；
[0011]在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成金属线路层，其中，所述金属线路层与所述内层线路电连接。
[0012]另一方面，本发明实施例还提供了一种印刷电路板，所述印刷电路板由本发明任意实施例提供的印刷电路板的制作方法制得。
[0013]本发明实施例提供的印刷电路板及其制作方法，通过在具有预设粗糙度的树脂绝缘层表面和金属线路层之间增加有机树脂图层，大幅度提高了金属线路层与树脂绝缘层表面的结合力，进而有效避免在基板加工中出现铜线脱落，高温回流快速温变，基板会出现铜线爆板脱落等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0015]图1为理想印刷线路板中的线路结构图；
[0016]图2为常规印刷线路板中的线路结构图；
[0017]图3为本发明实施例中的印刷线路板的制作方法的流程图；
[0018]图4a-图41是本发明实施例的印刷线路板的制作方法中各阶段对应的结构剖面示意图；
[0019]图5为本发明实施例中提供的一印刷电路板上的电路结构。
[0020]图中的附图标记所分别指代的技术特征为:
[0021]11、基板；12、金属线路表面；13、金属线路；21、基板；22、金属线路表面；23、金属线路；41、内层线路；42、树脂绝缘层；43、有机树脂图层；44、金属线路层；441、铜种子层；442、掩膜层；443、镀铜层；45、盲孔；451、盲孔的孔壁；452、盲孔底部下层金属表面；46、铜箔；47、半固化片。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0023]本发明实施例提供一种印刷线路板的制作方法。图3是本发明实施例的印刷线路板的制作方法的流程图；图4a-图41是本发明实施例的印刷线路板的制作方法的各阶段对应的结构剖面示意图。如图3和图4a-图41所示，印刷线路板的制作方法包括:
[0024]S11、在内层线路的至少一个表面上设置树脂绝缘层，其中所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面具有预设粗糙度。
[0025]本发明实施例中，以在内层线路的两个表面上均设置线路结构为例。如图4a所示，在内层线路41的两个表面均依次压合半固化片47和具有预设粗糙度的铜箔46。采用具有预设粗糙度的铜箔46和半固化片47压合，将铜箔46上的预设粗糙度转移到半固化片47上，固化所述半固化片47，以形成树脂绝缘层。如图4b所示，固化后形成的树脂绝缘层42的表面与铜箔46具有相同的粗糙度。例如，在内层线路的两个表面均压合9um厚度的具有预设粗糙度的铜箔和GBHL830NX半固化片，以形成具有预设粗糙度的树脂绝缘层。
[0026]进一步的，在内层线路的至少一个表面上设置树脂绝缘层之后，还包括:在所述树脂绝缘层上形成盲孔。
[0027]如图4c_4d所示，在形成树脂绝缘层42之后，采用激光钻孔工艺，在铜箔46和树脂绝缘层42上形成盲孔45，使得后续制作的金属线路层能够通过盲孔45与内层线路电连接。在形成盲孔45过程中产生胶渣，因此，在形成盲孔45之后，还包括:去除产生的胶渣，并且粗化盲孔的孔壁451。
[0028]如图4e所示，在形成盲孔45之后，还包括:采用蚀刻工艺除去铜箔46，以露出树脂绝缘层42的低粗糙度表面，为后续的制作过程做准备。
[0029]需要说明的是，也可以在形成盲孔之前，去除铜箔以露出固化后的树脂绝缘层的低粗糙度表面。如果在形成盲孔之前去除铜箔，那么在形成盲孔时，只需在树脂绝缘层上激光钻孔即可形成盲孔。本发明实施例，对蚀刻去除铜箔和形成盲孔间的先后顺序不作限定，如图4f所示，只需在S12之前形成且露出包括盲孔的树脂绝缘层即可。
[0030]还需要说明的是，本发明实施例对Sll中形成的树脂绝缘层的表面粗糙度不作具体限定。可选的，所述预设粗糙度低于3um，此时形成的印刷线路板能够传输高频、高速信号，而且在高频、高速信号传输过程中能够将信号的散射损耗降到最低；另外，表面粗糙度低于3um的印刷线路板还能够应用于细线路加工中。
[0031]S12、在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层。
[0032]在本发明实施例中，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层。如图4f所示，涂敷形成的有机树脂图层43的表面粗糙度与所述树脂绝缘层42的表面粗糙度基本一致。其中，所述有机树脂图层43的厚度从几个纳米到0.5微米范围内，由于所述有机树脂图层较薄，涂敷有机树脂图层43不影响树脂绝缘层42表面的粗糙度，从而使得保持印刷线路板中金属线路的粗糙度较小，进而使印刷线路板具有优良的性倉泛。
[0033]其中，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层，包括:在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上均涂敷有机材料溶液；烘干并且固化涂敷的有机材料溶液，以形成有机树脂图层。
[0034]优选的，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上均涂敷有机材料溶液，包括:采用等离子体清洗所述树脂绝缘层的表面；在等离子体清洗后的树脂绝缘层的表面涂敷有机材料溶液，并且采用超声清洗涂敷有机材料溶液的树脂绝缘层。具体的，例如，首先，在等离子清洗剂中用氧气形成的等离子清洗所述树脂绝缘层表面I分钟，除去清洗的树脂绝缘层表面的有机污染物并且激活树脂绝缘层表面；其次，将基板浸入稀释好的有机材料溶液，并且将涂敷有机材料溶液的基板放入超声清洗机中清洗5分钟；再次，将超声清洗之后的基板浙干溶液，并且在80°C下烘干；最后，将烘干的基板在200°C下加热I小时将基板表面的聚酰亚胺固化，以形成有机树脂图层。
[0035]在树脂绝缘层表面涂覆有机材料溶液之前，先将整个基板的树脂表面放于等离子体清洗机中进行等离子表面清洁，能够活化树脂和金属电极表面，并且提高有机材料溶液的浸润性，从而使得有机材料溶液浸入到微观结构表面时能够达到均匀涂覆。在涂敷有机材料溶液时，采用超声清洗能够将有机材料溶液封住的尖角处的气泡震破，使溶液充分浸润基板表面，进而提闻涂覆薄I吴的完整性。
[0036]需要说明的是，本发明实施例对涂敷形成有机树脂图层的具体过程不作限定。在涂敷有机材料溶液时，可以单独采用等离子清洗或超声清洗以提高形成有机树脂涂层的效果，当同时使用等离子体清洗和超声清洗时，形成的有机树脂图层的效果更佳。在涂敷有机材料溶液时，可以单独通过等离子清洗或超声清洗，改善表面涂覆效果；也可以两种方法均不米用。
[0037]本实施例中，所述有机材料溶液的浓度为0.1%?15%，例如有机材料溶液为用N-甲基吡咯烷酮稀释的浓度为1%的聚酰亚胺溶液。采用高度稀释的有机绝缘材料预聚体，有机材料的使用量极小，因此采用本发明实施例中提供的制作方法制作印刷线路板时，材料成本较低。
[0038]其中，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层之后，还包括:去除所述盲孔底部下层金属表面的有机树脂图层。如图4g所示，在形成有机树脂图层43之后，还包括:去除盲孔45的底部下层金属表面452处的有机树脂图层43，以露出盲孔底部下层金属表面452，使得内层线路和外层线路可以通过盲孔45电连接。
[0039]综上，S12中具体可以通过如下步骤形成有机树脂图层:利用有机溶剂高度稀释液态有机材料未固化溶液，以获得高度稀疏的有机材料溶液；将基板浸入稀疏后的有机材料溶液中，利用稀释的有机材料溶液覆盖整个基板结构表面，在基板表面形成极薄的溶液薄层；通过真空或加热等方法，将易挥发的有机溶剂挥发掉，在基板的表面形成一层非常薄的单体薄膜；将基板升温到单体固化温度，将表面单体固化，形成均匀的有机树脂图层。S12中形成的有机树脂图层的厚度极薄，其厚度可以从几十个纳米到0.5um。
[0040]S13、在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成金属线路层，其中所述金属线路层与所述内层线路电连接。
[0041]其中，在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成金属线路层，包括:采用化学镀铜工艺，在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成铜种子层；采用图形电镀工艺，在所述铜种子层上形成镀铜层；采用闪蚀工艺，除去所述未电镀区域的镀铜层，以形成所述金属线路层。
[0042]在本实施例中，如图4h所示，采用化学镀铜工艺，在所述有机树脂图层43的背离内层线路的表面上形成铜种子层441。例如，形成厚度为Ium的铜种子层441。在形成铜种子层441时，采用化学镀铜工艺不会产生胶渣，因此，产生铜种子层441之后不需要除胶渣处理。如图41-41所示，在形成铜种子层441之后，还包括:采用图形电镀工艺，在所述铜种子层441上光刻形成图形电镀掩膜层442，并且采用图形电镀工艺，在所述铜种子层441上形成镀铜层443，其中所述图形电镀掩膜层442的材料可以为干膜(RY3325)。在形成镀铜层443之后，剥除所述图形电镀掩膜层442，以露出未电镀区域的镀铜层441。随后，采用闪蚀工艺，除去所述未电镀区域的镀铜层443，以形成所述金属线路层44。
[0043]优选的，所述有机树脂图层的材料可以为聚酰亚胺或苯并环丁烯。本发明实施例中，有机树脂图层具有高化学稳定性和良好的机械性能，还具有耐热、耐化学试剂、耐环境变化及耐水等优良性能。
[0044]需要说明的是，在采用本发明实施例中提供的制作方法制作印刷线路板时，如果在内层线路的两个表面上分别执行S11-S13形成的印刷线路板为具有双层线路的印刷线路板；如果只在内存线路的一个表面上执行步骤S11-S13形成的印刷线路板为具有单层线路的印刷线路板。当制作具有双层线路的印刷电路板时，S12中形成的不同有机树脂图层的材料可以相同也可以不同。
[0045]上述S11-S13中提供的印刷电路板的制作方法中，通过在树脂绝缘层和金属线路层之间增加有机树脂图层，提高了金属线路层与树脂绝缘层表面的结合力。例如，金属线路层与树脂绝缘层表面间的结合力大于等于0.5N/m2，进而有效避免由于结合力不满足需求而导致的如下问题:在基板加工中出现铜线脱落，高温回流快速温变，基板会出现铜线爆板脱落等。
[0046]本发明实施例还提供一种印刷线路板。所述印刷线路板可以由本发明任意实施例提供的印刷线路板的制作方法制得。
[0047]图5为本发明实施例中提供的一印刷电路板上的电路结构。如图5所示，本发明实施例中提供的印刷线路板的电路结构包括:树脂绝缘层42 ;设置于所述树脂绝缘层的背离内层线路表面上的有机树脂图层43 ;以及位于所述有机树脂图层43的背离内层线路表面上的金属线路层44，其中，所述金属线路层44与内层线路(未示出)电连接。
[0048]现有的印刷线路板中的树脂绝缘层表面为低粗糙度表面时，金属线路层与树脂绝缘层之间的结合力较低。结合力较低可能导致如下问题:在基板加工过程中会出现金属线脱落，高温回流快速温变，基板会出现铜线爆板脱落等。
[0049]本发明实施例中提供的印刷线路板及其制作方法中，提出一种在金属线路层和有机树脂绝缘层之间形成一个夹心的有机树脂图层，即形成一种新的有机基板电路结构。通过在低粗糙度的树脂表面涂覆一层与铜线路本身有较好结合力的有机材料。这种材料本身与铜有较好的结合力同时，与基板中低粗糙度树脂也有优良结合力。既利用了有机材料对铜线路的粘接性能，又利用了低粗糙度树脂表面的粗糙度，从而大幅度提高铜线路与低粗糙度表面的结合力。另外，涂覆的有机材料很薄，从而不改变基板中树脂表面的粗糙度值，同时，能够保持有机材料表面优良的化学镀铜性能。
[0050]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【权利要求】
1.一种印刷电路板的制作方法，其特征在于，包括: 在内层线路的至少一个表面上设置树脂绝缘层，其中所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面具有预设粗糙度； 在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层； 在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成金属线路层，其中，所述金属线路层与所述内层线路电连接。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层，包括: 在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上均涂敷有机材料溶液； 烘干并且固化涂敷的有机材料溶液，以形成有机树脂图层。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上均涂敷有机材料溶液，包括: 采用等离子体清洗所述树脂绝缘层的表面； 在等离子体清洗后的树脂绝缘层的表面涂敷有机材料溶液，并且采用超声清洗涂敷有机材料溶液的树脂绝缘层。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在内层线路的至少一个表面上设置树脂绝缘层之后，还包括: 在所述树脂绝缘层上形成盲孔。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，在所述树脂绝缘层的背离所述内层线路的表面上涂敷形成有机树脂图层之后，还包括: 去除所述盲孔底部下层金属表面的有机树脂图层。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成金属线路层，包括: 采用化学镀铜工艺，在所述有机树脂图层的背离内层线路的表面上形成铜种子层； 采用图形电镀工艺，在所述铜种子层上形成镀铜层； 采用闪蚀工艺，除去所述未电镀区域的镀铜层，以形成所述金属线路层。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于， 所述有机树脂图层的厚度小于0.5微米。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于， 所述有机树脂图层的材料为聚酰亚胺或苯并环丁烯。
9.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于， 所述有机材料溶液的浓度为0.1 %?15%。
10.一种印刷线路板，其特征在于，所述印刷线路板由权利要求1-9任一项所述制作方法制得。
【文档编号】H05K1/02GK103987208SQ201410251316
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】于中尧, 孙瑜, 方志丹, 郭学平 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司