專利名稱：印制電路板的構(gòu)造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)區(qū)域具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的印刷電路板的一種構(gòu)造方法和裝置，其中在電絕緣的基板上涂覆一層金屬層，并通過(guò)部分腐蝕使該金屬層露出所需的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
EP 0 062 300 A2提出了一種制造印制電路板的方法，該方法是在一層金屬層的整個(gè)表面上涂覆金屬的抗蝕劑，然后用激光輻射重新去掉某些選定區(qū)域的抗蝕劑，最后通過(guò)腐蝕掉這樣露出的金屬層而形成導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
此外，DE 41 31 065 A1提出的一種制造印制電路板的方法是首先在基板上依次涂覆一層金屬層和一層金屬的或有機(jī)的抗蝕劑層，然后用激光輻射去掉與稍后的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)相鄰區(qū)域的該抗蝕劑層，并這樣腐蝕掉由此露出的金屬層，使金屬層的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和通過(guò)腐蝕溝與電隔離的小島區(qū)域保留在基板上。用激光輻射可快速進(jìn)行構(gòu)造，因?yàn)榭刮g劑層的要去掉的區(qū)域只有很小的寬度和兩條印制導(dǎo)線之間保留較大的面積。
WO 00/04750 A1提出的一種粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的制作方法是用光刻法在粗導(dǎo)線區(qū)域刻蝕抗蝕劑，而用激光束在細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)區(qū)域去掉抗蝕劑，然后按公知的方式腐蝕這種用不同方式刻蝕的抗蝕劑層。雖然該文獻(xiàn)提到了不同的構(gòu)造技術(shù)可用相同的抗蝕劑，而且粗、細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)都可在一道工序中腐蝕，但沒(méi)有達(dá)到緊佳的工藝過(guò)程，因?yàn)榧す鈽?gòu)造常用的金屬抗蝕劑(例如錫)對(duì)光刻法是不太適用的。
本發(fā)明的目的是提出一種方法和裝置來(lái)以盡可能簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)的方式制造具有粗、細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的印制電路板，本發(fā)明的這個(gè)目的是用下列工藝步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的a)在一塊電絕緣的基板上涂覆一層金屬層；b)在該金屬層上涂覆一層抗蝕劑層；c)用具有規(guī)定的第一波長(zhǎng)的第一個(gè)激光束(14)和一個(gè)由第一聚焦單元(13)預(yù)定的第一加工范圍(3)部分去掉抗蝕劑層(61)，露出所需粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)的輪廓(62)；d)用具有規(guī)定的第二波長(zhǎng)的第二個(gè)激光束(24)和一個(gè)由第二聚焦單元(23)預(yù)定的第二加工范圍(4)部分去掉抗蝕劑層(61)，露出所需細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的輪廓(63)，其中，第二波長(zhǎng)小于第一波長(zhǎng)和/或第二加工范圍(4)小于第一加工范圍(3)；e)通過(guò)腐蝕露出的金屬區(qū)域(62、67)同時(shí)產(chǎn)生粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(41)；f)通過(guò)腐蝕剩余的抗蝕劑層，露出導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的表面。
所以，用本發(fā)明可按相同的工藝步驟即通過(guò)刻蝕抗蝕劑層和緊接著的腐蝕來(lái)產(chǎn)生粗、細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，但通過(guò)選擇不同的激光器來(lái)考慮不同的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的不同絕緣距離，這樣，對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)就可達(dá)到最佳的加工速度。其中本發(fā)明利用了這樣的知識(shí)具有較小波長(zhǎng)和較短焦距的激光束可在一個(gè)小的加工范圍產(chǎn)生精細(xì)結(jié)構(gòu)，但對(duì)以經(jīng)濟(jì)的加工方式加工較寬的結(jié)構(gòu)和較大的范圍來(lái)說(shuō)則嫌太慢，而具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)和調(diào)節(jié)到大焦距的激光束則可在一個(gè)大的加工范圍內(nèi)以明顯高的速度進(jìn)行加工。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有利方案，對(duì)粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的加工來(lái)說(shuō)，第一激光器具有的波長(zhǎng)為1064納米(nm)和355納米之間，最好為1064納米，而第二激光器具有的波長(zhǎng)則為532和266納米之間，最好為532或355納米，其中第一激光器的波長(zhǎng)在任何情況下都大于第二激光器的波長(zhǎng)。此外，根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選方案，第一激光器的激光束比第二激光器的激光束可在一個(gè)較大的焦距內(nèi)聚焦，因而第一激光器比第二激光器掃描較大的加工面積。
根據(jù)本發(fā)明，具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)區(qū)域具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的印制電路板的構(gòu)造裝置具有如下特征a)一個(gè)用于印制電路板定位的支承裝置；b)第一激光器，它帶一個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡和一個(gè)具有第一焦距的聚焦單元，該聚焦單元可在印制電路板表面上方這樣定位，使它可輻射第一個(gè)加工范圍；c)第二激光器，它帶有一個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡和一個(gè)具有第二焦距的聚焦單元，該聚焦單元可輻射第二加工范圍，其中，第二個(gè)激光器比第一個(gè)激光器具有更大的波長(zhǎng)和/或第二焦距以及第二加工范圍小于第一焦距和第一加工范圍；d)一個(gè)控制裝置，以便用第一激光器輻射具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的印制電路板的大的范圍和用第二激光器輻射具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的印制電路板的較小范圍。
下面結(jié)合附圖所示的一些實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
附圖表示

圖1用于本發(fā)明方法的兩個(gè)激光器的示意布置圖；圖2具有粗和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的一塊示意表示的印制電路板的俯視圖；圖3至6按本發(fā)明制造粗和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)時(shí)在各個(gè)工藝階段的一塊印制電路板的部分?jǐn)嗝鎴D；圖7圖6所示印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8根據(jù)不同層厚和不同加工范圍用不同激光器在導(dǎo)線結(jié)構(gòu)之間可達(dá)到的絕緣溝以及可達(dá)到的加工速度的圖示。
圖1表示實(shí)施本發(fā)明方法的示意布置圖。在一塊印制電路板1上方，布置了兩個(gè)激光器即第一激光器11和第二激光器21，該印制電路板位于一個(gè)臺(tái)面可在x和y方向移動(dòng)的工作臺(tái)10的一個(gè)加工面內(nèi)。第一激光器11通過(guò)一個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡12和一個(gè)透鏡13產(chǎn)生第一激光束14，該激光束聚焦到印制電路板1的表面上并由于相當(dāng)大的第一焦距而可掃描相當(dāng)大的第一加工范圍了。第二激光器21通過(guò)它的偏轉(zhuǎn)鏡22和透鏡23產(chǎn)生第二激光束24，該激光束由于較小的焦距25可掃描一個(gè)較小的加工范圍4。這兩個(gè)激光器11和21具有不同的波長(zhǎng)。例如激光器11為釹-釓鋁石榴石(Nd-YAG)激光器，其波長(zhǎng)為1024納米，而激光器21則為釹-釩酸鹽(Nd-Vd)激光器，其波長(zhǎng)為532或355納米。兩個(gè)激光器11和21以及工作臺(tái)都由一個(gè)中心控制單元9進(jìn)行控制。
圖2表示一個(gè)具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)31的大加工范圍3以及一個(gè)具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)41的位于加工范圍3以內(nèi)的小加工范圍4的示意圖。根據(jù)本發(fā)明，不但粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)31而且細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)41也用兩個(gè)激光器11和21按本發(fā)明方法獲得。
現(xiàn)在結(jié)合圖3至6來(lái)說(shuō)明各個(gè)工藝步驟。這些圖表示一塊印制電路板1的一段剖面圖，該印制電路板例如具有兩層疊置的導(dǎo)電層5和6，這兩層導(dǎo)電層被一層介電層7相互隔開(kāi)。如圖3所示，內(nèi)層5已經(jīng)制成，且外導(dǎo)電層6通過(guò)介電層7內(nèi)的孔或凹槽8部分地與內(nèi)導(dǎo)電層5連接。
為了制作導(dǎo)電層6，現(xiàn)在不但在加工范圍3的區(qū)域內(nèi)而且在加工范圍4的區(qū)域也涂覆一層例如由錫組成的抗蝕劑層61。在要求粗印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)3的區(qū)域內(nèi)，用第一激光器11的激光束14去掉不應(yīng)當(dāng)形成導(dǎo)電面或印制導(dǎo)線即要求絕緣距離的部位的抗蝕劑層61。這樣在就露出了如圖3所示的區(qū)域62。然后用第二激光器2的激光束24部分地輻射第二加工范圍4的選定的絕緣區(qū)域，使細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)不需要的金屬層6的區(qū)域露出。用這樣產(chǎn)生的凹槽63形成圖5所示的結(jié)構(gòu)。
然后，腐蝕整個(gè)印制電路板，由此腐蝕掉金屬層6在區(qū)域62和63下方露出的區(qū)域，于是產(chǎn)生圖6所示的具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)31和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)41的結(jié)構(gòu)。
圖7所示的俯視圖表示粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的尺寸比例的差別。粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)具有的印制導(dǎo)線寬度為100微米數(shù)量級(jí)，而細(xì)印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)具有的印制導(dǎo)線寬度和相應(yīng)的距離則為50微米數(shù)量級(jí)。兩個(gè)區(qū)域之間的極限約為75微米。
制作粗結(jié)構(gòu)和制作細(xì)結(jié)構(gòu)所用的激光器可分別按圖8進(jìn)行選擇。圖中示出了用相應(yīng)激光器加工的和隨即通過(guò)腐蝕產(chǎn)生的印制導(dǎo)線之間的最小距離，其中由于強(qiáng)制側(cè)蝕，這些溝寬還與銅層的厚度有關(guān)。對(duì)每種激光器都附加地給出了確定加工范圍大小的焦距調(diào)節(jié)對(duì)溝寬的影響。例如用波長(zhǎng)1064納米的紅外線激光器在銅層7微米時(shí)通過(guò)隨即的腐蝕可得大約28微米的溝寬，而在用相同激光器在銅層20微米時(shí)，則可得50微米的溝寬，這兩種情況的前提條件是激光器的焦距調(diào)節(jié)到25×25毫米2的加工范圍。如果把相同激光器的加工范圍調(diào)節(jié)到150×150毫米2，則印制導(dǎo)線之間的腐蝕溝寬至少變成100至120微米，視銅層的厚度而定。對(duì)后一種調(diào)節(jié)而言，當(dāng)然可得明顯高的加工速度，如右邊上用速度比例尺延伸的線所示。用較短波長(zhǎng)即532納米或355納米的激光器時(shí)，得到所需細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的相應(yīng)較小的溝寬，但也用較小的加工速度，如虛線和點(diǎn)劃線所示。
權(quán)利要求
1.具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)和至少一個(gè)區(qū)域(4)具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(41)的印制電路板(1)的構(gòu)造方法，包括下列步驟a)在一塊電絕緣的基板(7)上涂一層金屬層(6)；b)在金屬層(6)上涂覆一層抗蝕劑層(61)；c)用具有規(guī)定的第一波長(zhǎng)的第一個(gè)激光束(14)和一個(gè)由第一聚焦單元(13)預(yù)定的第一加工范圍(3)部分地去掉抗蝕劑層(61)，露出所需粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)的輪廓(62)；d)用具有規(guī)定的第二波長(zhǎng)的第二個(gè)激光束(24)和一個(gè)由第二聚焦單元(23)預(yù)定的第二加工范圍(4)部分地去掉抗蝕劑層(61)，露出所需細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的輪廓(63)，其中，第二波長(zhǎng)小于第一波長(zhǎng)和/或第二加工范圍(4)小于第一加工范圍(3)；e)通過(guò)腐蝕露出的金屬區(qū)域(62，67)同時(shí)產(chǎn)生粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)和細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(41)；f)通過(guò)腐蝕剩余的抗蝕劑層(61)，露出導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31，41)的表面。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，第一激光器(11)的激光束(14)具有的波長(zhǎng)為1064納米和355納米之間，而第二激光器(21)的激光束(24)具有的波長(zhǎng)則為532納米和266納米之間，其中，第二激光束(24)的波長(zhǎng)在任何情況下都等于或小于第一激光束(14)的波長(zhǎng)。
3.按權(quán)利要求2的方法，其特征為，第一激光束具有1064納米的波長(zhǎng)，而第二激光束則具有532或355納米的波長(zhǎng)。
4.按權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的方法，其特征為，第一激光器(11)具有一個(gè)光學(xué)聚焦單元(13)，該聚焦單元比第二激光器(12)的光學(xué)聚焦單元(23)產(chǎn)生一個(gè)更大的焦距(15)。
5.具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)和至少一個(gè)區(qū)域(4)具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(41)的印制電路板(1)的構(gòu)造裝置，有下列特征a)一個(gè)用于印制電路板(1)定位的支承裝置(10)；b)第一激光器(11)，它帶一個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡(12)和一個(gè)具有第一焦距(15)的聚焦單元(13)，該聚焦單元可在印制電路板表面上方這樣定位，使它可輻射第一加工范圍(3)；c)第二激光器(21)，它帶一個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡(22)和一個(gè)具有第二焦距(25)的聚焦單元(23)，該激光器可輻射第二個(gè)加工范圍(4)，其中第二激光器(11)比第一激光器(11)具有更小的波長(zhǎng)和/或第二焦距(25)以及第二加工范圍(4)小于第一焦距(15)以及第一加工范圍(3)；d)一個(gè)控制裝置(9)，以便用第一激光器(11)輻射具有粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)的印制電路板(1)的大的加工范圍(3)和用第二激光器(21)輻射具有細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(41)的印制電路板的較小的加工范圍(4)。
6.按權(quán)利要求5的裝置，其特征為第一激光器具有的波長(zhǎng)為1064納米和355納米之間，而第二激光器(21)具有的波長(zhǎng)則為532和266納米之間；第一加工范圍為150×150毫米2和50×80毫米2之間，而第二加工范圍則為100×100毫米2和25×25毫米2之間。
全文摘要
用本發(fā)明方法不但可通過(guò)激光器加工印制電路板(1)所需粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(31)的區(qū)域(3)，而且也可加工印刷電路板(1)所需細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(41)的區(qū)域(4)。這兩個(gè)區(qū)域(3，4)首先被涂覆一層連續(xù)的金屬層并用一種抗蝕劑覆蓋。粗導(dǎo)線結(jié)構(gòu)用波長(zhǎng)較大的激光束(14)通過(guò)露出不需要的金屬表面預(yù)先給定，而細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)則通過(guò)用較小波長(zhǎng)的激光束(24)加工抗蝕劑而同樣獲得預(yù)成形。然后在一個(gè)共同的腐蝕過(guò)程中，腐蝕掉金屬層的全部露出的表面區(qū)域，于是只保留被剩余的抗蝕劑所覆蓋的粗、細(xì)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。再通過(guò)去掉剩余的抗蝕劑，便露出所產(chǎn)生的印制導(dǎo)線的表面。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1513285SQ02811388
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月6日
發(fā)明者H·德斯托伊爾, M·赫爾曼, E·羅蘭茨, H 德斯托伊爾, 即 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司