一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法，利用磁控濺射鍍膜方法在基板上渡一層氮化銅薄膜，使用氮化銅薄膜充當(dāng)刻蝕電路的介質(zhì)層，在激光作用下氮化銅發(fā)生分解生成銅附著在基板上，使用溶劑清除基板上的氮化銅薄膜，即完成集成電路板的制作。本發(fā)明將氮化銅的這種低溫?zé)岱纸馓匦赃\(yùn)用到集成電路板中，并且對集成電路板的制作工藝進(jìn)行改良，制作出全新且無毒的基于氮化銅的集成電路板。
【專利說明】一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路板制造方法，尤其涉及一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法，屬于集成電路領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的集成電路板的制作流程主要分為以下幾個(gè)流程:首先是打印電路板，將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來。其次是預(yù)處理覆銅板，并分為兩步，先是將覆銅板裁成電路板的大小，再用細(xì)砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉，以保證在轉(zhuǎn)印電路板時(shí)，熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上。接著就是轉(zhuǎn)印電路板，腐蝕線路板。這里用到的腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水，比例為1:2:3。然后就是依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，給線路板鉆孔。最后對線路板進(jìn)行預(yù)處理，即打磨掉覆在線路板上的墨粉，用清水把線路板清洗干凈。水干后，用松香水涂在有線路的一面，防止線路被氧化。這些工作完成后，電路板就制作成功了。再焊接上相應(yīng)的電子元件，通電，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能即可。
[0003]工業(yè)制作集成電路板，能快速量產(chǎn)是關(guān)鍵。目前的制作工藝，流程繁多，條件要求較高，而且資源消耗較多，存在污染。
[0004]氮化銅Cu3N是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的無毒材料，近年來受到廣泛關(guān)注。氮化銅薄膜是棕褐色的半透明薄膜，在空氣中很穩(wěn)定。經(jīng)研究將其放置在濕度為95%、溫度為60°C，在空氣中放置15個(gè)月后與原來相比幾乎沒有電學(xué)性能改變。氮化銅晶體處于亞穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)相，其在真空中350°C左右情況下就可以分解成銅和氮?dú)?2Cu3N=6Cu+N2)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種集成電路板制造方法，其方法步驟有:
第一步:選擇穩(wěn)定性強(qiáng)、絕緣、表面光滑且有韌性的阻燃材料如PCB板材、石英玻璃或云母板為基板，將基板裁成電路板的大小，不要過大，以節(jié)約材料。
[0006]第二步:上一步完成后，利用磁控濺射鍍膜方法在裁好的基板上渡一層氮化銅薄膜，根據(jù)需要控制鍍膜的時(shí)間來調(diào)節(jié)薄膜厚度，濺射的靶材為銅靶，工作氣體氮?dú)夂蜌鍤狻?br> [0007]第三步:上述加工完成后，調(diào)節(jié)好激光器的功率和激光半徑，根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路圖，照射基板鍍有氮化銅薄膜的一面的相應(yīng)位置，刻蝕出所需要的線路。
[0008]第四步:上述加工完成后，先將線路板放到稀鹽酸中將氮化銅溶解，取出后用清水把線路板清洗干凈晾干。
[0009]第五步:上述加工完成后，根據(jù)電路圖中的鉆孔分布，依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，用鉆機(jī)在制好的線路板上對應(yīng)位置鉆孔。
[0010]第六步:選擇一種穩(wěn)定、絕緣、透明的涂層材料涂在有線路的一面，只需薄薄的一層，防止線路被氧化和磨損，起到保護(hù)作用。這里用到的涂層材料可以是松香，將松香水涂在有線路的一面，只需薄薄的一層，不光防止線路被氧化，同時(shí)松香也是很好的助焊劑，一般來說，線路板表面松香水會(huì)在24小時(shí)內(nèi)凝固，為加快松香凝固，可以用熱風(fēng)機(jī)加熱線路板。松香凝固后，符合標(biāo)準(zhǔn)的集成電路板便制作完畢。
[0011]最后，按需要焊接完板上的電子元件，通電，功能實(shí)現(xiàn)，一塊具有一定功能的集成電路板制作完畢。
[0012]本發(fā)明的關(guān)鍵之一在于利用磁控濺射的方法，在基板上以Cu為靶材，N2為反應(yīng)氣體制備出氮化銅薄膜，利于規(guī)模生產(chǎn)，而且膜厚也是可控的。
[0013]本發(fā)明的另一關(guān)鍵之處在于電路的刻蝕方法:按照已設(shè)計(jì)好的電路圖，用計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定好激光束的刻蝕路線。將調(diào)節(jié)好的激光照射到氮化銅薄膜表面。當(dāng)溫度達(dá)360左右時(shí)，氮化銅變分解成銅和氮?dú)猓獨(dú)鈸]發(fā)，剩下銅附著在基板上形成導(dǎo)電銅線。
[0014]本發(fā)明還有一關(guān)鍵之處在于銅線粗細(xì)控制的方法:通過調(diào)節(jié)激光束的光斑半徑來調(diào)控刻蝕出的銅線粗細(xì)以滿足需要。
[0015]本發(fā)明實(shí)例提供一種用于制作集成電路板新型材料氮化銅，將氮化銅制備成薄膜，并將其低溫?zé)岱纸馓匦赃\(yùn)用到集成電路中。
[0016]本發(fā)明實(shí)例提供氮化銅薄膜的制備條件及方法。所述的氮化銅薄膜的膜厚度可通過改變制備條件加以控制。
[0017]所述集成電路板主要分為三層，依次包括基板-1、芯層-2、敷層-3，分別是集成電路板的第一層(基板-最下層)、第二層(芯層-中間層)和第三層(敷層-最上層)?；迨羌呻娐钒宓幕A(chǔ)，用作芯層和敷層的載體；芯層是刻蝕層，用來刻蝕電路，利用磁控濺射方法制備的氮化銅薄膜作為芯層介質(zhì)，根據(jù)需要調(diào)節(jié)好激光器的功率大小和激光光斑半徑，通過照射氮化銅薄膜使之發(fā)生分解反應(yīng)，從而刻蝕出所需的電路；敷層是作為保護(hù)層存在。
[0018]有益效果:
本發(fā)明的方法簡單，制作成本低，原料利用率高，制作工藝大大簡化，操作簡單，便于控制，生產(chǎn)流程更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。所需材料和制造過程均無毒，不會(huì)對人體造成危害以及對環(huán)境造成污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)例提供的集成電路板俯視圖。
[0021]圖3是雙面集成電路板的橫截面圖。
[0022]圖4是多層集成電路板的側(cè)面圖。
[0023]圖中:1-基板、2-芯層、3-敷層、4-粗銅線、5-鉆孔、6-細(xì)銅線、7-錐形孔、8-對稱錐形孔、9-導(dǎo)電支撐柱、I O-層間電路板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0025]本發(fā)明是一種基于氮化銅薄膜的集成電路板及其制造方法，該集成電路板主要分為三層，依次包括基板1、芯層2、敷層3，分別是集成電路板的第一層(基板-最下層)、第二層(芯層-中間層)和第三層(敷層-最上層)，如圖1所示。
[0026]基板是集成電路板的基礎(chǔ)，用作芯層和敷層的載體；芯層是刻蝕層，用來刻蝕電路，利用磁控濺射方法制備的氮化銅薄膜作為芯層介質(zhì)，根據(jù)需要調(diào)節(jié)好激光器的功率大小和激光光斑半徑，通過照射氮化銅薄膜使之發(fā)生分解反應(yīng)，從而刻蝕出所需的電路；敷層是作為保護(hù)層存在。
[0027]實(shí)施例:
選擇厚度為Imm的PCB原板作為基板，根據(jù)需要將其裁剪成適當(dāng)尺寸，如:長*寬=2cm*lcm的規(guī)格。采用反應(yīng)射頻磁控濺射法，在基板上制備氮化銅薄膜。濺射的靶材為99.999%的高純銅靶，銅靶的直徑為50mm、厚度為5mm。靶和基底之間的距離為17cm，工作氣體為99.99%的高純氮?dú)夂?9.99%的高純氬氣，分別使用質(zhì)量流量計(jì)控制。
[0028]基板在放入真空室之前，分別用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗，濺射前將真空室氣壓抽到低于5X10-4Pa，并充入氬氣預(yù)濺射5min以清洗靶面。隨后通入氮?dú)?，控制總濺射氣壓在2Pa，控制氮?dú)馀c氬氣的比例為2/1，濺射功率控制在IOOw來制備氮化銅薄膜,濺射時(shí)間為I小時(shí)。氮化銅在常溫下性能穩(wěn)定，具有低的熱分解溫度，且廉價(jià)無毒。它在真空中350°C左右就可以分解成銅單質(zhì)實(shí)現(xiàn)低溫金屬化，且分解后得到的銅和金屬銅具有相同的導(dǎo)電特性，此外，氮化銅是易溶于酸性溶液，而銅是不容于酸性溶液的。
[0029]氮化銅薄膜制備完成后取出，根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路圖，設(shè)定好激光刻蝕的移動(dòng)路線，使用激光器，按照線路的線徑調(diào)節(jié)激光器的功率和激光束半徑，刻蝕出所需要的電路，電路畫好后就得到了所需的線路板。
[0030]根據(jù)電路圖，用鉆機(jī)在制好的線路板上對應(yīng)位置鉆孔。依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機(jī)鉆孔時(shí)，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機(jī)速度不能開的過慢，操作鉆機(jī)過程中注意安全。
[0031]上述加工完成后，先將線路板放到稀鹽酸中將氮化銅溶解，取出后用清水把線路板清洗干凈，水干后，將松香水涂在有線路的一面，只需薄薄的一層，不光防止線路被氧化和磨損，同時(shí)松香也是很好的助焊劑，一般來說，線路板表面松香水會(huì)在24小時(shí)內(nèi)凝固，為加快松香凝固，可以用熱風(fēng)機(jī)加熱線路板，注意溫度不要過高，一般控制在300°C以內(nèi)為宜。松香凝固后，符合標(biāo)準(zhǔn)的集成電路板便制作完畢。如圖2所示。
[0032]最后，按需要焊接完板上的電子元件，通電，功能實(shí)現(xiàn)，一塊具有一定功能的集成電路板制作完畢。
[0033]對于帶有金屬化孔的雙面集成電路線路板:
按上述方法制作好基板后，根據(jù)電路圖，將要加工成金屬化孔的位置進(jìn)行鉆孔，注意該孔略為錐形，便于后續(xù)鍍膜工序中該孔中形成一定厚度且均勻的膜和激光照射該孔使氮化銅分解，后續(xù)工序同上述步驟。不同的是在鍍膜工序中將基板兩面依次鍍膜。雙面集成電路線路板制作完畢后如圖3所示。
[0034]對于多層集成電路線路板:
利用上述方法，將制作好的帶有金屬化孔的單面或雙面集成線路板按要求依次用導(dǎo)電(金屬)支柱連接起來便可實(shí)現(xiàn)多層集成電路線路板，導(dǎo)電支柱與每層電路板可以通過焊接結(jié)合，如圖4所示。
【權(quán)利要求】
1.一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法，其特征包括以下步驟: 步驟1:選擇基板，基板可以是阻燃材料:PCB板材、石英玻璃或云母板； 步驟2:利用磁控濺射鍍膜方法在基板上渡一層氮化銅薄膜，根據(jù)需要控制鍍膜的時(shí)間來調(diào)節(jié)薄膜厚度；濺射的靶材為銅靶，工作氣體氮?dú)夂蜌鍤猓? 步驟3:根據(jù)電路圖，使用激光器，照射鍍有氮化銅薄膜的基板一面相應(yīng)位置，刻蝕出所需要的線路； 步驟4:將線路板放到稀鹽酸中將氮化銅溶解，取出凈干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法，其特征在于:將基板按電路圖要求鉆孔、雙面鍍氮化銅薄膜、按電路圖激光照射基板，得到帶有金屬化孔的雙面集成電路線路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于氮化銅薄膜的集成電路板制造方法，其特征在于多張制作好的集成電路線路板疊加形成多層集成電路線路板。
【文檔編號】H01L21/48GK103596373SQ201310546250
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】李興鰲, 楊建波, 吳振利, 黃賽佳, 侯雨軒, 侍宇雨, 黃維 申請人:南京郵電大學(xué)