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摘要：一種超薄軟硬結(jié)合板的熱塑聚酰亞胺減法工藝，其步驟選用硬質(zhì)金屬板作為基板，在硬板區(qū)域做開孔；樹脂塞孔，研磨；兩面壓合第一、第二TPI層和銅箔；對(duì)步驟3)壓合完的銅箔進(jìn)行減銅，鉆孔；做沉銅和整版鍍銅；曝光顯影；蝕刻去除非線路區(qū)域干膜未覆蓋的銅，脫膜；背面壓合第三TPI層和銅箔；對(duì)步驟9)壓合完的銅箔進(jìn)行減銅，鉆孔；做沉銅與整版鍍銅；曝光顯影；蝕刻去除非線路區(qū)域干膜未覆蓋的銅；脫膜；激光TPI；曝光顯影；蝕刻金屬板；脫膜；阻焊。此工藝簡單合理，易加工，制備的軟硬結(jié)合板具有厚度更薄、強(qiáng)度高、不易變形的特點(diǎn)，同時(shí)生產(chǎn)效率高，成本也較低。
部分軟硬結(jié)合板樣品圖
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電子產(chǎn)品的功能要求越來越高，同時(shí)外觀上也非常注重短、小、輕、薄，為此多層集成功能的線路板越來越多的被采用，尤其是軟硬結(jié)合板在近幾年得到迅猛的發(fā)展。在軟硬結(jié)合板的制備過程中，還存在很多問題，不但生產(chǎn)難度大、工藝復(fù)雜，成本高，還存在結(jié)合力不良、變形分層等缺陷，產(chǎn)品合格率及性能始終沒有大的突破，尤其是超薄軟硬結(jié)合板的制備，存在的問題更多，集中在以下幾方面：
一、需要使用環(huán)氧樹脂和玻璃纖維組合而成的半固化片，作為硬板支撐層，如果要提升產(chǎn)品強(qiáng)度，必須要增加PP厚度，這樣Z方向的尺寸就會(huì)變大，產(chǎn)品變厚；
二、常規(guī)的覆蓋膜是由環(huán)氧樹脂膠和聚酰亞胺組合而成，通過環(huán)氧樹脂膠和產(chǎn)品粘合，因覆蓋膜需要滿足繞曲要求，所以膠層的模量、抗張強(qiáng)度、Tg點(diǎn)都比較低，所以在相同厚度的情況下，軟板區(qū)域的整體強(qiáng)度也受到限制；
三、常規(guī)軟硬結(jié)合板的硬板層，有覆蓋膜的環(huán)氧樹脂膠、聚酰亞胺(PI)、玻璃纖維半固化片的環(huán)氧樹脂以及二氧化硅填料、阻焊油墨等，材料種類太多，熱膨脹系數(shù)難以匹配，經(jīng)過回流焊后變形難以控制；
四、傳統(tǒng)的鋼片/銅片等金屬補(bǔ)強(qiáng)，是通過導(dǎo)電膠粘合，使產(chǎn)品和金屬補(bǔ)強(qiáng)粘結(jié)并導(dǎo)通，導(dǎo)電膠是一種樹脂和導(dǎo)電粒子的混合物，在常溫中容易吸濕，導(dǎo)電粒子被氧化影響導(dǎo)電性；且過回流焊高溫制程后，樹脂容易膨脹影響導(dǎo)電性，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致爆板不良；
五：打線鍵合工藝中，劈刀下壓時(shí)產(chǎn)品的支撐強(qiáng)度是打線品質(zhì)的重要影響因素之一，產(chǎn)品支撐力好，打線良率高，傳統(tǒng)的軟硬結(jié)合板結(jié)構(gòu)中有覆蓋膜的樹脂層，強(qiáng)度低，會(huì)影響打線效果。
因此需要設(shè)計(jì)出一種新的超薄板的制備工藝，來滿足生產(chǎn)的需要。
此方法所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單合理、易加工的超薄軟硬結(jié)合板的熱塑聚酰亞胺減法工藝，制備的軟硬結(jié)合板具有厚度薄、不易變形、布線集成度高的特點(diǎn)。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種超薄軟硬結(jié)合板的熱塑聚酰亞胺減法工藝
1)選用硬質(zhì)金屬板作為基板，并在金屬基板的硬板區(qū)域采用蝕刻、機(jī)械鉆孔或者激光鉆孔得到開孔；
2)對(duì)金屬基板的硬板區(qū)域開孔處進(jìn)行樹脂塞孔、研磨；
3)在金屬板的兩面壓合第一、第二TPI層和銅箔；
4)對(duì)步驟3)壓合完的銅箔進(jìn)行減銅，鉆孔；
5)做沉銅和整版鍍銅；
6)曝光顯影：在兩面壓上感光干膜，兩面曝光線路，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移；經(jīng)顯影后，去除非線路區(qū)域干膜；
7)減法工藝：蝕刻去除非線路區(qū)域干膜未覆蓋的銅；
8)去除干膜，在第一、第二TPI層上形成兩面線路；
9)在電鍍后線路板背面壓合第三TPI層和銅箔；
10)對(duì)步驟9)壓合完的銅箔進(jìn)行減銅，鉆孔；
11)做沉銅與整版鍍銅，另一面貼抗電鍍膠帶作業(yè)；
12)曝光顯影：一面壓上感光干膜，另一面貼抗電鍍膠帶，單面曝光線路，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移；經(jīng)顯影后，去除非線路區(qū)域干膜；
13)減法工藝：蝕刻去除非線路區(qū)域干膜未覆蓋的銅；
14)去除干膜，在第三TPI層上形成單面線路；
15)激光工藝：去除金屬基板上中間非硬板區(qū)域和尾部硬板區(qū)域的第一TPI層；
16)曝光顯影：在兩面壓上感光干膜，單面曝光，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移；經(jīng)顯影后，去除金屬基板非硬板區(qū)域干膜；
17)減法工藝：蝕刻去除金屬基板非硬板區(qū)域上的硬質(zhì)金屬板；
18)去除干膜，形成超薄軟硬結(jié)合板結(jié)構(gòu)；
19)絲印阻焊：印刷油墨，獲得阻焊絲印層，即得到產(chǎn)品超薄軟硬結(jié)合板。
作為優(yōu)選，所述步驟1)硬質(zhì)金屬板為鋼板、銅板、鎳板或者其他硬質(zhì)金屬板，其最佳厚度為90-110um。
作為改進(jìn)，所述步驟1)開孔采用蝕刻、機(jī)械鉆孔或者激光鉆孔得到。
作為改進(jìn)，所述步驟2)硬板區(qū)域指的是頭部與尾部，此款產(chǎn)品以頭部開孔為示例說明；研磨是將開孔孔口處樹脂凸起部分進(jìn)行研磨，直至樹脂高度與硬質(zhì)金屬板平齊。
作為改進(jìn)，所述步驟3)第一、第二TPI層和銅箔的壓合采用真空壓合或普通快壓，第一、第二TPI層采用熱塑聚酰亞胺材料做成，最佳厚度為18-22um。
作為改進(jìn)，所述步驟4)、步驟10)減銅是指對(duì)面銅減薄，形成1-3um厚度的銅質(zhì)材料層；鉆孔是采用激光鉆孔。
作為優(yōu)選，所述步驟5)做沉銅和整版鍍銅，沉銅和整版鍍銅的最佳厚度為10-20um。
作為改進(jìn)，所述步驟6)曝光線路為菲林曝光或者是LDI機(jī)曝光，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移。
作為改進(jìn)，所述步驟7)、步驟13)減法工藝：蝕刻去除非線路區(qū)域干膜未覆蓋的銅。
作為改進(jìn)，所述步驟9)第三TPI層和銅箔的壓合采用真空壓合或普通快壓，第三TPI層采用熱塑聚酰亞胺材料做成，最佳厚度為18-22um。
作為優(yōu)選，所述步驟11)做沉銅與整版鍍銅，另一面貼抗電鍍膠帶作業(yè)，沉銅與整版鍍銅的最佳厚度為10-20um。
作為改進(jìn)，所述步驟12)曝光線路為菲林曝光或者是LDI機(jī)曝光，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移；另一面貼抗電鍍膠帶是防止蝕刻液咬蝕線路，起保護(hù)作用。
作為改進(jìn)，所述步驟15)激光工藝：去除金屬基板上中間非硬板區(qū)域和尾部硬板區(qū)域的第一TPI層。
作為改進(jìn)，所述步驟16)單面曝光為菲林曝光或者是LDI機(jī)曝光，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移。
作為改進(jìn)，所述步驟17)減法工藝：蝕刻去除金屬基板非硬板區(qū)域上的硬質(zhì)金屬板。
作為優(yōu)選，所述步驟19)印刷油墨的最佳厚度為15-30um。
本文所述的產(chǎn)品為三層板疊構(gòu)，如要進(jìn)行多層制備，可重復(fù)上述9)10)11)12) 步驟，即可制得。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，此方法的優(yōu)點(diǎn)在于：采用鋼板、銅板或者鎳板作為基板，不但能增加芯片貼裝時(shí)的支撐力，還能減小芯片的變形量；鋼板、銅板或者鎳板嵌入到線路板內(nèi)，可以滿足接地、散熱、支撐的要求，而且以金屬作為硬板制程層，其強(qiáng)度大大提升；鋼板、銅板或者鎳板和線路直接通過銅導(dǎo)體連接，接地導(dǎo)通阻值可以做到1Ω以下，且不會(huì)因?yàn)檫^回流焊的高溫而變化；絕緣材料采用純PI，不但易加工，材料單一，CTE 匹配度更高；使用TPI材料，基于傳統(tǒng)的蝕刻減法工藝，工藝成熟；TPI上直接壓合一層銅，然后對(duì)這個(gè)銅減薄，形成1-3μm厚度的銅質(zhì)材料層，與常規(guī)的沉銅種子銅比較，直接熱壓的銅質(zhì)材料層結(jié)合力更好，表面光滑，且能達(dá)到電鍍薄銅的目的。此工藝工藝簡單，易加工，制備的軟硬結(jié)合板具有厚度更薄、強(qiáng)度高、不易變形的特點(diǎn)，同時(shí)生產(chǎn)效率高，成本也較低。
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)此工藝作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1.1～1.2所示，一種超薄軟硬結(jié)合板的熱塑聚酰亞胺減法工藝，本實(shí)施例的超薄軟硬結(jié)合板的結(jié)構(gòu)分為三部分，分別是頭部硬板部分A、軟板連接帶區(qū)域B和尾部硬板區(qū)域C，常規(guī)板材頭部硬板部分A厚度要求是0.3-0.4mm、尾部硬板區(qū)域C厚度要求是0.3-0.45mm、軟板連接帶區(qū)域B厚度要求是0.08-0.12mm；此款超薄軟硬結(jié)合版頭部硬板部分A厚度要求是0.2-0.3mm、尾部硬板區(qū)域C厚度要求是0.15-0.2mm、軟板連接帶區(qū)域B厚度要求是0.04-0.08mm，具體制備過程包括以下步驟：
1)選用硬質(zhì)金屬板作為基板，通常步驟1)中硬質(zhì)金屬板采用鋼板、銅板或者鎳板，其最佳厚度在90-110um，本實(shí)施舉例的金屬板推薦采用鋼板1，鋼板1厚度為100um；并在金屬基板的硬板區(qū)域采用蝕刻、機(jī)械鉆孔或者激光鉆孔得到開孔11，參見圖1.1(1)、 (2)；
2)對(duì)步驟1)的開孔11進(jìn)行樹脂12塞孔，研磨；此款產(chǎn)品以頭部開孔為示例說明，在開孔11中填充上樹脂，樹脂12通常是采用環(huán)氧樹脂材料塞孔，然后將開孔11孔口處樹脂凸起部分進(jìn)行研磨，直至樹脂12高度與硬質(zhì)金屬板平齊，參見圖1.1(3)、(4)；
3)在鋼板1的兩面壓合第一TPI層2和銅箔3、第二TPI層2.1和銅箔3.1，第一 TPI層2和銅箔3、第二TPI層2.1和銅箔3.1的壓合采用真空壓合或普通快壓，第一 TPI層2和第二TPI層2.1采用熱塑聚酰亞胺材料做成，最佳厚度為18-22um，分別在鋼板1的表面和銅箔3、銅箔3.1之間位置，參見圖1.1(5)；
4)減銅，鉆孔；對(duì)步驟3)壓合完的銅箔3、銅箔3.1減薄，形成1-3um厚度的銅質(zhì)材料層；鉆孔是采用激光鉆孔；在開孔11內(nèi)加工出直徑小于金屬板開孔11的孔，從而形成新的導(dǎo)通孔10，并且在鋼板1上的第一TPI層2和銅箔3以及第二TPI層2.1和銅箔3.1之間形成盲孔10.1，參見圖1.1(6)；
5)做沉銅和整版鍍銅，沉銅和鍍銅的最佳厚度為10-20um，新的導(dǎo)通孔10通過電鍍的方式使其在孔壁上填上一層銅質(zhì)材料層4，與面銅的銅箔3、銅箔3.1連通；盲孔 10.1通過電鍍的方式使其孔內(nèi)填滿銅質(zhì)材料，與面銅的銅箔3、銅箔3.1連通，參見圖 1.1(7)；
6)曝光顯影：在兩面壓上感光干膜5、兩面曝光線路，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，曝光線路采用菲林曝光或者是LDI機(jī)曝光，經(jīng)顯影后，去除非線路區(qū)域干膜，參見圖1.1(8)；
7)減法工藝：蝕刻去除非線路區(qū)域干膜未覆蓋的銅，參見圖1.1(9)；
8)去除干膜5，在第一、第二TPI層上形成兩面第一線路層13，參見圖1.1(10)；
9)在電鍍后線路板背面壓合第三TPI層6和銅箔7，第三TPI層6和銅箔7的壓合采用真空壓合或普通快壓，第三TPI層6采用熱塑聚酰亞胺材料做成，最佳厚度為 18-22um范圍，在鋼板1的表面和銅箔7之間位置，在壓合過程中使鋼板1下面的第三 TPI層6通過第一線路層13銅箔的間隙和第二TPI層2.1壓接在一起，參見圖1.1(11)；
10)減銅，鉆孔；對(duì)步驟9)壓合完的銅箔7減薄，形成1-3um厚度的銅質(zhì)材料層；鉆孔是采用激光鉆孔，在第一線路層13上的第三TPI層6和銅箔7中形成盲孔10.2，參見圖1.2(12)；
11)做沉銅和整版鍍銅，沉銅和鍍銅的最佳厚度為10-20um，盲孔10.2通過電鍍的方式使其孔內(nèi)填滿銅質(zhì)材料，與面銅的銅箔8連通，另一面可貼抗電鍍膠帶作業(yè)，參見圖1.2(13)；
12)曝光顯影：下面壓上感光干膜9，另一面貼抗電鍍膠帶，單面曝光線路，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，曝光采用菲林曝光或者是LDI機(jī)曝光，經(jīng)顯影后，去除非線路區(qū)域干膜，參見圖1.2(14)；
13)減法工藝：蝕刻去除非線路區(qū)域干膜為覆蓋的銅，參見圖1.2(15)；
14)去除干膜9，在第三TPI層上形成一面第二線路層14，參見圖1.2(16)；
15)激光工藝：去掉金屬基板上中間非硬板區(qū)域B和尾部硬板區(qū)域C的第一TPI 層2，參見圖1.2(17)；
16)曝光顯影：兩面壓上感光干膜20，單面曝光，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移，經(jīng)顯影后，去除金屬基板非硬板區(qū)域干膜，參見圖1.2(18)；
17)減法工藝：蝕刻去除金屬基板非硬板區(qū)域上的硬質(zhì)金屬板，參見圖1.2(19)；
18)去除干膜20，形成超薄軟硬結(jié)合板結(jié)構(gòu)，參見圖1.2(20)；
19)絲印阻焊：印刷油墨，獲得阻焊絲印層30，印刷油墨的最佳厚度為15-30um，并進(jìn)行表面處理、測試、外形等后，即得到產(chǎn)品超薄軟硬結(jié)合板，參見圖1.2(21)。
一、Z方向的產(chǎn)品厚度更薄，XY方向尺寸更小；
二、使用TPI材料，基于傳統(tǒng)的蝕刻減法工藝，工藝成熟；
三、絕緣材料為純PI，易加工，材料單一，熱膨脹系數(shù)容易匹配；
四、將鋼片/銅片等金屬材質(zhì)直接嵌入頂層之下，能增加芯片貼裝時(shí)的支撐力，減少芯片變形量；
五、TPI上直接壓合一層銅，然后對(duì)這個(gè)銅減薄，形成1-3μm厚度的銅質(zhì)材料層，與常規(guī)的沉銅種子銅比較，直接熱壓的銅質(zhì)材料層結(jié)合力更好，表面光滑，且能達(dá)到電鍍薄銅的目的。
六、鋼片/銅片等金屬材質(zhì)嵌入到線路板內(nèi)，可以滿足接地、散熱、支撐的要求，而且以金屬作為硬板制程層，其強(qiáng)度大大提升；
七、鋼片/銅片等金屬材質(zhì)和線路直接通過銅導(dǎo)體連接，接地導(dǎo)通阻值可以做到1Ω以下，且不會(huì)因?yàn)檫^回流焊的高溫而變化。
圖1.1～1.2是此工藝實(shí)施例提供的TPI減法工藝的流程圖，其圖中(1)為鋼板投入，圖中(2)為做開孔，圖中(3)為樹脂塞孔，圖中(4)為研磨，圖中(5)為壓合第一、第二TPI層和銅箔，圖中(6)為減銅、鉆孔，圖中(7)為做沉銅和整版鍍銅；圖中(8) 為曝光顯影，圖中(9)為蝕刻，圖中(10)為脫膜，圖中(11)為單面壓合第三TPI 層和銅箔，圖中(12)為減銅、鉆孔，圖中(13)為做沉銅和整版鍍銅；圖中(14)為曝光顯影，圖中(15)為蝕刻，圖中(16)為脫膜，圖中(17)激光TPI，圖中(18) 曝光顯影，圖中(19)蝕刻，圖中(20)脫膜，圖中(21)阻焊。
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