超薄软硬结合板的感光聚酰亚胺加法、减法线路工艺

 随着技术的不断进步，对电子产品的功能要求越来越高，同时外观上也非常注重短、小、轻、薄，为此多层集成功能的线路板越来越多的被采用，尤其是软硬结合板在近几年得到迅猛的发展。在软硬结合板的制备过程中，还存在很多问题，不但生产难度大、工艺复杂，成本高，还存在结合力不良、变形分层等缺陷，产品合格率及性能始终没有大的突破，尤其是≤0.4mm厚度超薄软硬结合板的制备，存在的问题更多，集中在以下几方面：

 一、需要使用环氧树脂和玻璃纤维组合而成的半固化片，作为硬板支撑层，如果要提升产品强度，必须要增加PP厚度，这样Z方向的尺寸就会变大，产品变厚；

 二、常规的覆盖膜是由环氧树脂胶和聚酰亚胺组合而成，通过环氧树脂胶和产品粘合，因覆盖膜需要满足绕曲要求，所以胶层的模量、抗张强度、Tg点都比较低，所以在相同厚度的情况下，软板区域的整体强度也受到限制；

 三、常规软硬结合板的硬板层，有覆盖膜的环氧树脂胶、聚酰亚胺(PI)、玻璃纤  维半固化片的环氧树脂以及二氧化硅填料、阻焊油墨等，材料种类太多，热膨胀系数难 以匹配，经过回流焊后变形难以控制；

 四、传统的钢片、铜片、镍片等金属补强，是通过导电胶粘合，使产品和金属补强粘结并导通，导电胶是一种树脂和导电粒子的混合物，在常温中容易吸湿，导电粒子被氧化影响导电性；且过回流哈高温制程后，树脂容易膨胀影响导电性，严重的会导致爆板不良；

 五：打线键合工艺中，劈刀下压时产品的支撑强度是打线品质的重要影响因素之一，产品支撑力好，打线良率高，传统的软硬结合板结构中有覆盖膜的树脂层，强度低，会影响打线效果。

为了满足这一需求，一种超薄软硬结合板的感光聚酰亚胺加法、减法线路工艺被研发出来。

以下结合附图实施例子作进一步详细描述

图1

如图1所示，一种超薄软硬结合板的感光聚酰亚胺加法、减法线路工艺(就是结合了加法和减法工艺)，本实施例子的超薄软硬结合板的结构分为三部分，分别是头部硬板部分A、软板连接带区域B和尾部硬板区域C，常规板材头部硬板部分A厚度要求是0.3-0.4mm、尾部硬板区域C厚度要求是0.3-0.45mm、软板连接带区域B厚度要求是0.08-0.12mm；此款超薄软硬结合版头部硬板部分A厚度要求是0.2-0.3mm、尾部硬板区域C厚度要求是0.15-0.2mm、软板连接带区域B厚度要求是0.04-0.08mm，具体制备过程包括以下步骤：

1)选用硬质金属板作为基板，通常步骤1)中硬质金属板采用钢板、铜板或者镍板，其最佳厚度在90-110um，本实施举例的金属板推荐采用钢板1，钢板1厚度为100um；并在金属基板的硬板区域采用蚀刻、机械钻孔或者激光钻孔得到开孔11，参见图1；

2)对步骤1)的开孔11进行树脂12塞孔，研磨；此款产品以头部开孔为示例说明，在开孔11中填充上树脂，树脂12通常是采用环氧树脂材料塞孔，然后将开孔11孔口处树脂凸起部分进行研磨，直至树脂12高度与硬质金属板平齐，参见图(3)、(4)；

3)在钢板1的两面压合第一TPI层2，第一TPI层2采用真空压合或普通快压，第  一TPI层2采用热塑聚酰亚胺材料做成，最佳厚度为10-40um；参见图(5)；

4)钻孔是采用激光钻孔；在开孔11内加工出直径小于金属板开孔11的孔，从而形成新的导通孔10，并且在钢板1上的第一TPI层2上形成盲孔10.1；参见图(6)；

5)加法工艺：做沉铜和整版镀铜，沉铜和镀铜的最佳厚度为10-20um，新的导通孔10通过电镀的方式使其在孔壁上填上一层铜质材料层10.2，与种子铜3连通；盲孔10.1通过电镀的方式使其孔内填满铜质材料，与种子铜3连通，参见图(7)；

6)曝光显影：在两面压上感光干膜4、两面曝光线路，实现图形转移，曝光线路采用菲林曝光或者是LDI机曝光，经显影后，去除线路区域干膜，形成线路图案层4.1，参见图(8)；

7)减法工艺：蚀刻去除非线路区域干膜未覆盖的种子铜3，参见图(9)；

8)去除干膜4，在第一TPI层上形成两面第一线路电镀层3.1；参见图(10)；

9)在电镀后线路板背面压合第二TPI层6，第二TPI层6的压合采用真空压合或普通快压，第二TPI层6采用热塑聚酰亚胺材料做成，最佳厚度为10-40um；在压合过程 中使部分TPI材料填充了下部分的新的导通孔10及第一线路电镀层3.1，使钢板1下面 的第一TPI层2和第二TPI层6压接在一起，参见图(11)；

10)钻孔是采用激光钻孔，在第一线路电镀层3.1上的第二TPI层6中形成盲孔6.1，参见图(12)；

11)加法工艺：做沉铜和整版镀铜，沉铜和镀铜的最佳厚度为10-20um，盲孔6.1通过电镀的方式使其孔内填满铜质材料，与种子铜7连通，另一面可贴抗电镀胶带作业，参见图(13)；

12)曝光显影：在种子铜层7下单面压感光干膜5，单面曝光线路，实现图形转移，曝光线路采用菲林曝光或者是LDI机曝光，经显影后，去除线路区域干膜，形成线路图案层5.1，另一面可贴抗电镀胶带30作业；参见图(14)；

13)减法工艺：蚀刻去除非线路区域干膜未覆盖的种子铜7，参见图(15)；

14)去除干膜5，在第二TPI层上形成一面第二线路电镀层7.1，参见图(16)；

15)激光工艺：去掉金属基板上中间非硬板区域B和尾部硬板区域C的第一TPI  层2，参见图(17)；

16)曝光显影：在两面压上感光干膜8，单面曝光线路，实现图形转移，经显影后，去除金属基板非硬板区域干膜，参见图(18)；

17)蚀刻去除金属基板非硬板区域上的硬质金属板，参见图(19)；

18)去除干膜8，形成超薄软硬结合板结构，参见图(20)；

19)丝印阻焊：印刷油墨，获得阻焊丝印层9，印刷油墨的最佳厚度为15-30um，  并进行表面处理、测试、外形等后，即得到产品超薄软硬结合板，参见图(21)。

此方法制备的超薄软硬结合板具有以下主要特征：

一、Z方向的产品厚度更薄，XY方向尺寸更小；

二、使用TPI材料，基于SAP加成线路技术，布线集成度更高；

三、绝缘材料为纯PI，易加工，材料单一，热膨胀系数容易匹配；

四、将钢片、铜片、镍片等金属材质直接嵌入顶层之下，能增加芯片贴装时的支撑力，  减少芯片变形量；

五、钢片、铜片、镍片等金属材质嵌入到线路板内，可以满足接地、散热、支撑的要求，  而且以金属作为硬板制程层，其强度大大提升；

六、钢片、铜片、镍片等金属材质和线路直接通过铜导体连接，接地导通阻值可以做到 1Ω以下，且不会因为过回流焊的高温而变化。

总的来说，这种超薄软硬结合板的感光聚酰亚胺加法、减法线路工艺是一种非常有前景的技术。它不仅能够满足现代电子设备对于产品尺寸要求的同时，还具有强度高、不易变形、布线集成度高等优点。相信随着这种工艺的不断发展，软硬结合板的应用领域将会更加广泛。

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