專利名稱：具有施加了可焊接材料層的鋁走線的印制電路板的制作方法
具有施加了可焊接材料層的鋁走線的印制電路板
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體涉及印制電路板，例如其可用于汽車的電氣接線盒中。特別地，本發(fā)明涉及一種具有施加了可焊接材料層的鋁走線的印制電路板，并且涉及一種生產(chǎn)該印制電路板的方法。在汽車內(nèi)電氣接線盒被用來(lái)通過(guò)一系列的電連接器將插入式元件連接到線束。電連接器被安裝在位于接線盒內(nèi)部的印制電路板上。典型的印制電路板包括絕緣基板，如介電層壓板(a dielectric laminar board),其提供相應(yīng)的孔用以將電連接器固定到電路板上。印制電路板還包括b在電路板表面用來(lái)將電路板上的電連接器與電連接器連接或者與其它元件連接的電路走線。電連接器被焊接到電路走線上用以提供安全的電連接。已知的電路走線一般是由銅或銅合金制成的。與其它金屬相比，銅提供了較好的 電氣性能，而且使其它元件能夠容易焊接。然而，銅能夠增加接線盒的成本和重量。因此，用鋁或鋁合金制作電路走線也是已知的。與銅相比，鋁提供類似的電氣性能而且比較輕。然而，施加可焊接的連接到鋁的表面可能是困難的。雖然已知的印制電路板以可接受的方式發(fā)揮其功能，但是提供一種具有施加了可焊接材料層的鋁走線的印制電路板以及生產(chǎn)該印制電路板的方法是令人期待的。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)印制電路板的方法。所述方法包括提供具有施加于基板的鋁材料層的絕緣基板的步驟。所述鋁材料層的一部分被去掉用以定義電路走線。導(dǎo)電材料層被應(yīng)用于所述鋁材料層。當(dāng)根據(jù)附圖
理解時(shí)，從優(yōu)選實(shí)施方式的如下詳述中，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員本發(fā)明的各個(gè)方面將變得明顯。附圖簡(jiǎn)述圖I示出根據(jù)本發(fā)明的印制電路板組件的透視2示出在根據(jù)本發(fā)明的任何程序在其上執(zhí)行之前的初始條件下的電路板的橫截面視圖。圖3示出在圖2所示的電路板上執(zhí)行耐腐蝕掩膜工藝之后的該電路板的橫截面視圖。圖4示出在圖3所示的電路板上執(zhí)行蝕刻工藝之后的該電路板的橫截面視圖。圖5示出在圖4所示的電路板上執(zhí)行隙填充工藝之后的該電路板的橫截面視圖。圖6示出在圖5所示的電路板上執(zhí)行焊料掩膜工藝之后的該電路板的橫截面視圖。圖7示出在圖6所示的電路板上形成孔之后的該電路板的橫截面視圖。圖8示出在圖7所示的電路板上執(zhí)行電鍍工藝之后的該電路板的橫截面視圖。優(yōu)選實(shí)施方式詳述現(xiàn)參照附圖，根據(jù)本發(fā)明，印制電路板組件在圖I中示出，其總體用10標(biāo)示。印制電路板組件10可用在各種電子設(shè)備中來(lái)連接和安裝各種電氣元件。例如，印制電路板組件10可以并入電氣接線盒(未示出)用于汽車的電源應(yīng)用(power applications)。電氣接線盒適合于通過(guò)一系列電連接器將插入式元件連接到線束。電連接器被安裝到印制電路板組件10上且可體現(xiàn)為管腳12、閘刀14、或任何其它適合于提供電連接的結(jié)構(gòu)。如所示，通過(guò)電路走線30，各種電連接器可以相互電連接或者與其它元件電連接?？梢赃B接到印制電路板組件10的其它未示出的元件可包括但不限于繼電器、保險(xiǎn)絲端子、晶體管和任何通孔技術(shù)(THT)元件或表面貼裝器件(SMD)。雖然本發(fā)明將在印制電路板用于汽車接線盒的背景下進(jìn)行描述和說(shuō)明，但是應(yīng)了解，本發(fā)明可用在任何所需的環(huán)境和用于任何所需的目的。圖2至圖8示出一種用于根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)如圖I示出的印制電路板組件10的方法。因此，應(yīng)了解，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的印制電路板和一種生產(chǎn)該印制電路板的方法?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，其示出在其上執(zhí)行任何程序之前的電路板10’。示出的電路板10’最初可以是一種包括絕緣基板20的金屬包層結(jié)構(gòu)。絕緣基板20，在很大程度上是傳統(tǒng)技術(shù)并 可體現(xiàn)為電絕緣的層壓板。例如，絕緣基板20，可由任何用于此類應(yīng)用的介電材料形成，包括通常被稱為FR2 (阻燃劑2)、FR3、FR4、CEM1、CEM2、CEM3的那些材料及類似物。該絕緣基板定義了第一表面20A和對(duì)立面的第二表面20B。應(yīng)了解，絕緣基板20不限于此處描述和說(shuō)明的實(shí)施方式，而是可以定義任何適合所需應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。示出的電路板10’包括為了定義電路走線隨后形成的第一復(fù)合材料層30和第二復(fù)合材料層32,如下將說(shuō)明。第一層30排列在絕緣基板20的第一表面20A上,第二層32排列在絕緣基板20的第二表面20B上?？蛇x擇地，如果需要的話，可以只在單一表面提供單層復(fù)合材料并根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理。如所示，第一層30定義了外表面30A和第二層32定義了外表面32A.。外表面30A、32A—般是與電路板對(duì)應(yīng)的平表面,但是如果需要也可以定義任何非平面的特征。在汽車中使用的并入電氣接線盒中的電路板通常具有超過(guò)200微米的厚度，例如大約400微米，然而本發(fā)明可應(yīng)用于具有小于200微米或大于400微米厚度的電路板。第一層30和第二層32可以以任何方法固定在絕緣基板20上，包括但不限于使用層壓工藝或粘合劑。例如，基板20及第一層30和第二層32的布置可以加熱和加壓以形成層狀結(jié)構(gòu)。加熱可導(dǎo)致基板20軟化或融化，從而提供其與第一層30和第二層32的合適的 結(jié)合力。第一層30和第二層32由與例如銅相比相對(duì)較輕的導(dǎo)電材料做成。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一層30和第二層32由鋁或鋁合金材料制成。雖然第一層30和第二層32在下文中將被描述為由鋁制成，但是，應(yīng)理解該復(fù)合層可以由任何較輕的而且適合于在汽車接線盒或者任何其它所需的應(yīng)用中使用的導(dǎo)電材料制成?，F(xiàn)參照?qǐng)D3，其示出施加耐腐蝕掩膜之后的電路板10’。如下文進(jìn)一步說(shuō)明，第一層30和第二層32被使用蝕刻工藝進(jìn)行化學(xué)研磨以在各自的層形成所需的電氣路徑或電路走線。在蝕刻工藝之前，有選擇地將耐腐蝕掩膜或蝕刻掩膜40施加于第一層30的外表面30A。同樣,第二蝕刻掩膜42可施加于第二層32的外表面32A。蝕刻掩膜40、42被配置以防止第一層30和第二層32的選定部分被腐蝕。因此，蝕刻掩膜40、42可以是任何被配置以抗腐蝕的材料。例如，蝕刻掩膜40、42可以是二氧化硅、氮化硅或光阻材料。在其它實(shí)施方式中，作為選擇，電路走線可以使用不需要蝕刻掩膜40、42的蝕刻工藝形成。如上簡(jiǎn)述，為了定義所需的電路走線，蝕刻掩膜40、42有選擇地施加于部分的外表面30A、32A。蝕刻掩膜40、42可使用各種技術(shù)施加于外表面30A、32A，這些技術(shù)在很大程度上依賴于選定的蝕刻工藝和/或蝕刻溶液。例如，蝕刻掩膜40、42可使用傳統(tǒng)的像絲印這樣的印刷技術(shù)、像光刻法這樣的光刻技術(shù)或者任何其它適合所需應(yīng)用的技術(shù)施加于外表面 30A、32A。第一層30和第二層32可使用任何合適的蝕刻工藝被蝕刻。例如，在濕蝕刻工藝中，可將所示電路板10’浸入蝕刻溶液(即腐蝕劑)并攪動(dòng)指定時(shí)間。腐蝕劑被配置以溶解第一層30和第二層32的未被遮住的部分，從而暴露出絕緣基板20。例如，腐蝕劑可以是氫氧化鉀、三氯化鐵、鹽酸、乙烯二胺和鄰苯二酚的水溶液或任何其它溶液。應(yīng)了解，鋁層壓板的蝕刻工藝可通過(guò)定義各種參數(shù)來(lái)精確地控制，所述參數(shù)包括但不限于蝕刻溶液和濃度、浸泡時(shí)間、蝕刻掩膜的成分和厚度，等等。作為選擇，第一層30和第二層32可使用像等離子刻蝕這樣的干蝕刻工藝被蝕刻?，F(xiàn)參照?qǐng)D4，其示出如上所述的蝕刻工藝之后的電路板10’。如所示，蝕刻工藝從絕緣基板20去掉了第一層30和第二層32的未被遮住的部分(即暴露部分)。因此，剩余在絕緣基板20上的第一層30和第二層32的部分(即被遮住的部分)定義所需的電路走線。在示出的實(shí)施方式中，第一層30定義第一通道34，該通道把第一層30分成單獨(dú)的走線以形·成多個(gè)電路走線。同樣，第二層32定義第二通道36，該通道把第二層32分成單獨(dú)的走線以在電路板10’的背面形成另外的電路走線。隨后，蝕刻掩膜40可從第一層30和第二層32剝離或去掉以暴露出外表面30A、32A，該步驟可以使用任何清潔工藝來(lái)完成。然后電路板10’可以被沖洗和經(jīng)受電氣檢查以識(shí)別出缺陷板?，F(xiàn)參照?qǐng)D5，其示出隙填充工藝之后的電路板10’。該步驟中，第一和第二通道34、
36(即蝕刻掉的部分)被填充以形成第一間隙填料50和第二間隙填料52。填充材料可以是非導(dǎo)電的絕緣材料，如丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂或任何其它合適的材料。第一和第二間隙填料50、52被配置以提供沿外表面30A、32A的大體上齊平的表面和保護(hù)第一層30和第二層32的暴露的側(cè)壁(如圖4所示)。應(yīng)了解，通道34、36可以使用與此處描述和示出的不同方法保護(hù)，或者，作為選擇，電路板10’可以根本不包括間隙填料50、52。填充材料可以任何合適的方式沉積到第一和第二通道34、36。例如，填充材料可以以液體形式被提供，所述液體施加于第一層30從而填充第一通道34。外表面30A可被擦拭干凈以去除第一層30上的任何多余的填充材料。然后填充材料可以通過(guò)高溫或紫外線輻射被固化來(lái)形成間隙填料50?？梢灾貜?fù)該過(guò)程來(lái)形成第二層32的間隙填料52。另外，多余的填充材料可以在固化填充材料后通過(guò)研磨或拋光的步驟去掉?，F(xiàn)參照?qǐng)D6，其示出施加阻焊掩膜之后的電路板10’。如上簡(jiǎn)述，各種電氣元件可被焊接到電路板10’。因此，第一阻焊掩膜60可以有選擇地施加于第一層30的外表面30A。同樣，第二阻焊掩膜62可以有選擇地施加于第二層32的外表面32A。阻焊掩膜60、62在電路板10’上形成只暴露外表面30A、32A的小區(qū)域或襯墊的保護(hù)層。阻焊掩膜60、62可以是任何被配置用來(lái)遮蓋電路走線部分的材料，雖然這不是必需的。阻焊掩膜60、62可使用任何傳統(tǒng)的印刷技術(shù)例如絲印技術(shù)有選擇地施加于外表面30A、32A。然后阻焊掩膜60、62可以通過(guò)高溫或紫外線輻射被固化。然而，應(yīng)了解，如果需要的話，電路板10’可以不包括阻焊掩膜60、62。其它合適的用于生產(chǎn)電路板10’的各個(gè)部分的制造過(guò)程的實(shí)例以及說(shuō)明在Pitel的美國(guó)專利號(hào)為6969471的專利中被公開，該專利以引用方式并入本文?，F(xiàn)參照?qǐng)D7，其示出形成孔之后的電路板10’。如上簡(jiǎn)述，各種電連接器可以安裝在電路板10’上。為完成上述安裝，孔70被形成在電路板10’上用來(lái)單獨(dú)接收所述各種電連接器。例如，孔70可貫穿第一層30、絕緣基板20以及第二層32被鉆出或鑿出。所需的電連接器(未示出)可被插入孔70，如此將第一層30和第二層32與該電連接器連接起來(lái)用以提供它們之間的電連接。因此，孔70可以定義一個(gè)橫截面形狀，其提供電連接器和第一層30以及第二層32之間的摩擦接合?；蛘?，如果需要的話，可以只有第一層30和第二層32中的一層與電連接器接合。因此，孔70可使用任何通孔技術(shù)(THT)來(lái)安裝電連接器，雖然這對(duì)本發(fā)明而言是不需要的。在其它實(shí)施方式中，所需的電連接器可以在制造過(guò)程中的任何步驟被強(qiáng)力穿透電路板10’。相應(yīng)地，任何電連接器或元件可以連接到電路板10’，所述電連接器或元件包括但不限于管腳12 (如圖I所示)、開關(guān)閘刀14 (也如圖I所示)、保險(xiǎn)絲端子以及任何通孔技術(shù)(THT)元件或類似元件。還應(yīng)了解，孔70的內(nèi)壁可使用涉及在孔70內(nèi)化學(xué)導(dǎo)入(chemical introduction)銅的中間步驟進(jìn)行電鍍。該配置可電連接第一層30和第二層32，而不需要電連接器插入孔70。 現(xiàn)參照?qǐng)D8，其示出施加到各自的層的暴露的外表面30A、32A的可焊接材料層之后的電路板10’。在該過(guò)程之前，暴露的外表面30A、32A可以通過(guò)以下的表面處理過(guò)程被活化。首先，暴露的外表面30A、32A可使用化學(xué)除油過(guò)程被清潔。所述化學(xué)除油過(guò)程在很大程度上是傳統(tǒng)技術(shù)，而且將氧化物、油脂和其它污染物從暴露的外表面30A、32A上去除。隨后電路板10’可以使用蒸餾水或類似物被沖洗。其次，暴露的外表面30A、32A使用蝕刻工藝被活化。例如，為了使可焊接材料層具有適當(dāng)?shù)钠桨甯街Γg刻工藝可使用被配置用來(lái)活化暴露的外表面30A、32A的弱酸性溶液，如下說(shuō)明。再隨后，電路板10’可使用蒸餾水或類似物沖洗。再次，暴露的外表面30A、32A為隨后的電解鍍或化學(xué)鍍作準(zhǔn)備。要完成該步驟，外表面30A、32A用一種特殊的萊合金堿性溶液(a special amalgam of an alkalinesolution)進(jìn)行處理，以執(zhí)行產(chǎn)生鋅沉淀的酸過(guò)程。鋅沉淀使得在電鍍過(guò)程中可焊接層的附著力最大化。應(yīng)了解，為獲得暴露的外表面30A、32A所需的表面拋光，表面處理過(guò)程中的各種參數(shù)，比如蝕刻溶液和汞合金，可以改變用來(lái)實(shí)現(xiàn)選定的電鍍工藝。上述表面處理之后，第一可焊接材料層80可被鍍到第一層30的暴露的外表面30A。同樣，第二可焊接材料層82可被鍍到第二層32的暴露的外表面32A。例如，可焊接層80,82可使用化學(xué)鍍鎳(EN)工藝形成?；瘜W(xué)鍍鎳(EN)工藝使鎳層分別沉積在第一層30和第二層32的暴露的外表面30A、32A上，從而形成可焊接層80、82。一旦外表面30A、32A使用化學(xué)鍍鎳(EN)工藝被鍍，任何另外的表面可施加于可焊接層80、82。可使用任何電鍍工藝將任何導(dǎo)電材料例如銅、鎳、金、錫、鈀和/或銀施加于可焊接層80、82。例如，另外的表面鍍程序包括但不限于化學(xué)鍍鎳浸金(ENIG)、化學(xué)浸錫(Im-Sn)、化學(xué)浸銀(Im-Ag)、化學(xué)鍍鎳鈀(ENEP)和有機(jī)表面保護(hù)(0SP)。因此，上述各種電氣元件可通過(guò)例如傳統(tǒng)的流焊工藝分別被焊接到第一可焊接層80和第二可焊接層82的外表面用以連接到電路板10’。雖然所述實(shí)施方式包括孔70，但是應(yīng)了解此處所述的過(guò)程可在外表面30A、32A上執(zhí)行，而不需要在其中形成孔70，比如使用表面貼裝器件(SMD)。本發(fā)明的原理和操作模式在其優(yōu)選實(shí)施方式中作了解釋和說(shuō)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離其實(shí)質(zhì)或范圍的條件下，本發(fā)明可以與所解釋和說(shuō)明的不同方式施行。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)印制電路板的方法，所述方法包括以下步驟 提供絕緣基板，所述絕緣基板具有施加于所述基板的鋁材料層； 去掉所述鋁材料層的一部分以定義電路走線；以及 將導(dǎo)電材料層施加于所述鋁材料層。
2.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括在施加所述導(dǎo)電層之前將阻焊掩膜施加到所述鋁層上的步驟。
3.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括在施加所述導(dǎo)電層之前清潔所述鋁層的表面以去掉污物的步驟。
4.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括在施加所述導(dǎo)電層之前使用蝕刻工藝活化所述鋁層的表面的步驟。
5.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括在施加所述導(dǎo)電層之前使用堿性溶液處理所述鋁層表面的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其中所述鋁表面使用鋅酸鹽工藝處理。
7.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括以下步驟 在施加所述導(dǎo)電層之前清潔鋁層的表面以去除污物； 在施加所述導(dǎo)電層之前使用蝕刻工藝活化所述鋁層的表面；以及 在施加所述導(dǎo)電層之前使用堿性溶液處理所述鋁層的表面。
8.如權(quán)利要求I所述的工藝，其中所述導(dǎo)電層被使用化學(xué)鍍工藝施加到所述鋁層。
9.如權(quán)利要求I所述的工藝，其中所述導(dǎo)電層被使用化學(xué)鍍鎳(EN)工藝施加到所述鋁層。
10.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟。
11.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括使用以下工藝之一將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟 化學(xué)鍍鎳浸金(ENIG)； 化學(xué)浸錫(Im-Sn); 化學(xué)浸銀(Im-Ag)； 化學(xué)鍍鎳鈀(ENEP);以及 有機(jī)表面保護(hù)(OSP)。
12.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括使用化學(xué)鍍鎳浸金(ENIG)工藝將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟。
13.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括使用化學(xué)浸錫(Im-Sn)工藝將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟。
14.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括使用化學(xué)浸銀(Im-Ag)工藝將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟。
15.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括使用化學(xué)鍍鎳鈀(ENEP)工藝將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟。
16.如權(quán)利要求I所述的工藝，還包括使用有機(jī)表面保護(hù)(OSP)工藝將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電層的步驟。
17.—種生產(chǎn)印制電路板的方法，所述方法包括以下步驟提供其上布置有鋁包層的絕緣基板； 去掉所述鋁層的一部分以定義電路走線； 使用化學(xué)鍍鎳(EN)工藝將一層導(dǎo)電材料施加到所述鋁層；以及 將一層可焊接材料施加到所述導(dǎo)電材料層。
18.如權(quán)利要求17所述的工藝，還包括以下步驟 施加所述導(dǎo)電層之前清潔所述鋁層的表面以去除污物； 施加所述導(dǎo)電層之前使用蝕刻工藝活化所述鋁層的表面；以及 施加所述導(dǎo)電層之前使用堿性溶液處理所述鋁層表面。
19.如權(quán)利要求18所述的工藝，還包括使用以下工藝之一將所述可焊接材料層施加于所述導(dǎo)電層的步驟 化學(xué)鍍鎳浸金(ENIG)； 化學(xué)浸錫(Im-Sn); 化學(xué)浸銀(Im-Ag)； 化學(xué)鍍鎳鈀(ENEP);以及 有機(jī)表面保護(hù)(OSP)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)印制電路板的方法。該方法包括提供具有施加于基板的鋁材料層的絕緣基板的步驟。鋁材料層的一部分被去掉用來(lái)定義電路走線。導(dǎo)電材料層被施加于鋁材料層。
文檔編號(hào)H05K3/42GK102763493SQ201180009938
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者喬斯·安東尼奧·庫(kù)貝羅·皮特爾, 安德勒·福雷斯·蒙特塞拉特, 瑪麗亞·蕾奧娜·托里霍斯·埃斯克拉 申請(qǐng)人:李爾公司