[发明专利]一种激光直接刻蚀聚合物基体表面覆盖金属膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光加工领域，具体涉及一种采用激光直接刻蚀方式去除聚合物基体表面所覆盖的金属膜的方法。

背景技术

激光加工是指激光束作用于物体表面，引起物体形状或性能改变的过程，它具有无接触、无切削力、热影响区域小、清洁环保等优点。经过聚焦的激光束具有很高的功率密度，可以瞬间使任何固体材料熔化或蒸发。激光束的空间和时间可控性好，对加工对象的形状、尺寸及加工环境的要求具有很大的自由度，能够实现多种激光加工工艺。目前，激光加工已被用于切割、雕刻、打标、钻孔、焊接、表面改性、微调、划片、微结构加工、快速成形等，加工对象也从金属、塑料橡胶、木竹、布革扩大到陶瓷、玻璃、大理石、单晶硅、硬质合金等硬脆性难加工材料。随着新型激光器件的诞生以及新材料、新工艺的涌现，激光加工技术将在不同行业得到进一步应用。

聚合物基体电路板是一类以聚酰亚胺或环氧树脂等有机聚合物为基材、以覆盖于基材之上的导电性金属膜层为导体线路制成的电子线路板，具有高度可靠性、配线密度高、重量轻、厚度薄、可实现柔性挠曲等突出特点，符合电子产品向着短小轻薄的发展趋势，因而具有广阔的市场前景。如典型的柔性覆铜线路板，就是以聚酰亚胺为绝缘基材、薄铜膜为导体层的一种柔性线路板，目前已广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、数码相机等电子产品，其需求正逐年增加。柔性覆铜线路板产业主要有两个问题要解决，一个问题是制造高质量的柔性覆铜板，另一个问题是对柔性覆铜板进行加工生成所需金属导电电路图案，即对聚合物基体表面覆盖金属膜对象按电路图案进行选择性去除加工。

目前，针对聚合物基体表面覆盖金属膜这一类对象(比如覆铜膜PCB板、飞机隐身雷达罩等)的导电线路加工方法主要有以下几种：

1、光刻掩模辅助化学腐蚀方法；这种方法主要是通过先利用光刻技术制作掩模版(光刻胶曝光、显影等工序)，然后湿法化学腐蚀掉未被掩蔽的部分金属膜层，从而得到需要的金属电路图形。

2、激光辅助选区微去除铜膜方法；专利号为ZL201110090343的中国发明专利《一种基于覆铜板的激光辅助选区微去除铜膜方法》中公开了一种基于覆铜板的激光辅助选区微去除铜膜方法，其包括：在覆铜板的铜箔表面上涂一层涂料；用作图软件制作需要的去除图案；将激光器分别与激光运动控制系统和计算机连接，激光参数与激光运动路径通过激光控制软件控制；将有涂层的覆铜板置于加工平台上夹紧，保持覆铜板有涂层的面与激光束焦点同一平面；在激光控制软件中导入要去除的图案，用指示光需去除的位置，调整激光参数，激光束作用在覆铜板上有选择的去除涂层；将扫描后的覆铜板放入刻蚀剂中进行刻蚀；将刻蚀好的样品放入清水中漂洗，将涂料去除。本发明精度高，效率高、可控性好，选区形状可控制，可实现FPC布线、掩膜以及精美工艺品的制造。

上述两个现有方法的共同点是都需要先制作掩模版再化学腐蚀，金属膜层的去除不是依靠激光直接刻蚀，其加工工序较多，工艺较为复杂。

3、激光直接刻蚀方法；如浙江大学硕士学位论文《激光微细加工在电子行业中若干应用的研究》，以及华中科技大学博士学位论文《电子材料紫外激光微加工技术与机理研究》，都是将激光束按照事先编好的程序扫描于柔性覆铜板上，使某部分的铜膜汽化，从而制备出印刷电路板。该方法完全依靠适当控制激光能量，对铜膜进行选择性加工而不损伤铜膜下面的聚合物介质。这种方式在工程实践中存在两个困难：一是由于其完全依靠预先编程，对覆铜膜施加若干次激光扫描来实现铜层的去除，但由于实际工业激光器的脉冲能量稳定性并不完美、覆铜膜层制作工艺重复性误差导致的工件个体表面状态的细微差别等因素，恰好去除铜层而不超出聚合物基材损伤极限的激光脉冲能量实际上是非常不好控制的，因此刻蚀精度和工艺重复性很差，废品率较高；二是对于每一种不同的表面金属材料，不同的覆盖金属膜层厚度，都要预先做大量工艺试验，以确定刚好刻蚀掉金属层所需要的激光扫描精确次数，因此费时费力，工艺适用性不好。