制造印刷電路的方法、通過該方法獲得的印刷電路和包括該印刷電路的電子模塊的制作方法
【專利說明】制造印刷電路的方法、通過該方法獲得的印刷電路和包括該印刷電路的電子模塊
[0001 ] 本發(fā)明涉及印刷電路領(lǐng)域。這種印刷電路可以用于例如生產(chǎn)用于智能卡、RFID天線、發(fā)光二極管的電子模塊。
[0002]以下使用用于智能卡的電子模塊的示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了例示，但是容易轉(zhuǎn)用到包括上述應(yīng)用的印刷電路的其它應(yīng)用。
[0003]智能卡是公眾已知的，其具有很多用途:信用卡、用于移動(dòng)電話的S頂卡、交通卡、身份證等。
[0004]智能卡通常由組成大部分卡的剛塑性基板型PVC、PVC/ABS或者聚碳酸酯構(gòu)成，在卡中包括有單獨(dú)制造的電子模塊。電子模塊包括配備有電子芯片(集成電路)的總體上柔性的印刷電路，以及用于從芯片向卡讀卡器設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)(讀取)或者從設(shè)備向卡發(fā)送數(shù)據(jù)(寫入)的傳送裝置。這些數(shù)據(jù)傳送裝置可以是“接觸式”、“非接觸式”或者當(dāng)組合“接觸式”和“非接觸式”兩個(gè)模式時(shí)的“雙模式”。
[0005]在“接觸式”智能卡中，連接器具有電氣連接到芯片并且與基板的表面處的電子模塊齊平的接觸區(qū)域，用于通過電氣接觸與讀卡器設(shè)備連接。在“非接觸式”智能卡中，數(shù)據(jù)通過在位于讀卡器內(nèi)的天線與位于卡本身中的天線之間操作的無線電頻率系統(tǒng)發(fā)送到芯片。在“雙模式”智能卡中，傳送裝置既是“接觸式”又是“非接觸式”的，電子模塊包括配備有單個(gè)電子芯片的柔性電路，該單個(gè)電子芯片可以管理兩種數(shù)據(jù)傳送模式。
[0006]在下文，尤其關(guān)注包括通過絕緣材料層彼此隔離的多個(gè)導(dǎo)電材料層的印刷電路。更具體地，我們將關(guān)注在絕緣材料層中形成接合孔(通孔)的這種印刷電路。這些電路例如是雙面或者多層電路，其中圖案(諸如導(dǎo)電導(dǎo)軌、電接觸件、天線或者這些不同圖案的組合)被蝕刻在這些層中的至少一個(gè)層中。
[0007]接合孔的優(yōu)點(diǎn)之一是尤其允許導(dǎo)電導(dǎo)線穿過絕緣層。實(shí)際上，導(dǎo)電材料層中的一個(gè)層可以用于將芯片或者二極管連接到位于印刷電路的與設(shè)置芯片的面相對(duì)的一面上的接觸焊盤。導(dǎo)線連接(例如，通過導(dǎo)線接合)到導(dǎo)電材料層的接合孔周圍的導(dǎo)軌或者焊盤?；蛘邔?dǎo)電導(dǎo)線直接連接到導(dǎo)電材料層中至少部分地封閉接合孔的一部分。在此情況下，位于接合孔的正面的該層的表面可以用于在其中連接導(dǎo)線的一個(gè)端部，而另一個(gè)端部連接到諸如芯片或者二極管這樣的電子部件。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)電路遇到的問題是:除了封閉接合孔的處理之外的在導(dǎo)電材料層中的圖案制造處理導(dǎo)致在接合孔周圍形成導(dǎo)電材料環(huán)。實(shí)際上，除封閉接合孔的處理之外的在導(dǎo)電材料層中的圖案制造處理需要蝕刻步驟。因此，在蝕刻步驟期間，接合孔必須被封閉以保護(hù)(至少部分地)密封這些孔的導(dǎo)電材料層。為了確保蝕刻液不滲入接合孔，在每個(gè)接合孔周圍維持大約50到250微米的光敏樹脂環(huán)。在這些環(huán)的下方，將不去除導(dǎo)電材料層，因而在接合孔周圍保留了導(dǎo)電材料環(huán)。如果在這些環(huán)中的一個(gè)環(huán)與導(dǎo)電導(dǎo)線之間建立了電氣接觸，則這些環(huán)可能是有問題的。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的是至少部分克服這個(gè)問題。
[0010]這就是為何根據(jù)本發(fā)明提出印刷電路的制造處理，制造處理包括制造包含附接到絕緣基板的第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層在內(nèi)的復(fù)合體。這些導(dǎo)電材料層可以覆蓋絕緣基板的兩個(gè)主表面以形成雙面印刷電路。它們還可以提供兩個(gè)多層印刷電路層(具有兩個(gè)以上的導(dǎo)電材料層)。在此情況下，它們可以位于其上疊置了一個(gè)或幾個(gè)其它絕緣或?qū)щ妼拥闹虚g復(fù)合體(兩個(gè)導(dǎo)電材料層通過絕緣基板彼此絕緣)中，或者它們可以位于已經(jīng)包括兩個(gè)以上的導(dǎo)電材料層的復(fù)合體中。在根據(jù)本發(fā)明的處理中，制造第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層的步驟的順序并非總是特定的。在一些情況下，第一導(dǎo)電材料層可以在第二導(dǎo)電材料層之前或者之后進(jìn)行。在一些其它情況下，根據(jù)本發(fā)明的處理的步驟可以插入在制造第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層的步驟之間。措辭“第一”或者“第二”并非必須指步驟的時(shí)序順序。
[0011]其中第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層通過絕緣材料層彼此絕緣的復(fù)合體還包括穿過絕緣材料層的至少一個(gè)接合孔。每個(gè)接合孔在絕緣基板中延伸并且位于由第一導(dǎo)電材料層至少部分地封閉的底部與通向基板的面的開口之間。例如，第一導(dǎo)電材料層被布置在絕緣基板的先前已被穿孔以形成接合孔的一個(gè)面上。因此，第一導(dǎo)電材料層封閉接合孔。被涂覆和/或?qū)訅旱交迳系牡谝粚?dǎo)電材料層的這側(cè)接著形成接合孔的底部。第一導(dǎo)電材料層可以是導(dǎo)電網(wǎng)格(引線結(jié)構(gòu))。接合孔的與形成底部的端部相對(duì)的相對(duì)端部被設(shè)計(jì)為保持開口以允許隨后的連接導(dǎo)線通過。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的處理包括通過光刻和蝕刻來制造第二導(dǎo)電材料層上的圖案。如果電接觸件被蝕刻到第一導(dǎo)電材料層中(接著構(gòu)成用于智能卡模塊的雙面電路的接觸面)，則這些圖案可以例如是第二導(dǎo)電材料層中的蝕刻的導(dǎo)電導(dǎo)軌和/或天線。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的處理還包括對(duì)接合孔的保護(hù)操作。如上面所說明的，該操作對(duì)于在第二導(dǎo)電材料層的圖案的蝕刻期間保護(hù)第一導(dǎo)電材料層是必需的。這種保護(hù)可以通過多種方式實(shí)現(xiàn):涂覆樹脂以填充接合孔、通過電泳或者噴墨法沉積光敏化合物等。在所有情況下，我們使用可溶材料，以便能夠之后將其去除以清潔接合孔并且能夠使其用于連接導(dǎo)線穿過。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，在與在第二導(dǎo)電材料層上生成圖案的步驟不同的步驟期間執(zhí)行借助可溶材料對(duì)接合孔的保護(hù)。因而，可以用與限定第二導(dǎo)電材料層的圖案的光敏膜不同的另一種材料來保護(hù)接合孔。通過解除這個(gè)限制，按步驟或者按照一系列特定步驟處理接合孔的保護(hù)和圖案制造也變得可能。尤其是，在第二導(dǎo)電材料層上的圖案制造期間，可以在第二導(dǎo)電材料層上清除接合孔周圍至少10微米的沒有導(dǎo)電材料的區(qū)域。
[0015]連接到接合孔的底部的導(dǎo)線將不再具有觸及留在接合孔的邊緣周圍的導(dǎo)電環(huán)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]根據(jù)第一種情形，通過在絕緣基板上接合和/或?qū)訅旱谝粚?dǎo)電材料層后在該第一導(dǎo)電材料層上進(jìn)行光刻來形成圖案。在第二導(dǎo)電材料層上的圖案制造之后進(jìn)行對(duì)接合孔的保護(hù)操作。在此情況下，在第二導(dǎo)電材料層上的圖案制造之后并且在絕緣基板上接合和/或?qū)訅旱谝粚?dǎo)電材料層之前，還可以在絕緣材料基板中打接合孔(在本文中，當(dāng)使用措辭“層壓”或者“層壓的”時(shí)，是指簡(jiǎn)單地疊合的層或者接合的和層壓的層)。
[0017]根據(jù)另一種情形，在第二導(dǎo)電材料層上制造圖案之前進(jìn)行對(duì)接合孔的保護(hù)操作。接著可以在第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層上于相同的步驟期間進(jìn)行構(gòu)圖。用于保護(hù)接合孔的可溶材料可以是樹脂，并且微顯影(micro-development)的步驟可以位于在第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層上制造圖案之前。
[0018]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及通過上述處理獲得的印刷電路。該印刷電路包括復(fù)合體，該復(fù)合體包括:
[0019]-附接到絕緣基板的第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層，
[0020]-位于由第一導(dǎo)電材料層至少部分地封閉的底部與通向基板的一側(cè)的開口之間在絕緣基板中延伸的至少一個(gè)接合孔，以及
[0021]-在第二導(dǎo)電材料層中的蝕刻圖案。
[0022]另外，在接合孔周圍包括沒有第二導(dǎo)電材料層的導(dǎo)電材料的至少10微米的區(qū)域。
[0023]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及包括如以上限定的印刷電路的智能卡模塊。
[0024]本發(fā)明的其它規(guī)格和優(yōu)點(diǎn)將在閱讀以下詳細(xì)描述和附圖后變得清楚，其中:
[0025]-圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于容納印刷電路的智能卡的示意立體圖；
[00261-圖2A到圖2N示意地示出根據(jù)本發(fā)明的處理示例的不同步驟；
[0027]-圖3A到圖31示意地示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)處理示例的不同步驟；以及
[0028]-圖4A到圖4F示意地示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)處理示例的不同步驟。
[0029]以下將描述用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的處理的多種方式。全部屬于智能卡領(lǐng)域，但是如已經(jīng)提到的，可以容易地轉(zhuǎn)用到其它領(lǐng)域(RFID天線、LED等)中。
[0030]如圖1所示，智能卡I具有模塊2ο模塊2包括印刷電路3和芯片100。模塊2—般被制造為被插入到設(shè)置在卡I中的空腔4中的獨(dú)立元件，
[0031]印刷電路3具有與芯片100連接的多個(gè)接觸件5。印刷電路3由其正面(接觸面6)的圖(在頂部)表示。還由其背面7的圖(在底部)表示。所示的印刷電路3對(duì)應(yīng)于用于“雙模式”卡的雙面印刷電路，具有位于正面6上的接觸件5和在背面7上的天線8。
[0032]圖2A到圖2N示意性例示用于制造印刷電路3的根據(jù)本發(fā)明的示例處理的不同步驟。
[0033]如圖2A所示，提供包括層壓在電絕緣材料基板層20上的導(dǎo)電材料層10的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電材料10可以是諸如銅鋼、鋁或者其合金的金屬。導(dǎo)電材料層10的厚度例如是18μπι或者25μm。絕緣材料20可以是電介質(zhì)材料(玻璃-環(huán)氧樹脂)或者塑料(ΡΕΤ、ΡΕΝ、聚酰亞胺等)的復(fù)合類型。絕緣材料基板20通常較薄(其厚度例如在100微米量級(jí))以維持與電子模塊3的連續(xù)的制造處理相兼容的柔性。由被導(dǎo)電材料層10覆蓋的絕緣材料基板20組成的組件形成柔性電路。導(dǎo)電材料層10和絕緣材料基板20形成層狀復(fù)合體，根據(jù)英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)還被稱為“銅箔(copper clad)”(如果導(dǎo)電材料層10基本上由銅組成)。
[0034]在下一步驟中，如圖2B所示，在導(dǎo)電材料層10的表面上層壓或者涂覆光敏樹脂膜或?qū)?0。
[0035]該光敏樹脂膜30接著通過掩模40被曝光(圖2C)，并且被顯影(圖2D)，以允許樹脂保留在導(dǎo)電材料層10的要變?yōu)閳D案50(導(dǎo)電導(dǎo)軌、天線等)的區(qū)域上。
[0036]蝕刻(圖2E)之后，除了要變?yōu)閳D案50的區(qū)域之外，絕緣材料基板20再次露出。保護(hù)樹脂30接著被去除以允許圖案50露出(圖2F)。
[0037]在未示出的步驟中，在絕緣材料基板20的與承載圖案50的面相對(duì)的的面上沉積粘結(jié)材料層60(具有例如20μπι的數(shù)量級(jí)的厚度)。
[0038]接著穿過絕緣材料基板20和粘結(jié)層60打出接合孔70(圖2G)。接著，在粘結(jié)材料層60上層壓另一個(gè)導(dǎo)電材料層80(圖2H)。新的導(dǎo)電材料層80可以由上述提到的形成先前的導(dǎo)電材料層1的材料中的一種材料組成。如所例示的，接合孔70在其一個(gè)端部處被新的導(dǎo)電材料層80覆蓋和封閉。