CN101505576B - 多层刚挠结合印刷线路板的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，要解决的技术问题是提高多层刚挠结合印刷线路板加工过程中的填充效率和产品质量。本发明的方法，采用将刚性线路板部分与挠性线路板部分的预加工分别进行，然后叠层编队、热压叠合，所述刚性线路板部分采用冲板的方法来加工填充片；所述刚性线路板加工时，采用单面刚性覆铜箔材料，按顺序完成钻孔、冲板、内层图形转移、内层线路刻蚀、线路检查、棕化表面处理、半固化垫片刚性外层胶膜+纯铜箔。本发明与现有技术相比，采用五金模具直接在填充区域的位置把填充片冲切开，减少加工过程粉尘出现，填充位置密封性好，性能的可靠性和产品合格率也得到较大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种印刷线路板的制作方法，特别是一种刚挠结合型多层印刷线路板的制作方法。
背景技术
近年来，随着消费类电子产品，如手机、手提电脑、数字摄像机、数码相机、VCD、DVD、微型录音机、拾音器和健身监视器等市场的迅猛增长，促使印刷线路板PCB不断向高密度、高精度、高可靠性、大面积、细线条化和小孔径的方向发展，导致单一的刚性印制板或挠性印制板已经不能满足电子产品小型化、轻量化和多功能化的要求，于是出现了刚挠结合印刷线路板。多层刚挠结合印刷线路板(Rigid-Flex Printed Circuit Board)，又称软硬结合板，简称为R-FPCB，由刚性和挠性基板有选择地层压，以金属化孔实现层间电气连接而成，因而在一块刚挠结合印刷线路板上包含有一个或多个刚性区及一个或多个挠性区。因此，刚挠结合印刷线路板兼有刚性板和挠性板的特点，广泛应用于计算机、通讯器材、消费类电子、汽车电子、工业控制、仪器仪表、医疗器械、航空航天和军事领域等诸多领域。由于刚挠结合印刷线路板具有电路体积小、重量轻、可移动、弯曲、扭转、实现三维布线的特点，同时兼具优良的电气性能、介电性能、耐热性以及更高的装配可靠性，已成为印刷线路板产品的主要发展方向之一。
现有技术制作多层刚挠结合印刷线路板，将多层刚挠结合印制电路的刚性部分与挠性部分进行叠层之前，其刚性部分与挠性部分的预加工是分别进行的。如图1所示，刚性部分采用锣板(即用数控铣床进行加工)加工填充片，把环氧树脂板的填充片单独铣开为分层的填充区域，存在的不足是：(1)会造成加工时产生的粉尘增加，污染产品表面，需要增加清洗工序，增加成本，质量也受到一定的影响；(2)因铣刀直径有一定的宽度，造成填充片锣板加工后面积减小，该填充片不能做原区域填充使用，所以需要重新利用一样规格的环氧树脂板加工出一样大小的填充片填充刚挠结合印刷线路板的空槽内，既浪费材料又增加制造成本，效率大大降低，且吻合度也存在偏差；(3)由于需要人工单件填充，效率低，且不平整，标准不统一，还容易造成人为质量影响；(4)因为填充间隙不均匀或出现缝状，则在药水蚀刻和微酸清洗时污染产品表面，因渗在刚挠结合印刷线路板的凹槽区内很难用设备清洗干净，另外丝印绿油阻焊层时出现渗油，造成填充区域被油墨污染，且经过高温固化时凝固，而不能清洁干净。如图2所示，采用激光切割槽边，存在的不足是：(1)激光设备价格高昂，一台国产设备在人民币250万以上，其零部件、维护费用高，每年预计至少在30万以上，进口激光设备维护费用更高，维护周期长，造成加工成本很高；(2)由于刚挠结合印刷线路板有一定厚度，切割能量容易造成切割位置碳化，掌握不好切割能量会由于碳化粉污染而形成短路或黑边，直接影响产品质量；(3)如果采用半断或局部激光切割办法，在外形成型时二次激光切割，效率更低，由于刚挠结合印刷线路板在加工时有一定涨缩，还容易出现接口不一致而出现错位。
发明内容
本发明的目的是提供一种多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，要解决的技术问题是提高多层刚挠结合印刷线路板加工过程中的填充效率和产品质量。
本发明采用以下技术方案：一种多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，采用将刚性线路板部分与挠性线路板部分的预加工分别进行，然后叠层编队、热压叠合，所述刚性线路板部分采用冲板的方法来加工填充片；所述刚性线路板加工时，采用单面刚性覆铜箔材料，按顺序完成钻孔、冲板、内层图形转移、内层线路刻蚀、线路检查、棕化表面处理、半固化垫片刚性外层胶膜+纯铜箔。
本发明方法的钻孔为钻定位孔和辅助孔。
本发明的方法冲板采用锻压机床，配合五金模具，在刚性线路板贴近挠性线路板的一面冲切开需要露出的挠性线路板的区域。
本发明的方法冲切的同时利用模具设置把冲切开的废料再重新放回到原位，形成平整无缝重合。
本发明的方法将挠性线路板与两面的刚性线路板在170℃、8～12mpa的压力条件下压合90分钟，压合完成后利用170℃胶膜，把铜箔复合在刚性线路板外层上。
本发明的方法刚性硬板与挠性线路板需要连接线路的线路板上钻通孔。
本发明的方法通孔做等离子电浆清洁，时间在10～15分钟。
本发明的方法电浆清洁完毕电镀铜，电镀铜时将工件在电镀缸里进行机械搅拌移动。
本发明的方法机械搅拌移动采用在电镀缸的边缘上设置一个电动驱动的移动装置，开启后不停的来回移动工件，搅动药水形成动态循环。
本发明的方法的去除填充片是通过锣板机将产品的外形铣出后，手工掰开去掉填充区的垫片，形成成品。
本发明与现有技术相比，采用五金模具直接在填充区域的位置把填充片冲切开，减少加工过程粉尘出现，填充位置密封性好，避免了加工过程错位和渗药水的问题，同时节省了大量的人力资源，减低了生产成本，产品功能、性能的可靠性和产品合格率也得到较大的提高。
附图说明
图1是现有技术的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法流程图(一)。
图2是现有技术的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法流程图(二)。
图3是本发明的方法制作的多层刚挠结合印刷线路板结构图。
图4是本发明的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，采用将刚性线路板部分与挠性线路板部分的预加工分别进行，然后叠层编队、热压叠合。刚性线路板部分采用冲板(即采用锻压机床冲压加工)的方法来加工填充片。如图4所示，刚性线路板加工时，刚性层单面按现有方法覆铜箔后，按顺序完成钻定位孔和辅助孔、冲板、内层图形转移、内层线路刻蚀、线路检查、棕化表面处理、半固化垫片刚性外层胶膜+纯铜箔，再按现有方法进行刚挠板压合。
实施例1，六层刚挠结合印刷线路板的制作，如图3所示，规格为中间的两层挠性线路板FPC加两面的二层刚性线路板PCB，刚性线路板线路≥0.1mm，板厚度1.5±0.03mm，其中胶膜厚度25um，纯铜箔18um，面积50mm×70mm。
具体步骤为：1、首先按现有技术工艺步骤，对位于中间的挠性线路板7进行完整加工；
2、按现有技术方法加工位于挠性线路板7两面的刚性线路板5、9的内层单面覆铜箔后，用钻床在贴近挠性线路板7的一面钻相关的定位孔和辅助孔；
3、采用锻压机床，吨位为25吨冲切压力、台位平衡的锻压机床都可满足该加工要求，配合五金模具，在刚性线路板5、9贴近挠性线路板7的一面冲切开需要露出的挠性线路板7的区域，即填充区1，冲切的同时利用模具设置把填充区1的冲切开的废料再重新放回到原位，形成平整无缝重合；
4、按现有技术方法制作挠性线路板7两面的线路16、17后，采用满足13mpa压力、台位平衡的真空压合机，将挠性线路板7与两面的刚性线路板5、9在170℃、8～12mpa的压力条件下压合90分钟，压合过程中填充片不取出，以保证平整度，便于后工序线路的制作，同时保证压合后层间结合力达到0.7kg/cm以上；刚性线路板5、9的内层14、15经过图形转移并线路蚀刻成形，刚性线路板5有刚性组合的覆铜板材料，包括线路铜14，刚性线路板9有刚性组合的覆铜板材料，包括线路铜15。
5、压合完成后利用170℃胶膜4、10，把铜箔3、11复合在刚性线路板5、9外层上，线路制作，即图形转移，图形转移完成后钻过孔13，将铜箔3到铜箔11需要上下连接的线路的线路板钻过孔13，然后再做等离子电浆清洁孔内异物，目的是把钻孔遗留的胶渍等进行深孔清理，根据板厚的情况控制时间在10～15分钟，主要是保证后工段电镀质量；
6、对过孔13镀铜，多层刚挠结合印刷线路板有一定厚度，对高纵横比的印制电路板过孔13电镀铜时，经钻孔后的产品放在电镀槽内配合机械搅拌移动，在相对较低的电流密度条件下进行，使孔内的电极反应控制区加大，电镀添加剂的作用才能显示出来，机械移动有利于镀液的深镀能力的提高，由于填充区1无缝填充的效果提高了半成品的表面平整度，保证图形转移中线路成型的质量，避免出现开路短线的不良现象；电镀之前，把需要电镀的产品夹在夹具上插入电镀缸内，由于产品上钻有过孔，直接插入镀槽内之后，孔内的气体不能够很快释放出来，阻碍了电镀液水经过阳极、阴极形成的电解铜附着在孔壁表面，导致电镀电路开路，在电镀缸的边缘上设置一个电动驱动的移动装置，开启后不停的来回移动工件，搅动药水形成动态循环，可以很快的把孔13内的气体排出，使电镀铜结合力、均匀性都有保障；
7、按现有技术方法进行线路检查和棕化表面处理；
8、按现有技术方法在铜箔3、11外制作外层阻焊层2、12；
9、通过锣板机将产品的外形铣出，再去掉填充区1的垫片，不用复杂的分板工具，效率高，且在去除填片时即分板过程不易造成划伤、粉尘异物和损伤，洁净度高，极大保证产品质量。
将实施例1制作的多层刚挠结合印刷线路板，进行各项性能测试，采用GB/T18335-2001规定的方法对其性能进行测试。测试结果见表1。
本发明的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，充分考虑了以下因素：
1、刚性、挠性基板、铜材料及粘接材料的选择，由于电子产品向着功能复合化、高性能化、高速化、低耗电的方向进展，所以选择材料时应充分考虑它的电性能、尺寸稳定性、热膨胀系数、耐热性、环保和成本要求。
2、层压方案设计考虑，根据挠性线路板FPC和刚性线路板PCB的特点，首先完成FPC的层压，再分步与PCB层压，通过无缝填充保证FPC层压平整性，同时便于垫片的拆取。
3、设备的选型，根据刚挠结合印刷线路板产品结构和工艺控制特点，采用高精度钻孔机和等离子电浆机对孔进行处理以及采用平行曝光机及使用自动添加药水的D.E.S生产线等保证线路精度，X-Ray测厚仪。
4、特殊的图形转移工艺，早期工艺是曝光前采用液体的湿膜丝印方法，经过不断发展和技术提高，目前大多采用固态的干膜贴合方法，两者各有特点，但根据线路的要求合理选用，但为了更好的保证刚挠结合印刷线路板的图形转移质量，特殊线路采用先印刷湿膜再帖干膜的方法，采用湿膜印刷弥补了板面不平整或轻微凹凸而造成真空不良而影响线路的质量，再贴上一层干膜弥补了由于湿膜容易出现气泡的不良缺陷，并配合平行曝光机达到线路精度有更好效果。
5、孔金属化工艺，由于普通的化学去钻污工艺不能满足刚挠结合印刷线路板对孔金属化的质量要求，本发明采用高频等离子Plasma除胶渣处理，以获得最为好的通孔和埋肓孔的孔金属化质量。
6、PCB和FPC工艺融合，将PCB和FPC与现有工艺融合，实现高功率密度逆变器HDI板和埋肓孔PCB的制作以及FPC超薄、高密度线路的制作。
本发明的方法采用五金模具直接在填充区域的位置把填充片冲切开，五金模具采用托料方式把填充片冲切下来后直接反弹回原位，即平整密封度又好，减少加工过程粉尘出现，也减少了人为造成的效率低质量无保障的缺陷。由于填充位置密封性较好，避免了加工过程错位和渗药水的问题，同时节省了大量的人力资源。在压合外层整板铜箔时，胶膜不用切开填充区域，直接压合，当蚀刻线路后填充位置的铜箔蚀刻掉，但胶膜仍保留在填充区域的位置，把填充片的周边裂缝连接起来，防止后工序药水的浸入，也提高了产品表面的平整度，对线路成型有很高的保障。采用无缝填充方法，减少填充片的分板，改善了加工方法，提高效率。经过优化的热压粘合工艺，对后阶段的制作有很大的帮助，特别在表面处理、高密度线路的成形工艺，提高了整个流程制作效率，减低了生产成本，产品功能、性能的可靠性和产品合格率也得到较大的提高。
Claims (10)
1.一种多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，采用将刚性线路板部分与挠性线路板部分的预加工分别进行，然后叠层编队、热压叠合，其特征在于：所述刚性线路板部分采用冲板的方法来加工填充片；所述刚性线路板加工时，采用单面刚性覆铜箔材料，按顺序完成钻孔、冲板、内层图形转移、内层线路刻蚀、线路检查、棕化表面处理、半固化垫片刚性外层胶膜+纯铜箔。
2.根据权利要求1所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述钻孔为钻定位孔和辅助孔。
3.根据权利要求2所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述冲板采用锻压机床，配合五金模具，在刚性线路板贴近挠性线路板的一面冲切开需要露出的挠性线路板的区域。
4.根据权利要求3所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述冲切的同时利用模具设置把冲切开的废料再重新放回到原位，形成平整无缝重合。
5.根据权利要求4所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述将挠性线路板与两面的刚性线路板在170℃、8～12mpa的压力条件下压合90分钟，压合完成后利用170℃胶膜，把铜箔复合在刚性线路板外层上。
6.根据权利要求5所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述刚性线路板与挠性线路板需要连接线路的线路板上钻通孔。
7.根据权利要求6所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述通孔做等离子电浆清洁，时间在10～15分钟。
8.根据权利要求7所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述电浆清洁完毕电镀铜，电镀铜时将工件在电镀缸里进行机械搅拌移动。
9.根据权利要求8所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：所述机械搅拌移动采用在电镀缸的边缘上设置一个电动驱动的移动装置，开启后不停的来回移动工件，搅动药水形成动态循环。
10.根据权利要求9所述的多层刚挠结合印刷线路板的制作方法，其特征在于：通过锣板机将产品的外形铣出，再去掉填充区的垫片，去除填充片是通过锣板机将产品的外形铣出后，手工掰开去掉填充区的垫片，形成成品。
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