CN101657068B - 同轴电缆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同轴电缆的制备方法，主要包括以下步骤：制作PCB板及其内层线路图形；在PCB板上制作同轴电缆图形：在PCB板上贴干膜制作图形、褪膜、印树脂、电镀进行图形的叠加，从而在PCB板上形成同轴电缆的外层屏蔽层、中间树脂层、内层的芯线；以及同轴电缆的线路制作。本发明的方法可以实现在PCB板上制作各种线路形状以及不同层次的同轴电缆，确保信号传输完整，不被干扰，有利于产品的微型化与多元化，节省空间。

Description

同轴电缆的制备方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板的制造领域，尤其是指在印刷电路板上制作同轴电缆方法。

背景技术

在PCB领域，通常由同轴电缆来进行信号传输。传统电缆是一根柔性电缆线，通过插接在PCB板上进行信号的传输。目前，同轴电缆可以设计在PCB板上，这样有利于产品的微型化和集成化，同时确保信号传输的可靠性。同轴电缆由内至外包括芯线(如铜线)，树脂层及屏蔽单元(如铝箔或铜层)。现有技术中将同轴电缆集成到PCB板上主要采用机械加工，利用控深机床在PCB板上形成凹槽，然后金属化，得到同轴电缆需要的侧面屏蔽单元，即金属铜层，然后在该金属化凹槽(屏蔽铜层)内注入芯线及树脂层。然而，通过机械加工同轴电缆的屏蔽壁主要存在以下问题：其一线路形式单一，只能以简单线路为主；其二加工过程受机床精度影响较大，对位精度要求高时对设备要求极高，加工精度一般要求在±0.15mm，因此加工设备难于达到精度要求；其三受铣刀直径的限制，难以实现细密间距的同轴电缆加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种同轴电缆的制备方法，解决现有技术在PCB板上制作同轴电缆，加工精度底、结构单一、无法制作间距较小的同轴电缆等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：同轴电缆的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)制作PCB板及其内层线路图形；

(2)在PCB板上制作同轴电缆图形：在PCB板上贴干膜制作图形、褪膜、印树脂、电镀进行图形的叠加，从而在PCB板上形成同轴电缆的外层屏蔽层、中间树脂层、内层芯线；以及

(3)同轴电缆的线路制作。

所述第(2)步骤主要包括以下工艺步骤：图形制作一、电镀、蚀刻、印树脂、电镀形成第一次叠层；图形制作二、电镀、蚀刻、印树脂、电镀形成第二次叠层；图形制作三、电镀、褪膜、印树脂、电镀形成第三次叠层；其中所述图形制作是在PCB板的电镀层上按预定图形贴干膜。

所述第(2)步骤主要包括以下工艺步骤：图形制作一、图形电镀、蚀刻、棕化、印树脂、铲平、沉铜、电镀；图形制作二、图形电镀、蚀刻、AOI检测、棕化、印树脂、铲平、沉铜、电镀；图形制作三、图形电镀、褪膜、微蚀、AOI检测、棕化、印树脂、铲平、沉铜、电镀。

所述第(2)步骤主要包括以下工艺步骤：使用厚10-50μm的干膜贴在PCB板铜层表面的线条上完成图形制作一、电镀、蚀刻、棕化、印树脂、铲平、沉铜、电镀形成铜层厚度为5-50μm；使用厚10-50μm的干膜贴于所述电镀铜层表面完成图形制作二、电镀铜层至厚度达5-50μm、经碱性蚀刻而完成芯线制作、AOI检测芯线线宽及线间距、棕化、印树脂、铲平、沉铜、电镀至铜层厚3μm；使用厚度为10-50μm的干膜贴在所述电镀铜层表面完成图形制作三、电镀至铜厚10-50μm、褪膜、微蚀5μm、AOI检测微蚀效果及残铜、棕化、印树脂完成树脂中间层的制作、铲平、沉铜、电镀至铜层厚度为10-50μm，完成屏蔽层的制作。

制作平行同轴电缆时，所述第(2)步骤主要包括以下工艺步骤：在PCB底层线路上贴膜完成图形制作一，对所述图形电镀；褪膜然后塞树脂，铲平；沉铜电镀形成第一次叠层；在第一次叠层上以一定间距平行贴膜，干膜之间的间距与芯线宽度对应，制作芯线图形完成图形制作二；对所述图形电镀，然后碱性蚀刻从而形成平行的芯线；塞树脂并铲平；沉铜电镀，形成第二次叠层；在所述第二次叠层表面贴膜完成图形制作三；对图形进行电镀，褪膜并微蚀，清洗掉原来电镀铜，然后进行塞孔，并铲平，从而形成中间树脂层，将平行芯线包围其内；沉铜电镀，制作最后一层屏蔽，形成第三次叠层，完成屏蔽单元的制作，将树脂中间层及内层芯线包围其内，从而在PCB板上形成平行同轴电缆。

制作十字交叉同轴电缆时，所述第(2)步骤主要包括以下工艺步骤：在PCB板底层十字交叉线路上贴干膜完成图形制作一；图形电镀，并塞孔铲平；经沉铜电镀，形成第一次叠层，并在该第一次叠层上贴干膜，形成十字交叉的芯线的图形，完成图形制作二；图形电镀，得到十字交叉的芯线；褪膜，蚀刻，并塞孔铲平；沉铜电镀，形成第二次叠层，再在该第二次叠层表面贴十字交叉的干膜完成图形制作三；图形电镀，微蚀，塞孔铲平，完成树脂中间层的制作，将十字交叉的芯线包围在其内；沉铜电镀，形成最后一层屏蔽即第三次叠层，完成屏蔽层的制作，将树脂层及芯线依次包围在其内，从而在PCB板上形成十字交叉的同轴电缆。

所述第一次叠层厚度为5-50μm，第二次叠层厚度为1-6μm，第三次叠层厚度为10-50μm。

所述第一次叠层厚度为5-10μm，第二次叠层厚度为3μm，第三次叠层厚度为20μm。

所述第(1)步骤主要包括以下步骤：PCB板内层板的下料、压合、钻孔、沉铜、电镀、塞孔、微蚀、外图、外蚀、AOI检测。

所述第(3)步骤是在完成同轴电缆制作的PCB板上，进行外部图形制作及外部蚀刻，从而制作同轴电缆的线路。

本发明的有益效果如下：因采用层叠法制作同轴电缆，首先，可以实现在PCB板上制作各种线路形状以及不同层次的同轴电缆；其次，中间的芯线作为信号传输的载体，外围则是屏蔽，确保信号完整，不被干扰；再者，制作的同轴电缆线宽及线距精度可控制在±0.1mm以内，可以制作细密间距的同轴电缆，共用一侧屏蔽，节省空间；另外，同轴电缆集成在PCB板件上，确保了产品的微型化与多元化。

本发明的方法还可以实现在PCB板上制作平行或十字交叉的同轴电缆。

附图说明

图1是本发明在PCB板上制作同轴电缆的平面结构示意图。

图2是本发明的方法各步骤中单根同轴电缆的截面结构示意图。

图3是本发明制作平行同轴电缆，在各制备步骤中平行同轴电缆的俯视图及对应的截面结构示意图。

图4是本发明制作十字交叉同轴电缆，在各制备步骤中十字交叉同轴电缆的俯视图及对应的截面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明制造的同轴电缆集成在PCB板上，包括PCB基板10及集成在PCB基板上的同轴电缆20。同时参考图2，其中图2(m)所示为同轴电缆单根导线的截面图。其包括屏蔽单元1为铜层，中间为树脂层2，最里层为芯线3，本发明也采用铜作为芯线。

本发明制作同轴电缆的方法，主要包括以下步骤：

(1)制作PCB板及其内层线路图形；

(2)在PCB板上制作同轴电缆图形；

(3)同轴电缆的线路制作。

其中，第(1)步骤可以采用现有技术的方法制作PCB板，在各内层形成电路，并形成外部图形，主要涉及以下工艺步骤：PCB板内层板的下料、压合、钻孔、沉铜、电镀、塞孔、微蚀、外图、外蚀、AOI检测。其中，AOI检测内层线路状况，线间距及线宽等。

第(2)步骤是采用层叠法在PCB板上制作同轴电缆图形，结合图2(a)～2(m)，主要包括以下步骤：

图2(a)所示，图形制作一：在第(1)步骤中，PCB板经沉铜电镀后形成铜层1，该铜层1作为同轴电缆屏蔽壁的底壁，在该铜层1表面形成预定的图形线条，使用干膜5，如厚度为50μm，贴在该预定的线条上，干膜5的宽度及形状与待形成的同轴电缆的树脂层底部相对应。

图2(b)所示，电镀：在干膜5周围形成镀层，本实施例中电镀不镀锡，而镀铜。

图2(c)所示，褪膜：从而形成带有凹槽4的铜层1，凹槽4的形状及尺寸与干膜5相同，本实施例中为长方形。

再进行表面处理，包括棕化处理、真空塞孔(即印树脂)、铲平表面，这样，在上述凹槽4内填充树脂。

图2(d)所示，沉铜电镀：在树脂层表面形成铜层，也称第一次叠层，本实施例中形成电镀铜层厚约10μm，此时，铜层1将树脂层包围在其内部的凹槽4内形成树脂层2的一部分(底部)。

图2(e)所示，图形制作二：使用两片薄干膜5，如厚度为30μm，间隔一定距离贴在铜层1(第一次叠层)表面，二干膜5之间的间距即为电缆芯线的宽度。可以理解，以不同数量，在不同位置上贴干膜5，经下述同样步骤处理后，将得到不同形状及分布的同轴电缆。

图2(f)所示，电镀：在干膜5周围形成铜层，本实施例中在干膜5上形成电镀铜层厚度为10μm。

图2(g)所示，碱性蚀刻：将二干膜褪掉并蚀刻至树脂层2，从而形成电缆芯线3及屏蔽壁(侧壁)11，此时，芯线3制作完成。

AOI检测，检查同轴电缆的芯线状况，包括线宽及线间距等。

图2(h)所示，进行表面处理：棕化、真空塞孔(印树脂)、铲平，这样，在屏蔽壁11与芯线3之间填充树脂，形成树脂层2的一部分(侧壁)。

再进行沉铜电镀，本实施例中，在树脂层上形成电镀铜层厚3μm，即为第二次叠层。

图2(i)所示，图形制作三：使用厚度为50μm的干膜，贴在电镀铜层(即第二次叠层)表面，宽度与树脂层2的宽度对应。

图2(j)所示，电镀：在干膜5周围形成铜层，本实施例中电镀铜层厚度为30μm。

图2(k)所示，褪膜，将干膜5褪掉后，进行微蚀，本实施例中，微蚀的铜层厚度为5μm，进行AOI检测，检查微蚀后的效果，确认是否存在残铜、或欠腐蚀等情况。

图2(L)所示，表面处理：进行棕化、真空塞孔、铲平处理，形成树脂层2的顶部，此时，在芯线3外层的树脂层2制作完成。

图2(M)所示，沉铜电镀：在树脂层2表面及周围形成铜层，形成最后一层屏蔽壁(顶壁)，即第三次叠层，本实施例中树脂层表面沉铜的厚度为20μm，此时，同轴电缆20的外层屏蔽单元铜层1制作完成。从而完成一根同轴电缆的图形制作。

上述第(2)步骤采用叠层法，按已经设计好的图形，使用不同厚度(厚10-50μm的干膜，但不限于此厚度范围)的干膜在叠层上贴膜，对位方式采用以板内图形对位方式，然后作图形电镀，经褪膜、印树脂等步骤完成制作同轴电缆图形。电镀铜层的厚度为5-50μm，但不限于此范围，可根据需要进行选择，但一般不超过50μm。

第(3)步骤，是在完成同轴电缆制作的PCB板上，根据需要进行外部图形制作及外部蚀刻，从而制作同轴电缆的线路。现有技术的工艺方法适用此步骤。

上述制作同轴电缆的方法中，电镀工艺可以采用：电流密度15ASF，依据不同的电镀铜厚要求改变电镀时间；电镀溶液采用普通酸铜比电镀体系。

褪膜工艺可以采用5％的NaOH溶液。

棕化工艺中棕化厚度控制0.7～1.0μm。

AOI检测线宽、线间距，表面残铜等。

真空塞孔(印树脂)：采用流平能力较好的环氧树脂类树脂，固化温度150摄氏度左右，固化时间120min左右。

沉铜工艺中：沉铜厚度控制0.3～0.4μm，沉铜工艺为普通的薄铜工艺。

碱性蚀刻工艺采用碱性蚀刻液。

微蚀工艺中：微蚀液采用60g/L的过硫酸钠+10g/L的铜离子，依据微蚀的铜厚要求，时间控制200S～500S。

可以理解，现有技术的其它工艺条件同样适用上述各步骤。

例一

本实施例是以本发明的方法在PCB板上制作两条平行的同轴电缆，主要包括以下步骤：

(1)制作PCB板及其内层线路图形；

(2)在PCB板上制作平行的同轴电缆图形；

(3)同轴电缆的线路制作。

同时参照图3(a)～3(k)，具体描述步骤(2)，在PCB板上制作两条平行同轴电缆的图形，每组图中包括俯视图及对应的截面图：

图3(a)所示，PCB板10经沉铜电镀后形成铜层表面，用作为同轴电缆的屏蔽单元1的底部。

图3(b)所示，图形制作一：在底层线路上贴干膜5，并电镀，在干膜5周围形成电镀层。

图3(c)所示，褪膜形成凹槽，然后塞树脂，铲平，形成树脂层2的底部。

图3(d)所示，沉铜电镀，在树脂层表面形成电镀层，也称为第一次叠层，其与PCB基板10的铜层之间夹封有树脂层2(树脂层2的底部)。

图3(e)所示，图形制作二：在第一次叠层上贴膜，制作芯线图形。本例中，以相同间距平行贴三片干膜5，干膜5之间的间距就为芯线3的宽度。

图3(f)所示，电镀，然后碱性蚀刻，将干膜5褪掉且蚀刻至树脂层2所在位置，从而形成两条平行芯线3以及屏蔽壁(侧壁)11。

图3(g)所示，经塞树脂并铲平，在屏蔽壁11及芯线3之间填充树脂，形成树脂层2的侧壁。

图3(h)所示，PCB板经沉铜电镀，电镀厚度控制3μm，也称第二次叠层。

图3(i)所示，图形制作三，在电镀层(第二次叠层)表面贴干膜5，干膜5的宽度与树脂层2的宽度相对应。

图3(j)所示，经电镀，褪膜并微蚀，清洗掉原来电镀的3μm铜，然后进行塞孔，并铲平，从而形成树脂层的顶部，此时，树脂层2制作完成，将两条平行芯线3包围其内。

图3(k)所示，经沉铜电镀，并完成最后一层屏蔽(也称第三次叠层)，从而在PCB板上形成两条平行的同轴电缆图形。根据需要，PCB板经第(3)步骤进行外图及外蚀，从而在PCB板上形成平行的同轴电缆的线路。

例二

本实施例以本发明的方法在PCB板上制作十字交叉的同轴电缆，主要包括以下步骤：

(1)制作PCB板及其内层线路图形；

(2)在PCB板上制作十字交叉的同轴电缆图形；

(3)同轴电缆的线路制作。

同时参照图4(a)～4(i)，具体描述步骤(2)，在PCB板上制作十字交叉的同轴电缆的图形，每组图中包括俯视图及对应的截面图：

图4(a)所示，于步骤(1)中制作好的PCB基板10，其电镀铜层1上形成十字交叉线路交叉点，四根线路各自延伸。

图4(b)所示，图形制作一：在十字交叉线路上贴干膜5。

图4(c)所示，图形电镀，并塞孔铲平，形成树脂层2的底部。

图4(d)所示，图形制作二：先在树脂层2表面进行沉铜电镀，电镀厚度5μm，也称为第一次叠层，并在该第一次叠层上贴四片L型干膜5，形成十字交叉的芯线3的图形。

图4(e)所示，图形电镀，得到十字交叉的芯线3。

图4(f)所示，褪膜，蚀刻，并塞孔铲平，从而在屏蔽壁及芯线3之间填充树脂，形成树脂层2的侧壁。

图4(g)所示，图形制作三：先在上述树脂层表面沉铜电镀，电镀厚度控制在3μm(即为第二次叠层)，再在电镀层(第二次叠层)表面贴十字交叉的干膜5。

图4(h)所示，图形电镀，微蚀，塞孔铲平，从而形成树脂层顶部，此时，树脂层2完成制作，将十字交叉的芯线包围在其内。

图4(i)所示，沉铜电镀，电镀厚度控制20μm左右，形成最后一层屏蔽(也称第三次叠层)，此时完成屏蔽层1的制作，将树脂层2及芯线3包围在其内，从而在PCB板上形成十字交叉的同轴电缆图形。根据需要，PCB板经第(3)步骤进行外图及外蚀，从而在PCB板上形成十字交叉的同轴电缆的线路。

可以理解，本发明的方法还可以制作不同线路形状及不同层次的同轴电缆，虽然同轴电缆图形设计上有差异，但制作流程上是一样的，主要采用叠层法，且每增加一个层次都需使用已设计好的图形(贴干膜)，经图形电镀形成图形的叠加。其芯线3与屏蔽线1均用铜材料，中间的芯线作为信号传输的载体，外围则是屏蔽，确保信号完整，不被干扰；同时设计使用在PCB板件上，确保了同轴电缆此设计方式的微型化与多元化，制作的同轴电缆线宽及线距精度可控制在±0.1mm以内。

Claims (15)

1.同轴电缆的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）制作PCB板及其内层线路图形；

（2）在PCB板上制作同轴电缆图形，从而在PCB板上形成同轴电缆的外层屏蔽层、中间树脂层、内层芯线，主要包括以下工序：

图形制作一：PCB板经沉铜电镀后形成铜层作为同轴电缆屏蔽壁的底壁，在该铜层表面形成预定的图形线条，使用干膜贴在该预定的线条上；

电镀：在干膜周围形成镀层；

蚀刻：褪膜，从而形成带有凹槽的铜层；

印树脂：在凹槽内填充树脂；

电镀形成第一次叠层：沉铜电镀，在树脂层表面形成铜层，也称第一次叠层，此时铜层将树脂层包围在其内部的凹槽内形成树脂层的底部；

图形制作二：使用两片干膜间隔一定距离贴在第一次叠层表面，二干膜之间的间距即为电缆芯线的宽度；

电镀：在干膜周围形成铜层；

蚀刻：将二干膜褪掉并蚀刻至树脂层，从而形成电缆芯线及屏蔽壁侧壁，此时，芯线制作完成；

印树脂：在屏蔽壁与芯线之间填充树脂，形成树脂层的侧壁；

电镀形成第二次叠层：进行沉铜电镀，在树脂层上形成电镀铜层，即为第二次叠层；

图形制作三：使用干膜，贴在第二次叠层表面；

电镀：在干膜周围形成铜层；

褪膜；

印树脂：形成树脂层的顶部，此时，在芯线外层的树脂层制作完成；

电镀形成第三次叠层：沉铜电镀，在树脂层表面及周围形成铜层，形成屏蔽壁的顶壁，即第三次叠层，从而完成同轴电缆的图形制作；以及

（3）同轴电缆的线路制作。

2.如权利要求1所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第一次叠层厚度为5-50μm，第二次叠层厚度为1-6μm，第三次叠层厚度为10-50μm。

3.如权利要求2所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第一次叠层厚度为5-10μm，第二次叠层厚度为3μm，第三次叠层厚度为20μm。

4.如权利要求1所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第1步骤主要包括以下步骤：PCB板内层板的下料、压合、钻孔、沉铜、电镀、塞孔、微蚀、外图、外蚀、AOI检测。

5.如权利要求1所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第3步骤是在完成同轴电缆制作的PCB板上，进行外部图形制作及外部蚀刻，从而制作同轴电缆的线路。

6.同轴电缆的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）制作PCB板及其内层线路图形；

（2）在PCB板上制作同轴电缆图形，从而在PCB板上形成同轴电缆的外层屏蔽层、中间树脂层、内层芯线，当制作平行同轴电缆时，主要包括以下工艺步骤：在PCB底层线路上贴膜完成图形制作一，对所述图形电镀；褪膜然后塞树脂，铲平；沉铜电镀形成第一次叠层；在第一次叠层上以一定间距平行贴膜，干膜之间的间距与芯线宽度对应，制作芯线图形完成图形制作二；对所述图形电镀，然后碱性蚀刻从而形成平行的芯线；塞树脂并铲平；沉铜电镀，形成第二次叠层；在所述第二次叠层表面贴膜完成图形制作三；对图形进行电镀，褪膜并微蚀，清洗掉原来电镀铜，然后进行塞孔，并铲平，从而形成中间树脂层，将平行芯线包围其内；沉铜电镀，制作最后一层屏蔽，形成第三次叠层，完成屏蔽单元的制作，将树脂中间层及内层芯线包围其内，从而在PCB板上形成平行同轴电缆；以及

（3）同轴电缆的线路制作。

7.如权利要求6所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第一次叠层厚度为5-50μm，第二次叠层厚度为1-6μm，第三次叠层厚度为10-50μm。

8.如权利要求7所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第一次叠层厚度为5-10μm，第二次叠层厚度为3μm，第三次叠层厚度为20μm。

9.如权利要求6所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第1步骤主要包括以下步骤：PCB板内层板的下料、压合、钻孔、沉铜、电镀、塞孔、微蚀、外图、外蚀、AOI检测。

10.如权利要求6所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第3步骤是在完成同轴电缆制作的PCB板上，进行外部图形制作及外部蚀刻，从而制作同轴电缆的线路。

11.同轴电缆的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）制作PCB板及其内层线路图形；

（2）在PCB板上制作同轴电缆图形，从而在PCB板上形成同轴电缆的外层屏蔽层、中间树脂层、内层芯线，当制作十字交叉同轴电缆时，主要包括以下工艺步骤：在PCB板底层十字交叉线路上贴干膜完成图形制作一；图形电镀，并塞孔铲平；经沉铜电镀，形成第一次叠层，并在该第一次叠层上贴干膜，形成十字交叉的芯线的图形，完成图形制作二；图形电镀，得到十字交叉的芯线；褪膜，蚀刻，并塞孔铲平；沉铜电镀，形成第二次叠层，再在该第二次叠层表面贴十字交叉的干膜完成图形制作三；图形电镀，微蚀，塞孔铲平，完成树脂中间层的制作，将十字交叉的芯线包围在其内；沉铜电镀，形成最后一层屏蔽即第三次叠层，完成屏蔽层的制作，将树脂层及芯线依次包围在其内，从而在PCB板上形成十字交叉的同轴电缆；以及

（3）同轴电缆的线路制作。

12.如权利要求11所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第一次叠层厚度为5-50μm，第二次叠层厚度为1-6μm，第三次叠层厚度为10-50μm。

13.如权利要求12所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第一次叠层厚度为5-10μm，第二次叠层厚度为3μm，第三次叠层厚度为20μm。

14.如权利要求11所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第1步骤主要包括以下步骤：PCB板内层板的下料、压合、钻孔、沉铜、电镀、塞孔、微蚀、外图、外蚀、AOI检测。

15.如权利要求11所述的同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述第3步骤是在完成同轴电缆制作的PCB板上，进行外部图形制作及外部蚀刻，从而制作同轴电缆的线路。

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