CN101951728B - 一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，包括一下步骤：1)原料的前工序处理；2)内层线路图形转移及线路检查；3)压板；4)钻孔及沉铜；5)板面电镀；6)外层线路图形转移；7)蚀刻；8)印刷防焊油；9)化学镍、金；10)后工序。本技术发明的目的是克服了现有技术中的不足之处，提供一种品质好、工艺简单，而且产品性能良好的硬制线路板代替柔性线路板的生产方法。

Description

一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法

【技术领域】

本技术发明涉及一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法。

【背景技术】

印刷线路板，由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。根据线路板的刚性特性可分为硬制线路板和柔性线路板。由于柔性线路板具有如下几点突出优势，使得近年来柔性线路板发展迅速：

1)可自由弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩，方便器件组装；

2)散热性能好，可利用F-PC缩小体积；

3)实现轻量化、小型化、薄型化，从而达到元件装置和导线连接一体化。

但是，柔性线路板原材料价格过高，且很多都依赖于国外进口，不利于我国民族工业的自主发展；同时，柔性线路板生产过程中须重点解决的技术难点比较多(板薄、线隙小、公差严)，制造成本相对较高，若能把柔性线路板转为硬制线路板制作，生产成本则可节约50％左右，这样就可为线路板供应商争取更多的定单，与客户达到双赢的良好局面；同时，柔性线路板的更改和修补比较困难；而且，一般来说，柔性线路板主要用于需要弯折的场合，如果设计或工艺不合理，就容易产生微裂纹等缺陷，从而进一步加重了修补的难度，使得工艺修补成本高于硬制线路板。另外，由于材料的柔性特征，使其在制造过程中不易进行自动化加工处理，从而导致产量下降，整体生产成本居高不下。

与柔性线路板相比，硬制线路板经过几十年的发展，工艺相对成熟稳定，原材料价格比较低廉，检测技术发达，自动化水平高。因此，如何与柔性线路板分庭抗礼，进一步提高硬制线路板市场份额，节约生产制作成本，提高我国线路板制作技术水平，并解决1、板薄且厚度公差日趋严格：15.7±1.2mil；2、细线/细间距且公差紧：2.5±1mil；等问题已成为重要的研究课题。

【发明内容】

本技术发明的目的是克服了现有技术中的不足之处，提供一种品质好、工艺简单，而且产品性能良好的硬制线路板代替软性线路板的生产方法。

为了达到上述目的，本技术发明采用下列技术方案：

本发明硬制线路板代替软性线路板的生产方法，包括一下步骤：

1)原料的前工序处理

对经过检查合格的板厚公差为±0.00889mm(±0.35mil)的覆铜板和树脂胶片进行切割，表面清洗和烘干；

2)内层线路图形转移及线路检查

在上述线路板面铜箔上贴上一层感光材料，然后通过黑菲林进行对位曝光，显影后形成线路图形，在板边钻管位孔，并采用自动光学检测仪器检测线路板面是否出现线路断、短路不良；

3)压板

将上述线路基板与树脂胶片按设计进行排列，压合，得到层压线路板；

4)钻孔及沉铜

上述层压线路板采用高硬度钻嘴在制定区域钻贯通孔，并通过沉铜的方法在已钻孔层压线路板的孔内沉积出一层导通层与层之间的铜层，使所述的通孔成为导通孔；

5)板面电镀

采用全板电镀的方法对上述层压线路板进行电镀，使层压线路板上的导通孔和板面均得到一定厚度的导电铜；

6)外层线路图形转移

在上述线路板的铜箔表面上贴上一层感光材料，然后通过黄菲林进行对位曝光，显影后形成线路图形；

7)蚀刻

将上述线路板放入蚀刻药水中，蚀去非线路铜层，露出线路部分，得到最后成形线路图案；

8)印刷防焊油

在线路板上不需要贴装电子元器件的地方印上一层均匀的感光绿油膜，严格控制感光绿油膜的厚度公差±0.00508mm(±0.2mil)；

9)化学镍、金

利用化学方法在上述线路板的独立铜线路上沉积出规定要求厚度的镍层，并在镍层之上镀一层金；

10)后工序

在上述线路板上印刷字符，之后利用数控切割设备将上述线路基板切割成规定尺寸、形状的产品，然后利用电子检测设备进行整板检测。

如上所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤1)中所述的采用板厚公差很严的覆铜板及树脂胶片进行线路板制作。

如上所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤2)中所述的内层图形转移过程采用了增加残铜设计，更改了生产拼板板边镀铜图案。

如上所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤3)中先将线路基板放入棕化液中，在铜箔表面生成一层棕色的氧化层以提升多层线路板在压合时铜箔和环氧树脂之间的接合力；然后将棕化线路基板和树脂胶片按要求进行同向排列，不得出现翻面，并覆盖上铜箔；用真空热压机产生高温高压使得树脂胶片与线路基板和铜箔紧密结合。

如上所述于的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤4)中将层压线路板置于数控钻机上，并于板面上放置一张铝片，钻孔中采用来高硬度钻嘴在基板上指定位置钻出贯通孔。

如上所述于的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤5)中进行全板电镀的过程中加长了电流脉冲时间，使板面和导通孔上得到足够厚度的铜层，一次性将表面铜厚电镀至要求的范围。

如上所述于的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤6)中所述的黄菲林是用黑菲林作母片通过曝光，将黑菲林上的图像转移至黄菲林上得到。同时，外层线路转移中采用卷图形电镀法，以减少因线隙小而导致夹膜的问题，同时采用高端线路图形处理机器(光绘机为以色列进口)，处理胶片图案，以减少图形转移时的变形造成的偏差。

如上所述于的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤7)中所述的蚀刻药水为含有铜氨络离子、氯离子成份的碱性药水，蚀刻温度为50℃±2℃。

如上所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤8)中所述的印刷防焊油中采用特制网板使得防焊油厚度控制在指定范围内。

如上所述于的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤9)中所述的化学镍/金中严格控制药水浓度和电流时间，保证镍厚和金厚控制在指定范围内：金层厚度公差控制在±0.00127mm(±0.05mil)。

如上所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤10)中所述的在后工序除了电子检测线路是否良好以外，还将切片分析镀铜厚，防焊油厚及镍/金厚是否均合格。

综上所述，本发明的有益效果主要有如下几点：

(一)本技术发明通过增加残铜，更改生产板边镀铜图案，控制压板、更改树脂胶片排版方向等保证了流胶均匀，有效地控制了防焊油印刷之前的板厚；为满足成品板厚公差奠定了坚实的基础；同时，也有效地控制了压板厚度和平整性，相应地提高了板的对位精度；

(二)由于环保板材的兴起和应用，板材的刚性和硬度大幅提高，使用普通钻嘴已无法制作高精度微孔。因此，本技术发明通过选用高硬度的钻嘴，保证了钻微孔的能力，有效地降低了偏孔，歪孔等不良；

(三)采用特制的网板进行印刷防焊油，有效的保证了防焊油公差，成为严格板厚公差中重要的环节；

(四)特别的电镀程序，即加长了电流脉冲时间，为一次性电镀至客户要求的铜厚提供了可能。同时，也省去了传统工艺中线路电镀的流程，不仅降低了因线路电镀而造成线路图形变形，超公差的危险，提高了细线/细间距的制作能力，而且还节约了工艺制作成本；

(五)线路图形转移工序采用了高端线路图形处理机器(光绘机为以色列进口)处理胶片图案，公差控制在±0.00635mm(±0.25mil)，同时将胶片整体拉长0.0127mm(0.5mil)，为后续工序作补偿；采用全自动平衡曝光机矢量成型法以保证±0.01905mm(±0.75mil)的图像偏移公差。因此，总的图形转移的偏差将控制在±0.0254mm(±1mil)以内，有效地控制了线路的胶片偏差及图案转移偏差；

(六)本技术发明加工工艺简单。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步描述：

本发明一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，包括以下流程步骤：

1)原料的前工序处理

主要包括：①来料检查；②切割覆铜板；③磨圆角；④洗板；⑤烘干等工序；

具体做法是：对经过检查合格的原料公差为±0.00889mm(±0.35mil)的覆铜板用自动开料机将大料切割开成最适合生产的小料；再用磨圆角机将板角都磨圆，以免尖角刮伤人或线路板；之后再用洗板机将线路基板上的粉尘杂质洗干净并风干，最后放进焗炉烘干，以提高板料的稳定性。经过烘干的覆铜基板进入下一道工序：

2)内层线路图形转移及线路检查

主要包括：①化学清洗；②辘干膜/辘感光油；③曝光；④显影；⑤蚀刻；⑥褪膜；⑦啤管位孔等工序；

具体做法是：将覆铜基板放入化学清洗机中清洗，严格控制除油速度、除油剂浓度、微蚀温度、总酸度、铜离子浓度、压力、速度等，这样不仅可以有效地除去铜表面的氧化物、垃圾等，还可以粗化铜表面，增强铜表面与感光油或干膜之间的结合力；然后在覆铜板表面上贴上一层感光材料(干膜)或是印刷一层感光油墨，待感光干膜或感光油墨干燥以后，将制好的光绘电路图形菲林放置在覆铜板上下两侧，并进行曝光，从而在覆铜板上形成线路图形；然后用主要成分是Na₂CO₃溶液的药水进行显影，将未曝光的感光材料溶解掉，留下已曝光的部分从而形成线路；之后再蚀去没有感光材料保护的铜面，溶解掉留在线路上面的已曝光的感光材料，这样线路就显现出来了；最后在生产板边钻一系列的管位孔，以便放入自动光学检测仪器中，进行内层线路检查等。检测合格的线路基板清洗烘干后进入下一步工序：

3)压板

主要包括：①棕化；②排板；③叠板；④压板等工序；

具体做法是：将线路基板放入棕化液中，在铜箔表面生成一层棕色的氧化层以提升多层线路板在压合时铜箔和环氧树脂之间的接合力；将棕化板和树脂胶片按要求进行同向排列，并覆盖上铜箔，用真空热压机产生高温高压使得树脂胶片与线路基板和铜箔紧密结合。如此，压合合格的层压线路板清洗烘干后进入下一个步骤：

4)钻孔及沉铜

主要包括：①钻孔；②检查；③除胶渣；④沉铜等工序；

具体做法是：将层压线路板置于数控钻机上，并于板面上放置一张铝片，以便有效地防止板面擦花等，钻嘴检查合格后，即可按提供的钻孔资料进行钻孔；钻板后仔细检查是否有孔径不良、漏钻、多钻、孔偏、歪孔、孔数、披锋、擦花等问题。检验合格的钻孔线路板放入HCHO和OH^-等药水中进行除胶渣，在孔内沉积出一层薄薄的高密度且细致的铜层。检验合格的沉铜线路板清洗烘干后便可进入下一道工序：

5)板面电镀

主要包括：①清洗；②板面电镀等工序；

具体做法是：将已经沉铜合格的线路基板放入去离子水中清洗，然后放入化学药水中，通过全板电镀方法得到一定厚度的导电铜层。其中，在此工序中，需加长电流脉冲时间，以确保镀铜厚度足够，如此才能省略传统工艺中线路电镀的工序，并保证细线宽/细间距的良好。检验合格的线路板清洗烘干后进入下一道工序：

6)外层线路图形转移

主要包括：①磨板；②贴膜；③曝光；④显影等工序；

具体做法是：将线路板放入化学清洗机中清洗，这样不仅可以有效地除去铜表面的氧化物、垃圾等，还可以粗化铜表面，增强铜表面与感光油或干膜之间的结合力；然后在线路板表面上贴上一层感光材料(干膜)或是印刷一层感光油墨，待感光干膜或感光油墨干燥以后，将制好的光绘电路图形黄菲林放置在线路板上下两侧，并进行曝光，从而在板上形成线路图形。其中，黄菲林上的线路图形是用黑菲林作母片通过曝光，将黑菲林上的图像转移至黄菲林上；然后显影，将未曝光的感光材料溶解掉，已曝光的留下来就形成线隙。检验合格的线路板清洗烘干后进入下一道工序：

7)蚀刻

主要包括：①碱性蚀刻；②退膜；③退锡等工序；

具体做法是：将线路板放入铜氨络离子、氯离子等药水中，温度控制在50℃±2℃，蚀去非线路铜层，露出线路部分；然后再放入氢氧化钠中，温度控制在50℃±3℃，除去菲林，露出非线路铜层，以便有效蚀刻；最后再放入药水成份主要为硝酸的褪锡水中浸泡，以便除去线路保护层(锡层)，从而得到完整的线路图案；检验合格的线路板清洗烘干后进入下一道工序：

8)印刷防焊油

主要包括：①前处理；②印刷油墨；③预固化；④曝光；⑤显影；⑥终固化等工序；

具体做法是：将上述线路板放入火山灰磨板机、化学处理机中清洗，以便有效地将板表面的氧化膜除去并对表面进行粗化处理，从而增强绿油与线路板板面的结合力；然后在不需贴电子元器件的区域通过网版在线路板面涂上一层均匀的防焊油墨，在此，需要严格控制阻焊剂厚度公差±0.00508mm(±0.2mil)，以便满足成品板厚。然后将板放入低温隧道焗炉或立式单门焗炉中以便烘干防焊油；再通过黄菲林对不需显影的部分进行紫外线(UV光)照射，用Na₂CO₃药水将未曝光部分冲洗干净，最后放入高温隧道焗炉或单门焗炉中对板面的绿油进行高温固化，以便有效地增强其表面硬度、耐热冲击性能和抗化学性能。检验合格的线路板清洗烘干后进入下一道工序：

9)化学镍/金

主要包括：①除油；②微蚀；③活化；④沉镍；⑤沉金；⑥清洗等工序；

具体做法是：将上述线路板进行酸性除油清洗，以便去除铜表面的轻度油脂及氧化物，使其表面活化和清洁，形成最适合于沉镍金的表面状态；然后对铜的表面进行轻微的蚀刻，能确保完全清除铜表面的氧化物，增加镀层间的密着性；在独立铜线路上析出钯(Pd)，使之在独立铜线路上反应生成无电解镍的活剂；之后在独立铜线路上沉积出有一定析出速度和安定光泽度，及耐蚀性优良之致密皮膜，以便沉金，再利用电位置换作用在独立的铜线路上，得到指定厚度的金层，表面完成金厚控制在±0.00127mm(±0.05mil)，这样最终的累计厚度公差将小于或等于整个客户要求的公差；检验合格的线路板清洗烘干后进入下一道工序：

10)后工序

主要包括：①文字印刷；②外围成型；③清洗；④电测试；⑤终检；⑥包装等工序；

具体做法是：用白色热固化油墨在上述线路板中板面相关区域印刷标示符以方便插件及维修电路；热固化后，用数控成型设备将切割成预定的规格，用去离子水清洗烘干后经电子设备检测合格后包装即可。

Claims (8)

1.一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于包括一下步骤：

1)原料的前工序处理

对经过检查合格的板厚公差为±0.00889mm的覆铜板和树脂胶片进行切割，表面清洗和烘干；

2)内层线路图形转移及线路检查

在上述线路板面铜箔上贴上一层感光材料，然后通过黑菲林进行对位曝光，显影后形成线路图形，采用自动光学检测仪器检测线路板面是否出现线路断、短路不良；

3)压板

将上述线路基板与树脂胶片按设计进行同向排列，压合，得到层压线路板；

4)钻孔及沉铜

上述层压线路板采用高硬度钻嘴在制定区域钻贯通孔，并通过沉铜的方法在已钻孔层压线路板的孔内沉积出一层导通层与层之间的铜层，使所述的通孔成为导通孔；

5)板面电镀

采用全板电镀的方法对上述层压线路板进行电镀，加长电流脉冲时间，使层压线路板上的导通孔和板面均得到一定厚度的导电铜；

6)外层线路图形转移

在上述线路板的铜箔表面上贴上一层感光材料，然后通过黄菲林进行对位曝光，显影后形成线路图形；

7)蚀刻

将上述线路板放入蚀刻药水中，蚀去非线路铜层，露出线路部分，得到最后成形线路图案；

8)印刷防焊油

在线路板上不需要贴装电子元器件的地方印上一层均匀的感光绿油膜，严格控制感光绿油膜的厚度公差±0.00508mm；

9)化学镍、金

利用化学方法在上述线路板的独立铜线路上沉积出规定要求厚度的镍层，并在镍层之上镀一层金；

10)后工序

在上述线路板上印刷字符，之后利用数控切割设备将上述线路基板切割成规定尺寸、形状的产品，然后利用电子检测设备进行整板检测。

2.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤2)中在板边钻用于自动光学检测仪器检测的管位孔。

3.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤3)中先将线路基板放入棕化液中，在铜箔表面生成一层棕色的氧化层以提升多层线路板在压合时铜箔和环氧树脂之间的接合力，然后将棕化线路基板和树脂胶片按要求进行同向排列，并覆盖上铜箔，用真空热压机产生高温高压使得树脂胶片与线路基板和铜箔紧密结合。

4.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤4)中将层压线路板置于数控钻机上，并于板面上放置一张铝片，采用高硬度钻嘴钻孔。

5.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤5)中进行全板电镀的过程中加长电流脉冲时间，使板面和导通孔上得到足够厚度的铜层。

6.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤6)中所述的黄菲林是用黑菲林作母片通过曝光，将黑菲林上的图像转移至黄菲林上得到。

7.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤7)中所述的蚀刻药水为含有铜氨络离子、氯离子成份的碱性药水，蚀刻温度为50℃±2℃。

8.根据权利要求1所述的一种硬制线路板代替软性线路板的生产方法，其特征在于步骤9)中金层厚度公差控制在±0.00127mm。