CN102215641B - 一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，该工艺通过在线路板焊盘内所形成的盘中孔中填充浆体，使焊盘内的盘中孔被塞满，形成实心体，并通过打磨使整个线路板焊盘上盘中孔中填充的浆体平整，并与相邻的导体面形成同一平面，之后再对线路板上其它非盘中孔的孔壁进行孔金属化和电镀，使填充有浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层，在U-BGA封装器件底部阵列焊球或QFP引脚等与上述盘中孔焊盘连接时，可保证与焊盘的充分接触，避免出现焊接不牢及虚焊的问题。
Description
技术领域
本发明涉及PCB制造技术，具体涉及的是一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺。
背景技术
随着电子技术的进步，芯片集成度不断提高，I/O引脚数急剧增加，功耗也随之增大，对集成电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要，U-BGA封装开始被应用于生产，U-BGA(Ball Grid Array)是一种球状引脚栅格阵列封装技术，也称高密度表面芯片级封装技术，其主要是在封装体基板的底部制作阵列焊球作为电路的I/O端与印刷线路板(PCB)互接。
目前的印刷线路板与BGA封装器件的连接一般是通过印刷线路板上的过孔和焊盘实现的，但是随着BGA封装器件向高密度高集成方向发展，其底部制作阵列焊球的数量也相应增加，这就使得印刷线路板上布置的过孔和焊盘的数量无法满足BGA封装器件底部的阵列焊球数量，从而造成BGA封装器件与PCB板之间无法匹配连接。
为了解决上述问题，目前采用的方法是将PCB板上的过孔与焊盘进行叠加堆积处理，使PCB板上相同面积上过孔和焊盘的数量尽可能的多，即在焊盘内形成过孔，使焊盘为环形(见图1所示)，从而达到匹配BGA封装器件底部的阵列焊球数量的目的，这种PCB板上的过孔与焊盘进行堆积的方式，虽然可以满足BGA封装器件与PCB的封装要求，但是BGA封装器件阵列焊球与焊盘中间位置焊接时，容易出现虚焊或焊接不良的问题(见图2)，这主要是因为焊盘中间的过孔中填充的阻焊剂在进行阻焊塞孔过程中可能会出现突起或凹陷，当阻焊剂在过孔中出现突起时，BGA封装器件底部的阵列焊球(或器件引脚)与焊盘存在一定的间距，使二者之间没有接触，从而导致焊接不牢，此时BGA封装器件底部的阵列焊球(或器件引脚)与焊盘之间处于非导通状态；当阻焊剂在过孔中出现凹陷时，封装前焊盘上的印刷锡膏在加热时会流进凹陷部分，导致BGA封装器件底部的阵列焊球(或器件引脚)与焊盘之间焊接所用的锡膏偏少，而出现虚焊情况。
发明内容
为解决现有技术中PCB板上过孔与焊盘采用叠加堆积处理与BGA封装器件进行匹配连接所存在的容易产生虚焊或焊接不良的问题，本发明的目的在于提供一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺。
为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：
一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，包括步骤：
A、在线路板上选取焊盘，并在所选取的焊盘内部钻孔，形成盘中孔；
B、对上述盘中孔进行孔金属化处理，使盘中孔的孔壁形成铜层，然后再对盘中孔的孔壁进行加厚电镀，使孔壁铜层厚度达到10～15um；
C、通过铝片网版对上述盘中孔进行填充浆体塞孔，使盘中孔被浆体填满，并对线路板进行烘烤，使盘中孔的浆体固化；
D、将盘中孔中浆体固化后所形成的突起部分打磨平整，并与相邻的导体面形成同一平面，使线路板表面平整，；
E、对线路板上非盘中孔区域的其它设计孔进行钻孔，并对钻孔所形成的孔进行孔金属化和电镀，并同时使填满浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层。
优选地，所述铝片网版的形状与线路板相同，且铝片网版上设置有与线路板盘中孔位置对应的网孔，所述网孔的直径比盘中孔直径大0.1mm。
优选地，步骤A中在线路板上选取的焊盘为需要与U-BGA封装器件底部阵列焊球或QFP引脚等进行SMT封装连接的焊盘。
优选地，步骤C中的浆体为金属粉末浆体或树脂。
优选地，步骤C具体包括：
制作塞浆体铝片，在铝片上与线路板盘中孔对应的位置钻孔，并使该孔的孔径比线路板盘中孔的直径大0.1mm；
将上述铝片固定在网版上，形成铝片网版，并将该铝片网版叠加在线路板上，且使铝片上的孔与线路板盘中孔重合，线路板上非盘中孔位置则被遮挡隔离；
通过铝片上的孔向线路板盘中孔中填充浆体，直至将线路板盘中孔填满并塞穿，然后将塞孔后的线路板放入烤箱中，温度保持150±10℃烘烤30分钟，使浆体在盘中孔中固化后取出。
优选地，步骤D具体包括：
盘中孔中经过固化的浆体会突起在线路板表面，将盘中孔中固化浆体所形成的突起部分打磨平整，并与相邻的导体面形成同一平面，使整个线路板表面平整。
优选地，步骤E具体包括：
在经过打磨平整后的线路板上非盘中孔区域进行钻孔，对钻孔所形成的孔进行孔金属化，并对线路板进行电镀处理，使钻孔中形成铜层的同时使填满浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层，沉积在盘中孔上下表面的导电铜层与焊盘为一体，形成圆形实心焊盘。
本发明通过在盘中孔中填充金属粉末浆体或树脂，使盘中孔被填充成实心，之后在所填充的盘中孔上下两面沉积形成一层导电铜层，通过该导电铜层将盘中孔中封闭，从而形成新的圆形实心平整焊盘，避免出现环形焊盘。形成的焊盘与BGA封装器件底部阵列焊球或引脚连接时，实际上是BGA封装器件底部阵列焊球或引脚与盘中孔上的导电铜层接触连接，因此不会出现因盘中孔中阻焊塞孔突起或凹陷而出现与焊盘接触不良及虚焊的问题，相比与现有技术，本发明在保证BGA封装器件高密度封装连接的同时，避免了与焊盘接触不良及虚焊的问题，提高了产品的品质。
附图说明
图1为现有线路板焊盘及盘中孔的结构示意图。
图2为现有线路板焊盘的盘中孔中填充阻焊剂的示意图。
图3为本发明线路板焊盘盘中孔上覆盖导电铜层的示意图。
图4为图3的剖视图。
图5为本发明通过铝片网版对线路板盘中孔填充浆体的状态示意图。
图6为本发明的加工工艺流程图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：通过在线路板焊盘内所形成的环形盘中孔中填充浆体，使焊盘内的盘中孔被塞满，形成实心体，并通过打磨使整个线路板焊盘的盘中孔中填充的浆体平整，并与相邻的导体面形成同一平面，之后在对线路板进行孔金属化和电镀使填充有浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层，在BGA封装器件底部阵列焊球或引脚与上述盘中孔焊盘连接时，可保证与焊盘的充分接触，避免出现焊接不牢及虚焊的问题。
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
请参见图6所示，图6为本发明的加工工艺流程图。本发明提供了一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其具体包括以下步骤：
A、在线路板上选取焊盘，并在所选取的焊盘内部钻孔，形成盘中孔；
首先对设计文件进行优化，在线路板焊盘选取那些设计有导通孔的孔，然后通过设计形成盘中孔的钻孔文件；
其中这里在线路板上选取的焊盘为线路板文件中设计有盘中孔并需要与BGA封装器件底部阵列焊球或QFP引脚等连接的焊盘。
由于在线路板上存在的焊盘比较多，而需要与BGA封装器件底部阵列焊球或QFP引脚等连接的则分布在线路板上的相应位置，在此之前，需要根据实际的设计图纸及封装需要对这些位置上的焊盘进行处理，使焊盘内部形成盘中孔。
对于线路板文件设计中设计无盘中孔而需要封装BGA封装器件底部阵列焊球或QFP引脚等的位置，则不需要钻孔。
B、对上述盘中孔进行孔金属化处理，使盘中孔的孔壁形成铜层，然后再对盘中孔的孔壁进行加厚电镀，使孔壁铜层厚度达到10～15um；
其中孔金属化为PCB制造技术中常规手段，主要是在线路板的各层之间在钻孔后的孔壁上用化学氧化还原反应将一层薄铜镀在孔的内壁上，使得印制电路板的各层间设计需要连通的各层进行相互连接，由于经过孔金属化处理后的盘中孔内壁厚度不够，因此还需要对其进行电镀加厚，使孔壁铜层厚度达到10～15um。
C、通过铝片网版对上述盘中孔进行填充浆体塞孔，使盘中孔被浆体填满，并对线路板进行烘烤，使盘中孔的浆体固化；
如图5所示，首先选取并制作铝片，在该铝片上与线路板盘中孔对应的位置处钻孔，并使该孔的孔径比线路板盘中孔的直径大0.1mm；
然后将上述铝片固定在网版上，形成铝片网版，并将该铝片网版叠加在线路板上，使其与线路板上重叠，并使铝片上的通孔与线路板上的盘中孔对应重合，而线路板上除盘中孔以外的位置则被铝片遮挡隔离；
由于铝片上的孔比线路板上盘中孔的直径大0.1mm，因此通过铝片上的孔向线路板盘中孔中填充浆体，这里选取的浆体为金属粉末浆体或树脂或二者的混合物，填充直至将线路板盘中孔填满并塞穿，然后取下铝片网版，将线路板放入烤箱中，温度保持150±10℃烘烤30分钟，使浆体在盘中孔中固化后取出。
D、将盘中孔中浆体固化后所形成的突起部分打磨平整，并与相邻的导体面形成同一平面，使线路板表面平整，；
线路板上的盘中孔中的塞孔浆体经过固化后，浆体会因为热膨胀效应，而产生突起，这些突起部分在线路板表面上，因此需要将盘中孔中固化浆体所形成的突起部分打磨平整，使整个线路板表面平整。
E、对线路板上非盘中孔区域的其它设计孔进行钻孔，并对钻孔所形成的孔进行孔金属化，并同时使填满浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层。
如图3、图4所示，在经过打磨平整后的线路板上非盘中孔区域的其它设计孔进行钻孔，对钻孔所形成的过孔进行孔金属化处理，并使填满浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层，使沉积在盘中孔上下表面的导电铜层与焊盘为一体，不会出现焊盘缺损，形成圆形实心完整的焊盘。此时填充在盘中孔中的浆体则被上下两层的导电铜层密封。
相比与现有采用叠加堆积设计过程，由于填充阻焊剂及在进行焊接封装时，所存在的焊接不牢及虚焊的问题，本发明通过在盘中孔中填充金属粉末浆体或树脂或二者的混合物，使盘中孔被填充成实心，之后在所填充的盘中孔上下两面沉积形成一层导电铜层，通过该导电铜层将盘中孔封闭，从而形成新的圆形实心平整焊盘，而形成的焊盘在与BGA封装器件底部阵列焊球或引脚连接时，实际上是BGA封装器件底部阵列焊球或引脚与盘中孔上的导电铜层接触连接，因此不会出现因盘中孔中阻焊突起或凹陷而出现与焊盘接触不良及虚焊的问题。
以上是对本发明所提供的一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于包括步骤：
A、在线路板上选取焊盘，并在所选取的焊盘内部钻孔，形成盘中孔；
B、对上述盘中孔进行孔金属化处理，使盘中孔的孔壁形成铜层，然后再对盘中孔的孔壁进行加厚电镀，使孔壁铜层厚度达到10～15um；
C、通过铝片网版对上述盘中孔进行填充浆体塞孔，使盘中孔被浆体填满，并对线路板进行烘烤，使盘中孔的浆体固化；
D、将盘中孔中浆体固化后所形成的突起部分打磨平整，并与相邻的导体面形成同一平面，使线路板表面平整；
E、对线路板上非盘中孔区域的其它设计孔位置进行钻孔，并对钻孔所形成的孔进行孔金属化和电镀，并同时使填满浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层。
2.根据权利要求1所述的带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于所述铝片网版的形状与线路板相同，且铝片网版上设置有与线路板盘中孔位置对应的网孔，所述网孔的直径比盘中孔直径大0.1mm。
3.根据权利要求1所述的带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于步骤A中在线路板上选取的焊盘为需要与U-BGA封装器件底部阵列焊球或QFP引脚等进行SMT封装连接的焊盘。
4.根据权利要求1所述的带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于步骤C中的浆体为金属粉末浆体或树脂。
5.根据权利要求1所述的带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于步骤C具体包括：
制作塞浆体铝片，在铝片上与线路板盘中孔对应的位置钻孔，并使该孔的孔径比线路板盘中孔的直径大0.1mm；
将上述铝片固定在网版上，形成铝片网版，并将该铝片网版叠加在线路板上，且使铝片上的孔与线路板盘中孔重合，线路板上非盘中孔位置则被遮挡隔离；
通过铝片上的孔向线路板盘中孔中填充浆体，直至将线路板盘中孔填满并塞穿，然后将塞孔后的线路板放入烤箱中，温度保持150±10℃烘烤30分钟，使浆体在盘中孔中固化后取出。
6.根据权利要求1所述的带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于步骤D具体包括：
盘中孔中经过固化的浆体会突起在线路板表面，将盘中孔中固化浆体所形成的突起部分打磨平整，并与相邻的导体面形成同一平面，使整个线路板表面平整。
7.根据权利要求1所述的带盘中孔的高密度印制板的加工工艺，其特征在于步骤E具体包括：
在经过打磨平整后的线路板上非盘中孔区域进行钻孔，对钻孔所形成的孔进行孔金属化，并对线路板进行电镀处理，使钻孔中形成铜层的同时使填满浆体的盘中孔上下表面覆盖一层导电铜层，沉积在盘中孔上下表面的导电铜层与焊盘为一体，形成圆形实心焊盘。
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