CN102821558B - 一种印制电路板盲孔的金属化方法 - Google Patents
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Abstract
一种印制电路板盲孔的金属化方法，属于印制电路板制造技术领域。本发明采用CO2激光烧蚀盲孔底部的铜箔，利用CO2激光直接诱发铜颗粒吸附在盲孔孔壁，然后电镀实现盲孔孔金属化，制作盲孔过程简单、效率高、成本低、无环境污染，所获得的盲孔具有高可靠性的特点。
Description
技术领域
本发明属于印制电路板制造技术领域，涉及高密度印制电路板盲孔的制备及金属化方法。
背景技术
以智能手机、超薄笔记本、平板电脑与数码相机为代表的电子信息产品的高速发展要求配备高性能的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)，从而引发PCB走向线路的精细化、孔设计的微细化、导电层的超薄化与高密度化。盲孔作为连通各层电路的枢纽，其微细化程度与设计效果将直接影响印制电路板的高密度化与多功能化。应用盲孔实现导通功能的趋势越加受重视，因此盲孔的制作方法与效果直接影响印制电路板的高密度化程度。
常用的印制电路板孔加工方法有机械钻孔法与激光钻孔法。机械钻孔方法受限于钻刀无法兼容微细化与高硬度的要求，只适合孔径为0.15mm以上的孔加工。激光钻孔的方法包括UV激光钻孔与CO2激光钻孔，UV激光钻孔具备小光束高能量的优点，但是UV激光钻孔采用单孔逐次加工方式，激光束的能量不易控制而容易产生控深难度大、加工过程复杂且效率慢、钻孔孔壁效果不平整的问题（“红外与激光工程，2010，vol.39，No.1：143-146”与“IEEETransactions on Electronics Packaging Manufacturing，2004，Vol.27，No.2：115-124”）。CO2激光钻孔采用单孔逐次加工方式，孔加工效果高，适用于高密度印制电路板微细孔的加工要求。
传统的盲孔金属化过程是先在孔壁形成薄导电铜层或者吸附薄导电碳层，再通过电镀铜过程完成盲孔的金属化。薄导电铜层形成的方法是通过化学镀铜法用胶体钯充当活化剂，然后铜离子还原成铜单质吸附在盲孔孔壁。由于化学镀铜应用有毒的甲醛作为还原剂，废液残留的甲醛处理困难，而且化学镀液维护成本较高且胶体钯成本昂贵，这使得化学镀铜结合电镀铜的盲孔金属化方法总体成本高、过程复杂且不环保。吸附薄导电碳层的方法是通过超声波使碳黑吸附在孔壁上，但是导电碳层的形成对碳黑溶液的消耗和稳定性要求高，不利高密度印制电路板的低成本制造。
发明内容
本发明提供一种印制电路板盲孔的金属化方法。该方法采用CO2激光烧蚀盲孔底部的铜箔，利用CO2激光直接诱发铜颗粒吸附在盲孔孔壁，然后电镀实现盲孔孔金属化，制作盲孔过程简单、效率高、成本低、无环境污染，所获得的盲孔具有高可靠性的特点。
本发明技术方案是：
一种印制电路板盲孔的金属化方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：对已经加工好的印制电路板盲孔进行金属化前的预处理。预处理包括印制电路板表面磨板处理和盲孔孔壁清洗处理。印制电路板表面磨板处理的目的是清除盲孔孔环表面的毛刺；盲孔孔壁清洗处理的目的是清除残留在盲孔孔壁的碳化物以及改性孔底铜层表面，以获得清洁、平整的盲孔孔壁。
步骤2：盲孔孔壁吸附铜颗粒。将经步骤1预处理后的印制电路板置于CO2激光钻机机台上，采用CO2激光束烧蚀盲孔底部的铜箔，诱发出盲孔底部铜箔的铜颗粒吸附在盲孔孔壁。
步骤3：电镀铜。对经步骤2处理后的印制电路板盲孔进行电镀铜，完成盲孔金属化过程。
需要进一步说明的是：
1、步骤1中对印制电路板盲孔进行表面磨板处理时，采用水平磨板机中进行表面磨板处理，表面磨板处理后用去离子水洗后烘干。
2、步骤1中对印制电路板盲孔进行孔壁清洗处理时，采用等离子体清洗机，等离子体采用CF4与O2的混合气体产生。
3、步骤2盲孔孔壁吸附铜颗粒时，应控制CO2激光束能量不能过大，以防止CO2激光束烧穿盲孔底层铜箔（相较于UV激光，CO2激光比较容易控制能量）；同时可采用脉冲小能量的CO2激光重复多次诱发盲孔底部铜箔的铜颗粒吸附在盲孔孔壁。
4、对经步骤2处理后的印制电路板盲孔进行电镀铜时，在电镀前处理过程不能进行盲孔微蚀处理，以防止孔壁上的吸附的铜颗粒被微蚀掉而失去导电作用。
本发明的有益效果：
1.本发明提供了一种较简便、经济、环保的印制板盲孔金属化的制作过程。
2.本发明不需要使用黑孔化等过程处理，同时也不涉及含胶体钯粒处理的化学镀铜过程，节省了盲孔电镀的前期预导电过程的制作成本。
3.本发明避免了化学镀铜等湿制程所带来的废液处理问题，不涉及甲醛等有毒物质，是一种环保的同时能满足盲孔金属化目的的方法。
附图说明
图1为本发明提供的印制电路板盲孔金属化流程示意图。
图2本发明CO2激光诱发示意图。1表示内层覆铜板的铜面，2表示内层覆铜板的介质层，3表示压合的环氧树脂介质层，4表示外层压合铜面，CO2激光直接烧蚀时需要棕化处理，是一层薄棕化铜层，5表示CO2激光束。
图3盲孔孔壁晶种附着示意图。1表示内层覆铜板的铜面，2表示内层覆铜板的介质层，3表示压合的环氧树脂介质层，4表示外层压合铜面，6表示经激光诱发后在盲孔孔壁吸附的铜颗粒。
图4实例一条件下孔金属化后的盲孔切片图。
图5实例二条件下孔金属化后的盲孔切片图。
具体实施方式
以下结合具有实施案例以进一步说明本发明的可操作性和发明效果。在不脱离本发明上述思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均包含在本发明的范围内。
实施例一
本实例实现0.15mm孔径的印制电路板盲孔金属化。
首先采用CO2激光钻孔机制作出0.15mm孔径的印制电路板盲孔，盲孔经表面磨板处理和盲孔孔壁清洗处理后，采用功率为5600kw、频率为100Hz、脉宽为4ms的CO2激光束打到盲孔底部铜面，诱发产生铜颗粒溅射并吸附到孔壁，最后采用垂直直流电镀线的电镀缸中进行全板电镀，电镀前处理过程不能进行微蚀处理，防止孔壁吸附的铜颗粒被微蚀掉。电镀参数设置为：电流密度12A/dm2，电镀时间105min。电镀过程完成后切片观察孔内镀铜，如图4所示。
实施例二
本实例实现0.115mm孔径的的印制电路板盲孔金属化。
首先采用CO2激光钻孔机制作出0.115mm孔径的印制电路板盲孔，盲孔经表面磨板处理和盲孔孔壁清洗处理后，采用功率为5600kw、频率为100Hz、脉宽为4ms的CO2激光束打到盲孔底部铜面，诱发产生铜颗粒溅射并吸附到孔壁，最后采用垂直直流电镀线的电镀缸中进行全板电镀，电镀前处理过程不能进行微蚀处理，防止孔壁吸附的铜颗粒被微蚀掉。电镀参数设置为：电流密度12A/dm2，电镀时间105min。电镀过程完成后切片观察孔内镀铜，如图5所示。
Claims (5)
1.一种印制电路板盲孔的金属化方法，包括以下步骤：
步骤1：对已经加工好的印制电路板盲孔进行金属化前的预处理；
预处理包括印制电路板表面磨板处理和盲孔孔壁清洗处理；印制电路板表面磨板处理的目的是清除盲孔孔环表面的毛刺；盲孔孔壁清洗处理的目的是清除残留在盲孔孔壁的碳化物以及改性孔底铜层表面，以获得清洁、平整的盲孔孔壁；
步骤2：盲孔孔壁吸附铜颗粒；
将经步骤1预处理后的印制电路板置于CO2激光钻机机台上，采用功率为5600kw、频率为100Hz、脉宽为4ms的CO2激光束烧蚀盲孔底部的铜箔，诱发出盲孔底部铜箔的铜颗粒吸附在盲孔孔壁；
步骤3：电镀铜；
对经步骤2处理后的印制电路板盲孔进行电镀铜，完成盲孔金属化过程。
2.根据权利要求1所述的印制电路板盲孔的金属化方法，其特征在于，步骤1中对印制电路板盲孔进行表面磨板处理时，采用水平磨板机进行表面磨板处理，表面磨板处理后用去离子水洗后烘干。
3.根据权利要求1所述的印制电路板盲孔的金属化方法，其特征在于，步骤1中对印制电路板盲孔进行孔壁清洗处理时，采用等离子体清洗机，等离子体采用CF4与O2的混合气体产生。
4.根据权利要求1所述的印制电路板盲孔的金属化方法，其特征在于，步骤2盲孔孔壁吸附铜颗粒时，应控制CO2激光束能量不能过大，以防止CO2激光束烧穿盲孔底层铜箔；同时采用脉冲小能量的CO2激光重复多次诱发盲孔底部铜箔的铜颗粒吸附在盲孔孔壁。
5.根据权利要求1所述的印制电路板盲孔的金属化方法，其特征在于，对经步骤2处理后的印制电路板盲孔进行电镀铜时，在电镀前处理过程不能进行盲孔微蚀处理，以防止孔壁上的吸附的铜颗粒被微蚀掉而失去导电作用。
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