CN103347366B - 线路板压板工艺及其线路板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路板压板工艺及其线路板，所述线路板包括至少一个内层单元，所述内层单元的制作包括预排、打钉、熔合、排板、压合的步骤，在预排步骤中，在内层片之间增加由覆铜板制作的白板，形成内层片、半固化片、白板、半固化片、内层片依次层叠的预排结构，所述白板边缘设有图案。上述线路板压板工艺，在内层片之间加入白板，在后续压板过程中，白板边缘的图案可以防止滑板现象的发生，而在最后的锣板工序中，白板边缘的图案会锣掉，位于白板和内层片之间的半固化片以及覆铜板的绝缘层均留在了内层片之间，有效地增加了介质厚度，从而增加了线路板的特性阻抗，同时又降低了滑板的风险。本发明还公开了采用上述压板工艺得到的线路板。

Description

线路板压板工艺及其线路板

技术领域

本发明涉及线路板制造工艺，特别是涉及一种高特性阻抗线路板压板工艺及其线路板。

背景技术

特性阻抗是指电子器件传输信号线中，其高频信号或电磁波传输时所遇到的阻力，它是电阻抗、电容抗、电感抗的一个矢量的和。印刷电路板上导线的特性阻抗是电路设计的一个重要指标，设计PCB时一定要对板上走线的阻抗进行控制，才能尽可能避免信号的反射以及其他电磁干扰和信号完整性问题，保证PCB板的实际使用的稳定性。导线的特性阻抗可以表示为：

$Z0=\frac{87}{\sqrt{\mathrm{\ϵr}+1.41}}\ln \frac{5.98h}{0.8w+t}$

式中：

Z0-印制导线的特性阻抗；

εr-基板的介电常数；

h-印制导线与基准面之间的介质厚度；

w-印制导线的宽度；

t-印制导线的厚度。

可以看出，影响特性阻抗的只要因素是：（1）基板的介电常数εr；（2）介质厚度h；（3）导线宽度w；（4）导线厚度t等。

出于对电气性能的特殊要求，一些线路板产品要求自身具有较高的特性阻抗值。从上面可以知道，在高速电路中需要高的特性阻抗值，除了研究开发低介电常数的材料，还可以通过增加介质厚度h从而获得较大的特性阻抗值。由于研究开发低介电常数的材料需要企业单位投入大量的资金和时间，相比而言，后者具有节省研发成本和时间的特点。

现有的线路板制作中，为了增加介质厚度，往往是通过增加P片的厚度和数量来达到这一目的，然而这个方法存在如下不足：

1、半固化片数量和厚度增加时，由于压板时树脂流量增加和层数增多，较容易产生滑板问题；

2、由于上述的原因，此方法能够增加介质厚度比较有限，难以满足特定的高特性阻抗值要求；

3、用此法生产出来的介质厚度和板厚容易超出客户允许范围，从而影响导线的特性阻抗值，导致产品报废或客户退货。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以较好地提高介质层厚度，并且可以避免产生滑板问题，同时满足客户要求的线路板压板工艺及线路板。

一种线路板压板工艺，所述线路板包括至少一个内层单元，所述内层单元的制作包括预排、打钉、熔合、排板、压合的步骤，所述预排步骤的操作是将内层片、半固化片、白板、半固化片、内层片依次层叠排列，所述白板由覆铜板经开料、磨板、辘膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜和黑化得到，所述白板边缘设有图案，所述图案是覆铜板经辘膜、曝光、显影、蚀刻和褪膜得到。

在其中一个实施例中，所述白板的制作方法为：

开料：将所述覆铜板开料成与所述内层片同样的尺寸；

磨板：按照1.4-2.2m/min的速度对开料后的覆铜板进行磨板；

辘膜：对磨板后的覆铜板进行辘膜，所述辘膜的参数为：感光膜采用1.0-2.0mil干膜，辘膜压力为0.2-0.5Mpa，热辘中心温度为80-130℃，辘膜速度为1.5-2.5m/min；

曝光：辘膜后停放15-20分钟，在0-24小时进行曝光，曝光尺读数为5-7格，真空度为450-650mmHg；

显影：采用的显影液为质量百分数为0.9%-1.3%的Na₂CO₃溶液；

蚀刻：蚀刻速度为2.5-3.5m/min；

褪膜：褪膜采用的溶剂为质量百分数为3.0%-6.0%的NaOH溶液，褪膜后即得到所述图案；

黑化：啤定位孔，进行黑化，得到白板。

在其中一个实施例中，辘膜步骤中所述辘膜压力为0.3-0.4Mpa，所述热辘中心温度为95-105℃，所述辘膜速度为1.8-2.2m/min；曝光步骤中所述曝光尺读数为6格，所述真空度为500-600mmHg；显影步骤中所述显影液为质量百分数为1.0-1.2%的Na₂CO₃溶液；所述褪膜采用的溶剂为质量百分数为4.0-5.0%的NaOH溶液。

在其中一个实施例中，所述白板的材质与所述内层片的材质相同。

在其中一个实施例中，所述压合步骤中，采用的压板程式为:

设置压板温度为155℃并保持20分钟，在7分钟内升温至190℃，并保持3分钟，在这30分钟内，保持压合的压力为0.52Mpa，

然后在2分钟内，温度升至195℃，压力升至2.4Mpa，均保持10分钟，

然后在2分钟内，温度升至200℃，并维持91分钟，在这93分钟内，保持压力为2.4Mpa，

然后在2分钟内，压力降至0.34Mpa，保持18分钟，在这20分钟内，保持温度为200℃，

最后在20分钟内，温度降至150℃，保持5分钟，在这25分钟内，保持压力为0.34Mpa；

当压合的压力为0.52-2.4Mpa时，维持压板机内的真空度小于等于45mmHg，当压力为0.34Mpa，压板机内的真空度为0。

在其中一个实施例中，所述熔合步骤中，熔合温度为285-295℃，熔合时间为30-36秒，冷却时间为4-6秒。

本发明还提供了采用上述线路板压板工艺得到的线路板。

线路板一般包括至少一个内层单元，内层单元的预排结构一般为内层片-半固化片-内层片，现有的压板工艺中，当内层片之间半固化片的厚度超过15mil时，在压板时就会因为树脂流量增加而容易产生滑板的问题，而上述线路板压板工艺，利用现有设备的生产能力，在预排步骤中，在内层片之间增加一个由覆铜板制作的白板，形成内层片-半固化片-白板-半固化片-内层片的预排结构。白板是覆铜板经开料、磨板、辘膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜和黑化得到的，覆铜板在辘膜、曝光、显影、褪膜和蚀刻步骤中会在白板边缘形成图案，在后续压板过程中，随着温度的升高，半固化片熔化，白板边缘的图案将熔化后的半固化片限制在固定的区域，可以防止滑板现象的发生，而在最后的锣板工序中，白板边缘的图案会锣掉，但是位于白板和内层片之间的半固化片以及覆铜板的绝缘层均留在了内层片之间，有效地增加了介质厚度，从而增加了线路板的特性阻抗，同时又降低了滑板的风险，而且在压合过程中白板不会熔融，所以最后的介质厚度能够达到较大的厚度，以满足市场对厚线路板的需求。采用上述线路板压板工艺得到的压板后的成品板，介质厚度可达到41.2mil，压板后的板厚可达到62.7mil。

附图说明

图1为实施例1的线路板压板工艺流程图；

图2为实施例1的线路板压板工艺的内层单元预排结构；

附图标记：20、30、内层片；10、白板；100、半固化片2116；102、半固化片1080。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1线路板压板工艺及线路板

在线路板中，特别是印制线路板（Printcircuitboard，PCB），其工艺流程是分为两步：一是内层制作，二是外层制作。实施例1的线路板压板工艺属于线路板的内层制作，

如图1所示，实施例1的线路板压板工艺，线路板包括至少一个内层单元，内层单元的制作包括预排、打钉、熔合、排板、压合的步骤，在预排步骤之前，先完成白板的制作和内层片的制作，白板和内层片经黑化后，将半固化片、白板和内层片按照预定的结构排好后进行打钉熔合，其中半固化片是卷状树脂片经切片后得到的。然后将卷状铜箔切片后，覆盖在熔合后的预排片上，送入压板机进行压板。

在预排步骤中，在内层片之间增加由覆铜板制作的白板，形成内层片、半固化片、白板、半固化片、内层片依次层叠的预排结构，白板的制作是覆铜板经开料、磨板、辘膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜和黑化得到的，白板在制作过程中会在白板边缘形成图案，其中图案的形状并没有特别规定，只要是位于白板的边缘即可，当在压合时，内层片之间不仅存在半固化片，而且还存在由覆铜板制作的、边缘刻有图案的白板，在后续的压合过程中，随着温度的升高，半固化片开始熔化流动，此时白板边缘的图案可以将熔化后的半固化片限制在一定的区域内，这样就防止了滑板现象的发生，而当内层制作完成后，在锣板工序中，白板边缘的图案会被锣掉，仅留下白板中的绝缘层在内层片之间，同时由于白板在压合过程中不会熔融，因此最后的介质厚度能够保持在一个较稳定的水平，与现有的相比，增加了半固化片的数量，有效地增加了介质厚度，而且还避免了滑板现象的发生，提高了线路板的特性阻抗。

其中，白板的具体步骤如下：

将覆铜板开料成与内层片同样的尺寸，开料是将一张大料根据不同制板要求用机器制成小料的过程，一般大料的材质为覆铜板，覆铜板是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品。中间的木浆或者玻纤布又称绝缘层。根据工艺流程的需要，一张大料可以同时制作成多个白板，得到的多个白板既可以是独立存在，也可以是平行分布并呈一个整体，此时，可以在白板之间设置空焊盘（Dummypad），空焊盘可以更好的避免滑板现象的产生，而且空焊盘会在锣板的工序中被锣掉，不会影响产品的电气性能。制作白板的覆铜板采用与内层片相同的物料类型，这样在锣板工序中就可以在现有设备上除去白板边缘的图案，提高生产效率，并且可以选择较厚的绝缘层的覆铜板制作白板，可以满足客户对介质厚度的要求。覆铜板的铜箔厚度一般为0.5OZ。

按照1.4-2.2m/min速度进行磨板，磨板的作用主要是粗化铜面，便于感光膜附着在铜面上，然后将感光膜辘在粗化的铜面上，其中感光膜上有预设的图案，图案的形状可以根据需要设计成不同形状，在本实施例中，图案是需要分布于白板的边缘，并可以保证这些图案在后续的锣板工序中可以方便除去。感光膜的材质一般有干菲林，感光膜一般有1.0mil、1.2mil、1.5mil、1.8mil、2.0mil几种不同的厚度，根据不同的需要可以选择不同厚度的感光膜，辘膜步骤中，辘膜压力为0.2-0.5Mpa，热辘中心温度为80-130℃，辘膜速度为1.5-2.5m/min；辘膜后停放15-20分钟，在0-24小时进行曝光，曝光尺读数为5-7格，真空度为450-650mmHg；显影步骤中采用的显影液为质量百分数为0.9%-1.3%的Na₂CO₃溶液；蚀刻时蚀刻速度为2.5-3.5m/min；褪膜采用的溶剂为质量百分数为3.0%-6.0%的NaOH溶液，褪膜后即得到所述图案。当辘膜压力为0.3-0.4Mpa，热辘中心温度为95-105℃，辘膜速度为1.8-2.2m/min，曝光尺读数为6格，真空度为500-600mmHg，显影液中Na₂CO₃的质量百分数为1.0-1.2%，褪膜采用质量百分数为4.0-5.0%的NaOH溶液时，制作白板的效果较好。在本实施例中，感光膜为1.2mil的干膜，辘膜压力为0.35Mpa，热辘中心温度为100℃，辘膜速度为2.0m/min。辘膜后停放15分钟，在4小时进行曝光，曝光尺的读数为6格，真空度为550mmHg，曝光的作用是使感光膜上的图案感光，从而使图案转移到铜板上，当真空度为450-650mmHg时，可以使图案在转移过程中不失真。然后显影，将未曝光部分的感光膜去掉，留下感光的部分，在本实施例中，采用的显影液为质量百分数为1.1%的Na₂CO₃溶液，接着将未曝光部分的铜面蚀刻掉，蚀刻完毕后采用质量百分数为4.6%的NaOH溶液将图案上的感光膜去掉，最后采用PE-3000啤孔机啤定位孔，最后进行黑化，增大树脂和铜面的结合力，得到边缘形成有图案的白板。

半固化片又称PP（Pre-pregnant）片，主要由树脂和增强材料制成，半固化片的分类可以按照玻璃化温度（Tg）玻璃布的型号进行区分，其中，按Tg的不同分为普通Tg和高Tg，普通Tg≥130℃，高Tg≥170℃；按玻璃布的型号区分，最常见的型号分别有7628、1506、2116、1080、106，不同型号的半固化片厚度也不同，在制作时，可以根据客户的要求和制作的需要选择不同型号的半固化片。在实施例1中，采用的半固化片的型号有2116和1080。

将内层片、制作好的白板、半固化片按预定的结构排好后即可进行打钉固定，打完钉后进行熔合，熔合温度为285-295℃，时间为33秒，冷却时间为5秒。

将熔合后的预排片覆上铜箔后即可进行压合，压板的程式为：

设置压板温度为155℃并保持20分钟，在7分钟内升温至190℃，并保持3分钟，在这30分钟内，保持压合的压力为0.52Mpa，

然后在2分钟内，温度升至195℃，压力升至2.4Mpa，均保持10分钟，

然后在2分钟内，温度升至200℃，并维持91分钟，在这93分钟内，保持压力为2.4Mpa，

然后在2分钟内，压力降至0.34Mpa，保持18分钟，在这20分钟内，保持温度为200℃，

最后在20分钟内，温度降至150℃，保持5分钟，在这25分钟内，保持压力为0.34Mpa；

当压合的压力为0.52-2.4Mpa时，维持压板机内的真空度小于等于45mmHg，当压力为0.34Mpa，压板机内的真空度为0。

具体见表1所示：

表1实施例1的线路板压板程式

表1的压合程式主要用于Tg≥150℃的高Tg物料，在压合过程中要求温度变化在设定值的基础上保持在-10℃-+10℃之间，真空度小于等于45mmHg。选择表1的压合程式能够压合出缺陷更少的产品，并且压板中途不易产生滑板等问题。

线路板可以包括一个或多个内层单元，按照客户的需要可以将多个内层单元加工后依次层叠做成多层板，每个内层单元的结构均为依次层叠的内层片、半固化片、白板、半固化片、内层片。

如图2所示，采用上述方法的线路板压板工艺，得到的线路板包括一个内层单元，在预排步骤中，在白板与内层片之间分别插入两张1080半固化片得到六层板，得到如图2所示的线路板的内层单元的预排结构，包括依次层叠的内层片20、半固化片102、白板10、半固化片102、内层片30。其中，100半固化片2116，厚度为4.0mil；内层片20，厚度为5.0mil；102半固化片1080；白板10，厚度为28mil；内层片30，厚度为5.0mil；白板10的边缘设有图案，在后续的锣板工序中，白板10边缘的图案就去锣掉，因此，内层片20和内层片30之间的介质厚度主要是由4张半固化片1080以及构成白板10的绝缘层构成。

上述预排结构中，内层片20和内层片30之间的厚度为40mil。

当完成压合后得到压板后的线路板成品板（BD成品板），对压合后的成品板厚和内层片20-30的介质厚度进行测量，在内层片20的表面平均选取5个点-A、B、C、D、E，然后在选取点处进行切片，测量内层片20与内层片30的介质厚度和BD成品板的板厚，其接受标准为：36.5mil≤介质厚度（内层片20-30）≤43.5mil；56.8mil≤BD成品板厚≤65.8mil，测量的结果如表2所示：

表2实施例1的BD成品板厚和介质厚度测量结果表

由表2可以看出，采用上述线路板压板工艺生产出的介质厚度和BD成品板厚均符合设计要求，介质厚度的增加提高了线路板的特性阻抗。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种线路板压板工艺，所述线路板包括至少一个内层单元，所述内层单元的制作包括预排、打钉、熔合、排板、压合的步骤，其特征在于，所述预排步骤的操作是将内层片、半固化片、白板、半固化片、内层片依次层叠排列，所述白板由覆铜板经开料、磨板、辘膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜和黑化形成，所述白板边缘设有图案，所述图案是覆铜板经辘膜、曝光、显影、蚀刻和褪膜得到；在最后的锣板工序中，白板边缘的图案会锣掉。

2.根据权利要求1所述的线路板压板工艺，其特征在于，所述白板的制作方法为：

开料：将所述覆铜板开料成与所述内层片同样的尺寸；

磨板：按照1.4-2.2m/min的速度对开料后的覆铜板进行磨板；

辘膜：对磨板后的覆铜板进行辘膜，所述辘膜的参数为：感光膜采用1.0-2.0mil干膜，辘膜压力为0.2-0.5Mpa，热辘中心温度为80-130℃，辘膜速度为1.5-2.5m/min；

曝光：辘膜后停放15-20分钟，在0-24小时进行曝光，曝光尺读数为5-7格，真空度为450-650mmHg；

显影：采用的显影液为质量百分数为0.9％-1.3％的Na₂CO₃溶液；

蚀刻：蚀刻速度为2.5-3.5m/min；

褪膜：褪膜采用的溶剂为质量百分数为3.0％-6.0％的NaOH溶液，褪膜后即得到所述图案；

黑化：啤定位孔，进行黑化，得到白板。

3.根据权利要求2所述的线路板压板工艺，其特征在于，辘膜步骤中所述辘膜压力为0.3-0.4Mpa，所述热辘中心温度为95-105℃，所述辘膜速度为1.8-2.2m/min；曝光步骤中所述曝光尺读数为6格，所述真空度为500-600mmHg；显影步骤中所述显影液为质量百分数为1.0-1.2％的Na₂CO₃溶液；所述褪膜采用的溶剂为质量百分数为4.0-5.0％的NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述的线路板压板工艺，其特征在于，所述白板的材质与所述内层片的材质相同。

5.根据权利要求1所述的线路板压板工艺，其特征在于，所述压合步骤中，采用的压板程式为:

设置压板温度为155℃并保持20分钟，在7分钟内升温至190℃，并保持3分钟，在这30分钟内，保持压合的压力为0.52Mpa，

然后在2分钟内，温度升至195℃，压力升至2.4Mpa，均保持10分钟，

然后在2分钟内，温度升至200℃，并维持91分钟，在这93分钟内，保持压力为2.4Mpa，

然后在2分钟内，压力降至0.34Mpa，保持18分钟，在这20分钟内，保持温度为200℃，

最后在20分钟内，温度降至150℃，保持5分钟，在这25分钟内，保持压力为0.34Mpa；

当压合的压力为0.52-2.4Mpa时，维持压板机内的真空度小于等于45mmHg，当压力为0.34Mpa，压板机内的真空度为0。

6.根据权利要求1所述的线路板压板工艺，其特征在于，所述熔合步骤中，熔合温度为285-295℃，熔合时间为30-36秒，冷却时间为4-6秒。

7.根据权利要求1-6任一项所述的线路板压板工艺得到的线路板。