CN103945644B

CN103945644B - 齐平线路板及其制作方法

Info

Publication number: CN103945644B
Application number: CN201410200098.5A
Authority: CN
Inventors: 张伯平
Original assignee: Xingtai Haina Electronics Technology Co Ltd
Current assignee: Xingtai Haina Electronics Technology Co., Ltd
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2034-05-13
Also published as: CN103945644A

Abstract

本发明涉及一种齐平线路板及其制作工艺。本发明齐平线路板是在绝缘基板上设置有导电的线路图形条，所述线路图形条嵌入所述绝缘基板的上表面，所述线路图形条的外表面与所述绝缘基板的上表面处于同一平面上。本发明齐平线路板的优点：一是可靠性高，二是平整性能优良。当线路图形的线条镶嵌在绝缘基板中之后，就不再存在线路外界的损坏情况，除非是对基板本身的物理性破坏，否则线条几乎不可能发生断裂，因而导电可靠性极高，满足了表面滑动接触导通的技术要求。本发明齐平线路板特别适用于环境要求严格的精密作业，如航天、航空、军事、医疗等领域。

Description

齐平线路板及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种印制线路板，具体地说是一种齐平线路板及其制作方法。

背景技术

印制线路板产业在我国发展历史已有四十余年，随着电子产业升级换代速度的加快，印制线路板在国民经济的发展中占有越来越重要的地位。我国自2009年取代日本成为世界第一印制线路板制造大国以来，印制线路板行业更是得到了突飞猛进的发展，在涉及弱电领域的各行各业都发挥着越来越重要的作用。在印制线路板应用领域日渐扩大的同时，传统线路板在某些行业中或某些特殊环境中的不适应问题也日益突出，如传统线路板将线路布在基材表面，导致印制线路板的表面存在细微的凹凸不平现象，而这种线路板在高可靠性要求的精密仪器中无法满足平面接触导通的技术要求，且会出现线路断裂、数据失真等比较严重的质量问题。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种齐平线路板，以解决传统线路板自身无法满足平面接触导通这种技术要求和存在防护可靠性较差的问题。

本发明的目的之二就是提供一种齐平线路板的制作方法，以实现齐平线路板的稳定生产和批量生产，满足市场的使用需求。

本发明的目的之一是这样实现的：一种齐平线路板，在绝缘基板上设置有导电的线路图形条，所述线路图形条嵌入所述绝缘基板的上表面，所述线路图形条的外表面与所述绝缘基板的上表面处于同一平面上。

所述线路图形条是由热压粘合在所述绝缘基板上的导电铜箔层，经表面贴膜、转印线路图、蚀刻褪膜和镀镍镀金后所形成，并通过二次压合嵌入所述绝缘基板的表面。

本发明齐平线路板中的线条完全镶嵌在基板内部，而线条表面具有导电性，可满足表面滑动接触导通的技术要求，与传统线路板最大的区别是：线路嵌入基材中，表面外露导通。

本发明齐平线路板所用材料与普通线路板相同，线路板表面通过平面的工具进行测试，线路与绝缘表面处于同一平面。本发明齐平线路板的优点：一是可靠性高，二是平整性能优良。当线路图形的线条镶嵌在绝缘基板中之后，就不再存在线路外界的损坏情况，除非是对基板本身的物理性破坏，否则线条几乎不可能发生断裂，因而导电可靠性极高，满足了表面滑动接触导通的技术要求。本发明齐平线路板特别适用于环境要求严格的精密作业，如航天、航空、军事、医疗等领域。

本发明的目的之二是这样实现的：一种齐平线路板的制作方法，包括以下步骤：

a、开料：根据产品设计要求，用裁剪机将线路板生产用半固化片裁切成所需尺寸；

b、预压合：用热压机将裁切好尺寸的半固化片在温度为120～140℃、压力为5～10Kg/cm²的条件下与铜箔进行预压合，形成半固化线路板基板；

c、图形转移：在所述半固化线路板基板的铜箔上进行图形制作；

d、蚀刻：将所述半固化线路板基板上经过图形转移显影后露出的铜面区域用酸性氯化铜蚀刻溶液进行腐蚀，然后通过氢氧化钠溶液将线路图形上的保护膜层去掉，即完成蚀刻，成为预制印刷电路板；

e、表面处理：在所述预制印刷电路板上蚀刻形成的导电图形的铜面上，用电镀或化学镀的方法，先镀镍、后镀金；

f、齐平：对完成表面处理的所述预制印刷电路板进行二次压合，将镀镍和镀金后的导电图形压入所述半固化线路板基板的表层并与表层相齐平；

具体操作步骤是，将所述预制印刷电路板放入热压机中，在热压机的上、下模板与所述印刷电路板之间放入经过抛光的钢板，作为齐平盖板；备置两根并置的温度线，其一端用胶带固定在上、下模板与盖板之间，另一端接到热压机的主控电脑上，用于测量基板温度；将热压机升温至80℃时，开始测量基板温度，继续升温，使基板温度的升温速率保持在1～3℃/min，热压机的压力控制在10～20Kg/cm²，当基板温度升至140℃时，保温10～20min；然后使基板温度升至170～175℃，将压力调整为25～30Kg/cm²，保温60～70min；在保温结束后，关闭电源，待基板温度降至40℃以下时，卸机，完成二次压合齐平操作；

g、机械加工：对齐平后的印刷电路板按设计要求进行钻孔及外形加工；

h、检验：对齐平线路板成品进行检验，包装，入库。

所述预压合的具体操作步骤是，将铜箔与半固化片叠放、入模并送入热压机，在5～10Kg/cm²的压力条件下压合20～30min，热压机施加的压力随半固化片的流动度降低而加大；在入模预压之前，热压机应升温至130±2℃，以保证入模的预压操作；出模后，将所述半固化线路板基板上的流胶废边切除，对于板面出现扭曲或弓曲的所述半固化线路板基板，还应做校平处理，将翘曲量控制在对角线的0.5％范围之内。

所述图形转移的具体操作步骤是，将设计好的线路图形先经CAD/CAM制作，再用光绘机绘制出黑菲林底片，然后用所述黑菲林底片复制出生产用的偶氮片，再将所述偶氮片根据孔位对准的方式贴于线路板的表面，通过曝光、显影的方式，在线路板上形成导电线路。

其中曝光和显影的工艺条件是：网版的网目为77～100T，预烘温度75±5℃，曝光级数7～9级；在静置15分钟以后进行显影处理，显影液的浓度为0.8～1.2wt%，显影速度为2.0～3.0m/min，水洗压力为2.0～3.0 Kg/cm²。

所述蚀刻步骤的工艺条件是，蚀刻液的比重为1.28～1.32，铜离子含量为110～170g/L，酸当量为1.0～2.0N，蚀刻温度为50±2℃，蚀刻速度为2.5±0.5m/min；褪膜段：氢氧化钠溶液的浓度为2～3wt%，褪膜压力为2±0.5Kg/cm²，退膜温度为50±5℃，褪膜速度为2.5±0.5m/min，烘干温度为60±5℃。

所述表面处理的具体操作步骤是，先用酸性除油液进行铜面的清洁处理，再用过硫酸盐或硫酸微腐蚀掉0.5～1微米厚的表面铜层，然后用硫酸钯或氯化钯溶液进行铜面活化处理，活化后水洗，以清除线路间的残留钯，最后进行镀镍操作和镀金操作。

本发明采用全新工艺将线路图形线条镶嵌在绝缘基板里，而线条表面具有可滑动导电性。本发明齐平线路板中的导电图形的外表面与绝缘基板的外表面处于同一平面，这种印制线路板将线路埋入到印制线路板（PCB）的内部，一则可以减少大量的PCB板面的焊接点，二则线路埋入到PCB内部可受到有效的保护，由此明显提高了PCB组装件及最终产品的可靠性。

埋入线路可以明显改善电子互连的电气性能：1、消除了离散无源元件（传统工艺）所需的焊盘（连接盘）、导线（含导通孔）和自身的引线焊接后所形成的回路，提高了PCB组装件的电气性能；2、由于线路埋入于PCB内部，从而使线路处于四周有保护的密闭环境中，不会受到大气的湿度或有害气体侵蚀而损坏或改变功能，从而改善了PCB组装件的电气性能。

埋入线路的多层线路板经过热冲击、热循环、静电位、震动等一系列实验，都表明在PCB中埋入线路比起在PCB上通孔插件和表面贴装有更佳的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明齐平线路板是在绝缘基板1上设置有导电的线路图形条2，所述线路图形条2嵌入所述绝缘基板1的上表面，所述线路图形条2的外表面与所述绝缘基板1的上表面处于同一平面上。

所述线路图形条2是由热压粘合在所述绝缘基板1上的导电铜箔层，经表面贴膜、转印线路图、蚀刻褪膜和镀镍镀金后所形成，并通过二次压合嵌入所述绝缘基板的表面。

本发明中的线路图形条2完全镶嵌在绝缘基板1的内部，而线条表面具有导电性，满足了表面接触导通的要求，与传统线路板最大的区别是：线路外露嵌入绝缘基材中，表面导通。

实施例2

本发明齐平线路板的制作方法包括以下步骤：

一、开料：根据产品设计要求，用裁剪机将线路板生产用半固化片裁切成所需尺寸。

半固化片准备注意事项：

①在清洁无尘的环境，将卷料切成条料，然后用切纸刀裁切成单件，尺寸按单片坯料长宽各放大10mm。

②凡半固化片上出现有纤维折断、大颗粒胶状物、杂质等缺陷的应予剔除，操作应戴清洁的细纱手套，严禁手汗、油脂污染。

③裁切半固化片时，要戴口罩，以免吸入树脂粉。宜穿长衫裤，避免树脂粉粘在皮肤而导致痕痒或过敏。同时，应避免树脂粉进入眼睛。

④裁切加工好的半固化片，应及时放于真空柜中，排除挥发潮湿，禁止放入烘箱或冰箱保存与去湿，防止老化、粘结。在真空存贮柜中排湿应大于48小时。

二、预压合：用热压机将裁切好尺寸的半固化片在温度为120～140℃、压力为5～10Kg/cm²的条件下与铜箔进行预压合，形成半固化线路板基板，也就是前述的绝缘基板。

具体操作步骤是：将铜箔与半固化片叠放、入模并送入热压机，在5～10Kg/cm²的压力条件下压合20～30min，热压机施加的压力随半固化片的流动度降低而加大；在入模预压之前，热压机应升温至130±2℃，以保证入模的预压操作。出模后，将所述半固化线路板基板上的流胶废边切除，对于板面出现扭曲或弓曲的所述半固化线路板基板，还应做校平处理，将翘曲量控制在对角线的0.5％范围之内。

三、图形转移：在所述半固化线路板基板的铜箔上进行图形制作。

具体操作步骤是：将设计好的线路图形先经CAD/CAM制作，再用光绘机绘制出黑菲林底片，然后用所述黑菲林底片复制出生产用的偶氮片，再将所述偶氮片根据孔位对准的方式贴于线路板的表面，通过曝光、显影的方式，在线路板上形成导电线路。

图形转移的操作要求是：

A、将油墨进行搅拌3～5min，必要时可以加一些少量的稀释剂(S-3^#)，调整粘稠度；稀释剂比例控制在3%以下；

B、将77T网版装上机台，并用透明胶封边调整跟板子大小适合的丝印尺寸；

C、将待印的基板用前处理磨板机进行刷磨，并烘干；

D、将调整好的网版倒入油墨，采用75～90°刮刀，进行丝印；

E、将印刷好的板子插架静止，静止时间需控制10～20min以上；

F、将静止好的板子进行烘烤，烘烤温度为75±5℃，时间为25～30min；

G、将烘烤后的板子进行曝光，在曝光前需要对能量进行调整，用21级曝光尺控制在7～9级，曝光机抽真空度要求95%以上，台面温度控制在18℃左右；

H、将已经曝好光的板子，静止10～20min后，进行显影，显影液浓度：碳酸钠（Na₂CO₃） 0.8～1.2wt%水溶液；显影液温度：30±2℃；喷淋压力：2.0Kg/cm²以上；显影速度2.0～3.0 m/min。

图形转移的注意事项：

A、图形印刷在无尘及温度10～25℃、相对湿度50～75%RH(Relative Humidity)的场所贮存和操作，使用黄色灯光，避免在白色电灯或日光下操作；

B、曝光能量会因基板及油墨厚度的不同而变更，进行试验以确认曝光尺控制在7～9级；

C、印刷完成后的板子需在72小时内曝光显影，若操作场所湿度较大，需在12小时内完成；

D、对显影液浓度及温度、喷嘴压力、时间等进行严格控制，避免造成油墨显影性不良，显影机喷嘴必须定期清理，以保证设备使用时可达到正常显影冲洗的效果。

四、蚀刻：将所述半固化线路板基板上经过图形转移显影后露出的铜面区域用酸性氯化铜（CuCl₂）蚀刻溶液进行腐蚀，然后通过氢氧化钠（NaOH）溶液将线路图形上的保护膜层去掉，即完成蚀刻，成为预制印刷电路板。

蚀刻的工艺条件是：蚀刻液的比重为1.28～1.32，铜离子含量为110～170g/L，酸当量为1.0～2.0N，蚀刻温度为50±2℃，蚀刻速度为2.5±0.5m/min；褪膜段：氢氧化钠溶液的浓度为2～3wt%，褪膜压力为2±0.5Kg/cm²，退膜温度为50±5℃，褪膜速度为2.5±0.5m/min，烘干温度为60±5℃。

五、表面处理：在所述预制印刷电路板上蚀刻形成的导电图形的铜面上，用电镀或化学镀的方法，先镀镍、后镀金；

具体操作步骤是：先用酸性除油液进行铜面的清洁处理，再用过硫酸盐或硫酸微腐蚀掉0.5～1微米厚的表面铜层，然后用硫酸钯或氯化钯溶液进行铜面活化处理，活化后水洗，以清除线路间的残留钯，最后进行镀镍操作和镀金操作。

如果采用化学镀镍，操作温度85℃，pH值4.5～4.8，镍浓度约为4.9～5.1 g/l。化学镀金，则以柠檬酸为主剂，化学金槽含金5g/l，槽体以聚丙烯为材质，pH值5.1～5.3，一般操作温度在85℃。所述穿透槽为直线形或弧线形。

六、齐平：对完成表面处理的所述预制印刷电路板进行二次压合，将镀镍和镀金后的导电图形压入所述半固化线路板基板的表层并与表层相齐平。

具体操作步骤是：将所述预制印刷电路板放入热压机中，在热压机的上、下模板与所述印刷电路板之间放入经过抛光的钢板，作为齐平盖板；备置两根并置的温度线，其一端用胶带固定在上、下模板与盖板之间，另一端接到热压机的主控电脑上，用于测量基板温度；将热压机升温至80℃时，开始测量基板温度，继续升温，使基板温度的升温速率保持在1～3℃/min，热压机的压力控制在10～20Kg/cm²，当基板温度升至140℃时，保温10～20min；然后使基板温度升至170～175℃，将压力调整为25～30Kg/cm²，保温60～70min；在保温结束后，关闭电源，待基板温度降至40℃以下时，卸机，完成二次压合齐平操作。

齐平操作的注意事项﹕

A、盖板必须保持平滑，不能有变形、刮伤、不平；

B、盖板的厚度应符合要求，对于厚度低于2.0mm的钢板严禁再使用；

C、热压机上、下模平行度测试﹐不同点厚度差＜0.27mm；

D、由于压合过程与半固化片的特性关系甚密，压合过程并非是一成不变的，必须通过试压后，对压合过程进行适当的调整，方可正式投入生产；如果压合过程太短，即过早地施全压，会造成树脂流失过多，严重时会缺胶、分层；如果压合过程太长，即施全压太晚，层间空气和挥发份排除的不彻底，间隙未被树脂充满，便会在板内产生气泡等缺陷；因此，把握压力变动时机很重要；

E、停止热压机加热，在保持压力不变的条件下，使层压板冷却至室温；

F、当基板温度降至室温后，打开热压机，取出模具；在脱模专用工作台上，去除模具销钉，取出基板。

七、机械加工：对齐平后的印刷电路板按设计要求进行钻孔及外形加工。

机械加工是在板材上按设计要求进行钻孔。对于精度要求高的部件，一般是先粗钻后精钻，粗钻应留有0.1～0.5mm的精加工余量；粗钻选用的转速主轴应在每分钟125～250转之间；平旋盘应在每分钟32～80转之间；走刀量应在每转0.13～0.26mm之间；精钻选用的转速主轴应在每分钟160～480转速之间；平旋盘应在每分钟53～100转之间；走刀量应在每转0.09～0.19mm之间；将加工件安装在工作台上，工作台可由下托板带动沿床身导轨纵向移动（纵进给）也可由下托板带动沿下拖板的槽向导轨移动以调整工件位置或在加工端面时作横进给。工作台还可绕上托板的圆导轨旋转任意角度，以适应在工件不同方向的平面或垂直面上钻孔的需要加工。

八、检验：对齐平线路板成品进行检验，包装，入库。

检验工序中的平整度检验，是将制做完成的齐平线路板固定在平台上，用千分尺进行测量，其平整度应在±0.05mm以内。检验工序中的厚度检查，是用游标卡尺对厚度进行测量，其厚度公差控制在±0.2mm。导通性检测是用碳刷在线路表面滑动，连接万用表测量线路导通情况。最后检测线路表面有无损伤。

Claims

1.一种齐平线路板的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

h、检验：对齐平线路板成品进行检验，包装，入库。

2.根据权利要求1所述的齐平线路板的制作方法，其特征是，所述预压合的具体操作步骤是，将铜箔与半固化片叠放、入模并送入热压机，在5～10Kg/cm²的压力条件下压合20～30min，热压机施加的压力随半固化片的流动度降低而加大；在入模预压之前，热压机应升温至130±2℃，以保证入模的预压操作；出模后，将所述半固化线路板基板上的流胶废边切除，对于板面出现扭曲或弓曲的所述半固化线路板基板，还应做校平处理，将翘曲量控制在对角线的0.5％范围之内。

3.根据权利要求1所述的齐平线路板的制作方法，其特征是，所述图形转移的具体操作步骤是，将设计好的线路图形先经CAD/CAM制作，再用光绘机绘制出黑菲林底片，然后用所述黑菲林底片复制出生产用的偶氮片，再将所述偶氮片根据孔位对准的方式贴于线路板的表面，通过曝光、显影的方式，在线路板上形成导电线路。

4.根据权利要求3所述的齐平线路板的制作方法，其特征是，其中曝光和显影的工艺条件是：网版的网目为77～100T，预烘温度75±5℃，曝光级数7～9级；在静置15分钟以后进行显影处理，显影液的浓度为0.8～1.2wt%，显影速度为2.0～3.0m/min，水洗压力为2.0～3.0Kg/cm²。

5.根据权利要求1所述的齐平线路板的制作方法，其特征是，所述蚀刻步骤的工艺条件是，蚀刻液的比重为1.28～1.32，铜离子含量为110～170g/L，酸当量为1.0～2.0N，蚀刻温度为50±2℃，蚀刻速度为2.5±0.5m/min；褪膜段：氢氧化钠溶液的浓度为2～3wt%，褪膜压力为2±0.5Kg/cm²，退膜温度为50±5℃，褪膜速度为2.5±0.5m/min，烘干温度为60±5℃。

6.根据权利要求1所述的齐平线路板的制作方法，其特征是，所述表面处理的具体操作步骤是，先用酸性除油液进行铜面的清洁处理，再用过硫酸盐或硫酸微腐蚀掉0.5～1微米厚的表面铜层，然后用硫酸钯或氯化钯溶液进行铜面活化处理，活化后水洗，以清除线路间的残留钯，最后进行镀镍操作和镀金操作。