CN104684260B - 一种改善不对称压合结构线路板翘曲的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，属于线路板制造领域。该方法包括以下步骤：S1：蚀刻完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，对外层线路L1表面印刷阻焊油墨，然后烘干油墨；S2：在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜，曝光后形成保护膜；然后对第一芯板表面沉镍、金；S3：退除内层线路L2表面保护膜；S4：制作完成单面覆铜的第二芯板的表面线路，将第一芯板内层线路L2表面与第二芯板的线路面进行压合。本发明通过先对第一芯板完成阻焊油墨后再与第二芯板压合，由于第一芯板的双面均已完成内、外层线路制作，内部应力更小，再通过油墨烘干工序的分阶段烘烤释放应力，使第一芯板在与第二芯板压合后形成的线路板的翘曲在0.75％以内。
Description
技术领域
本发明属于线路板制造领域，尤其涉及一种改善不对称压合结构线路板翘曲的方法。
背景技术
不对称压合结构线路板是指最外层元件面为铜线路面，另一焊接面为光面(铜层完全被蚀刻掉)的线路板，是由单面覆铜芯板的线路面与双面覆铜的芯板压合而成。
现有不对称压合结构线路板的生产流程为：
1、双面覆铜的芯板(表面铜层为L1、L2)制作：内层钻孔、沉铜、板电、内层图形(制作L2层图形)、蚀刻、棕化；
2、单面覆铜芯板(表面铜层为L3、L4)制作：内层图形(制作L3层图形)、内层蚀刻、内层钻孔、棕化；
3、芯板压合：L2和L3用PP压合、除流胶、外层钻孔、外层图形(制作L1层图形，L4层铜面完全蚀刻)、蚀刻、阻焊塞孔、阻焊、沉镍金、成型、电测、FQC、包装、出货。
由于两芯板的层结构不同，芯板本身的应力不同，压合结构不对称会造成压合后的线路板翘曲过大，翘曲(板边面距离水平面上的高度比板的长边长度或板角面距离水平面上的高度比板的对角线的长度)往往超过5％，远超过所要求的翘曲≦0.75％。翘曲过大会造成后工序的对位偏差，影响效率、甚至造成废品。
发明内容
针对上述现有不对称压合结构线路板翘曲问题，本发明提供一种改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，具体方案如下：
一种改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，所述的方法包括以下步骤：
S1：蚀刻完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，对外层线路L1表面印刷阻焊油墨，然后烘干油墨；
S2：在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜，曝光后形成保护膜；然后对第一芯板表面沉镍、金；
S3：退除内层线路L2表面保护膜；
S4：制作完成单面覆铜的第二芯板的表面线路，将第一芯板内层线路L2表面与第二芯板的线路面进行压合。
进一步的，所述步骤S1中，外层线路L1表面印刷阻焊油墨的方法为网印，网印阻焊油墨的厚度为10-30μm。所述的烘干为分段烘烤，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度55±5℃，时间60min；第二段：温度65±5℃，时间60min；第三段：温度75±5℃，时间60min；第四段：温度85±5℃，时间60min；第五段：温度95±5℃，时间60min；第六段：温度110±5℃，时间60min。
所述步骤S4中，所述压合的方法如下：
第一阶段：压合压力85psi，压合温度140℃条件下，压合10min；
第二阶段：压合压力125psi条件下，以1℃/min的升温速率将压合温度从140℃升至150℃；
第三阶段：压合压力125psi，压合温度150℃条件下，压合50min；
第四阶段：压合压力85psi条件下，以3℃/min的降温速率将压合温度从150℃降至120℃；
第五阶段：压合压力85psi条件下，以1.3℃/min的降温速率将压合温度从120℃降至100℃。
本发明通过先对第一芯板完成阻焊油墨后再与第二芯板压合，由于第一芯板的双面均已完成内、外层线路制作，两面的铜线路图形覆盖面积相差30％以内，内部应力更小，再通过油墨烘干工序的分阶段烘烤进一步释放应力，最后通过对压合温度、压力的控制，使第一芯板在与第二芯板压合后形成的线路板的翘曲在0.75％以内。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明。
实施例1
1、第一芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出双面覆铜的芯板，芯板厚度0.61mmH/H(即芯板的基材厚度为0.61mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)，利用钻孔资料进行钻孔加工，然后孔金属化，使背光测试达10级；以18ASF的电流密度全板电镀70min，使孔铜厚度达到20μm以上。采用全自动曝光机，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光；蚀刻、退膜，完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，检查线路的开短路、线跟缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
采用白网印刷TOP面(即外层线路L1表面)阻焊油墨，油墨的厚度为10-30μm，TOP面字符添加"UL标记"；(备注：前处理采用清水+超声波进行清洗，不走防焊前处理，油墨采用永胜泰的逶明油墨，字符采用灰色)。然后烘干油墨，烘干采用分段烘烤，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度55±5℃，时间60min；第二段：温度65±5℃，时间60min；第三段：温度75±5℃，时间60min；第四段：温度85±5℃，时间60min；第五段：温度95±5℃，时间60min；第六段：温度110±5℃，时间60min。
在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜(使用W250干膜)，采用全自动曝光机，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)曝光后形成保护膜，保护内层线路L2，不让下工序沉上镍金；然后对第一芯板表面通过化学反应沉镍、金，完成外层线路L1表面的表面处理；再退掉内层线路L2表面保护膜(W250干膜)，露出内层线路L2。
2、第二芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出单面覆铜芯板，芯板厚度0.5mmH/H(即芯板的基材厚度为0.5mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)；制作相关工艺边的压合图形，用垂直涂布机生产，感光膜厚控制8±2μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，显影后露出相关图形，通过蚀刻显露出第二芯板的表面线路。
3、压合
棕化速度按照铜厚HOZ底铜进行棕化(备注：棕化时，沉镍金面需要贴红胶带保护金面，过完棕化后，需撕掉红胶带)，棕化叠板后，根据以下方法将第一芯板内层线路L2面与第二芯板的线路面用PP进行分阶段压合：第一阶段：压合压力85psi，压合温度140℃条件下，压合10min；第二阶段：压合压力125psi条件下，以1℃/min的升温速率将压合温度从140℃升至150℃；第三阶段：压合压力125psi，压合温度150℃条件下，压合50min；第四阶段：压合压力85psi条件下，以3℃/min的降温速率将压合温度从150℃降至120℃；第五阶段：压合压力85psi条件下，以1.3℃/min的降温速率将压合温度从120℃降至100℃；最后，对板面残留的PP物质进行除胶。
对上述制作的线路板抽取9张，测量其翘曲。
计算公式：翘曲＝板边面距离水平面上的高度(高度)/板的长边长度(长度)；结果如下表1所示：
表1
| 芯板编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 平均值 |
| 高度(mm) | 2.8 | 3 | 2.7 | 3.2 | 3.5 | 2.9 | 3.1 | 4 | 3.7 | 3.21 |
| 长度(mm) | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 |
| 翘曲 | 0.45％ | 0.48％ | 0.44％ | 0.52％ | 0.56％ | 0.47％ | 0.50％ | 0.65％ | 0.60％ | 0.52％ |
实施例2
1、第一芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出双面覆铜的芯板，芯板厚度0.61mmH/H(即芯板的基材厚度为0.61mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)，利用钻孔资料进行钻孔加工，然后孔金属化，使背光测试达10级；以18ASF的电流密度全板电镀70min，使孔铜厚度达到20μm以上。采用全自动曝光机，以6格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光；蚀刻、退膜，完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，检查线路的开短路、线跟缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
采用白网印刷TOP面(即外层线路L1表面)阻焊油墨，油墨的厚度为20μm，TOP面字符添加"UL标记"；(备注：前处理采用清水+超声波进行清洗，不走防焊前处理，油墨采用永胜泰的逶明油墨，字符采用灰色)。然后烘干油墨，烘干采用分段烘烤，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度55℃，时间60min；第二段：温度65℃，时间60min；第三段：温度75℃，时间60min；第四段：温度85℃，时间60min；第五段：温度95℃，时间60min；第六段：温度110℃，时间60min。
在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜(使用W250干膜)，采用全自动曝光机，以6格曝光尺(21格曝光尺)曝光后形成保护膜，保护内层线路L2，不让下工序沉上镍金；然后对第一芯板表面通过化学反应沉镍、金，完成外层线路L1表面的表面处理；再退掉内层线路L2表面保护膜(W250干膜)，露出内层线路L2。
2、第二芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出单面覆铜芯板，芯板厚度0.5mmH/H(即芯板的基材厚度为0.5mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)；制作相关工艺边的压合图形，用垂直涂布机生产，感光膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，显影后露出相关图形，通过蚀刻显露出第二芯板的表面线路。
3、压合
棕化速度按照铜厚HOZ底铜进行棕化(备注：棕化时，沉镍金面需要贴红胶带保护金面，过完棕化后，需撕掉红胶带)，棕化叠板后，根据以下方法将第一芯板内层线路L2面与第二芯板的线路面用PP进行分阶段压合：第一阶段：压合压力85psi，压合温度140℃条件下，压合10min；第二阶段：压合压力125psi条件下，以1℃/min的升温速率将压合温度从140℃升至150℃；第三阶段：压合压力125psi，压合温度150℃条件下，压合50min；第四阶段：压合压力85psi条件下，以3℃/min的降温速率将压合温度从150℃降至120℃；第五阶段：压合压力85psi条件下，以1.3℃/min的降温速率将压合温度从120℃降至100℃；最后，对板面残留的PP物质进行除胶。
对上述制作的线路板抽取9张，测量其翘曲。
计算公式：翘曲＝板边面距离水平面上的高度(高度)/板的长边长度(长度)；结果如下表2所示：
表2
| 芯板编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 平均值 |
| 高度(mm) | 3.5 | 4.5 | 2.8 | 3.5 | 3.6 | 2.8 | 2.1 | 1.8 | 3.4 | 3.11 |
| 长度(mm) | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 |
| 翘曲 | 0.56％ | 0.73％ | 0.45％ | 0.56％ | 0.58％ | 0.45％ | 0.34％ | 0.29％ | 0.55％ | 0.50％ |
实施例3
1、第一芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出双面覆铜的芯板，芯板厚度0.61mmH/H(即芯板的基材厚度为0.61mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)，利用钻孔资料进行钻孔加工，然后孔金属化，使背光测试达10级；以18ASF的电流密度全板电镀70min，使孔铜厚度达到20μm以上。采用全自动曝光机，以5格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光；蚀刻、退膜，完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，检查线路的开短路、线跟缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
采用白网印刷TOP面(即外层线路L1表面)阻焊油墨，油墨的厚度为10μm，TOP面字符添加"UL标记"；(备注：前处理采用清水+超声波进行清洗，不走防焊前处理，油墨采用永胜泰的逶明油墨，字符采用灰色)。然后烘干油墨，烘干采用分段烘烤，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度50℃，时间60min；第二段：温度60℃，时间60min；第三段：温度70℃，时间60min；第四段：温度80℃，时间60min；第五段：温度90℃，时间60min；第六段：温度105℃，时间60min。
在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜(使用W250干膜)，采用全自动曝光机，以5格曝光尺(21格曝光尺)曝光后形成保护膜，保护内层线路L2，不让下工序沉上镍金；然后对第一芯板表面通过化学反应沉镍、金，完成外层线路L1表面的表面处理；再退掉内层线路L2表面保护膜(W250干膜)，露出内层线路L2。
2、第二芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出单面覆铜芯板，芯板厚度0.5mmH/H(即芯板的基材厚度为0.5mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)；制作相关工艺边的压合图形，用垂直涂布机生产，感光膜厚控制6μm，采用全自动曝光机，以5格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，显影后露出相关图形，通过蚀刻显露出第二芯板的表面线路。
3、压合
棕化速度按照铜厚HOZ底铜进行棕化(备注：棕化时，沉镍金面需要贴红胶带保护金面，过完棕化后，需撕掉红胶带)，棕化叠板后，根据以下方法将第一芯板内层线路L2面与第二芯板的线路面用PP进行分阶段压合：第一阶段：压合压力85psi，压合温度140℃条件下，压合10min；第二阶段：压合压力125psi条件下，以1℃/min的升温速率将压合温度从140℃升至150℃；第三阶段：压合压力125psi，压合温度150℃条件下，压合50min；第四阶段：压合压力85psi条件下，以3℃/min的降温速率将压合温度从150℃降至120℃；第五阶段：压合压力85psi条件下，以1.3℃/min的降温速率将压合温度从120℃降至100℃；最后，对板面残留的PP物质进行除胶。
对上述制作的线路板抽取9张，测量其翘曲。
计算公式：翘曲＝板边面距离水平面上的高度(高度)/板的长边长度(长度)；结果如下表3所示：
表3
| 芯板编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 平均值 |
| 高度(mm) | 3.5 | 4.5 | 2.8 | 3.5 | 3.6 | 2.8 | 2.1 | 1.8 | 3.7 | 3.14 |
| 长度(mm) | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 |
| 翘曲 | 0.56％ | 0.73％ | 0.45％ | 0.56％ | 0.58％ | 0.45％ | 0.34％ | 0.29％ | 0.60％ | 0.51％ |
实施例4
1、第一芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出双面覆铜的芯板，芯板厚度0.61mmH/H(即芯板的基材厚度为0.61mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)，利用钻孔资料进行钻孔加工，然后孔金属化，使背光测试达10级；以18ASF的电流密度全板电镀70min，使孔铜厚度达到20μm以上。采用全自动曝光机，以7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光；蚀刻、退膜，完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，检查线路的开短路、线跟缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
采用白网印刷TOP面(即外层线路L1表面)阻焊油墨，油墨的厚度为20μm，TOP面字符添加"UL标记"；(备注：前处理采用清水+超声波进行清洗，不走防焊前处理，油墨采用永胜泰的逶明油墨，字符采用灰色)。然后烘干油墨，烘干采用分段烘烤，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度60℃，时间60min；第二段：温度70℃，时间60min；第三段：温度80℃，时间60min；第四段：温度90℃，时间60min；第五段：温度100℃，时间60min；第六段：温度115℃，时间60min。
在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜(使用W250干膜)，采用全自动曝光机，以7格曝光尺(21格曝光尺)曝光后形成保护膜，保护内层线路L2，不让下工序沉上镍金；然后对第一芯板表面通过化学反应沉镍、金，完成外层线路L1表面的表面处理；再退掉内层线路L2表面保护膜(W250干膜)，露出内层线路L2。
2、第二芯板制作
按拼板尺寸520mm*620mm开出单面覆铜芯板，芯板厚度0.5mmH/H(即芯板的基材厚度为0.5mm，双面外层铜厚度为0.5OZ；H是half的意思，线路板生产制造领域表示铜厚0.5OZ)；制作相关工艺边的压合图形，用垂直涂布机生产，感光膜厚控制10μm，采用全自动曝光机，以7格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，显影后露出相关图形，通过蚀刻显露出第二芯板的表面线路。
3、压合
棕化速度按照铜厚HOZ底铜进行棕化(备注：棕化时，沉镍金面需要贴红胶带保护金面，过完棕化后，需撕掉红胶带)，棕化叠板后，根据以下方法将第一芯板内层线路L2面与第二芯板的线路面用PP进行分阶段压合：第一阶段：压合压力85psi，压合温度140℃条件下，压合10min；第二阶段：压合压力125psi条件下，以1℃/min的升温速率将压合温度从140℃升至150℃；第三阶段：压合压力125psi，压合温度150℃条件下，压合50min；第四阶段：压合压力85psi条件下，以3℃/min的降温速率将压合温度从150℃降至120℃；第五阶段：压合压力85psi条件下，以1.3℃/min的降温速率将压合温度从120℃降至100℃；最后，对板面残留的PP物质进行除胶。
对上述制作的线路板抽取9张，测量其翘曲。
计算公式：翘曲＝板边面距离水平面上的高度(高度)/板的长边长度(长度)；结果如下表4所示：
表4
| 芯板编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 平均值 |
| 高度(mm) | 3 | 4.5 | 4.1 | 3.8 | 4.2 | 3.6 | 3.4 | 3.5 | 3.5 | 3.73 |
| 长度(mm) | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 | 620 |
| 翘曲 | 0.48％ | 0.73％ | 0.66％ | 0.61％ | 0.68％ | 0.58％ | 0.55％ | 0.56％ | 0.56％ | 0.60％ |
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。
Claims (4)
1.一种改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
S1：蚀刻完成第一芯板表面的外层线路L1、内层线路L2，对外层线路L1表面印刷阻焊油墨，然后烘干油墨；
S2：在第一芯板的内层线路L2表面覆感光膜，曝光后形成保护膜；然后对第一芯板表面沉镍、金；
S3：退除内层线路L2表面保护膜；
S4：制作完成单面覆铜的第二芯板的表面线路，将第一芯板内层线路L2表面与第二芯板的线路面进行压合。
2.根据权利要求1所述的改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，其特征在于，所述步骤S1中，外层线路L1表面印刷阻焊油墨的方法为网印，网印阻焊油墨的厚度为10-30μm。
3.根据权利要求2所述的改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的烘干为分段烘烤，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度55±5℃，时间60min；第二段：温度65±5℃，时间60min；第三段：温度75±5℃，时间60min；第四段：温度85±5℃，时间60min；第五段：温度95±5℃，时间60min；第六段：温度110±5℃，时间60min。
4.根据权利要求3所述的改善不对称压合结构线路板翘曲的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述压合的方法如下：
第一阶段：压合压力85psi，压合温度140℃条件下，压合10min；
第二阶段：压合压力125psi条件下，以1℃/min的升温速率将压合温度从140℃升至150℃；
第三阶段：压合压力125psi，压合温度150℃条件下，压合50min；
第四阶段：压合压力85psi条件下，以3℃/min的降温速率将压合温度从150℃降至120℃；
第五阶段：压合压力85psi条件下，以1.3℃/min的降温速率将压合温度从120℃降至100℃。
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