CN104883810B - 一种具有密集散热孔的pcb的制作方法 - Google Patents

一种具有密集散热孔的pcb的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电路板制作技术领域，具体为一种具有密集散热孔的PCB的制作方法。本发明通过在内层板上设置铜环，可增加内层板与半固化片之间的结合力及密集散热孔的孔壁铜与基材之间的结合力。棕化后增加烘烤内层板的工序，可防止压合过程中内层板中水分对半固化片的攻击，从而提高板层之间的结合力。采用跳跃钻孔的方式钻密集孔，并使用20mm/min的进刀速度，可使同一个密集孔不会受到连续的切削振动及拉扯，减轻了密集孔区域因连续钻孔造成的树脂间损害，避免产生玻璃布裂纹。通过本发明制备的PCB，板层之间结合力强且密集散热孔的孔壁铜与基材的结合力强，可经受回流焊的高温，防止出现密集散热孔的孔壁铜断裂及爆板和分层的问题。

Description

一种具有密集散热孔的PCB的制作方法
技术领域
本发明涉及电路板制作技术领域，尤其涉及一种具有密集散热孔的PCB的制作方法。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board)是电子工业的重要部件之一，是电子元器件的支撑体，电气连接的载体。随着电子产品应用技术的不断更新以及功能的完善，PCB的设计越来越精度化、密度化和高性能化，从而对板件的散热性能要求也越来越高，因此大量的密集散热孔被设计应用于PCB上。密集散热孔是指相邻两孔间的间距在0.4-1.0mm之间(两孔孔壁之间的距离)的金属化通孔，其效果相当于一个细铜导管沿PCB的厚度方向穿透其表面，使发热元件的热量可以通过PCB的背面迅速传导给其它散热层。现有技术中，采用常规的金属化通孔的制作方法来制作密集散热孔，但是由于密集散热孔间的间距小，在PCB上进行回流焊时，容易导致密集散热孔分层，使得PCB出现爆板、分层等问题。
发明内容
本发明针对现有技术制作的具有密集散热孔的PCB在进行回流焊时容易出现密集散热孔分层、爆板的问题，提供一种耐热性好的具有密集散热孔的PCB的制作方法，所制备的PCB可经受回流焊的高温，防止出现密集散热孔的孔壁铜断裂及爆板和分层的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，包括以下步骤：
S1、在各基板上分别制作内层线路图形，制得各内层板；所述内层线路图形包括内层线路、无铜钻孔位、无铜隔离环和铜环，所述无铜钻孔位在无铜隔离环内，所述铜环在无铜钻孔位与无铜隔离环之间。
优选的，所述基板的玻璃态转化温度为170℃，玻璃态转化温度以下的热膨胀系数为45ppm/℃，玻璃态转化温度以上的热膨胀系数为220ppm/℃。
S2、分别对各内层板进行棕化处理，然后烘烤各内层板。
优选的，对内层板进行棕化处理后，将内层板置于110-130℃下烘烤110-130min；更优选的，将内层板置于120℃下烘烤120min。
S3、通过半固化片将各内层板及外层铜箔压合为一体，形成多层板；接着烘烤多层板。
所述半固化片的含胶量大于或等于50％。
优选的，将多层板置于170-180℃下烘烤230-250min；更优选的，将多层板置于175℃下烘烤240min。
压合过程中，以1.8-2.2℃/min的升温速度升温至175℃，然后保温75min以上。
S4、在多层板上根据无铜钻孔位的位置钻密集孔，然后对多层板进行沉铜和全板电镀，使密集孔金属化，制得密集散热孔。
优选的，钻密集孔时，使相邻两次所钻的密集孔的水平距离大于或等于5mm。
优选的，钻密集孔时，进刀速为20mm/min，退刀速为350mm/min，钻咀转速为65kr/min。
S5、在多层板上制作外层线路，接着制作阻焊层，并进行表面处理，制得PCB。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在内层板上设置铜环，可增加内层板与半固化片之间的结合力及密集散热孔的孔壁铜与基材之间的结合力。棕化后增加烘烤内层板的工序，可防止压合过程中内层板中水分对半固化片的攻击，从而提高板层之间的结合力。采用跳跃钻孔的方式钻密集孔，并使用20mm/min的进刀速度，可使同一个密集孔不会受到连续的切削振动及拉扯，减轻了密集孔区域因连续钻孔造成的树脂间损害，避免产生玻璃布裂纹。采用低热膨胀系数及高玻璃转化温度的基板，并使用含胶量大于或等于50％的半固化片，可提高所制得的PCB的耐热性能。通过本发明制备的PCB，板层之间结合力强且密集散热孔的孔壁铜与基材的结合力强，可经受回流焊的高温，防止出现密集散热孔的孔壁铜断裂及爆板和分层的问题。
附图说明
图1为实施例中内层板上内层线路图形的示意图；
图2为实施例中多层板上部分密集孔的示意图；
图3为实验1中内层板上内层线路图形的示意图。
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作进一步介绍和说明。
实施例
参照图1-2，本实施例提供一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，具体的制作步骤如下：
(1)选用玻璃态转化温度(Tg)为170℃的基材，且选用基材的Z方向(垂直方向)的膨胀系数为：玻璃态转化温度以下的热膨胀系数为是45ppm/℃，玻璃态转化温度以上的热膨胀系数是220ppm/℃。
根据现有技术的电路板生产过程，对基材进行开料得到用于制备各内层板的基板。对基板进行常规的前处理后，依次通过在基板上涂湿膜、曝光、显影、蚀刻、退膜工序(负片工艺)，在基板上制作内层线路图形，由此制得各内层板。其中，所述的内层线路图形包括内层线路100、无铜钻孔位300、无铜隔离环200和铜环400，所述无铜钻孔位300在无铜隔离环200内，所述铜环400在无铜钻孔位300与无铜隔离环200之间，如图1所示。
通过内层AOI检查和评估各块内层板的质量。
(2)采用现有的压合前内层板棕化工艺对内层板进行棕化处理，使在内层板上生成一层棕色氧化物，使内层板的表面粗化。然后将内层板置于120℃下烘烤120min。
(3)依据设计资料，将内层板、半固化片、外层铜箔进行预排板，然后进行压合，压合过程中以1.8-2.2℃/min的升温速度升温至175℃，接着保温75min以上，从而使内层板与外层铜箔压合为一体，形成多层板。其中，使用的半固化片的含胶量需大于或等于50％，如型号为2116或型号为1080的半固化片。
接着，将多层板置于175℃下烘烤240min。
(4)在多层板上，在无铜钻孔位的位置并垂直于无铜钻孔位钻密集孔，并且在钻密集孔时采用跳跃间隔式钻孔，使相邻两次所钻的密集孔的水平距离大于或等于5mm，即如图2所示，钻第一排密集孔1的先后顺序是：密集孔11→密集孔16→密集孔12→密集孔17→密集孔13→密集孔18→密集孔14→密集孔19→密集孔15；钻完第一排密集孔1后钻第六排密集孔6，接着依次是第二排密集孔2、第七排密集孔7、第三排密集孔3、第八排密集孔8、第四排密集孔4、第九排密集孔9、第五排密集孔5。
钻密集孔时使用新的钻咀进行钻孔，并且设置钻咀的转速为65kr/min，进刀速为20mm/min，退刀速为350mm/min。
钻好密集孔及其它设计需要的槽孔后，对多层板进行沉铜和全板电镀处理，使密集孔及其它槽孔金属化，制得密集散热孔和其它金属化槽孔。
(5)再根据现有技术在多层板上制作外层线路(正片工艺)及阻焊层，并依次进行表面处理、切割成型、质量检测等后工序，制得PCB。
在其它实施方案中，采用跳跃间隔式钻密集孔，具体的钻密集孔的顺序除如上所述外，还可以采用其它的顺序，如钻了第一排的密集孔后钻第九排的密集孔，接着再钻第五排的密集孔等，只需保证相邻两次所钻的密集孔的水平距离大于或等于5mm即可。另外，对内层板进行棕化处理后，还可将内层板置于110-130℃下烘烤110-130min；压合形成多层板后还可将多层板置于170-180℃下烘烤230-250min。
依据IPC-TM-650方法2.6.8进行热应力测试，试验条件如下：
(a)焊料：Sn63Pb37；
(b)焊料温度：288℃；
(c)持续时间：10S；
(d)漂锡次数：3次。
样品漂洗3次，自然冷却到室温后，按照IPC-TM-650方法2.1.1进行切片分析，观察密集散热孔位置是否有孔铜分离、树脂间或树脂与铜层是否分离。经过试验，本实施例制造的具有密集散热孔的PCB无孔铜分离，无爆板等品质异常。
实验1
本实验提供一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，具体的制作步骤与实施例1的基本相同，不同之处在于步骤(1)：通过负片工艺在基板上制作内层线路图形，制得内层板。其中，内层线路图形包括内层线路101、无铜钻孔位301和无铜隔离环201，如图3所示。其它的制备工艺流程与实施例1的相同，由此制得PCB。
依据IPC-TM-650方法2.6.8进行热应力测试，试验条件如下：
(a)焊料：Sn63Pb37；
(b)焊料温度：288℃；
(c)持续时间：10S；
(d)漂锡次数：3次。
样品漂洗3次，自然冷却到室温后，按照IPC-TM-650方法2.1.1进行切片分析，观察密集散热孔位置是否有孔铜分离、树脂间或树脂与铜层是否分离。经过试验，本实验制造的具有密集散热孔的PCB出现孔铜分离和爆板等品质异常。
实验2
本实验提供一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，具体的制作步骤与实施例1的基本相同，不同之处在于步骤(2)：对内层板进行棕化处理后，不需对内层板进行烘烤处理，内层板进行棕化处理后直接进入压合流程。其它的制备工艺流程与实施例1的相同，由此制得PCB。
依据IPC-TM-650方法2.6.8进行热应力测试，试验条件如下：
(a)焊料：Sn63Pb37；
(b)焊料温度：288℃；
(c)持续时间：10S；
(d)漂锡次数：3次。
样品漂洗3次，自然冷却到室温后，按照IPC-TM-650方法2.1.1进行切片分析，观察密集散热孔位置是否有孔铜分离、树脂间或树脂与铜层是否分离。经过试验，本实验制造的具有密集散热孔的PCB出现孔铜分离和爆板等品质异常。
实验3
本实验提供一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，具体的制作步骤与实施例1的基本相同，不同之处在于步骤(4)：钻密集孔时按无铜钻孔位的顺序逐一钻孔，即先钻第一排1，再依次钻第二排2、第三排3、第四排4、第五排5、第六排6、第七排7、第八排8、第九排9；每一排的钻孔顺序从左往右依次进行，如第一排的顺序是：密集孔11→密集孔12→密集孔13→密集孔14→密集孔15→密集孔16→密集孔17→密集孔18→密集孔19(图2)。其它的制备工艺流程与实施例1的相同，由此制得PCB。
依据IPC-TM-650方法2.6.8进行热应力测试，试验条件如下：
(a)焊料：Sn63Pb37；
(b)焊料温度：288℃；
(c)持续时间：10S；
(d)漂锡次数：3次。
样品漂洗3次，自然冷却到室温后，按照IPC-TM-650方法2.1.1进行切片分析，观察密集散热孔位置是否有孔铜分离、树脂间或树脂与铜层是否分离。经过试验，本实验制造的具有密集散热孔的PCB出现孔铜分离和爆板等品质异常。
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 (10)

1.一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在各基板上分别制作内层线路图形，制得各内层板；所述内层线路图形包括内层线路、无铜钻孔位、无铜隔离环和铜环，所述无铜钻孔位在无铜隔离环内，所述铜环在无铜钻孔位与无铜隔离环之间；
S2、分别对各内层板进行棕化处理，然后烘烤各内层板；
S3、通过半固化片将各内层板及外层铜箔压合为一体，形成多层板；接着烘烤多层板；
S4、在多层板上根据无铜钻孔位的位置钻密集孔，然后对多层板进行沉铜和全板电镀，使密集孔金属化，制得密集散热孔；
S5、在多层板上制作外层线路，接着制作阻焊层，并进行表面处理，制得PCB。
2.根据权利要求1所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S2中，对内层板进行棕化处理后，将内层板置于110-130℃下烘烤110-130min。
3.根据权利要求2所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S2中，对内层板进行棕化处理后，将内层板置于120℃下烘烤120min。
4.根据权利要求1所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S3中，将多层板置于170-180℃下烘烤230-250min。
5.根据权利要求4所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S3中，将多层板置于175℃下烘烤240min。
6.根据权利要求1所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S3中，所述半固化片的含胶量大于或等于50％。
7.根据权利要求1所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S3中，压合过程中，以1.8-2.2℃/min的升温速度升温至175℃，然后保温75min以上。
8.根据权利要求1所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S1中，所述基板的玻璃态转化温度为170℃，玻璃态转化温度以下的热膨胀系数为45ppm/℃，玻璃态转化温度以上的热膨胀系数为220ppm/℃。
9.根据权利要求1所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S4中，钻密集孔时，使相邻两次所钻的密集孔的水平距离大于或等于5mm。
10.根据权利要求9所述一种具有密集散热孔的PCB的制作方法，其特征在于,步骤S4中，钻密集孔时，进刀速为20mm/min，退刀速为350mm/min，钻咀转速为65kr/min。
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