CN104883822A - 一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法 - Google Patents

一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法，包括下列步骤：1)基板清洁处理和干燥步骤；2)孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；3)烘烤、涂湿膜、静置、二次烘烤、冷却、曝光、显影、蚀刻、退膜步骤。采用本发明的抗蚀处理方法具有电路图形精度高、侧蚀量小、布线密度大的优点，能生产出无导通盘电路板。同时，生产设备成本低，湿膜工艺对环境、设备的精度、基板表面的缺陷要求比较低，且湿膜比干膜材料成本节约50％以上，便于推广应用。

Description

一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法
技术领域
本发明属于印制电路板生产技术领域，具体涉及一种生产高密度双面和多层印制电路板外层电路图形的方法。
背景技术
目前国内印制电路板的生产在保留导通孔孔壁金属时，一般采用以下两种工艺，第一种是干膜掩孔蚀刻法，它是将抗蚀干膜贴在基板的两面，经过曝光、显影把电路图形以外的金属全露出来，基板上所有导通孔的两端都盖着干膜，在蚀刻去除图形以外的金属时、孔壁金属得到保留。第二种是图形电镀蚀刻法，它是在基板上涂光致抗蚀剂(湿膜或贴干膜)，经曝光、显影把所需要保留的线路图形和孔壁的铜都露出来，进行电镀铜、再电镀抗蚀金属然后退除抗蚀膜，露出需要去除图形的铜进行蚀刻，最后去除抗蚀金属。它的特点是孔壁和电路图形的铜是靠抗蚀金属保护的。
上述现有技术存在的缺点：第一种干膜掩孔蚀刻法，目前国内生产高密度板的主要方法，它的缺点如下：①做出的线路图形精度低，原因是干膜因为掩孔、需要具有一定强度，否则在喷淋蚀刻时就会破裂，一般厚度在25um以上，再加上干膜的载体膜总厚度超过40um,曝光时由于光的折射和衍射就会产生侧曝光现象，膜越厚侧曝光越严重，解像度就越差。(参见资料一P275～276页)。②基板导通孔周围必须留导通孔盘，这是干膜掩孔法所必须的，所以布线密度低。③干膜成本高(参见资料二P141页)，④设备成本高。第二种，图形电镀蚀刻法的缺点如下：①工序多而复杂(所镀抗蚀金属最终又要 除去)，②电镀图形精度低，原因是光致抗蚀剂曝光显影出的图形，只是用来做电镀图形的模型，模型中电镀的图形其精度肯定低于模型。③金属离子污染大(先电镀抗蚀金属，后又得退除)。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种生产高密度双面和多层印制电路板外层电路图形的方法，该方法解决了如何使通孔孔壁得到有效的抗蚀层，而且既不影响湿膜显影后的精度又保证蚀刻后容易退除抗蚀层的技术问题。
实现上述发明目的采所用的技术方案是：一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法，具体包括下列步骤：
1)基板清洁处理和干燥步骤；
2)孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；
3)烘烤、涂湿膜、静置、二次烘烤、冷却、曝光、显影、蚀刻、退膜步骤；
所述的孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤包括进板、除尘、喷注液态孔壁抗蚀胶、辊压入孔、吹孔、刮胶。
本发明一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法中采用的孔壁抗蚀胶由80～85％液态光致抗蚀剂和15～20％乙二醇丁醚组成。
本发明还有一个目的是提供一种涂胶机，包括一个由若干传送辊组成的基板输送平台、风机、胶泵、储胶斗，所述风机、胶泵、储胶斗依次安装在基板输送平台的下边，所述基板输送平台上边依次设有粘尘辊、喷胶刀、压胶辊、上刮胶刀I、上刮胶刀II，在基板输送平台下边与所述上刮 胶刀I和上刮胶刀II对称的设有下刮胶刀I和下刮胶刀II；
所述粘尘辊上下对称的设置在基板输送平台中；
所述风机的第一风刀设置在压胶辊和上刮胶刀I之间，第二风刀设置在上刮胶刀I和上刮胶刀II之间；
所述储胶斗的上部通过管道与回收漏斗底部连通，其下部与胶泵的入口连通，所述胶泵的出口通过管道与喷胶刀的一端连通。
与现有技术相比较，本发明的方法具有以下优点：采用本发明的抗蚀处理方法具有电路图形精度高、侧蚀量小、布线密度大的优点，能生产出无导通盘电路板。同时，生产设备成本低，湿膜工艺对环境、设备的精度、基板面的缺陷要求比较低，且材料成本节约50％以上，便于推广应用。
附图说明
图1是本发明生产高密度双面和多层印制电路板的方法的工艺流程图；
图2是本发明一种涂胶机的结构示意图；
图3是金属抗蚀层蚀刻铜箔1/4时的效果示意图；
图4是金属抗蚀层蚀刻铜箔结束后的效果示意图；
图5是金属抗蚀层退除抗蚀层后的效果示意图；
图6是干膜抗蚀层蚀刻铜箔1/4时的效果示意图；
图7是干膜抗蚀层蚀刻铜箔结束后的效果示意图；
图8是干膜抗蚀层退除抗蚀层后的效果示意图；
图9是湿膜金属抗蚀层蚀刻铜箔1/4时的效果示意图；
图10是湿膜抗蚀层蚀刻铜箔结束后的效果示意图；
图11是湿膜抗蚀层退除抗蚀层后的效果示意图；
图12是有导通盘和无导通盘布线密度示意图。
具体实施方式
实施例1
图1给出了本发明生产高密度双面和多层印制电路板的方法的工艺流程图，包括下列步骤：
1)基板清洁处理和干燥步骤；
2)孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；
3)烘烤、涂湿膜、静置、二次烘烤、冷却、曝光、显影、蚀刻、退膜步骤；
所述的孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤包括进板、除尘、喷注液态孔壁抗蚀胶、辊压入孔、吹孔、刮胶。
实施例2
一种液态孔壁抗蚀胶由下列质量百分比的80％液态光致抗蚀剂和20％乙二醇丁醚组成。
实施例3
一种液态孔壁抗蚀胶由下列质量百分比的85％液态光致抗蚀剂和15％乙二醇丁醚组成。
实施例4
图2给出了本发明一种涂胶机的结构示意图，包括一个由若干传送辊组成的基板输送平台1、风机12、胶泵11、储胶斗10，所述风机12、胶泵11、储胶斗10依次安装在基板输送平台1的下边，其特征在于，所述基板输送平台1上边依次设有粘尘辊2、喷胶刀3、压胶辊13、上刮胶刀I5、上刮胶刀 II8，在基板输送平台1下边与所述上刮胶刀I5和上刮胶刀II8对称的设有下刮胶刀I6和下刮胶刀II9；
所述粘尘辊2上下对称的设置在基板输送平台1中；
所述风机12的第一风刀4设置在压胶辊13和上刮胶刀I5之间，第二风刀7设置在上刮胶刀I5和上刮胶刀II8之间；
所述储胶斗10的上部通过管道与回收漏斗底部连通，其下部与胶泵11的入口连通，所述胶泵11的出口通过管道与喷胶刀3的一端连通。
下面对本发明一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法的整个流程及工艺参数和生产环境要求做详细说明：
【1】原理如下：
第一孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶并烘干。
第二使孔壁抗蚀胶发生聚合反应，烘干后的基板静置3小时以上后，在90℃烘5分钟以上，孔壁上的抗蚀胶就会发生聚合反应，在显影时不会被去除。
第三为了解决基板表面没有刮干净的抗蚀胶发生聚合反应，在二次烘烤前2小时以上，10小时以内，在基板表面涂湿膜，以便把没刮干净的抗蚀胶润透，这样在二次烘烤时就不会因发生聚合反应而产生难显影和有残胶的现象。
【2】工艺流程
(1)把搅拌好的液态孔壁抗蚀胶加入储胶斗并调好粘度。
(2)液态抗蚀胶在离心泵的作用下进入过滤器。
(3)液态抗蚀胶被打在压胶辊前的基板上，完成塞孔的蚀刻胶流入回胶 槽再流入储胶斗形成回路。
(4)压胶辊将液态抗蚀胶压入导通孔内。
(5)风刀吹掉孔内多余的液态抗蚀胶(风压可调)。
(6)上下刮刀将基板表面的液态抗蚀胶几乎刮完(不要求刮完)。
(7)风刀再次吹孔。
(8)上下刮刀将基板表面的液态抗蚀胶刮掉(刮刀自动感应控制升降压力可调)。
(9)烘箱或烘道80±5℃30分钟。
(10)冷却后涂湿膜。
(11)室温静置(室温静置的原则是①第一次烘干到第二次烘烤的时间保证在3小时以上，24小时以内；②涂完湿膜后到第二次烘烤的时间在2小时以上，10小时以内)。
(12)二次烘板90±5℃8～12分钟。
(13)曝光。
(14)显影。
(15)蚀刻。
(16)退膜。
【3】生产环境要求：
温度20±2℃、湿度55±％RH、灯光，波长大于43°nm的黄光、法净度，10000级，维持正压。
【4】主要工艺参数：
1.孔壁涂胶机工艺参数：抗蚀胶温度21±2℃、抗蚀胶粘度100～120 秒福特2#杯，25℃)、进板速度2.5～3米、烘烤80℃±5，30分钟。
2、辊涂机参数：
湿膜温度21±2℃、湿膜粘度150～180秒(福特2#杯，25℃)、辊涂速度2～3米、湿膜干后厚度8～12微米、双面湿膜湿重48～54g/㎡。
3、静置：
第一次烘烤到第二次烘烤时间必须在3小时以上，24小时以内。涂完湿膜到第二次烘烤的时间在2小时以上，10小时以内。 
4.烘烤：90°±5℃，8～12分钟。
5、曝光：能量180～250mj/c㎡，感光中心波长340～420nm，光密度一般为6～9级(stouffer21级)。
6、显影：1.0±0.2％(wt)Na2CO3溶液、温度30±2℃、喷淋压力2～3g/cm2、漏铜点：45～55％。
7、蚀刻：酸性氯化铜蚀刻液配方CuCL2.2H2O 350～500g/l、HCL80～100ml/l、喷淋压力2～3kg/cm2、温度45～52℃。
8、去膜：使用4～8％的NaOH溶液、温度50～60℃、喷淋压力2～3Kg/cm 2。
下面通过发明人给出的具体对比试验来进一步说明本发明的有益效果：
第一湿膜电路图形精度高。而湿膜可以涂覆的很薄控制在8～12um，在相同的设备条件下侧曝光量仅为干膜的3～4分之一。(见参考资料一P276页第11行如目前正大力…)。
第二侧蚀量小。蚀刻时导线因侧蚀而变细，盖在导线上的湿膜线条就比导线宽，宽出来的部分由于蚀刻机喷淋的压力和湿膜具有的柔韧性，会覆盖 在导线的侧面，而阻碍侧蚀的进行，如图9、图10、图11所示。现有技术，线路镀抗蚀金属保护，抗蚀金属是硬的，不可能覆盖在导线的侧面，如图3、图4、图5所示。而干膜一般比较脆，经蚀刻液高压喷淋悬空的部分就产生崩塌，不会阻碍侧蚀的进行，如图6、图7、图8所示。就是说本方案比现有技术在同样的蚀刻条件下，侧蚀量小。
第三同样面积、同样线宽线距本申请技术方案布线密度大，因为能生产出无导通盘电路板是其特点，如图12所示。
第四材料成本节约50％以上。
第五设备成本低。湿膜工艺对环境、设备的精度、基板板面的缺陷要求比较低。
参考文献
参考资料一林金堵、梁志立、陈培良所著《现代印制电路先进技术》中国印制电路行业协会CPCA、印制电路信息杂志社PCI出版发行。
参考资料二林金堵、龚永林所著《现代印制电路基础》信息产业部电子行业职业技能鉴定指导中心、中国印制电路行业协会。
参考资料三龚永林、王成永所著，印制电路技术丛书(四)《印制板图形形成技术》上海印制电路行业协会、中国印制电路行业协会科学技术委员会、印制电路信息杂志社 。

Claims (3)

1.一种生产高密度双面和多层印制电路板的方法，包括下列步骤：
1)基板清洁处理和干燥步骤；
2)孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；
3)烘烤、涂湿膜、静置、二次烘烤、冷却、曝光、显影、蚀刻、退膜步骤；
其特征在于，所述的孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤包括进板、除尘、喷注液态孔壁抗蚀胶、辊压入孔、吹孔、刮胶。
2.根据权利要求1所述的生产高密度双面和多层印制电路板的方法，其特征在于，所述的液态孔壁抗蚀胶由液态光致抗蚀剂80～85％和乙二醇丁醚15～20％组成。
3.一种孔壁涂胶机，包括一个由若干传送辊组成的基板输送平台(1)、风机(12)、胶泵(11)、储胶斗(10)，所述风机(12)、胶泵(11)、储胶斗(10)依次安装在基板输送平台(1)的下边，其特征在于，所述基板输送平台(1)上边依次设有粘尘辊(2)、喷胶刀(3)、压胶辊(13)、上刮胶刀I(5)、上刮胶刀II(8)，在基板输送平台(1)下边与所述上刮胶刀I(5)和上刮胶刀II(8)对称的设有下刮胶刀I(6)和下刮胶刀II(9)；
所述粘尘辊(2)上下对称的设置在基板输送平台(1)中；
所述风机(12)的第一风刀(4)设置在压胶辊(13)和上刮胶刀I(5)之间，第二风刀(7)设置在上刮胶刀I(5)和上刮胶刀II(8)之间；
所述储胶斗(10)的上部通过管道与回收漏斗底部连通，其下部与胶泵(11)的入口连通，所述胶泵(11)的出口通过管道喷胶刀(3)的一端连通。
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