CN105407645A - 厚铜电路板的蚀刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种厚铜电路板的蚀刻方法。所述厚铜电路板的蚀刻方法包括褪膜、第一次蚀刻、翻转、回传及第二次蚀刻等步骤。与相关技术相比，本发明的厚铜电路板的蚀刻方法能有效减小两面蚀刻的线宽差异且成本低廉。

Description

厚铜电路板的蚀刻方法
技术领域
本发明涉及电路板加工技术领域，尤其涉及一种厚铜电路板的蚀刻方法。
背景技术
覆盖于印刷电路板两面的铜层厚度通常为HOZ(halfounce，半盎司，1OZ＝28.35g)或1OZ(ounce，盎司)，随着电子技术的高速发展，厚铜(铜层厚度为2OZ以上)电路板的需求急剧增大，厚铜电路板在大电流基板中发挥着重要的作用，具有以下优点：
1、可向基板外传递元器件所产生的热量，因此可实现大功率电器高密度互联目的；
2、在汽车、电源、电力及电子等应用领域中以厚铜箔大电流基板替代传统的电缆配线、金属板排条等输电形式，既提高了生产效率，又降低了布线的工时成本、电缆与配件成本、维护管理成本等；
3、厚铜箔大电流基板可有效降低印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)的热负荷，实现品质均一化，使得使用大电流PCB的终端整机产品的可靠性进一步提高；
4、金属铜比铝的导热率更高，因此以厚铜电路板充当散热底板的PCB相比铝基PCB的导热效果更佳。以厚铜作为内芯层结构多层板已成为解决基板散热问题的一种常规的产品形式，且已发展成特殊多层板的重要品种。
目前PCB的内外层线路加工工艺中，均采用酸性、碱性蚀刻的工艺方法来制作内外层线路，一次蚀刻即完成线路制作。采用此工艺制作内外层线路将导致电路板板面状况存在差异：比如板面无孔、板面孔径的大小不一或板面的孔呈不同分布等，同时蚀刻药水在板面上还存在不同程度的水池效应，因此上板面与下板面蚀刻情况不一致，出现线宽差异。对于铜层为HOZ、1OZ的基板，这种差异在可接受的范围内，但对于铜层厚度在2OZ以上的厚铜电路板，传统蚀刻工艺会造成上下两面的线宽差异大，超出线宽的公差要求，无法满足客户的需要。
为了改善厚铜电路板蚀刻时上、下板面的线宽差异，行业内通常是通过调整蚀刻缸上下的蚀刻喷压来完成，但这种方法实际上存在以下弊端：
1、蚀刻时上、下板面的线宽差异主要是由于上板面药水的水池效应造成，通过调整蚀刻缸上下的蚀刻喷压不能完全消除这种效应，蚀刻后上下板面的线宽差异还是存在，特别是对于厚铜电路板这种现象更明显；
2、蚀刻缸的压力频繁调整会影响到其它板的品质和制作效率，影响到整个蚀刻生产线的产能和产出。
因此，有必要提供一种新的厚铜电路板的蚀刻方法解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种有效降低蚀刻线宽差异的厚铜电路板的蚀刻方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种厚铜电路板蚀刻方法，所述厚铜电路板的蚀刻方法包括如下步骤：
褪膜：提供褪膜工位和待蚀刻的厚铜电路板，所述厚铜电路板包括顶层铜层和底层铜层，所述厚铜电路板通过所述褪膜工位对所述顶层铜层和所述底层铜层进行褪膜；
第一次蚀刻：提供蚀刻工位，所述厚铜电路板通过所述蚀刻工位对褪膜后的所述顶层铜层和所述底层铜层同时进行蚀刻，完成第一次蚀刻；
翻转：提供翻转装置，所述翻转装置将完成第一次蚀刻后的所述厚铜电路板进行180°翻转；
回传：提供回传装置，所述回传装置将翻转后的所述厚铜电路板传送至所述蚀刻工位的入口；
第二次蚀刻：所述蚀刻工位对翻转后的所述厚铜电路板的顶层铜层及底层铜层进行第二次蚀刻，完成所述厚铜电路板的蚀刻。
优选的，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中蚀刻速度均为2.1-2.5m/min。
优选的，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中蚀刻温度为40-45℃。
优选的，所述蚀刻工位包括若干用于喷淋蚀刻液的喷头，所述喷头与所述厚铜电路板间隔设置，并分布于所述厚铜电路板的上方和下方。
优选的，所述喷头在蚀刻过程中持续摆动。
优选的，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中的喷淋压力为0.75-0.85kg/m3。
优选的，所述厚铜电路板的每面铜箔厚度为2OZ以上。
优选的，所述厚铜电路板在传送过程中采用聚四氟乙烯材料作为传送支撑物。
与相关技术相比，本发明的所述厚铜电路板的蚀刻方法中，将完成第一次蚀刻后的所述厚铜电路板翻转180°进行第二次蚀刻即可有效减小蚀刻过程中两面的线宽差异，具有成本低且操作方便的优点，使所述厚铜电路板两面的线宽差异改善程度大于60％；通过控制蚀刻速度为2.1-2.5m/min，蚀刻中的喷淋压力为0.75-0.85kg/m3，提高蚀刻效率；通过控制蚀刻温度为40-45℃，降低蚀刻液中成分的挥发，防止蚀刻液组分比例失调；采用聚四氟乙烯材料作为所述厚铜电路板的传送支撑物，可以防止所述厚铜电路板被擦伤或划伤。
附图说明
图1为本发明的厚铜电路板的蚀刻方法中的厚铜电路板蚀刻示意图；
图2为本发明的厚铜电路板的蚀刻方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，为本发明的厚铜电路板的蚀刻方法中的厚铜电路板蚀刻示意图。所述厚铜电路板1包括顶层铜层11、基板13及底层铜层15。所述顶层铜层11和所述底层铜层15分别设于所述基板13的两侧面。
所述顶层铜层11及所述底层铜层15为厚铜箔，所述厚铜箔的厚度为2OZ以上。
进行蚀刻加工的蚀刻生产线包括褪膜工位、蚀刻工位、褪锡工位、翻转装置(未图示)以及回传装置(未图示)。所述厚铜电路板1沿蚀刻生产线水平传输，依次经过所述褪膜工位及所述蚀刻工位完成蚀刻工艺。
在所述厚铜电路板1的传输过程中，采用聚四氟乙烯材料作为所述厚铜电路板1的传送支撑物。聚四氟乙烯耐腐蚀性能好，可适应蚀刻工艺的工艺环境。与相关技术中采用金属材料作为传送支撑物相比，聚四氟乙烯材料不会碰伤或划伤铜箔，因此产品质量更佳。
所述翻转装置用于翻转所述厚铜电路板1。所述回传装置用于将所述厚铜电路板1沿蚀刻生产线反向传送。
再请结合参阅图2，为本发明的厚铜电路板的蚀刻方法流程图。所述厚铜电路板的蚀刻方法包括如下步骤：
步骤S1，褪膜：提供所述褪膜工位和待蚀刻的所述厚铜电路板1，待蚀刻的所述厚铜电路板1通过所述褪膜工位对所述顶层铜层11及所述底层铜层15进行褪膜；
具体的，所述褪膜工位提供褪膜液将覆盖于所述顶层铜层11表面和所述底层铜层15表面的干膜褪除，露出未经线路加工的所述顶层铜层11及所述底层铜层15。
步骤S2，第一次蚀刻：提供所述蚀刻工位，所述厚铜电路板1通过所述蚀刻工位对褪膜后的所述顶层铜层11和所述底层铜层15同时进行蚀刻，完成第一次蚀刻；
具体的，所述蚀刻工位设置若干用于喷淋蚀刻液的喷头2，所述喷头2与所述厚铜电路板1间隔设置。所述喷头2包括位于所述蚀刻工位上方的上喷头21及位于所述蚀刻工位下方的下喷头22，所述顶层铜层11靠近所述上喷头21，所述底层铜层15靠近所述下喷头22，在所述厚铜电路板1的传输过程中，完成所述顶层铜层11和所述底层铜层15的同时蚀刻，其中蚀刻速度为2.1-2.5m/min，蚀刻温度为40-45℃，喷淋压力为0.75-0.85kg/m3。
当然，喷淋蚀刻液的喷淋装置并不仅限于所述喷头2，所有能均匀喷射蚀刻液的其他装置均同理包含在本发明的保护范围之内。
为了提高蚀刻的均匀性，所述喷头2在蚀刻过程中持续摆动，以防止所述厚铜电路板1的边缘未喷淋到蚀刻液，因此蚀刻质量更好。
所述喷头2的摆动路径不限，呈环状摆动或直线摆动以及其他摆动方式均同理包含在本发明的保护范围之内。
S3，翻转：提供所述翻转装置，所述翻转装置对完成第一次蚀刻的所述厚铜电路板1进行180°翻转；
具体的，所述厚铜电路板1完成所述第一次蚀刻后进行翻转过程。所述翻转过程由所述翻转装置完成，翻转角度为180°，翻转后，所述顶层铜层11朝下，所述底层铜层15朝上。
本发明对所述翻转装置的种类不作限定，可为机械手，也可以为具备翻转功能的其他任意装置，均同理包含在本发明的保护范围内。
为了避免翻转动作对后续的回传过程的干扰，本实施例中将所述翻转装置设于所述蚀刻工位的入口或出口。
当然，所述翻转装置也可以设于所述入口与所述出口的中间位置，只要能在第二次蚀刻之前完成所述厚铜电路板1的180°翻转动作即可。
本发明所指的翻转180°并不仅限于180°，具体的，翻转180°是指经翻转动作后，所述顶层铜层11朝下，所述底层铜层15朝上。
翻转过程将积聚于所述顶层铜层11的蚀刻液倾倒而出，从而减轻蚀刻液对所述顶层铜层11造成的水池效应。
所述翻转装置设于所述回传装置上，因此蚀刻生产线的布局更紧凑，占地空间小。
步骤S4，回传：提供所述回传装置，所述回传装置将翻转后的所述厚铜电路板1传送至所述蚀刻工位的入口；
具体的，所述回传装置连接所述蚀刻工位的入口及出口，其回传方向为所述蚀刻工位的出口到入口的方向。
所述回传装置可以为传送带、传送链及回传挂钩等其他传送装置，所有具备回传功能的其他装置均同理包含在本发明的保护范围之内。
利用所述回传装置将所述厚铜电路板1传回所述蚀刻工位的入口之后，再进行第二次蚀刻，有利于缩短蚀刻生产线长度，节省占地空间。
步骤S5，第二次蚀刻：所述蚀刻工位对翻转后的所述厚铜电路板1的所述顶层铜层11和所述底层铜层15进行第二次蚀刻，完成所述厚铜电路板1的蚀刻。
具体的，所述顶层铜层11靠近所述下喷头22，所述底层铜层15靠近所述上喷头21，所述顶层铜层11和所述底层铜层15同时进行第二次蚀刻。
在所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中，所述厚铜电路板的蚀刻速度为2.1-2.5m/min，喷淋压力为0.75-0.85kg/m3，通过提高喷淋压力获得较高的蚀刻效率，可提高生产效率，提高喷淋压力的有益效果不限于此，较高的喷淋压力可防止所述喷头2堵塞，防止因为堵塞导致所述厚铜电路板1蚀刻不均匀，因而可以提高蚀刻质量。
所述厚铜电路板1在所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻的传输速度相等，因此所述顶层铜层11和所述底层铜层15可以达到同样的蚀刻线宽。
喷淋压力可以为0.7kg/m3、0.75kg/m3、0.8kg/m3、0.85kg/m3及0.9kg/m3等压力值均同理包含在本发明的保护范围之内。
所述蚀刻速度也可以为2m/min、2.1m/min、2.3m/min、2.5m/min、3m/min等。
在蚀刻速度和喷淋压力提高的情况下，将蚀刻温度降低至45℃。由于蚀刻温度提高会加速蚀刻液中的成分挥发，导致蚀刻液比例失调，从而蚀刻效果及均匀性也低于预期水平。通过降低蚀刻温度的手段来保持蚀刻液的组分稳定，可以提高蚀刻质量，虽然蚀刻温度降低会导致蚀刻速率的下降，但这一影响已通过提高喷淋压力等其他手段抵消，因此蚀刻效率不会受到影响。
蚀刻温度并不仅限于45℃，40-45℃范围内的所有温度，如41℃、42℃、43℃或44℃等，均同理包含在本发明的保护范围之内。
本发明并不仅限于两次蚀刻步骤，为了减小蚀刻线宽差异，对所步骤S2至所述步骤S5进行若干次循环，均同理包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，所述厚铜电路板1的蚀刻方法不限于应用在铜箔厚度在2OZ以上的所述厚铜电路板1，任意铜箔厚度的电路板的采用本蚀刻方法均同理包含在本发明的保护范围之内。
按照上述蚀刻方法，对不同铜箔厚度的所述厚铜电路板1进行蚀刻，选取不同蚀刻速度、蚀刻温度及喷淋压力参数，实验结果如下：
通过上述实验数据得出，经第二次蚀刻后，线宽差异改善达到60％以上；其中，当蚀刻速度为2.3m/min、蚀刻温度为40℃、喷淋压力为0.75kg/m3时，线宽差异改善效果最佳。
与相关技术相比，本发明的所述厚铜电路板的蚀刻方法中，将完成第一次后蚀刻的所述厚铜电路板翻转180°进行第二次蚀刻即可有效减小蚀刻过程中两面的线宽差异，具有成本低且操作方便的优点，使所述厚铜电路板1两面的线宽差异改善程度大于60％；通过控制蚀刻速度为2.1-2.5m/min，蚀刻中的喷淋压力为0.75-0.85kg/m3，提高蚀刻效率；通过控制蚀刻温度为40-45℃，降低蚀刻液中成分的挥发，防止蚀刻液组分比例失调；采用聚四氟乙烯材料作为所述厚铜电路板的传送支撑物，可以防止所述厚铜电路板1被擦伤或划伤。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，包括如下步骤：
褪膜：提供褪膜工位和待蚀刻的厚铜电路板，所述厚铜电路板包括顶层铜层和底层铜层，所述厚铜电路板通过所述褪膜工位对所述顶层铜层和所述底层铜层进行褪膜；
第一次蚀刻：提供蚀刻工位，所述厚铜电路板通过所述蚀刻工位对褪膜后的所述顶层铜层和所述底层铜层同时进行蚀刻，完成第一次蚀刻；
翻转：提供翻转装置，所述翻转装置将完成第一次蚀刻后的所述厚铜电路板进行180°翻转；
回传：提供回传装置，所述回传装置将翻转后的所述厚铜电路板传送至所述蚀刻工位的入口；
第二次蚀刻：所述蚀刻工位对翻转后的所述厚铜电路板的顶层铜层及底层铜层进行第二次蚀刻，完成所述厚铜电路板的蚀刻。
2.根据权利要求1所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中蚀刻速度均为2.1-2.5m/min。
3.根据权利要求1所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中蚀刻温度为40-45℃。
4.根据权利要求1所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述蚀刻工位包括若干用于喷淋蚀刻液的喷头，所述喷头与所述厚铜电路板间隔设置，并分布于所述厚铜电路板的上方和下方。
5.根据权利要求4所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述喷头在蚀刻过程中持续摆动。
6.根据权利要求1所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述第一次蚀刻和所述第二次蚀刻中的喷淋压力为0.75-0.85kg/m3。
7.根据权利要求1所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述厚铜电路板的每面铜箔厚度为2OZ以上。
8.根据权利要求1所述的厚铜电路板的蚀刻方法，其特征在于，所述厚铜电路板在传送过程中采用聚四氟乙烯材料作为传送支撑物。
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