CN105530771A - 一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，该电路板为采用叠层基板，结构为4层板，分别为L1层、L2层、L3层和L4层，其中L1层为GTL铜箔，L4层为GBL铜箔，其步骤如下：(1)L2层制作；(2)L3层制作；(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的L2层和L3层进行如下流程：内层棕化→压合总压→外层钻孔→沉铜板电→外层线路制作→图形电镀→铣半边孔→蚀刻GTL铜箔面→蚀刻GBL铜箔面→AOI检测→阻焊制作→接正常流程至成品入库，本发明采用嵌入磁芯层压定位技术、磁芯材料同心圆套钻技术、盲埋孔真空树脂塞孔、不对称铜厚分步蚀刻技术，有效解决了磁芯定位精度不准、磁芯材料钻孔容易微裂、不对称铜厚蚀刻困难等业界常见的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及电路板生产加工技术领域，具体涉及一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺。
背景技术
电源模块是电源产品的重要组成部分，随着电源产品的快速发展，电源模块高密度化、小型化的趋势日益明显。目前电源模块在表面贴装器件中，电感元件面积占印制板的表面积最大(约占表面积的50％左右)，因此电感元件是影响电源产品小型化的技术瓶颈之一。
如果将电感(含磁芯)埋入印制板的内部，将大幅降低印制板的表面积，节省的面积可更为合理的布局其它元器件，为电源模块的高密度、小型化提供良好的解决方案。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，采用嵌入磁芯层压定位技术、磁芯材料同心圆套钻技术、盲埋孔真空树脂塞孔、不对称铜厚分步蚀刻技术，有效解决了磁芯定位精度不准、磁芯材料钻孔容易微裂、不对称铜厚蚀刻困难等业界常见的技术难题，成功地实现了埋磁芯多层印制板的加工生产，将磁芯埋入印制板的内部，通过盲埋孔导通实现电感线圈的功能，可进一步缩小印制板的加工尺寸；这种新的埋入式设计是电源模块小型化的一个重要途径，也是未来的技术发展趋势，因此埋磁芯印制板必将面临广阔的发展前景，可以有效解决技术背景中的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，该电路板为采用叠层基板，结构为4层板，分别为L1层、L2层、L3层和L4层，其中L1层为GTL铜箔，L4层为GBL铜箔，其步骤如下：
(1)L2层制作：基板下料→钻定位孔→L2层线路布置→内层蚀刻；
(2)L3层制作：其流程如下，基板下料→钻定位孔→CNC铣槽→内层线路布置→一次内层蚀刻→磁芯压合→蚀刻减铜→X-BAY打靶→磁芯钻孔→磁芯填胶→钻盲孔→沉铜板电→L3层线路布置→二次内侧蚀刻→；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的L2层和L3层进行如下流程：内层棕化→压合总压→外层钻孔→沉铜板电→外层线路制作→图形电镀→铣半边孔→蚀刻GTL铜箔面→蚀刻GBL铜箔面→AOI检测→阻焊制作→接正常流程至成品入库。
进一步地，所述GTL铜箔面厚度为64-66um。
进一步地，所述GBL铜箔面厚度为83-85um。
进一步地，所述步骤(3)中AOI检测之前先对前述工艺得到的半成品进行机械处理，去掉污垢。
进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中钻定位孔工艺后，采用铆钉进行定位。
进一步地，所述去污垢处理的方法为：使用高锰酸钾在碱性环境下氧化钻污和树脂，形成二氧化碳和锰酸钾，锰酸钾使用化学药品再生或电解再生。
进一步地，所述步骤(2)和步骤(2)中钻定位孔之前先对基板表面进行清洁工艺。
进一步地，所述步骤(2)中沉铜板电工艺之前先经过机械处理，提高板面的粗糙度。
进一步地，所述步骤(3)中沉铜镀电工艺之前先将板子放在90℃下烤30-40min。
进一步地，所述步骤(3)图形电镀的电流为1-2A。
本发明的有益效果：
本发明采用嵌入磁芯层压定位技术、磁芯材料同心圆套钻技术、盲埋孔真空树脂塞孔、不对称铜厚分步蚀刻技术，有效解决了磁芯定位精度不准、磁芯材料钻孔容易微裂、不对称铜厚蚀刻困难等业界常见的技术难题，成功地实现了埋磁芯多层印制板的加工生产，将磁芯埋入印制板的内部，通过盲埋孔导通实现电感线圈的功能，可进一步缩小印制板的加工尺寸；这种新的埋入式设计是电源模块小型化的一个重要途径，也是未来的技术发展趋势，因此埋磁芯印制板必将面临广阔的发展前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，该电路板为采用叠层基板，结构为4层板，分别为L1层、L2层、L3层和L4层，其中L1层为GTL铜箔，L4层为GBL铜箔，其步骤如下：
(1)L2层制作：基板下料→钻定位孔→L2层线路布置→内层蚀刻；
(2)L3层制作：其流程如下，基板下料→钻定位孔→CNC铣槽→内层线路布置→一次内层蚀刻→磁芯压合→蚀刻减铜→X-BAY打靶→磁芯钻孔→磁芯填胶→钻盲孔→沉铜板电→L3层线路布置→二次内侧蚀刻→；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的L2层和L3层进行如下流程：内层棕化→压合总压→外层钻孔→沉铜板电→外层线路制作→图形电镀→铣半边孔→蚀刻GTL铜箔面→蚀刻GBL铜箔面→AOI检测→阻焊制作→接正常流程至成品入库。
其中，所述GTL铜箔面厚度为64-66um。
其中，所述GBL铜箔面厚度为83-85um。
其中，所述步骤(3)中AOI检测之前先对前述工艺得到的半成品进行机械处理，去掉污垢。
其中，所述步骤(1)和步骤(2)中钻定位孔工艺后，采用铆钉进行定位。
其中，所述去污垢处理的方法为：使用高锰酸钾在碱性环境下氧化钻污和树脂，形成二氧化碳和锰酸钾，锰酸钾使用化学药品再生或电解再生。
其中，所述步骤(2)和步骤(2)中钻定位孔之前先对基板表面进行清洁工艺。
其中，所述步骤(2)中沉铜板电工艺之前先经过机械处理，提高板面的粗糙度。
其中，所述步骤(3)中沉铜镀电工艺之前先将板子放在90℃下烤30-40min。
其中，所述步骤(3)图形电镀的电流为1-2A。
具体的，本发明工艺加工方法：
(1)磁芯同心圆：由于磁芯埋入印制板的内部，若要起到电磁感应的作用，需要用导电的通孔替代通电的绕线穿过磁芯，但是又不能与磁芯直接接触，因此需要在金属化通孔的位置预先设计隔离环即同心圆；同心圆采用钻孔方式，根据盲孔和外层通孔文件，磁芯孔需要单边预大0.4mm做补偿；
(2)磁芯层压定位技术：
由于磁芯材料尺寸较小(9.7mm×14.8mm),同时客户对磁芯埋入位置的偏差有特殊要求(磁芯的中心和以四个过孔为顶点的中心，误差控制在±0.15mm以内)，因此磁芯材料的层压定位显得非常重要；另外磁芯与FR-4材料混压，层压结合力也是一大技术瓶颈，需做重点管控；针对以上问题，首先对磁芯材料尺寸进行测量，并经过后续精密加工的方式，将材料的尺寸公差控制在0.05mm以内；其次通过预设不同的内槽尺寸，然后用磁芯逐个确认何种尺寸设计与磁芯为最佳匹配；最后，磁芯在嵌入时，采用真空压合的方式，同时辅助硅胶垫+铝片的层压方式，将磁芯精确的嵌入印制板中；
通过采用以上技术方案，磁芯埋入的位置精度得到了有效保证，为埋磁芯多层板的研制迈出了关键的一步。具体实施过程如下：
1)磁芯材料尺寸精度的控制：2)印制板内槽尺寸精度控制：磁芯的尺寸需与印制板内槽的尺寸相匹配，否则将产生偏移，无法满足±0.15mm的位置公差要求。为满足产品磁芯定位精度，特进行磁芯尺寸与定位内槽匹配试验：用磁芯对不同尺寸的内槽进行测试，最佳尺寸为3#，即与磁芯等大设计。3)磁芯层压技术：磁芯压合前需做好清洁，并对表面进行粗化，以提升层压结合力；同时采用硅胶垫+铝片+环氧板辅助压合，以防止层压白斑。
(3)磁芯同心圆真空压胶技术：由于磁芯同心圆钻孔后其空洞区域较大(1.65mm直径)，直接压合会造成孔内缺胶，影响孔壁的电气绝缘性能，因此总压前需将同心圆100％有效填充。而对于类似埋孔设计，业界常用树脂塞孔的方法进行填充，但此工艺通常仅局限于0.2mm～0.5mm的小孔，对于板厚1.3mm，钻刀1.65mm大孔来说，用传统印刷方式堵孔将非常困难，采用研发改进的真空压胶技术有效解决了超大孔径填胶困难的技术难题。
基于上述，本发明采用嵌入磁芯层压定位技术、磁芯材料同心圆套钻技术、盲埋孔真空树脂塞孔、不对称铜厚分步蚀刻技术，有效解决了磁芯定位精度不准、磁芯材料钻孔容易微裂、不对称铜厚蚀刻困难等业界常见的技术难题，成功地实现了埋磁芯多层印制板的加工生产，将磁芯埋入印制板的内部，通过盲埋孔导通实现电感线圈的功能，可进一步缩小印制板的加工尺寸；这种新的埋入式设计是电源模块小型化的一个重要途径，也是未来的技术发展趋势，因此埋磁芯印制板必将面临广阔的发展前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：该电路板为采用叠层基板，结构为4层板，分别为L1层、L2层、L3层和L4层，其中L1层为GTL铜箔，L4层为GBL铜箔，其步骤如下：
(1)L2层制作：基板下料→钻定位孔→L2层线路布置→内层蚀刻；
(2)L3层制作：其流程如下，基板下料→钻定位孔→CNC铣槽→内层线路布置→一次内层蚀刻→磁芯压合→蚀刻减铜→X-BAY打靶→磁芯钻孔→磁芯填胶→钻盲孔→沉铜板电→L3层线路布置→二次内侧蚀刻；
(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的L2层和L3层进行如下流程：内层棕化→压合总压→外层钻孔→沉铜板电→外层线路制作→图形电镀→铣半边孔→蚀刻GTL铜箔面→蚀刻GBL铜箔面→AOI检测→阻焊制作→接正常流程至成品入库。
2.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述GTL铜箔面厚度为64-66um。
3.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述GBL铜箔面厚度为83-85um。
4.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述步骤(3)中AOI检测之前先对前述工艺得到的半成品进行机械处理，去掉污垢。
5.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(2)中钻定位孔工艺后，采用铆钉进行定位。
6.根据权利要求4所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述去污垢处理的方法为：使用高锰酸钾在碱性环境下氧化钻污和树脂，形成二氧化碳和锰酸钾，锰酸钾使用化学药品再生或电解再生。
7.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(2)中钻定位孔之前先对基板表面进行清洁工艺。
8.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述步骤(2)中沉铜板电工艺之前先经过机械处理，提高板面的粗糙度。
9.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述步骤(3)中沉铜镀电工艺之前先将板子放在90℃下烤30-40min。
10.根据权利要求1所述的一种埋磁芯多层印制电路板制作工艺，其特征在于：所述步骤(3)图形电镀的电流为1-2A。
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