CN106376182A - 一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法及设备，属于印制电路板加工领域，解决了用湿膜曝光制做抗蚀电路图形、丝网印制抗蚀电路图形、激光成像抗蚀图形时保护孔壁金属的问题，包括下列步骤；1)胶液粘度调整步骤，2）孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤，3）烘干步骤，4）去除工作板两面胶膜步骤，本发明一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法结合湿膜印制蚀刻技术、生产出的电路板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。同时本发明公开的孔壁涂胶机结构简单，生产方便，设备成本低，产品质量可靠、工作效率高、自动实现胶液自动补加和自动进行浓度调整、并能实现故障指示和报警功能是企业竞争的有力武器。
Description
技术领域
本发明属于印制电路板生产技术领域，具体涉及一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法及设备。
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电镀膜，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： 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35um以上，再加上干膜的载体膜总厚度超过50um,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）。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。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：工序多而复杂（所镀抗蚀金属最终又要除去），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。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保护金属化孔的方法及设备。该方法解决了如何使金属化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。
实现本发明目的所采用的技术方案为一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法及设备
釆用下列步骤来实现：
1) 胶液粘度调整步骤
2）孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；
3）烘干步骤；
4）去除工作板两面胶膜步骤；
所述孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤包括进板，喷注胶液至上、下储胶槽，压胶入孔，粘去板面胶，出板，这些步骤由孔壁涂胶机来实现。
进一步的，所述液态孔壁抗蚀胶的配方如下：
耐碱抗蚀油墨K-2500 4 kg -6 kg
稀释剂 6000ml-7500ml
进一步的，所述稀释剂为乙二醇丁醚、乙酸丁脂、PMA、甲苯、环已酮凡能溶解湿膜的溶剂都可以。
本发明还有一个目的是提供一种孔壁涂胶机，包括一个由传送辊组成的基板输送平台（1），其特征在于： 所述基板输送平台（1）的上边依次安装有进板探头（23）、上储胶槽（2）、上胶量调节辊（3）、上压胶辊（4）、上粘胶辊(41)、上刮胶刀（8）上粘胶辊（42）、上刮胶刀（9）、上粘胶辊（43）、上刮胶刀（10），所述基板输送平台（1）下边依次设有下压胶辊（7）、下胶量调节辊（6） 、下储胶槽（5），下粘胶辊（44）、下刮胶刀（11）、下粘胶辊（45）、下刮胶刀（12）、下粘胶辊（46）、下刮胶刀（13），储胶斗（15）、胶泵（16），所述上粘胶辊（41）、（42）、（43）的上边依次对应设有三个润湿流胶嘴（28），三个所述润湿流胶嘴（28）安装在润湿流胶车（27）上、所述润湿流胶车（27）安装在滑轨和丝杆（26）上，所述储胶斗（15）的上部通过管道与胶液回收漏斗（14）底部连通，所述储胶斗（15）的下部与胶泵（16）的入口连通，所述胶泵（16）的出口通过管道和流量开关（24）与上储胶槽（2）、下储胶槽（5）以及三个润湿流胶嘴（28）连通，并用流量调节阀（33）控制各分路的流量，所述储胶斗（15）内安装有胶液搅拌器（17）、过滤网（35）、温度探头（19）、粘度探测器（20），所述储胶斗（15）的下面依次装有胶液加热器（18）、重量传感器（37），所述储胶斗（15）通过管道与电磁阀（30）的出口相连、所述电磁阀（30）的入口与自动补加储胶桶（29）连通，所述储胶桶（29）的下面是重量传感器（38），所述储胶桶（29）内装有搅拌器（40），所述储胶斗（15）通过管道与电磁阀（32）的出口相连，所述电磁阀（32）的入口与储稀释剂桶（31）相连，所述储稀释剂桶（31）的下边是重量传感器（39），所述基板输送平台（1）的下面设有传送电机（22），所述上刮胶刀（8）（9）（10）和下刮胶刀（11）（12）（13）上各按装一个气缸（34）。
进一步的，所述上储胶槽(2) 安装在上胶量调节辊(3)的上面, 与所述上压胶棍(4) 形成储胶容积, 调整胶量调节辊与上压胶辊（4）的间隙就能控制工作时的压胶量。
进一步的，所述上压胶辊（4）把自身粘的胶压入工作板孔中。
进一步的，所述下储胶槽（5）安装在下胶量调节辊(6)的上面, 与所述下压胶棍(7) 形成储胶容积, 调整胶量调节辊与上压胶辊的间隙就能控制工作时的压胶量。
进一步的，所述下压胶辊（7）把自身粘的胶压入工作板孔中， 操作员可以直接看到胶液灌孔效果， 并对胶量进行调整。
进一步的，所述压胶辊的后面至少有上下粘胶辊一对。
进一步的，所述上下粘胶辊上都安装有清胶刮刀，以便把孔中的胶粘出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.与现有技术相比较，用本发明的方法生产出的工作板经过涂湿膜后再曝光（不管是激光直接成像还是一般曝光机）与干膜掩孔法和图形电镀蚀刻法相比具有以下优点：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。
2.与现有技术相比较，用本发明的方法生产出的工作板、经过丝网直接漏印或直接用喷墨打印机打出抗蚀图形、生产有金属化孔要求的电路板将会在环境污染减少和成本降低方面做岀供献。
3.本方法公开的液态孔壁抗蚀胶具有、容易烘干、蚀刻后易退膜的特点。
4.本方法公开的孔壁涂胶机结构简单，生产方便，设备成本低，产品质量可靠、工作效率高、实现胶液自动补加和自动进行浓度调整、并能实现故障指示和报警功能是企业竞争的有力武器。
附图说明
图1是本发明一种保护金属化孔的方法工艺流程图；
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给出了本发明孔壁涂胶法生产高密度双面和多层印制电路板的方法的工艺流程图，包括以下步骤：
1) 胶液粘度调整步骤；
2）孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；
3）烘干步骤；
4）去除工作板两面胶膜步骤；
所述的孔壁涂覆液态抗蚀胶步骤包括进板，喷注胶液，压胶入孔、粘去板面胶，出板过程，由本发明一种孔壁涂胶机来实现。
所述去除工作板两面胶膜步骤：所使用的打磨机是砂带打磨机，就是钻完孔后去除毛刺的那种，不但要求把表面胶膜清除干净，还要求把孔边缘一圈由于镀铜时尖端放电形成的环状并与工作板面基本垂直的毛刺磨掉，否则生产出的电路板就会因孔边缘一圈无铜而报废。
所述烘干步骤与现有通用工艺操作相同，75°C、25分钟。
实施例2
一种液态孔壁抗蚀胶由下列质量百分比组成;
耐碱抗蚀油墨K-2500 5kg
稀释剂 6000ml
实施例3
一种液态孔壁抗蚀胶由下列质量百分比组成：
耐碱抗蚀油墨K-2500 5kg
稀释剂 7500ml
所述稀释剂为乙二醇丁醚、乙酸丁脂、PMA、甲苯、环已酮等中的一种，凡能很好溶解湿膜的溶剂都可以。
实施例4
图3给出了本发明一种孔壁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），所述基板输送平台（1）的上边依次安装有进板探头（23）、上储胶槽（2）、上胶量调节辊（3）、上压胶辊（4）、上粘胶(41)、上刮胶刀（8）上粘胶辊（42）、上刮胶刀（9）、上粘胶辊（43）、上刮胶刀（10），所述基板输送平台（1）下边依次设有下压胶辊（7）、下胶量调节辊（6） 、下储胶槽（5），下粘胶辊（44）、下刮胶刀（11）、下粘胶辊（45）、下刮胶刀（12）、下粘胶辊（46）、下刮胶刀（13），储胶斗（15）、胶泵（16），所述上粘胶辊（41）、（42）、（43）的上边依次对应设有三个润湿流胶嘴（28），三个所述润湿流胶嘴（28）安装在润湿流胶车（27）上、所述润湿流胶车（27）安装在滑轨和丝杆（26）上，所述储胶斗（15）的上部通过管道与胶液回收漏斗（14）底部连通，所述储胶斗（15）的下部与胶泵（16）的入口连通，所述胶泵（16）的出口通过管道和流量开关（24）与上储胶槽（2）、下储胶槽（5）以及三个润湿流胶嘴（28）连通，并用流量调节阀（33）控制各分路的流量，所述储胶斗（15）内安装有胶液搅拌器（17）、过滤网（35）、温度探头（19）、粘度探测器（20），所述储胶斗（15）的下面依次装有胶液加热器（18）、重量传感器（37），所述储胶斗（15）通过管道与电磁阀（30）的出口相连、所述电磁阀（30）的入口与自动补加储胶桶（29）连通，所述储胶桶（29）的下面是重量传感器（38），所述储胶桶（29）内装有搅拌器（40），所述储胶斗（15）通过管道与电磁阀（32）的出口相连，所述电磁阀（32）的入口与储稀释剂桶（31）相连，所述储稀释剂桶（31）的下边是重量传感器（39），所述基板输送平台（1）的下面设有传送电机（22），所述上刮胶刀（8）（9）（10）和下刮胶刀（11）（12）（13）上各按装一个气缸（34）。
下面对本发明一种保护金属化孔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】原理及原因如下：
第一孔壁成膜的原理是：孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶并用粘胶辊把板面和孔内胶尽量粘走、孔越大粘胶辊越软粘走的胶就越多越深，Φ２以上孔除孔壁外孔内胶几乎粘完、又因固体物含量只有20-40％，因此干燥后除孔壁有胶膜外，多余的胶就在孔中心形成薄膜，不影响以后的退膜。（过去有一种工艺叫堵孔法，因堵孔物难以退除、难以实现自动化生产被淘汰）
第二液态孔壁抗蚀胶的配方使用耐碱抗蚀油墨、是因为耐碱抗蚀油墨具有耐显影液的特性，实现湿膜曝光显影形成的抗蚀图形和孔壁抗蚀胶膜一起在蚀刻时对线路图形的保护。
第三本发明一种孔壁涂胶机的工作原理及步骤如下：
（1）把搅拌好的液态孔壁抗蚀胶加入储胶斗并调好粘度（仅初始工作时调配一次，以后实现自动补加、自动调整）；
（2）液态抗蚀胶在胶泵的作用下进入上，下储胶槽以及三个润湿流胶嘴。
（3）分别调整上，下胶量调节辊，使上，下压胶辊都粘满胶液并塞入基板孔内，完成塞孔的抗蚀胶流入回胶槽再流入储胶斗形成回路；
（4）待机时通过单片机控制、设定间隔时间把胶液流在粘胶辊（41）（42）（43）上（并自动张开清胶刮刀），使所粘胶辊处于润混状态；
（5）基板两面各经三道粘胶辊，因为粘胶辊上都按装有刮胶刀，使基板表面和孔内的大部分抗蚀胶清除（不要求全部清除）；
（6）烘干75±5℃25分钟。
通过单片机实现以下工作状态和功能：
（1）自动检测胶液浓度并自动调整。
（2）当放入工作板时、机器自动进入工作状态、当到设定的时间还不进板时、机器自动进入待机状态。
（3）工作状态自动完成传送增速、供胶量增大、刮刀自动清胶、到设定时间不放板自动转入待机状态。
（4）到待机状态时自动完成传送减速、供胶量减少、刮刀张开、每到设定时点自动把胶液流在粘胶辊（41）(42)（43）上实现对粘胶辊的润湿。当放板时自动进入工作状态。
（5）自动实现储胶桶和稀释剂桶下限报警、胶液超温报警。
（6）具有机器故障查询功能。
【２】工艺流程：
（1）在初始生产时把搅拌好的液态孔壁抗蚀胶加入储胶斗并调好粘度，正常工作以后由单片机完成胶液自动补加和胶液浓度自动调整。
（2）液态抗蚀胶在胶泵的作用下进入上，下储胶槽。
（3）分别调整上，下胶量调节辊并观察使上，下压胶辊都粘满胶液并塞入工作板孔内后有溢出孔外，完成塞孔的抗蚀胶流入回胶槽再流入储胶斗形成回路。
（4）上，下压胶辊将液态孔壁抗蚀胶压入导通孔内。
（5）基板两面各经三道粘胶辊，因为粘胶辊上都按装有刮胶刀，使基板表面和孔内的大部分抗蚀胶清除（不要求全部清除）
（6）烘干75±5℃25分钟。
（7）冷却后打磨
【３】生产环境要求：
温度 20±2℃、湿度55±％RH、灯光，波长大于430nm的黄光，
【４】主要工艺参数：
孔壁涂胶机工艺参数：抗蚀胶温度20±2℃、抗蚀胶粘度25-50秒福特2#杯，烘烤75℃±5，25分钟。
本发明为用湿膜抗蚀图形蚀刻法、生产有孔金属化孔的电路板、提供了可靠的基础，因此实现以下优点；
第一湿膜电路图形精度高。（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10、图11、图12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4、图5、图6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7、图8、图9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 (10)
1.一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法，其持征在于：包括下列步骤：
1) 胶液粘度调整步骤；
2）孔壁涂覆液态孔壁抗蚀胶步骤；
3）烘干步骤；
4）去除工作板两面胶膜步骤。
2.根据权利要求1所述的一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法，其特征在于：所述液态孔壁抗蚀胶的配方如下：
耐碱抗蚀油墨K-2500 4kg -6kg
稀释剂 6000ml-7500ml。
3.根据权利要求2所述的一种孔壁涂胶法生产双面和多层电路板的方法，其特征在于：所述稀释剂为乙二醇丁醚、乙酸丁脂、PMA、甲苯、环已酮中的一种。
4.一种孔壁涂胶机，包括一个由传送辊组成的基板输送平台（1），其特征在于： 所述基板输送平台（1）的上边依次安装有进板探头（23）、上储胶槽（2）、上胶量调节辊（3）、上压胶辊（4）、上粘胶辊(41)、上刮胶刀（8）上粘胶辊（42）、上刮胶刀（9）、上粘胶辊（43）、上刮胶刀（10），所述基板输送平台（1）下边依次设有下压胶辊（7）、下胶量调节辊（6） 、下储胶槽（5），下粘胶辊（44）、下刮胶刀（11）、下粘胶辊（45）、下刮胶刀（12）、下粘胶辊（46）、下刮胶刀（13），储胶斗（15）、胶泵（16），所述上粘胶辊（41）、（42）、（43）的上边依次对应设有三个润湿流胶嘴（28），三个所述润湿流胶嘴（28）安装在润湿流胶车（27）上、所述润湿流胶车（27）安装在滑轨和丝杆（26）上，所述储胶斗（15）的上部通过管道与胶液回收漏斗（14）底部连通，所述储胶斗（15）的下部与胶泵（16）的入口连通，所述胶泵（16）的出口通过管道和流量开关（24）与上储胶槽（2）、下储胶槽（5）以及三个润湿流胶嘴（28）连通，并用流量调节阀（33）控制各分路的流量，所述储胶斗（15）内安装有胶液搅拌器（17）、过滤网（35）、温度探头（19）、粘度探测器（20），所述储胶斗（15）的下面依次装有胶液加热器（18）、重量传感器（37），所述储胶斗（15）通过管道与电磁阀（30）的出口相连、所述电磁阀（30）的入口与自动补加储胶桶（29）连通，所述储胶桶（29）的下面是重量传感器（38），所述储胶桶（29）内装有搅拌器（40），所述储胶斗（15）通过管道与电磁阀（32）的出口相连，所述电磁阀（32）的入口与储稀释剂桶（31）相连，所述储稀释剂桶（31）的下边是重量传感器（39），所述基板输送平台（1）的下面设有传送电机（22），所述上刮胶刀（8）（9）（10）和下刮胶刀（11）（12）（13）上各按装一个气缸（34）。
5.根据权利要求4所述的一种孔壁涂胶机，其特征在于：所述上储胶槽(2) 安装在上胶量调节辊(3)的上面, 与所述上压胶棍(4) 形成储胶容积。
6.根据权利要求4所述的一种孔壁涂胶机，其特征在于：所述上压胶辊（4）把自身粘的胶压入工作板孔中。
7.根据权利要求4所述的一种孔壁涂胶机，其特征在于：所述下储胶槽（5）安装在下胶量调节辊(6)的上面, 与所述下压胶棍(7) 形成储胶容积。
8.根据权利要求4所述的孔壁涂胶机，其特征在于：所述下压胶辊（7）把自身粘的胶压入工作板孔中， 操作员可以直接看到胶液灌孔效果， 并对胶量进行调整。
9.根据权利要求4所述的孔壁涂胶机，其特征在于：所述压胶辊的后面至少少有上下粘胶辊一对。
10.根据权利要求6所述的孔壁涂胶机，其特怔在于：所述上下粘胶辊上都安装有清胶刮刀，以便把孔中的胶粘出。
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