CN106793571A - 一种通孔电镀填孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通孔电镀填孔方法，所述方法首先对已形成的通孔的印制电路板进行周期脉冲电镀，这种电镀方式可使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，电镀后的通孔内部被电镀铜封闭，无气泡无孔洞，电镀后通孔两端成型为厚径比小于1的两个盲孔，然后采用常规填孔电镀的方法填平盲孔。所述填孔方法解决了常规填孔工艺中孔内易形成空洞、最终导致孔口凹陷，无法满足客户的需求的问题，而且该工艺流程简单，生产成本低，利于批量化工业生产。

Description

一种通孔电镀填孔方法

技术领域

本发明属于印制电路板生产技术领域，涉及一种通孔填孔方法，具体地说涉及一种通孔电镀填孔方法。

背景技术

标准的多层印制电路板结构通常含有内层线路和外层线路，然后利用钻孔工艺以及孔内金属化的制程，实现各层线路的导通和内部连接功能。在电子产品日趋复杂的前提下，积体电路元件的接点距离随之减小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的的长度局部性缩短，这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术达成目标。由于线路密度的增加，零件的封装方式不断更新，为了让有限的印制电路板面积能放置更多更高性能的零件，除了使线路宽度越来越窄，孔径也需进一步缩小。

近年来，电子产品不断朝着轻薄短小的目标发展，上游IC芯片日趋微小化，在有限的表面装载更多微器件使得传统的过孔与导通孔互联的多层印制电路板已逐渐无法满足产品需求。同时半导体行业的元件垂直整合、直接连通，尽量减少透过电路板或封装基板来做电讯互通，而且为了提高高频信号的传输功能，从上游的半导体制程到中游的封装载板制程，一直到下游的电路板制程，均需要对印制电路板上的孔进行填孔处理，这一方面可防止表面喷锡时锡渗入孔内造成线路短路，同时可以维持孔表面平整度、满足对阻抗的要求，还能避免线路信号受损。

目前常规填孔方法包括导电膏塞孔、树脂塞孔和导电浆塞孔，其中，导电膏塞孔技术主要是用在积层技术中填充埋孔，利用导电膏制造平表面，随后对其金属化，然后进行增层，导电膏相对于绝缘性填充材料来说散热性较好，但是导电膏塞孔工艺流程较为复杂，同时为了使基板表面平整，还需要将多余的导电膏研磨平整，这很容易引起基板的翘曲或变形。

树脂塞孔技术又包括压合填孔和树脂油墨塞孔两种方式，其中压合填孔比较适合厚径比低、孔数少的印制电路板，芯板通孔的树脂塞孔工艺可以为高密度互连板增层制作提供一个平坦的表面，这种平坦的表面能够确保受控阻抗在高频应用中的关键电路层之间的传导。但是树脂塞孔工艺中还存在如下问题：对于厚径比较高的电路板，板厚较大、孔径较小，一次塞孔难以将孔塞实，而且树脂这种易收缩形变的材质会因树脂的收缩难以实现孔塞得饱满，树脂内气泡难以消除、板面树脂残胶难以消除。而在高频通讯产品的生产过程中，上游客户对印制电路板的塞孔凹凸度要求极严，通常塞孔位凹陷要求≤3μm，普通的导电膏塞孔、树脂塞孔或是铜浆塞孔无法达到标准，而且树脂塞孔和导电浆塞孔易形成塞孔气泡，烘板固化时容易发生膨胀，造成孔内空洞和冷却后孔口凹陷等缺陷。与此同时，上述填孔方法流程长、需要先镀满孔铜，再塞孔、烘板、砂带磨板、整板电镀，造成生产资源浪费、生产成本高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于传统填孔方法填孔不饱满、易产生气泡、导致孔内空洞、孔口凹陷，且填孔工艺流程长、生产成本高，从而提出一种塞孔效果好、可达到较高孔口凹陷标准、流程简单、生产成本低廉的通孔电镀填孔方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种通孔电镀填孔方法，所述方法包括如下步骤：

S1、前工序；

S2、外层钻孔，根据板厚，利用预设的钻孔资料进行钻孔加工；

S3、全板电镀，采用周期脉冲电镀在印制电路板表面以及孔内电镀铜，使通孔内被铜封闭，在印制电路板两面成型为盲孔；

S4、填孔电镀，填平所属盲孔；

S5、外层图形制作，曝光显影后形成外层图形，然后进行图形电镀，增加线路和孔内镀层厚度。

作为优选，所述步骤S3中，所述周期脉冲电镀过程中，电流密度为0.5-1.5ASD，正向脉冲与反向脉冲的强度比为1:2-5，正向脉冲与反向脉冲的时间比为31-10:1。

作为优选，所述步骤S4中，所述填孔电镀包括第一电镀阶段和第二电镀阶段，其中，所述第一电镀阶段的电流密度为0.5-1ASD，电镀时间为15-20min，所述第二电镀阶段的电流密度为1-2ASD，电镀时间为60-75min。

作为优选，所述前工序包括如下步骤：

S11、开料，按照设计要求将内层芯板和外层铜箔材料裁切为所需尺寸；

S12、内层线路图形制作，将底片上的图形转移到内层芯板表面；

S13、内外层压合，将内层芯板与半固化片以及外层铜箔叠合在一起并按照工艺参数将其压合为多层印制电路板。

作为优选，所述步骤S12之前包括采用3％-5％的酸性溶液清洗板面和微蚀的步骤，所述步骤S12之后还包括内层蚀刻的步骤，利用药液蚀刻出线路图形。

作为优选，所述步骤S13之前包括棕化的步骤，以增大铜面的粗糙度和与所述半固化片的接触面积。

作为优选，所述步骤S5中曝光的能量为6级曝光尺或21级曝光尺。

作为优选，所述步骤S5后还包括在板面制备阻焊层、表面处理、成型的工序。

作为优选，所述表面处理为热风整平、电镀镍金、化学沉镍金或沉银工艺。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的通孔电镀填孔方法，所述方法包括如下步骤：S1、前工序；S2、外层钻孔，根据板厚，利用预设的钻孔资料进行钻孔加工；S3、全板电镀，采用周期脉冲电镀在印制电路板表面以及孔内电镀铜，使孔内被铜封闭，在印制电路板两面成型为盲孔；S4、填孔电镀，填平所属盲孔；S5、外层图形制作，曝光显影后形成外层图形，然后进行图形电镀，增加线路和孔内镀层厚度。首先对已形成的通孔的印制电路板进行周期脉冲电镀，这种电镀方式可使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，电镀后的通孔内部被电镀铜封闭，无气泡无孔洞，电镀后通孔两端成型为厚径比小于1的两个盲孔，然后采用常规填孔电镀的方法填平盲孔。所述填孔方法解决了常规填孔工艺中孔内易形成空洞、最终导致孔口凹陷，无法满足客户的需求的问题，而且该工艺流程简单，生产成本低，利于批量化工业生产。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种通孔电镀填孔方法，所述方法包括如下步骤：

S1、前工序，所述前工序又包括如下步骤：

S11、开料，按照设计要求将内层芯板和外层铜箔材料裁切为所需尺寸，所述内层芯板为覆铜板，其由铜箔和绝缘层压合而成，依铜厚可分为H/Hoz,1/1oz，2/2o等种类，开料后为防止板材涨缩，还需进行烤板。

S12、内层线路图形制作，将底片上的图形转移到内层芯板表面，首先，对铜面进行酸洗，采用3％的常规酸性溶液清洗板面，去除铜面氧化层以及原铜基材上为防止铜氧化的保护层，然后进行碱性微蚀，以得到充分粗化的铜表面，增加后续贴覆的干膜与铜面的附着性；在经过微蚀的铜面通过热压的方式贴覆抗蚀干膜，通过曝光将菲林上的图形转移到板面，显影后未与显影液反应的部分留在板面，形成内层图形，蚀刻去除非线路部分，留下线路图形。

S13、内外层压合，将内层芯板与半固化片以及外层铜箔叠合在一起并按照工艺参数将其压合为多层印制电路板，首先棕化铜面，在铜面形成棕化层，增大铜面的粗糙度和与所述半固化片的接触面积，同时使铜面钝化以免发生不良反应，将内层芯板与半固化片和外层铜箔按照顺序排列叠合并采用定位铆钉固定，按照工艺参数在一定压力、温度和时间条件下压合成为一块完整的多层印制电路板，压合后的电路板还可在冷压仓进行冷压，使板内部温度降低从而释放板的内应力，防止板曲。

S2、外层钻孔，根据板厚，利用预设的钻孔资料和数控钻机进行钻孔加工，在印制电路板上形成通孔等导通、插件孔，用于元件焊接、装配以及层与层之间导通；

S3、全板电镀，采用与常规的直流电解方法进行全板电镀不同，本实施例采用周期脉冲电镀在印制电路板表面以及孔内电镀铜，使通孔内被铜封闭，在印制电路板两面成型为厚径比小于1的盲孔，所述周期脉冲电镀过程为周期换向脉冲(PPR)电镀方法，即在电镀过程中，提供方波脉冲电流，一个正向脉冲后接一个反向脉冲，本实施例中，电镀的电流密度为1ASD，电镀时间为30min，每个正向脉冲与反向脉冲的强度比为1:3.5，正向脉冲与反向脉冲的时间比为20:1，具体如表1所示，电镀包括一个直流电镀阶段，这一阶段填充孔的5％，然后进行脉冲双向电镀，以正脉冲电镀200ms后负脉冲电镀10ms，填充孔20％，以正脉冲电镀100ms后负脉冲电镀5ms，填孔30％，以正脉冲电镀80ms后负脉冲电镀4ms，又填孔30％，以正脉冲电镀40ms后负脉冲电镀2ms，填孔10％，最后以正脉冲电镀20ms后负脉冲电镀1ms，填孔5％，完成全板电镀，孔内部100％被镀铜充填。

表1

S4、填孔电镀，填平所属盲孔，使孔口表面平整，无凸出或凹陷，满足客户需求，所述填孔电镀包括第一电镀阶段和第二电镀阶段，其中，所述第一电镀阶段的电流密度为0.75ASD，电镀时间为18min，所述第二电镀阶段的电流密度为1.5ASD，电镀时间为70min。

S5、外层图形制作，曝光显影后形成外层图形，然后进行图形电镀，增加线路和孔内镀层厚度，将印制电路板表面贴感光干膜，并用菲林图形进行对位，然后经过能量为6级曝光尺的曝光能量曝光，再通过显影机将未被曝光反应的感光干膜溶解掉，得到需要的外层图形，在贴干膜之前也包括以3％的酸液洗涤板面的步骤。然后图形电镀，增加导线和孔内铜层厚度，提高孔内镀层电性能和物理化学性能，之后在板面和孔内镀锡层，蚀刻去除干膜，此时锡层起到保护铜面的作用，蚀刻完成后清洗除锡。

S6、制备阻焊层，通过丝网将阻焊油墨印刷到板面，并在一定温度、时间及通风下使油墨中的溶剂初步挥发，再用菲林将所需焊盘和孔保护后进行曝光，显影时将未反应的油墨溶解掉，得到所需的焊盘和孔，阻焊层起到绝缘、保护、耐酸碱的作用，印刷字符标记后进行表面处理，防止表面的铜层被氧化和损坏，本实施例中，所述表面处理的工艺为热风整平，将印制电路板完全覆盖焊料后，经过高压热风将表面和孔内的多余焊料吹掉，并整平附着于焊盘与孔壁的焊料。最后成型，按照需求规格的尺寸裁切印制电路板，测试电路板的开短路情况及电性能，合格后包装出货。

实施例2

本实施例提供一种通孔电镀填孔方法，所述方法包括如下步骤：

S1、前工序，所述前工序又包括如下步骤：

S11、开料，按照设计要求将内层芯板和外层铜箔材料裁切为所需尺寸，所述内层芯板为覆铜板，其由铜箔和绝缘层压合而成，依铜厚可分为H/Hoz,1/1oz，2/2o等种类，开料后为防止板材涨缩，还需进行烤板。

S12、内层线路图形制作，将底片上的图形转移到内层芯板表面，首先，对铜面进行酸洗，采用4％的常规酸性溶液清洗板面，去除铜面氧化层以及原铜基材上为防止铜氧化的保护层，然后进行碱性微蚀，以得到充分粗化的铜表面，增加后续贴覆的干膜与铜面的附着性；在经过微蚀的铜面通过热压的方式贴覆抗蚀干膜，通过曝光将菲林上的图形转移到板面，显影后未与显影液反应的部分留在板面，形成内层图形，蚀刻去除非线路部分，留下线路图形。

S13、内外层压合，将内层芯板与半固化片以及外层铜箔叠合在一起并按照工艺参数将其压合为多层印制电路板，首先棕化铜面，在铜面形成棕化层，增大铜面的粗糙度和与所述半固化片的接触面积，同时使铜面钝化以免发生不良反应，将内层芯板与半固化片和外层铜箔按照顺序排列叠合并采用定位铆钉固定，按照工艺参数在一定压力、温度和时间条件下压合成为一块完整的多层印制电路板，压合后的电路板还可在冷压仓进行冷压，使板内部温度降低从而释放板的内应力，防止板曲。

S2、外层钻孔，根据板厚，利用预设的钻孔资料和数控钻机进行钻孔加工，在印制电路板上形成通孔等导通、插件孔，用于元件焊接、装配以及层与层之间导通；

S3、全板电镀，采用与常规的直流电解方法进行全板电镀不同，本实施例采用周期脉冲电镀在印制电路板表面以及孔内电镀铜，使通孔内被铜封闭，在印制电路板两面成型为厚径比小于1的盲孔，所述周期脉冲电镀过程为周期换向脉冲(PPR)电镀方法，即在电镀过程中，提供方波脉冲电流，一个正向脉冲后接一个反向脉冲，本实施例中，电镀的电流密度为1.5ASD，电镀时间为40min，每个正向脉冲与反向脉冲的强度比为1:5，正向脉冲与反向脉冲的时间比为10:1，具体如表2所示。

表2

S4、填孔电镀，填平所属盲孔，使孔口表面平整，无凸出或凹陷，满足客户需求，所述填孔电镀包括第一电镀阶段和第二电镀阶段，其中，所述第一电镀阶段的电流密度为1ASD，电镀时间为20min，所述第二电镀阶段的电流密度为2ASD，电镀时间为75min。

S5、外层图形制作，曝光显影后形成外层图形，然后进行图形电镀，增加线路和孔内镀层厚度，将印制电路板表面贴感光干膜，并用菲林图形进行对位，然后经过能量为6级曝光尺的曝光能量曝光，再通过显影机将未被曝光反应的感光干膜溶解掉，得到需要的外层图形，在贴干膜之前也包括以3％的酸液洗涤板面的步骤。然后图形电镀，增加导线和孔内铜层厚度，提高孔内镀层电性能和物理化学性能，之后在板面和孔内镀锡层，蚀刻去除干膜，此时锡层起到保护铜面的作用，蚀刻完成后清洗除锡。

S6、制备阻焊层，通过丝网将阻焊油墨印刷到板面，并在一定温度、时间及通风下使油墨中的溶剂初步挥发，再用菲林将所需焊盘和孔保护后进行曝光，显影时将未反应的油墨溶解掉，得到所需的焊盘和孔，阻焊层起到绝缘、保护、耐酸碱的作用，印刷字符标记后进行表面处理，防止表面的铜层被氧化和损坏，本实施例中，所述表面处理的工艺为电镀镍金，其中所镀的镍层厚度为4-5μm，镍层作为金层的衬底，可以起到显著提高耐磨性的作用，同时作为阻挡层可以有效防止铜与其它金属的扩散。最后成型，按照需求规格的尺寸裁切印制电路板，测试电路板的开短路情况及电性能，合格后包装出货。

实施例3

本实施例提供一种通孔电镀填孔方法，所述方法包括如下步骤：

S1、前工序，所述前工序又包括如下步骤：

S11、开料，按照设计要求将内层芯板和外层铜箔材料裁切为所需尺寸，所述内层芯板为覆铜板，其由铜箔和绝缘层压合而成，依铜厚可分为H/Hoz,1/1oz，2/2o等种类，开料后为防止板材涨缩，还需进行烤板。

S12、内层线路图形制作，将底片上的图形转移到内层芯板表面，首先，对铜面进行酸洗，采用5％的常规酸性溶液清洗板面，去除铜面氧化层以及原铜基材上为防止铜氧化的保护层，然后进行碱性微蚀，以得到充分粗化的铜表面，增加后续贴覆的干膜与铜面的附着性；在经过微蚀的铜面通过热压的方式贴覆抗蚀干膜，通过曝光将菲林上的图形转移到板面，显影后未与显影液反应的部分留在板面，形成内层图形，蚀刻去除非线路部分，留下线路图形。

S13、内外层压合，将内层芯板与半固化片以及外层铜箔叠合在一起并按照工艺参数将其压合为多层印制电路板，首先棕化铜面，在铜面形成棕化层，增大铜面的粗糙度和与所述半固化片的接触面积，同时使铜面钝化以免发生不良反应，将内层芯板与半固化片和外层铜箔按照顺序排列叠合并采用定位铆钉固定，按照工艺参数在一定压力、温度和时间条件下压合成为一块完整的多层印制电路板，压合后的电路板还可在冷压仓进行冷压，使板内部温度降低从而释放板的内应力，防止板曲。

S2、外层钻孔，根据板厚，利用预设的钻孔资料和数控钻机进行钻孔加工，在印制电路板上形成通孔等导通、插件孔，用于元件焊接、装配以及层与层之间导通；

S3、全板电镀，采用与常规的直流电解方法进行全板电镀不同，本实施例采用周期脉冲电镀在印制电路板表面以及孔内电镀铜，使通孔内被铜封闭，在印制电路板两面成型为厚径比小于1的盲孔，所述周期脉冲电镀过程为周期换向脉冲(PPR)电镀方法，即在电镀过程中，提供方波脉冲电流，一个正向脉冲后接一个反向脉冲，本实施例中，电镀的电流密度为0.5ASD，电镀时间为50min，每个正向脉冲与反向脉冲的强度比为1:2，正向脉冲与反向脉冲的时间比为30:1，具体如表3所示。

表3

S4、填孔电镀，填平所属盲孔，使孔口表面平整，无凸出或凹陷，满足客户需求，所述填孔电镀包括第一电镀阶段和第二电镀阶段，其中，所述第一电镀阶段的电流密度为0.5ASD，电镀时间为15min，所述第二电镀阶段的电流密度为1ASD，电镀时间为60min。

S5、外层图形制作，曝光显影后形成外层图形，然后进行图形电镀，增加线路和孔内镀层厚度，将印制电路板表面贴感光干膜，并用菲林图形进行对位，然后经过能量为21级曝光尺的曝光能量曝光，再通过显影机将未被曝光反应的感光干膜溶解掉，得到需要的外层图形，在贴干膜之前也包括以3％的酸液洗涤板面的步骤。然后图形电镀，增加导线和孔内铜层厚度，提高孔内镀层电性能和物理化学性能，之后在板面和孔内镀锡层，蚀刻去除干膜，此时锡层起到保护铜面的作用，蚀刻完成后清洗除锡。

S6、制备阻焊层，通过丝网将阻焊油墨印刷到板面，并在一定温度、时间及通风下使油墨中的溶剂初步挥发，再用菲林将所需焊盘和孔保护后进行曝光，显影时将未反应的油墨溶解掉，得到所需的焊盘和孔，阻焊层起到绝缘、保护、耐酸碱的作用，印刷字符标记后进行表面处理，防止表面的铜层被氧化和损坏，本实施例中，所述表面处理的工艺为化学沉镍金，即利用常规化学方法在电路板表面镀Ni/Au，其中镍层的厚度为3-6μm，金层厚度为0.05-0.1μm，镍在焊锡与铜之间形成阻隔层，焊接时，金融化在焊锡中，焊锡与镍形成Ni/Sn金属间化合物，镀金层可以防止电路板在存储期间Ni氧化或钝化。作为可变换的实施方式，所述表面处理还可以为沉银工艺，在电路板表面沉一层厚度为0.1-0.4μm的银层，所述银层作为保护膜，使铜面被密封于银层之下，延长了电路板的使用寿命，同时银层表面平整，可焊性良好。最后成型，按照需求规格的尺寸裁切印制电路板，测试电路板的开短路情况及电性能，合格后包装出货。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、前工序；

S2、外层钻孔，根据板厚，利用预设的钻孔资料进行钻孔加工；

S3、全板电镀，采用周期脉冲电镀在印制电路板表面以及孔内电镀铜，使通孔内被铜封闭，在印制电路板两面成型为盲孔；

S4、填孔电镀，填平所属盲孔；

S5、外层图形制作，曝光显影后形成外层图形，然后进行图形电镀，增加线路和孔内镀层厚度。

2.根据权利要求1所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述周期脉冲电镀过程中，电流密度为0.5-1.5ASD，正向脉冲与反向脉冲的强度比为1:2-5，正向脉冲与反向脉冲的时间比为30-10:1。

3.根据权利要求2所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述填孔电镀包括第一电镀阶段和第二电镀阶段，其中，所述第一电镀阶段的电流密度为0.5-1ASD，电镀时间为15-20min，所述第二电镀阶段的电流密度为1-2ASD，电镀时间为60-75min。

4.根据权利要求3所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述前工序包括如下步骤：

S11、开料，按照设计要求将内层芯板和外层铜箔材料裁切为所需尺寸；

S12、内层线路图形制作，将底片上的图形转移到内层芯板表面；

S13、内外层压合，将内层芯板与半固化片以及外层铜箔叠合在一起并按照工艺参数将其压合为多层印制电路板。

5.根据权利要求4所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述步骤S12之前包括采用3％-5％的酸性溶液清洗板面和微蚀的步骤，所述步骤S12之后还包括内层蚀刻的步骤，利用药液蚀刻出线路图形。

6.根据权利要求5所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述步骤S13之前包括棕化的步骤，以增大铜面的粗糙度和与所述半固化片的接触面积。

7.根据权利要求6所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述步骤S5中曝光的能量为6级曝光尺或21级曝光尺。

8.根据权利要求7所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述步骤S5后还包括在板面制备阻焊层、表面处理、成型的工序。

9.根据权利要求8所述的通孔电镀填孔方法，其特征在于，所述表面处理为热风整平、电镀镍金、化学沉镍金或沉银工艺。