CN106973493A - Pcb的制作方法及pcb - Google Patents

Abstract

本发明提供一种PCB的制作方法，包括以下步骤：1)提供若干芯板，以备压合制得PCB并且PCB上开设盲孔，其中，在用于对应盲孔底面的芯板表面设置盲孔目标PAD以及在该芯板的板边设置X‑ray对位标靶；2)将若干芯板进行压合形成压合板；3)提供X‑ray钻靶机，通过X‑ray扫描并抓取压合板上对应每处的各个X‑ray对位标靶，算取每处的X‑ray对位标靶的中心点后钻出标靶孔；4)提供CCD钻机，CCD钻机抓取标靶孔对位，按自动调节补偿方式确定压合板板面上对应芯板的盲孔目标PAD的钻孔位置，并且钻设盲孔；5)提供激光钻机，将CCD钻机钻盲孔后余留下的残留物烧蚀，露出盲孔目标PAD，制得深微盲孔。本发明PCB制作方法可快速地准确地实现高阶深微盲孔的加工。

Description

PCB的制作方法及PCB

技术领域

本发明涉及电路板(Printed Circuit Board，PCB)的制作方法，尤其涉及一种PCB高阶深微盲孔的加工方法及加工后制得的PCB。

背景技术

盲孔技术的开发与应用极大地推动了高密度集成电路技术和微电子技术的发展，使电子产品的体积变得更轻、更薄、更小，功能高度密集，性能越来越强，PCB通常为多层芯板压合形成，在PCB上开设高阶盲孔尤为常见，通常，业界对于几阶盲孔的称法对应为盲孔贯通的芯板层数，如盲孔仅开设在外侧第一层芯板上则为一阶盲孔，贯通第一层及相邻的第二层芯板则成为二阶盲孔，以此类推，一般超过一阶以上的盲孔可称为高阶盲孔。目前行业内的高阶盲孔的制作均是采取逐次压合增层技术制作和机械盲孔加工技术制作，就是在每压合一层后在该层上通过机械刀具开设对应下层盲孔位置的通孔，以与下层的盲孔连通。但是逐次层压并开孔连通的制作的PCB存在制作成本高、制作周期长；尤其，由于存在多次压合、沉铜电镀等带来的诸多技术问题(如变形、尺寸涨缩、电镀盲孔空洞等)，在层压中，连接芯板间的半固化片(又称P片)易变形，尤其是越在下方的半固化片，被反复层压，各半固化片的形变率不统一，材料的胀缩不同，使得开设阶梯孔时各层孔对位连通非常难。

此外，一阶盲孔也不局限于仅为在一个芯板层上开设，也可为多个芯板层压合呈一个整体的多层板后，然后通过机械钻刀一次钻通预设深度形成一阶盲孔，该一阶盲孔可贯通有若干层芯板，此后在改多层板上层压一层并钻孔连通一阶盲孔则可称为二阶盲孔，几阶盲孔的称法可以此类推。此种高阶盲孔最底端的多层板在通过机械开盲孔时存在控深精度低，难以达到指定层，对相邻层介质层厚度要求高，并且会损伤介质层厚度，存在电气性能隐患(耐高压测试等)，并且孔径越小，制作成本和制作难度越大。为了解决上述工艺制作高阶盲孔的难题，故研究开发新的高阶深微盲孔技术，实现任意层之间的互联。

发明内容

鉴于以上所述，本发明有必要提供一种深微盲孔加工方法，可以保证盲孔与目标PAD(PAD可译为垫或标靶点)对位良好和实现高阶深微盲孔的加工。

一种深微盲孔加工方法，包括以下步骤：

1)提供若干芯板，对芯板上加工电路图形，并且选择对应盲孔底面的芯板上设置盲孔目标PAD以及在该芯板的板边设置X-ray对位标靶；

2)将若干芯板进行压合形成压合板，其中，设有对位标靶以及X-ray对位标靶的芯板处于压合板的内层中；

3)提供X-ray钻靶机，通过X-ray扫描并抓取压合板上对应每处的各个X-ray对位标靶，算取每处的X-ray对位标靶的中心点后钻出标靶孔；

4)提供CCD钻机，CCD钻机抓取标靶孔对位，按自动调节补偿方式确定压合板板面上对应芯板的盲孔目标PAD的钻孔位置，并且钻设预设的深度后在盲孔内预留残留物；

5)提供激光钻机，将CCD钻机钻盲孔后余留下的残留物烧蚀，露出盲孔目标PAD，制得深微盲孔。

进一步地，步骤1)中，芯板上的电路图形与盲孔目标PAD电性导通，与X-ray对位标靶未导通。

进一步地，步骤2)中，先将各芯板堆叠且相邻芯板间设置有半固化片，然后一次性将各芯板压合在一起。

进一步地，步骤3)中，获得X-ray对位标靶的中心点后，钻靶机从压合板的表面一次性钻通获得标靶孔。

进一步地，步骤3)中，压合板上对应X-ray对位标靶上方的钻孔区域未设置金属层阻挡X-ray扫描。

进一步地，步骤4)中，通过标靶孔与压合前X-ray对位标靶所在层位置的比较，获得偏移率，对应地算出所在层盲孔目标PAD的偏移位置，以获得钻盲孔的位置。

进一步地，步骤4)中，CCD钻机按照与盲孔孔径等大的机械钻刀进行控深钻，将控深钻钻至距离盲孔目标PAD2mil-2.5mil，并且压合板上钻盲孔处的表面为铜面。

进一步地，步骤5)中，在激光烧蚀时，使用比机械钻孔的钻嘴周边大2mil的光圈进行激光烧蚀。

更进一步地，步骤5)中，盲孔孔径≥12mil时，先以盲孔目标PAD的中心为圆心进行中心光圈烧蚀，然后再在中心光圈的外环设定圆心环线，在圆心环线上等距地设定圆心进行外环光圈照射烧蚀，并且外环光圈的圆周较盲孔的周线超出2mil-2.5mil。

此外，本发明还提供一种PCB，其上开设有深微盲孔，所述深微盲孔通过所述的制作方法制成。

相较于现有技术，本发明PCB深微盲孔的制作方法，对于L3(三层)或者Ln-2层及以上的芯板层通过在设有盲孔目标PAD的芯板上增加X-RAY对位标靶，在芯板层压后使用X-RAY钻靶机扫描抓取压合板的X-ray对位标靶，根据每处X-ray对位标靶位置，算取中心点后钻出标靶孔。然后使用CCD钻机进行钻孔，钻孔以原钻出的X-RAY标靶孔进行CCD定位，按自动拉伸补偿方式确定压合板板面盲孔钻孔位置，钻孔时将对应处按与要求盲孔孔径进行等大机械控深钻，然后通过激光钻机将CCD钻机钻盲孔后余留下的树脂烧蚀干净，露出盲孔的底部的盲孔目标PAD。如此，可快速，准确地钻出深微盲孔，可以保证盲孔与深微盲孔底面的目标盲孔目标PAD对位良好，实现高阶深微盲孔的加工，提高了生产效率。

附图说明

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，描述中的附图仅仅是对应于本发明的具体实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，在需要的时候还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明深微盲孔加工方法的流程示意图；

图2为本发明中设有标靶的芯板的截面示意图；

图3为图2所示的芯板的表面示意图；

图4为若干芯板层压后形成的压合板的截面示意图；

图5为X-RAY钻靶机在压合板板面抓取标靶孔钻孔点位的示意图；

图6为压合板钻出标靶孔后的结构示意图；

图7为采用CCD钻机抓取标靶孔对位，按自动拉伸补偿方式钻出深微盲孔的截面示意图；

图8为CCD钻机抓取标靶孔对位与初始芯板的标靶位置比对后，自动拉伸补偿方式钻孔的原理结构示意图；

图9为CCD钻机机械钻深微孔时钻孔状态的截面示意图；

图10为图9所示钻孔时钻头处的放大示意图；

图11为图9机械钻孔后再结合激光钻孔时，激光钻孔的动作过程示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达成预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1，一种PCB深微盲孔加工方法，采用全新的工艺路线实现，具体制作步骤如下：

1)提供若干芯板，对若干芯板加工，在芯板上下表面加工电路图形，并且按照若干芯板层压后形成的压合板上需要开设盲孔位置，选择与盲孔底面相对应的芯板上设置盲孔目标PAD，以便在加工盲孔时，压合板面开设的盲孔孔深直接至该对位标靶处即可；并在芯板板边增加X-ray对位标靶，X-ray对位标靶用于供X-ray钻靶机扫描并抓取X-ray对位标靶，以便开设X-ray标靶孔。请参阅图2、图3，选择一对应盲孔底面的芯板10，芯板10的上表面上设置有盲孔目标PAD 11，并且在芯板10板边对应四角处设置有X-ray对位标靶12，芯板10上下表面均加工有电路图形13(即电路)，电路图形13与盲孔目标PAD11有电性导通，与X-ray对位标靶12未导通，以供压合板加工出盲孔后，将盲孔电镀后可导通芯板10间的电路，而X-ray对位标靶12作用为加工定位的坐标孔用，因此，无需导接电路图形13。此外，未用于对应盲孔底面的芯板则无需设置盲孔目标PAD以及X-ray对位标靶，可仅在芯板上下表面形成电路图形即可，并且形成的电路图形需注意避开对应开设盲孔或标靶孔处时的穿孔处，以免电路图形被开孔损坏。本发明实施例中，选择两块芯板设置盲孔目标PAD 11与X-ray对位标靶12，其中一块设置在上表面，另一块设置在下表面，在图4中可视，以示出在压合板的上下表面开设盲孔；其他芯板上未设置盲孔目标PAD 11与X-ray对位标靶12。

2)将若干芯板进行压合，形成一压合板。芯板与芯板之间设置有半固化片，在将若干芯板层叠后一起压合，各层的受力比较均匀，芯板间的形变率较接近、以及半固化片之间的胀缩率比较接近一致，有利于后续加工盲孔时各层通孔的位置对位相符，不存在如传统加工高阶深微孔时，每次增加一层压后再加工穿孔与下层的盲孔段连通，越往下层的芯板及半固化片受压次数越多，变形越大，芯板上穿孔的对位越不易对准。请参阅图4，为十层芯板压合形成的一压合板，设置有盲孔目标PAD 11与X-ray对位标靶12的芯板分别位于第三层与第八层的位置，且第三层芯板的盲孔目标PAD 11与X-ray对位标靶12朝压合板的顶面，第八层芯板的盲孔目标PAD11与X-ray对位标靶12朝压合板的底面。可以理解，在若干层芯板压合时，芯板之间会存在细微的相对滑动，造成压合板各芯板层对位偏移，不能精准对位。

3)提供X-ray钻靶机，通过X-ray扫描抓取压合板四角处的X-ray对位标靶，根据每角处设有的若干X-ray对位标靶位置，算取中心点后钻出标靶孔。本发明实施例中，设有X-ray对位标靶12的芯板为两层，因此，压合板每个角处对应有两个X-ray对位标靶12位置，通过X-ray扫描抓取每一角处的两个X-ray对位标靶12，然后根据两个X-ray对位标靶12的位置，算取钻靶机钻孔的位置为两个X-ray对位标靶12的位置连线的中间点，如图5、6所示，设有X-ray对位标靶12的芯板为两层分别为第3层与第8层，通过从压合板上表面扫描抓取第3层的对位标靶O1，通过从压合板下表面扫描抓取第8层的对位标靶O2，然后将对位标靶O1与对位标靶O2的轴心线在压合板的上表面或下表面垂直连接，连接线的中心点为钻孔位置，中心钻点定在压合板的上表面时，则钻靶机可从压合板的上表面往下一次性钻通即可，获得标靶孔20，中心钻点定在压合板的下表面时，则钻靶机可从压合板的下表面往上一次性钻通即可，获得标靶孔20。如果两个X-ray对位标靶12重合，则钻孔位置为X-ray对位标靶12位置，可以理解，若设有X-ray对位标靶12的芯板为三层或三层以上，亦是X-ray扫描各对位标靶后算取中心钻点。此种通过X-ray扫描多个对位标靶后确定钻点的方式可以平衡由于芯板层压后各芯板层对位偏差后钻取的标靶孔的准确度。X-ray钻靶机扫描中，虽然设有X-ray对位标靶12的芯板表面上方压合有若干层芯板，由于X-ray钻靶机的X-ray可以穿透芯板(只能穿透芯板未设有金属的区域)以及半固化片，从而可以直接抓取到设置在压合板内层的X-ray对位标靶12，因此，不管设有X-ray对位标靶12的芯板位于压合板内的第几层，只要X-ray不为金属层阻挡，X-ray可穿过若干芯板层抓取到对位标靶12，即X-ray扫描到金属材质的X-ray对位标靶12时，将为X-ray对位标靶12阻挡，从而抓取到X-ray对位标靶12。

4)采用CCD钻机抓取压合板四角处的标靶孔，并且通过抓取的标靶孔实际位置相较于压合板对应芯板上X-ray对位标靶理论值的偏移率，对应地对需钻盲孔的位置对应地进行自动调节补偿，使得压合板上钻盲孔的位置与芯板上盲孔目标PAD相对准，并且钻设预设的深度。请参阅图8，虚线框图及虚线孔对应为压合前设有盲孔目标PAD11与X-ray对位标靶12的第3层芯板的位置，而在压合后，由于芯板偏移，盲孔目标PAD11与X-ray对位标靶12均相对压合前有了一定程度的偏移。图示实线框图及实线孔对应为压合后设有盲孔目标PAD 11与X-ray对位标靶12的第3层芯板的位置，并且此时标靶孔已经钻出，通过标靶孔与压合前第3层X-ray对位标靶12的比较，得出第3层芯板的偏移率，根据偏移率CCD钻机可算出对应的钻盲孔的位置，从而对应地钻出压合板上表面的盲孔。同理，根据标靶孔与压合前第8层X-ray对位标靶12的比较，得出第8层芯板的偏移率，根据偏移率CCD钻机可算出对应的钻盲孔的位置，从而对应地钻出压合板下表面的盲孔。同理，当设有盲孔目标PAD 11与X-ray对位标靶12不止两层时，同样以上述方式推算偏移率获得对应层的在压合板表面钻盲孔的位置。如此，可以极大地提高钻盲孔位置的精准度，不至于钻出的盲孔与盲孔底部对应的盲孔目标PAD的位置不对应。图7所示，通过获取偏移率并对需钻盲孔的位置进行自动调节补偿后，钻出盲孔21。

CCD钻机钻盲孔21后，CCD钻机按照与盲孔21孔径等大的机械钻刀进行控深钻，由于钻深深度控制及钻刀刀头的局限，控深钻不能直接刚好钻至盲孔目标PAD 11处，将控深钻钻至距离盲孔目标PAD 11大致2mil，以免损伤盲孔目标PAD 11，从而在控深钻后在孔内余留有残留物。并且，压合板上钻盲孔处的表面为铜面，以便于形成盲孔后，盲孔电镀后压合板表面芯板的电路与内层芯板的电路导通。

5)采取激光钻机，将CCD钻机钻盲孔后余留下的树脂烧蚀干净，露出盲孔目标PAD，制得深微盲孔。

对于只有一层芯板形成的一阶盲孔，一般一阶盲孔烧蚀的孔径为4mil-6mil，一张P片(即半固化片)厚度为80μm左右，激光钻机镜头可直接抓取内层的盲孔目标PAD12对位，保证一阶盲孔与盲孔目标PAD11对位准，如此可无需开设标靶孔20，并且烧蚀的孔径较小，可直接采取激光烧蚀一阶盲孔。

对于≥2阶的高阶深微盲孔，孔径较大，通常≥12mil，整体介质较厚，采取前面激光烧蚀直接钻出一阶盲孔方式，难以达到要求，且高阶深微盲孔通常都是两张以上的P片，激光钻机镜头无法直接抓到内层的盲孔目标PAD11对位，这样无法保证高阶深微盲孔与目标盲孔目标PAD11对位，因此采用上述记载的先开设标靶孔20来找准深微盲孔对位后再钻孔的方式，可以保证盲孔与盲孔目标PAD对位良好和实现高阶深微盲孔的加工。

对于≥2阶的高阶深微盲孔钻孔时，由于盲孔较深，先采用CCD钻机按照与盲孔孔径等大的机械钻刀进行控深钻，以减少介质厚度(即开设盲孔时盲孔顶端到底端之间的板厚)，降低激光烧蚀难度，然后采用激光烧蚀的方法把余量去除。在激光烧蚀时，使用比机械钻孔的钻嘴周边大尺寸L(参阅图9)的光圈进行激光烧蚀，以避免机械钻孔与激光钻孔对位偏差导致激光烧蚀偏孔，即防止激光照射区域过窄而不能充分地把余量烧蚀，使激光光圈较盲孔外周超出L而可确保盲孔内的余量充分烧蚀。具体原理是，由于盲孔的外周表面为铜面，激光光圈的外周较盲孔的外周超出L，超出的L照射至铜面上为铜面阻挡，不会烧蚀铜面及铜面下方的介质，如此可确保光圈充分覆盖照射至盲孔内，将盲孔内的余量烧蚀，L通常选择为2mil。

请参阅图9、10，先通过CCD钻机31在压合板表层铜面32上对应盲孔目标PAD 11的位置钻设预设的深度，钻刀31的直径与盲孔的孔径D等大，钻刀31刀尖至盲孔目标PAD 11的距离T大致为2mil-2.5mil，即预留的残留物厚度为2mil-2.5mil，残留物成分主要为半固化片。本实施例中，钻刀31的直径为12mil，钻刀的刀尖角α选择为165°。对于盲孔孔径D≤12mil的盲孔，通过激光钻机的激光束直接照射即可烧蚀余量，将残留物除去，烧蚀简单。目前，对于高阶深微孔孔径通常都是≥12mil，目前激光钻机无法直接烧蚀大孔，需采取激光钻机小光圈扩孔的方式，即先在中间烧蚀一个中心孔，再采取扩孔叠加的方式钻出需要的孔径。扩孔过程请参阅图9及图11，采用激光钻机32，先以盲孔目标PAD 11的中心为圆心进行中心光圈101烧蚀，然后再在中心光圈的外环设定圆心环线102，在圆心环线102上等距地设定圆心进行外环光圈103照射烧蚀，并且外环光圈103的圆周大致较盲孔的周线超出2mil-2.5mil，如此，可将高阶深微孔内的残留物充分地烧蚀掉。

本发明实施例中，具体地，待加工的深微盲孔的孔径为，激光烧蚀先采用孔径为6mil的激光光圈先在盲孔中间将树脂烧蚀干净，(先烧蚀出中间孔是因为机械控深钻因钻尖角度问题，中间部分介质厚度偏薄，钻中间孔需要采用激光钻孔参数与后来进行扩孔参数不同，所以分不同的激光钻孔发数有利于激光能量控制；另一方面的原因如果先扩旁边的孔再钻中间孔，会出现在扩完孔后中间部分形成了“孤岛”形柱状，再进行中间孔激光烧蚀时会出现柱状倒塌到旁边扩孔区，从而出现扩孔区树脂残留，)然后再使用孔径为5mil的激光光圈按重叠25％-50％面积(根据不同的板材和目标底铜厚度进行调整)进行扩孔，扩孔参数需要低能量、多发数的方式，避免底铜被击穿，扩孔与中间6mil激光孔重叠1mil，将底部其它基材给烧蚀干净。

综上，本发明PCB深微盲孔的制作方法，对于L3(三层)或者Ln-2层及以上的芯板层通过在设有盲孔目标PAD的芯板的四角处增加4个X-RAY对位标靶，在芯板完成内层图形制作后经过层压，层压过后使用X-RAY钻靶机扫描抓取压合板四角处的X-ray对位标靶，根据每角处设有的若干X-ray对位标靶位置，算取中心点后钻出标靶孔。然后使用CCD钻机进行钻孔，钻孔以原钻出的4个X-RAY标靶孔进行CCD定位，按自动拉伸补偿方式确定压合板板面盲孔钻孔位置，对于高阶盲孔钻孔时将对应处按与要求盲孔孔径进行等大机械控深钻，控深钻保留距离目标层留厚2mil左右，然后通过激光钻机将CCD钻机钻盲孔后余留下的树脂烧蚀干净。激光钻机烧蚀时，使用比机械钻孔的钻嘴单边大2mil的光圈进行激光烧蚀，将余留下的树脂烧蚀干净，露出盲孔的底铜。如此，可快速，准确地钻出深微盲孔，可以保证盲孔与深微盲孔底面的目标标靶对位良好，实现高阶深微盲孔的加工，提高了生产效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB的制作方法，包括以下步骤：

1)提供若干芯板，在芯板上加工电路图形，并且在对应盲孔底面的芯板上设置盲孔目标PAD以及在该芯板的板边设置X-ray对位标靶；

2)将若干芯板进行压合形成压合板，其中，设有盲孔目标PAD以及X-ray对位标靶的芯板处于压合板的内层中；

3)提供X-ray钻靶机，通过X-ray扫描并抓取压合板上对应每处的各个X-ray对位标靶，算取每处的X-ray对位标靶的中心点后钻出标靶孔；

4)提供CCD钻机，CCD钻机抓取标靶孔对位，然后按自动调节补偿方式确定压合板板面上对应芯板的盲孔目标PAD的钻孔位置，然后钻设盲孔，盲孔内留有残留物；

5)提供激光钻机，将CCD钻机钻盲孔后余留下的残留物烧蚀，露出盲孔目标PAD，制得深微盲孔。

2.根据权利要求1所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤1)中，芯板上的电路图形与盲孔目标PAD电性导通，与X-ray对位标靶未导通。

3.根据权利要求1所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤2)中，先将各芯板堆叠且相邻芯板间设置有半固化片，然后一次性将各芯板压合在一起。

4.根据权利要求1所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤3)中，获得X-ray对位标靶的中心点后，钻靶机从压合板的表面一次性钻通获得标靶孔。

5.根据权利要求1所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤3)中，压合板上对应X-ray对位标靶上方的钻孔区域未设置金属层阻挡X-ray扫描。

6.根据权利要求1所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤4)中，通过标靶孔与压合前X-ray对位标靶所在层位置的比较，获得偏移率，对应地算出所在层盲孔目标PAD的偏移位置，以获得钻盲孔的位置。

7.根据权利要求1所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤4)中，CCD钻机按照与盲孔孔径等大的机械钻刀进行控深钻，将控深钻钻至距离盲孔目标PAD2mil-2.5mil，并且压合板上钻盲孔处的表面为铜面。

8.根据权利要求7所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤5)中，在激光烧蚀时，使用比机械钻孔的钻嘴周边大2mil-2.5mil的光圈进行激光烧蚀。

9.根据权利要求8所述的PCB的制作方法，其特征在于：步骤5)中，盲孔孔径≥12mil时，先以盲孔目标PAD的中心为圆心进行中心光圈烧蚀，然后再在中心光圈的外环设定圆心环线，在圆心环线上等距地设定圆心进行外环光圈照射烧蚀，并且外环光圈的圆周较盲孔的周线超出2mil-2.5mil。

10.一种PCB，其特征在于：所述PCB通过权利要求1至9任一项所述的制作方法制成。