CN107072048A - 一种单面铝基板的生产工艺优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电路板制造技术领域，具体涉及一种单面铝基板的生产工艺优化方法。它包括以下步骤：A.开料：将单面铝基板按照生产要求，切割成规定尺寸；B.焗板：将铝基板叠放在一起，厚度为40‑48厘米为一叠，在140‑148℃焗板3‑5小时；C.激光钻孔：采用激光钻孔技术对铝基板进行孔加工；D.线路制作：对铝基板进行贴膜、曝光、显影和蚀刻；E.阻焊：保护不需要做焊锡的线路，阻止锡进入造成短路；F.V割：使用V割机在铝基板表面切割形成半V割槽；G.冲床：使用冲床对铝基板进行外形处理，冲出孔，冲出指定外形；H.线路测试：检测已完成的线路是否正常工作；I. 表面OSP：采用活性树脂类在铝基板形成有机保焊膜。

Description

一种单面铝基板的生产工艺优化方法

技术领域

本发明属于电路板制造技术领域，具体涉及一种单面铝基板的生产工艺优化方法。

背景技术

铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层（铜箔）、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双面板，结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。极少数应用为多层板，可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。

铝基板，常用于LED照明产品。有正反两面，白色的一面是焊接LED引脚的，另一面呈现铝本色，一般会涂抹导热凝浆后与导热部分接触。单面铝基板只有一层导电图形层与绝缘材料加铝板（基板）。单面铝基板将提供零件连接的金属线路布置于绝缘的基板材料上，该铝基板同时也是安装零件的支撑载具。

传统的铝基板生产工艺流程是：开料→线路磨板→丝印湿膜→线路→对位曝光→线路显影→线路图形检查→蚀刻去膜→蚀刻检查→钻靶→阻焊磨板→丝印阻焊→低温烤板→阻焊对位曝光→阻焊显影→阻焊图形检查→阻焊高温固化→丝印文字→文字固化→钻孔→V割→铣床→OSP（化银、化锡）。

现有的加工生产成型工艺效率低，铣床与钻床的耗材消耗量大，出错率高，在生产过程中，使用钻床和铣床处理外形以及相应的孔径，且铣床和钻床在对铝基板进行处理时，容易断刀、断钻，增加了生产成本。在使用钻床进行钻孔时，会造成孔偏、断钻、漏钻等问题。此外，铝基板在铣床上进行外形处理，由于铣刀在对铝基板进行切割时，会造成铝基板表面有毛刺，铣床后操作人员手工取板，会造成操作人员受伤，操作人员受伤后，取板速度慢，降低了生产效率。由于铝基板上有毛边，铝基板叠放在一起，更容易刮伤板，造成两边的电路板表面刮伤受损，使得产品不合格。且铣床在进行铝基板外形处理时，处理速度慢。

现有生产工艺操作在成品外形处理上，存在安全隐患，原因是在数控铣床图纸资料上，成型板边时都会出现尖角直角毛刺，操作人员在取板时，该直角毛刺会伤害操作人员的手指。一个成型板边的直角毛刺，会伤害其他成型板，造成不良品大幅度增加。

发明内容

针对现有铝基板生产工艺中，实用钻床和铣床，造成不良品率高、生产成本高等问题，本发明提出了一种单面铝基板的生产工艺优化方法，该生产工艺优化方法在处理成型板时采用冲床代替铣床进行冲孔和冲外形，不仅提高了产品的生产效率，也降低产品的不良率。

本发明采用如下技术方案：

一种单面铝基板的生产工艺优化方法，它包括以下步骤：

A.开料：将单面铝基板按照生产要求，切割成规定尺寸；

B.焗板：将铝基板叠放在一起，厚度为40-48厘米为一叠，在140-148℃焗板3-5小时；

C.激光钻孔：采用激光钻孔技术对铝基板进行孔加工；

D.线路制作：对铝基板进行贴膜、曝光、显影和蚀刻；

E.阻焊：保护不需要做焊锡的线路，阻止锡进入造成短路；

F.V割：使用V割机在铝基板表面切割形成半V割槽；

G.冲床：使用冲床对铝基板进行外形处理，冲出孔，冲出指定外形；

H.线路测试：检测已完成的线路是否正常工作；

I.表面OSP：采用活性树脂类在铝基板形成有机保焊膜。

进一步的，步骤A中开料后，切割出的铝基板形状为圆形。

进一步的，步骤A中开料后，切割出的铝基板形状为长方形，对长方形铝基板使用磨边机将长方形铝基板的四个直角板边磨成圆角。

进一步的，步骤H中线路测试还包括耐电压测试，检测已完成线路是否能够承受指定的电压环境。

进一步的，步骤B铝基板的叠放厚度为45厘米，在145℃焗板4小时。

进一步的，步骤F中V割槽的V坑角度为30度。

进一步的，步骤E阻焊采用的丝印湿膜工艺。

进一步的，步骤I中的活性树脂为聚酯树脂。

本发明提出了一种单面铝基板的生产工艺优化方法，相对于传统工艺具有以下优点：1.采用激光钻孔代替传统的新钻咀进行钻孔，有效地解决了钻孔时出现的孔径过大或过小，以及孔未钻穿等问题；2.本发明增加了焗板步骤，提高材料的尺寸稳定性，增加材料的可靠性；3.采用冲床代替铣床进行成型板进行外形处理，处理后的外形不会出现毛刺，伤害到操作人员；4.在线路板印刷后，对铝基板的直角进行磨板处理，防止操作人员在操作铝基板时，铝基板的直角对其他铝基板造成损失，增加不良率。

附图说明

图1是单面铝基板的生产工艺优化方法的流程图；

图2是单面铝基板的结构图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参阅图1所示，为本发明提出的一种单面铝基板的生产工艺优化方法的流程图，它包括以下步骤：

A.开料：将单面铝基板按照生产要求，切割成规定尺寸。

参阅图2所示，为单面铝基板的结构图，单面铝基板从上到下，依次为线路层110、绝缘层111和铝基层112。由于单张铝基板的面积非常大，而客户要求的线路板尺寸很小，因此，加工前需要将大料剪成小料。开料就是将一张大料根据不同拼版要求用机器切成小料的过程。

B.磨板：使用磨边机将开料后的铝基板板边进行磨边。

现有技术一般切成的小料均为长方形，而长方形的小料四个直角很尖锐，容易划伤手，同时使得板与板之间擦花，所以开料后再用磨边机磨边。即将长方形小料的四个直角边磨成圆角。

需要说明的是，开料成的长方形小料，增加了磨板这一加工步骤，不仅使得加工时长更高，而且提高了生产成本。LED的铝基板一般尺寸都很小，在生产之前，将线路板进行线性阵列，最后得到的加工形状为长方形，小料也为长方形。本发明提出将线路板进行圆周阵列，使得加工形状为圆形，小料也为圆形，圆形小料没有棱角，在后续的生产过程中，操作人员在进行手工操作时，不会造成伤害，也不会造成板与板之间擦花，从而省去了磨板这一步骤，提高了生产效率，节约了生产成本。

C.焗板：将铝基板叠放在一起，厚度为40-48厘米为一叠，在140-148℃焗板3-5小时。

焗板的目的：1.消除铝基板板料在制作时产生的内应力，提高材料的尺寸稳定性；2.除去铝基板板料在储存时吸收的水份，增加材料的可靠性。焗板的条件是在140-148℃焗板3-5小时，叠在一起的铝基板的厚度为40-48厘米。需要说明的是，经过发明人的多次试验得出，相同的后续工艺，铝基板的叠放厚度为45厘米，在145℃焗板4小时，得到的良品率最高。

D.激光钻孔：采用激光钻孔技术对铝基板进行孔加工。

传统采用新钻咀进行钻孔，生产用钻咀，采用硬质合金材料制造，硬质合金材料是一种钨钴类合金，是以碳化钨粉末为基材，以钴作粘结剂，经加压烧结而成，有高硬度，耐磨，高强度的优点。利用钻咀的高速旋转和落速，在铝基板面上加工出客户所需要的孔。采用新钻咀进行钻孔时，常出现钻偏，钻出的孔过大或者过小，多钻孔或少钻孔，以及孔未钻穿等问题。

激光钻孔具有如下优点：激光打孔速度快，效率高，经济效益好；激光打孔可获得大的深径比；激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进行；激光打孔无工具损耗。

E.线路制作：对铝基板进行贴膜、曝光、显影和蚀刻。

该实施例线路制作中采用湿膜工艺，贴膜：是丝印机通过丝网印刷将湿膜感光线路油贴在粗化的铜面上。

曝光：曝光的作用是曝光机的紫外线通过底片使得菲林上部分图形感光，从而使图形转移到铜板上。

显影：将未曝光部分的干菲林去掉，留下感光的部分。显影的原理是未曝光部分的感光材料没有发生聚合反应，遇到弱碱Na₂CO₃（0.8-1.2%）溶解，而聚合的感光材料则留在板面上，保护下面的铜面不会被蚀刻药水溶解掉。

蚀刻：显像完成以后的铝基板，经过蚀刻药水冲洗，会将未经干膜保护的裸露部分的铜层去掉，留下被保护的线路。

F.阻焊：保护不需要做焊锡的线路，阻止锡进入造成短路。

阻焊的作用是保护线路板表面的线路。阻焊采用的丝印湿膜工艺，通过丝网漏印的方式，将油墨转移到线路板上，形成与底片一致的图形，阻焊膜是一种保护膜，可防止焊接时桥接，提供长时间的绝缘环境和抗化学保护作用，形成线路板漂亮的外衣。

阻焊包括以下步骤：

a) 油墨混合

将油墨的主剂及硬化剂用手动的方式进行预搅拌，然后采用机械振动的方式将油墨完全混合均匀。同时搅拌待用的油墨混合放置15分钟以上以消除气泡，混合好的油墨在24小时内使用完毕。

b)前处理

去除板面氧化物，油迹及杂质，粗化铜面以增强绿油与板面的附着力。

c)阻焊印刷

通过丝印方式按客户要求，将绿油均匀涂覆于板面。

d)预烤

将湿绿油内的溶剂蒸发掉，板面绿油初步硬化准备曝光（防止粘菲林）。

e) 对位/曝光

根据客户要求制作特定的曝光底片贴在板面上，在紫外光下进行曝光，设有遮光区域的绿油最终将被冲掉裸露出铜面，受紫外光照射的部分将硬化，并最终着附于板面。

f)显影

将曝光时设有遮光区域的绿油冲洗掉，显影后板面将完全符合客户的要求：盖绿油的部位盖绿油，要求铜面裸露的部位铜面裸露。

该实施例的阻焊采用丝网印刷工艺，具有以下优点：1、成本低,占地少,操作简单；2、能形成大批量生产规模；3、操作灵活性高,适应于各种近于苛刻的要求。

G.V割：使用V割机在铝基板表面切割形成半V割槽。

采用V割机对一整块铝基板进行V割成多条半成品，然后再将半成品从整块铝基板上掰下来，即将整块铝基板进行V割使之成为单元板，以方便后续电子产品的生产制造。该实施例V割槽的V坑角度为30度。

H.冲床：使用冲床对铝基板进行外形处理，冲出孔，冲出指定外形。

一般采用铣床对铝基板进行外形加工，根据图纸，铣床的铣刀按照要求尺寸，铣出铝基板的外形。铣床不仅速度慢，而且容易造成毛刺，铣出的不良品率高。

该实施例采用冲床对铝基板外形进行处理，冲床就是一台冲压式压力机。冲压工艺由于比传统机械加工来说有节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这些优点，因而它的用途越来越广泛。首先开模，根据客户指定的铝基板外形，做出对应的模具，将模具与冲床相结合。其次，将铝基板放在冲床上，冲出客户指定外形和孔。相对于铣床，冲床的生产量提高了不止10倍。

I.线路测试：检测已完成的线路是否正常工作。

该实施例不仅进行线路测试，还进行了耐电压测试：检测已完成线路是否能承受指定的电压环境。

J.表面OSP：采用活性树脂类在铝基板形成有机保焊膜。

OSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。

以化学反应的方式，使其铜表面形成耐热耐潮性良好的有机保护膜，防止板面氧化。OSP包括以下流程：放板→除油→一级水洗→二级水洗→微蚀→一级水洗→二级水洗→强风吹干→DI水洗→二级水洗→一级水洗→抗氧化→强风吹干→DI水洗→热风吹干→吹干→出板。

该实施例中的活性树脂为聚酯树脂。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：它包括以下步骤：

A.开料：将单面铝基板按照生产要求，切割成规定尺寸；

B.焗板：将铝基板叠放在一起，厚度为40-48厘米为一叠，在140-148℃焗板3-5小时；

C.激光钻孔：采用激光钻孔技术对铝基板进行孔加工；

D.线路制作：对铝基板进行贴膜、曝光、显影和蚀刻；

E.阻焊：保护不需要做焊锡的线路，阻止锡进入造成短路；

F.V割：使用V割机在铝基板表面切割形成半V割槽；

G.冲床：使用冲床对铝基板进行外形处理，冲出孔，冲出指定外形；

H.线路测试：检测已完成的线路是否正常工作；

I.表面OSP：采用活性树脂类在铝基板形成有机保焊膜。

2.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤A中开料后，切割出的铝基板形状为圆形。

3.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤A中开料后，切割出的铝基板形状为长方形，对长方形铝基板使用磨边机将长方形铝基板的四个直角板边磨成圆角。

4.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤H中线路测试还包括耐电压测试，检测已完成线路是否能够承受指定的电压环境。

5.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤B铝基板的叠放厚度为45厘米，在145℃焗板4小时。

6.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤F中V割槽的V坑角度为30度。

7.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤E阻焊采用的丝印湿膜工艺。

8.如权利要求1所述的单面铝基板的生产工艺优化方法，其特征在于：所述步骤I中的活性树脂为聚酯树脂。