CN107949176A - 一种线路板图形转移的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种线路板图形转移的加工方法，包括以下步骤：在线路板的表面和导通孔内壁全板镀铜形成铜层，接着对线路板的表面和导通孔全板镀锡，在铜层上生成锡层；采用激光成像设备，以激光对线路板上的锡层进行扫描刻蚀，把非导体部分的锡层刻蚀去掉裸露出铜层，把导体部分的锡层保留并作为线路板碱性蚀刻的抗蚀层；碱性蚀刻，使用碱性蚀刻液腐蚀掉线路板上裸露的铜层，保留被锡层覆盖部分的铜层；退锡，使用退锡液将线路板上残留的锡层溶解去除，得到线路图形，完成线路板的图形转移。本发明减少了生产工序，提高生产效率，提高环保性，有利于自动化生产。

Description

一种线路板图形转移的加工方法

技术领域

本发明属于线路加工技术领域，具体地说是一种线路板图形转移的加工方法。

背景技术

随着印制线路板或IC载板的技术的发展，线路图形越来越精细，制作精密的线路图形需要更薄的抗蚀层（干膜或湿膜），但是，传统的干膜掩孔工艺不允许干膜持续减薄，否则掩孔用干膜容易破裂，造成蚀刻液入孔，导通孔内无铜，电气连接失败；即传统的干膜掩孔工艺，为了保证掩孔效果，干膜厚度应大于30微米，干膜厚度越厚解析度越低，附着力越差，且30微米厚度的干膜制作线路图形的间距极限是50微米。

现在，也有使用涂布湿膜的方法，主要是滚轮涂布，虽然厚度可以低至5微米，但是，滚涂工艺方法既不能掩孔，也不能完全涂布孔内表面，只能应用于没有导通孔的内层板的图形转移，应用受到很大的限制，无法推广应用。

传统的干膜掩孔图形转移方法，使用专门的压膜机，通过加温加压的方法把感光干膜复合到印制线路板或IC载板的两面，导体部分感光干膜曝光，非导体部分感光干膜显影去掉，得到图形转移得以实现的抗蚀层。这一过程流程长、设备多，使用物料多，特别是使用大量的有机溶剂和化学合成的单体，不符合环保要求，也存在安全风险和健康风险。

传统工艺制作线距低于50微米，特别是低于30微米的印刷线路板或IC载板，图形转移工序需要1000级的无尘车间，1000级无尘车间的建造及维护费用高，管理难度大，并占用了大量空间。

目前的线路板图形转移加工，通常都需要显影作业和退膜作业，不仅流程长，影响效率，同时显影和退膜产生大量有机废液、废水，高COD含量的废液废水处理难度大，费用高，不利于环境保护，不利于降低成本。同时显影作业，对精密线路的生产，有不良影响，是开短路产生的主要原因。传统工艺流程长，不利于流程前后衔接，不利于自动化或智能制造。

传统的工艺流程，通常包括：全板镀铜-表面处理-压感光干膜-曝光-显影-酸性蚀刻-退膜，至少这七个工序，各个工序分别涉及到相应的设备较多，导致空间的占用也较多，需要较大的生产车间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种线路板图形转移的加工方法，该方法突破了超高精密线路板生产的技术瓶颈，减少了生产工序，提高生产效率，降低了成本，提高环保性，有利于自动化生产。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种线路板图形转移的加工方法，包括以下步骤：

在线路板的表面和导通孔内壁全板镀铜形成铜层，接着对线路板的表面和导通孔全板镀锡，在铜层上生成锡层；

采用激光成像设备，以激光对线路板上的锡层进行扫描刻蚀，把非导体部分的锡层刻蚀去掉裸露出铜层，把导体部分的锡层保留并作为线路板碱性蚀刻的抗蚀层；

碱性蚀刻，使用碱性蚀刻液腐蚀掉线路板上裸露的铜层，保留被锡层覆盖部分的铜层；

退锡，使用退锡液将线路板上残留的锡层溶解去除，得到线路图形，完成线路板的图形转移。

所述锡层的厚度控制在0.01微米至2微米。

所述全板镀锡为电镀镀锡或者化学镀锡，采用电镀镀锡时采用的电流密度控制在0.2-1.0安培每平方分米。

所述全板镀锡为酸性镀锡或碱性镀锡。

所述锡层的锡面为光亮锡面、哑光锡面或者半哑光锡面。

所述锡层由纯锡材料制成，或者由按照百分比计：大于99%的纯锡和小于1%的辅助元素组合制成，其中辅助元素为铅、锌、镍、铜或磷。

所述对锡层进行激光扫描刻蚀时，采用波长低于360nm的激光。

所述退锡液采用硝酸浓度为20%～25%的硝酸型退锡药水，或者硝酸—烷基磺酸型退锡药水，该硝酸—烷基磺酸型退锡药水中的硝酸浓度为10%-15%，有机磺酸占整个硝酸—烷基磺酸型退锡药水的百分比含量为5%-10%。

本发明可以把全板电镀生产线-激光直接刻蚀显影成像设备-碱性蚀刻-退锡生产线连接在一起，把4个工序合并为一个工序，有利于实现自动化的智能制造，效率提高；大大简化了生产工序，缩短生产流程，减少了表面处理生产线、压膜机、曝光机和显影机等设备，只采用激光成像设备进行蚀刻显影，省去了无尘室和曝光用菲林片、减少了贴干膜、撕光学基膜、显影及水洗工序，能够采用更小的生产车间，大幅度降低了生产成本。特别是可以不使用有机溶剂和化学合成的单体，减少了废气和废水的处理环节，不仅有利于环保，也可以降低线路板的制造成本。采用激光直接显影成像设备进行显影刻蚀成像，突破了干膜掩孔工艺的间距极限，生产间距小于20微米，甚至最小间距达到5微米成为可能。

附图说明

附图1为本发明生产状态流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如附图1所示，本发明揭示了一种线路板图形转移的加工方法，包括以下步骤：

在线路板的表面和导通孔内壁全板镀铜形成铜层，接着对线路板的表面和导通孔全板镀锡，在铜层上生成锡层。将全板镀铜和全板镀锡合为一个工序，对线路板进行全板镀铜之后马上接着进行全板镀锡，两者中间直接衔接。在线路板的两个表面和导通孔内均匀的镀铜镀锡。全板镀锡可以是电镀，也可以是化学镀。全板镀铜、电镀锡和化学镀锡在本领域属于成熟技术，在此不再详细赘述。镀锡的设备没有特别限定，可以是传统的龙门电镀线或水平电镀线，也可以是垂直连续电镀生产线（简称VCP），由于VCP电镀时，始终有喷流从两侧垂直冲击表面，孔内镀液可以快速更新，线路板的表面和孔内表面锡层厚度更均匀、误差更小，因此可以得到更薄更可靠的锡层。线路板包括基材1和设在基材1表面的线路层2。

采用激光成像设备，以激光对线路板上的锡层进行扫描刻蚀，把非导体部分的锡层刻蚀去掉裸露出铜层，把导体部分的锡层保留并作为线路板碱性蚀刻的抗蚀层。

碱性蚀刻，使用碱性蚀刻液腐蚀掉线路板上裸露的铜层，保留被锡层覆盖部分的铜层。

退锡，使用退锡液将线路板上残留的锡层溶解去除，得到线路图形，完成线路板的图形转移。退锡液采用硝酸浓度为20%～25%的硝酸型退锡药水，具有高速剥锡，高效持久，不伤底铜，铜面光亮无灰白色等特点；或者硝酸—烷基磺酸型退锡药水，该硝酸—烷基磺酸型退锡药水中的硝酸浓度为10%-15%，有机磺酸占整个硝酸—烷基磺酸型退锡药水的百分比含量为5%-10%，通过添加有机磺酸，降低硝酸浓度，减少了对设备和环境的危害。

此外，使用退锡液把锡层退去后，必要时，补钻非金属化孔，完成图形转移。

另外，所述锡层的厚度控制在0.01微米至2微米，更优的是控制在0.5微米至1.5微米。当锡厚低于0.01微米，抗蚀性能不足，达不到抗蚀作用，当锡厚大于2微米，不仅激光刻蚀效率低，锡的消耗增加，也影响成像的解析度，不利于超高精密线路的制造。因此，通过设定上述限定厚度，达到最佳的厚度。

所述全板镀锡为电镀镀锡或者化学镀锡，采用电镀镀锡时采用的电流密度控制在0.2-1.0安培每平方分米，在这个电流密度范围内，可以避免镀层粗糙，得到结晶致密孔隙小的镀锡层。当电流密度过大，则镀层变得疏松、粗糙、孔隙大，电流密度过小，则沉积速率变慢，影响生产效率。

所述全板镀锡为酸性镀锡或碱性镀锡。虽然碱性镀锡速率慢，但具有结晶致密，孔隙小的优点，且为无光亮镀锡，满足碱性蚀刻的抗蚀要求，同时有利于激光直接显影成像。

所述锡层的锡面为光亮锡面、哑光锡面或者半哑光锡面。激光刻蚀时为了更好的光热吸收，锡面更优的选择是镀成哑光锡或半哑光锡。

所述锡层由纯锡材料制成，或者由按照百分比计：大于99%的纯锡和小于1%的辅助元素组合制成，其中辅助元素为铅、锌、镍、铜或磷。

所述对锡层进行激光扫描刻蚀时，采用波长低于360nm的激光，实现高能量高精度的刻蚀效果。优先选择波长低于300nm的激光，可实现作业效率与精度的兼顾，如选择固态Nd:YAG紫外激光，选择波长266nm激光可以使锡层快速消融去掉。还可以采用准分子激光，具有能量高而集中的优点，可以实现高精度的刻蚀效果，解析度可以达到5微米，准分子激光的气体不限定，可以是KrF(246nm),XeF(351nm),ArF(193nm),XeCl(308nm),F2(157nm)等中的一种，也可以是几种的混合使用。

另外，对于激光成像设备，简称“LDDI”，即英文“Laser Direct Developing andImaging”，对线路板上的锡层进行扫描刻蚀，把线路板上需要蚀刻部分的锡层直接激光刻蚀去掉，保留导体部分的锡层作为碱性蚀刻的抗蚀层。LDDI设备由激光发生器、光学组件、运动台面等组成。LDDI设备可以选择一次激光刻蚀完成，也可以采用多次激光刻蚀完成。

LDDI设备的激光头到板面的高度可以设定，采用自动调节机构，使激光头与板面的高度自动调节到设定值。激光扫描刻蚀的速度范围控制在锡层刻蚀见铜时的速度的0.5-1.0倍，最好控制在0.75倍为最佳。

定位台面可以在x,y,z轴三个方向移动，由伺服系统控制驱动，其中x,y轴决定台面上的线路板的水平定位及加工区域定位，z轴决定激光头到线路板的垂直高度或距离。

LDDI设备采用CCD对位方式，对台面上的印刷线路板自动寻址定位，为了防止印刷线路板在台面上滑动或变形翘起，定位台面采取箱体设计，在台面的上表面钻多个吸气孔，箱体可以抽真空，使印刷线路板平整且紧紧地贴附在台面上，由于线路板多孔，真空度最好大于20KPa。

LDDI设备与本行业采用的激光直接成像设备LDI的设计原理和使用方法相似，不同点主要是激光的波长和功率的区别。

以上的LDDI设备和LDI设备为本领域技术人员所公知的设备，在此不再详细赘述。

本发明把全板电镀生产线-激光直接刻蚀显影成像设备-碱性蚀刻-退锡生产线连接在一起，把4个工序合并为一个工序，通过采用激光成像设备刻蚀扫描显影成像，大大减少了所使用的设备，减小生产车间的面积，降低设备成本，提高生产效率。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种线路板图形转移的加工方法，包括以下步骤：

在线路板的表面和导通孔内壁全板镀铜形成铜层，接着对线路板的表面和导通孔全板镀锡，在铜层上生成锡层；

采用激光成像设备，以激光对线路板上的锡层进行扫描刻蚀，把非导体部分的锡层刻蚀去掉裸露出铜层，把导体部分的锡层保留并作为线路板碱性蚀刻的抗蚀层；

碱性蚀刻，使用碱性蚀刻液腐蚀掉线路板上裸露的铜层，保留被锡层覆盖部分的铜层；

退锡，使用退锡液将线路板上残留的锡层溶解去除，得到线路图形，完成线路板的图形转移。

2.根据权利要求1所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述锡层的厚度控制在0.01微米至2微米。

3.根据权利要求2所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述全板镀锡为电镀镀锡或者化学镀锡，采用电镀镀锡时采用的电流密度控制在0.2-1.0安培每平方分米。

4.根据权利要求3所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述全板镀锡为酸性镀锡或碱性镀锡。

5.根据权利要求4所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述锡层的锡面为光亮锡面、哑光锡面或者半哑光锡面。

6.根据权利要求5所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述锡层由纯锡材料制成，或者由按照百分比计：大于99%的纯锡和小于1%的辅助元素组合制成，其中辅助元素为铅、锌、镍、铜或磷。

7.根据权利要求6所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述对锡层进行激光扫描刻蚀时，采用波长低于360nm的激光。

8.根据权利要求7所述的线路板图形转移的加工方法，其特征在于，所述退锡液采用硝酸浓度为20%～25%的硝酸型退锡药水，或者硝酸—烷基磺酸型退锡药水，该硝酸—烷基磺酸型退锡药水中的硝酸浓度为10%-15%，有机磺酸占整个硝酸—烷基磺酸型退锡药水的百分比含量为5%-10%。