CN108200734B - 一种生产正凹蚀印制电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路板生产技术领域，具体为一种生产正凹蚀印制电路板的方法。本发明通过组合优化生产流程，采用“高锰酸钾除胶法+等离子除胶法+高锰酸钾除胶法”的方法，可有效实现良好的凹蚀效果。通过本发明方法不仅可将非金属化孔孔壁的钻污去除干净，并可将绝缘部分(包括环氧树脂和玻璃纤维丝)蚀刻到一定的深度，使内层铜完整凸出孔壁，经沉铜、全板电镀及孔壁镀铜加工后形成三面电气连接，实现层与层之间的高可靠性电气连接。

Description

一种生产正凹蚀印制电路板的方法
技术领域
本发明涉及电路板生产技术领域，尤其涉及一种生产正凹蚀印制电路板的方法。
背景技术
印制电路板又称印刷线路板(PCB，Printed Circuit Board)。线路板的生产包括线路设计与制造两个环节，线路板的制造以前期的线路设计为依据，制造流程一般如下：按设计要求在开料工序中将内层芯板裁切成所需尺寸→在内层芯板上贴膜→使用内层菲林对位曝光→显影除去未被光固化的膜以形成内层图形→蚀刻内层芯板上未被膜覆盖的铜层以形成内层线路→褪膜→将各内层芯板按一定排列顺序叠放并通过高温压合为一体形成多层板→根据钻孔资料钻孔→化学沉铜使孔金属化→全板电镀使孔内铜层厚达到设计要求→在多层板上制作与内层导通的外层线路→在多层板上丝印阻焊油墨并通过菲林对位曝光及显影制作阻焊层→表面处理→成型、检测等后工序。
正凹蚀印制电路板简称凹蚀板，是指钻孔后将孔壁的环氧树脂和玻璃纤维丝蚀刻到一定深度，使内层铜完全裸露出来，然后经孔壁金属化，使内层铜与孔壁镀铜层形成三维连接，以满足高可靠电气连接的一类印制电路板。在当前市场上，绝大部分的印制电路板产品不需要使其内层铜与孔壁镀铜形成这种三维连接，但对于一些航空航天、军工产品，由于其应用的极热、极寒、高压等恶劣环境，其对电子部件可靠性的要求与普通产品相比极其苛刻，一般都要求制作正凹蚀印制电路板。
将孔壁的环氧树脂和玻璃纤维丝蚀刻到一定深度的方法主要有高锰酸钾除胶法和等离子除胶法，另外还有专利文献201611016456.2公开的“等离子除胶法+玻璃蚀刻液法”，但这些方法均存在一些不足，制作形成的正凹蚀印制电路板的层与层之间的电气连接可靠性还有待进一步提高，具体问题如下：
1、高锰酸钾除胶法：对孔壁绝缘部分(包括环氧树脂和玻璃纤维丝)的整体咬蚀速率较慢，一般用于普通电路板的除钻污，凹蚀性能不明显。
2、等离子除胶法：对绝缘孔壁的整体咬蚀速率大于高锰酸钾，能够实现凹蚀，但对孔壁中环氧树脂的咬蚀速率大于玻璃纤维丝，导致孔壁有玻璃纤维丝残留从而出现凹坑，进而在金属化过程易形成折镀和电镀空洞，这些电镀空洞很容易藏匿水份以及电镀药水，对电路板的可靠性造成重大隐患。
3、专利文献201611016456.2：采用“等离子除胶法+玻璃蚀刻液法”，结合等离子除胶与玻璃蚀刻液两种蚀刻方式的特点，使孔壁环氧树脂和玻璃纤维丝形成一个相对平衡的咬蚀速率，得到凹蚀效果。此方法具有以下缺点，(1)玻璃蚀刻液具有极强的腐蚀性，是一种极其危险的物质，而凹蚀需要很长的处理时间，给操作人员带来极大的安全隐患；(2)玻璃蚀刻液在PCB行业中的应用并不广泛，对其具体性能特点以及工艺参数未能形成统一的标准认识，在实际应用时，其与等离子除胶法的配合不易控制，导致孔壁粗糙度很大，多数不能满足孔壁的粗糙度要求，且受人为影响很大，不适合批量生产，不适合推广应用。
发明内容
本发明针对现有的正凹蚀印制电路板的制作方法在凹蚀孔壁时存在凹蚀效率低或孔壁出现凹坑或不适合批量生产的问题，提供一种可将孔壁绝缘部分蚀刻掉一定深度且无凹坑问题，可满足层与层之间高可靠性的电气连接并适合批量生产的正凹蚀印制电路板的制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种生产正凹蚀印制电路板的方法，包括以下步骤：
S1、根据现有技术制作形成多层生产板，所述多层生产板已经过钻孔处理，在多层生产板上形成非金属化孔。
S2、采用高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理，使非金属化孔的孔壁表面粗化。
优选的，采用所述高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液含有以下浓度的各物质：40-60g/L的KMnO4，0.9-1.3mol/L的NaOH，浓度小于25g/L的KMn2O4。
更优选的，步骤S2中，采用所述高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液的温度为70-86℃。
S3、采用等离子除胶法对多层生产板进行处理，凹蚀非金属化孔的孔壁。
优选的，步骤S3中，采用所述等离子除胶法对多层生产板进行处理时，等离子除胶法包括第一阶段除胶和第二阶段除胶。
所述第一阶段除胶的工艺参数如下：功率为8000W，除胶时间为15min；除胶气体由160sccm的氮气、1200sccm的氧气和240sccm的四氟化碳组成；
所述第二阶段除胶的工艺参数如下：功率为8000W，除胶时间为30min；除胶气体为3000sccm的氩气。
S4、采用高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理，蚀刻掉凸出非金属化孔孔壁的玻璃纤维丝。
优选的，步骤S4中，采用所述高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液含有以下浓度的各物质：40-60g/L的KMnO4，0.9-1.3mol/L的NaOH，浓度小于25g/L的KMn2O4。
更优选的，步骤S4中，采用所述高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液的温度为70-86℃。
S5、对多层生产板依次进行沉铜和全板电镀处理，使非金属化孔金属化，形成金属化孔。
S6、根据现有技术对多层生产板进行后工序加工，在多层生产板上制作外层线路和制作阻焊层及进行表面处理，成型后制得正凹蚀印制电路板成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过组合及优化生产流程，采用“高锰酸钾除胶法+等离子除胶法+高锰酸钾除胶法”的方法，可有效实现良好的凹蚀效果。通过第一次高锰酸钾除胶法粗化非金属化孔的孔壁，使非金属化孔孔壁的绝缘部分表面形成微蚀层，可增加非金属化孔孔壁与等离子体中活性颗粒的接触面积，从而提高后续等离子除胶法的咬蚀速率；然后通过等离子除胶法将非金属化孔孔壁的绝缘部分咬蚀到一定深度，初步完成凹蚀，由于等离子除胶法对绝缘部分中的环氧树脂的咬蚀速率大于玻璃纤维丝的咬蚀速率，因此非金属化孔的孔壁会有玻璃纤维丝残留并凸出，从而使孔壁出现凹坑；接着再通过第二次高锰酸钾除胶法处理孔壁，因此时凸出孔壁的玻璃纤维丝完全暴露在氧化剂溶液中，可被氧化剂溶液完全包围，咬蚀面积大大增加，咬蚀速率也大大提高，进而可有效除掉凸出孔壁的玻璃纤维丝而得到较好的凹蚀效果。
通过本发明方法不仅可将非金属化孔孔壁的钻污去除干净，并可将绝缘部分(包括环氧树脂和玻璃纤维丝)蚀刻到一定的深度，使内层铜完整凸出孔壁，经沉铜和全板电镀加工后形成三面电气连接，实现层与层之间的高可靠性电气连接。
附图说明
图1为实施例中多层生产板经沉铜和全板电镀处理后，金属化孔的切片分析效果图。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例1
本实施例提供一种生产正凹蚀印制电路板的方法，本实施例制作的正凹蚀印制电路板的规格要求如下：
Figure BDA0001550748710000051
具体制作步骤如下：
(1)开料：按拼板尺寸518mm×620mm开出芯板，芯板板厚为0.36mm 1/1OZ。
(2)制作内层线路：内层图形转移，用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出线路图形，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
(3)压合：过棕化流程，根据板厚选择棕化速度。叠板后，根据板料Tg选用适当的层压条件进行压合，形成多层生产板。
(4)钻孔：根据钻带资料在多层生产板上钻孔。并且，此工序不允许有孔口披锋。
(5)高锰酸钾除胶：根据现有的高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理，使非金属化孔的孔壁表面粗化。高锰酸钾除胶的工艺参数如下：
Figure BDA0001550748710000061
(6)等离子除胶：根据现有的等离子除胶法对多层生产板进行处理，凹蚀非金属化孔的孔壁，初步形成凹蚀效果。等离子除胶法包括第一阶段除胶和第二阶段除胶，工艺参数如下：
Figure BDA0001550748710000062
(7)高锰酸钾除胶：根据现有的高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理，蚀刻掉凸出非金属化孔孔壁的玻璃纤维丝，使内层铜完整凸出孔壁，而孔壁外无玻璃纤维丝残留。高锰酸钾除胶的工艺参数如下：
(8)沉铜与全板电镀：对多层生产板依次进行沉铜工序处理(背光测试10级)和全板电镀工序处理(以11ASF的电流密度全板电镀30min，孔铜厚度≥5μm)，使多层生产板上的孔金属化。
(9)制作外层线路：外层图形转移，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在多层生产板上形成外层线路图形；外层图形电镀，然后在多层生产板上分别镀铜(孔铜厚度达到25μm)和镀锡；然后再依次褪膜、蚀刻和褪锡，在多层生产板上蚀刻出外层线路，接着进行外层AOI，检查外层线路是否存在开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷的报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
(10)阻焊、丝印字符：根据现有技术并按设计要求在多层生产板上制作阻焊层并丝印字符。采用挡点网印刷阻焊油墨，丝印一次，阻焊颜色为蓝色。
(11)表面处理(沉镍金)：在阻焊开窗位的铜面均匀沉积设计要求厚度的镍金，最小镍厚3μm，最小金厚0.05μm。
(12)电气性能测试：飞针测试机检查多层生产板的电气性能，检测多层生产板的电气性能，检测合格的多层生产板进入下一个加工环节。
(13)成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得正凹蚀印制电路板。
(14)FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对正凹蚀印制电路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。
(15)FQA：再次抽测外观、测量孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等。
(16)包装：按客户要求，对正凹蚀印制电路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡；出货。
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (6)

1.一种生产正凹蚀印制电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据现有技术制作形成多层生产板，所述多层生产板已经过钻孔处理，在多层生产板上形成非金属化孔；
S2、采用高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理，使非金属化孔的孔壁表面粗化；
S3、采用等离子除胶法对多层生产板进行处理，凹蚀非金属化孔的孔壁；
S4、采用高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理，蚀刻掉凸出非金属化孔孔壁的玻璃纤维丝；
S5、对多层生产板依次进行沉铜和全板电镀处理，使非金属化孔金属化，形成金属化孔；
S6、根据现有技术对多层生产板进行后工序加工，在多层生产板上制作外层线路和制作阻焊层及进行表面处理，成型后制得正凹蚀印制电路板成品。
2.根据权利要求1所述一种生产正凹蚀印制电路板的方法，其特征在于，步骤S2中，采用所述高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液含有以下浓度的各物质：40-60g/L的KMnO4，0.9-1.3mol/L的NaOH，浓度小于25g/L的KMn2O4。
3.根据权利要求2所述一种生产正凹蚀印制电路板的方法，其特征在于，步骤S2中，采用所述高锰酸钾除胶法对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液的温度为70-86℃。
4.根据权利要求1所述一种生产正凹蚀印制电路板的方法 ，其特征在于，步骤S3中，采用所述等离子除胶法对多层生产板进行处理时，等离子除胶法包括第一阶段除胶和第二阶段除胶；
所述第一阶段除胶的工艺参数如下：功率为8000W，除胶时间为15min；除胶气体由160sccm的氮气、1200sccm的氧气和240sccm的四氟化碳组成；
所述第二阶段除胶的工艺参数如下：功率为8000W，除胶时间为30min；除胶气体为3000sccm的氩气。
5.根据权利要求1所述一种生产正凹蚀印制电路板的方法，其特征在于，步骤S4中，采用所述高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液含有以下浓度的各物质：40-60g/L的KMnO4，0.9-1.3mol/L的NaOH，浓度小于25g/L的KMn2O4。
6.根据权利要求5所述一种生产正凹蚀印制电路板的方法，其特征在于，步骤S4中，采用所述高锰酸钾除胶法再次对多层生产板进行处理时，高锰酸钾除胶法使用的氧化剂溶液的温度为70-86℃。
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