CN108495485A - 一种多层印制板嵌入电阻制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种丝网印刷电阻浆料制作多层印制板嵌入电阻的方法，包括在多层印制板内层板制作过程中，在内层板制作电路之前，先在内层板铜箔上蚀刻出要求的电阻图形，然后在电阻图形处丝网印刷规定方阻值的电阻浆料，经过预烘、机械方式磨刷、后固化之后，再完成其他电路图形制作，形成嵌入特定阻值电阻的内层板。避免了早前丝印电阻边缘不整齐、厚度不均匀等问题，易于操作和阻值控制，提升了多层印制板嵌入电阻的生产效率及品质；并可提高组装密度，满足电子产品轻薄短小的制作需求。

Description

一种多层印制板嵌入电阻制作方法

技术领域

本发明涉及特殊印制板的制作领域，包括在多层印制板的内层板制作过程中，介绍了一种先按设计要求在多层印制板内层板铜箔上蚀刻出要求的电阻图形，然后在电阻图形处丝网印刷规定方阻值的电阻浆料，经过预烘、机械方式磨刷、后固化并完成其他电路图形制作，形成嵌入特定阻值电阻的多层印制板用内层板，随后将完成嵌入电阻及电路图形的内层板，和其他配套内层板以及辅助粘接材料一起，按常规多层印制板生产工艺制成嵌入电阻的多层印制板。

本发明提高了丝网印刷电阻浆料制作嵌入电阻阻值精度，减少电阻阻值修正的工作量，易于操作和阻值控制，提升了多层印制板嵌入电阻的生产效率及品质。且可缩小电阻图形设计的尺寸，提高了组装密度，适合电子产品轻薄短小的制作需求。

背景技术

在多层印制板嵌入电阻代替表面安装分立的电阻元件，可节省印制板面空间，缩小印制板尺寸，提高布线密度，大大减少与电阻元件相关的输入输出线路，从而减少信号延迟和衰减；同时嵌入电阻还避免了由潮湿灰尘等引起的表面安装电阻电气性能下降问题。另外可以大幅减少焊点数，降低安装焊接工作量，有利于降低综合生产成本。随着电子产品向小型化轻量化薄型化发展，嵌入电阻多层印制板研制和生产已成为趋势。

具有关资料介绍，国外一些研究机构早在十多年前就开始从事嵌入电阻多层印制板研制和小批量生产。目前多层印制板嵌入电阻的制作方法主要有以下两种方式：

第一种方式采用内含电阻金属箔的覆铜板层压板，通过印制板生产用图形转移蚀刻法，制作出含薄膜电阻的内层板，然后压制成多层印制板。该种内含电阻金属箔的覆铜板层压板有国外商用公司专门提供，材料需进口，价格昂贵，不利于降低电子产品成本，同时采用内含电阻金属箔的覆铜板层压板生产嵌入电阻的阻值在一块印制板上阻值设计值跨度不宜过大，一般相差不超过几十倍。

第二种方式采用在多层印制板内层板上相应位置丝网印刷电阻浆料方法形成嵌入电阻。查阅早前一些资料文献，该方式都是通过在完成内层电路图形制作后，在需要印刷电阻浆料位置丝网印刷所需电阻浆料，通过一次烘烤形成电阻。该方法制作的电阻是在完成内层电路图形制作后在内层板相应位置丝印电阻浆料，丝印的电阻浆料的图形尺寸无法精确控制，带来电阻阻值变化大，同时由于丝网印刷本身存在对位偏差，也会造成丝印电阻位置偏移，影响阻值精度，阻值超差情况严重。

本发明首先在多层印制板内层板制作电阻位置蚀刻除去铜箔，再丝网印刷规定方阻值的电阻浆料，通过预烘电阻浆料与机械磨刷，除去周围铜箔表面上的残留电阻浆料，然后后固化，再完成内层板上其他电路图形制作。

本发明与之前方法相比主要有以下四方面优点：一是本发明制作的电阻浆料位置和尺寸的精度与印制板图形制作精度一致，按照目前常规印制板生产工艺控制最高可以达到0.02mm，而早前资料文献报告的方法制作的电阻浆料位置和尺寸精度由丝印工艺精度决定，现印制板丝印工艺精度最高也只能达到0.10mm；二是本发明制作的电阻图形边缘整齐，阻值可控，而早前的方法由于没有铜箔限定位置，丝印电阻浆料图形边缘不规整，严重影响的电阻值的精度。三是由于之前方法制作的电阻值精度差，检测后阻值超差的电阻需要进行阻值调整，工作量大，工作效率低。本发明制作的嵌入电阻的阻值精确高，基本避免了后续电阻值的调整，提升了多层印制板嵌入电阻的生产效率和品质。四是由于本方法制作工艺精度可控度高，设计时可以选用较小的方阻尺寸，在满足电阻值要求的情况下可以缩小电阻图形尺寸，从而提高布线密度，可以满足现代电子产品轻薄短小的制作需求，特别适合未来小型物联网传感器和微系统用电子产品的制作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流程简便、质量可靠的丝网印刷电阻浆料制作多层印制板嵌入电阻的方法，可制作出嵌入电阻图形位置和尺寸精度高、阻值可控，避免了电阻边缘不整齐、厚度不均匀、电阻修正工作量大等问题，并可选用较小的方阻尺寸，在满足电阻值要求的情况下可以缩小电阻图形尺寸，从而提高布线密度，可以满足现代电子产品轻薄短小的要求，特别适合未来小型物联网传感器和微系统用电子产品的制作。

为了实现解决上述技术问题的目标，本发明采用如下技术方案：本发明的一种多层印制板嵌入电阻制作方法，包括在多层印制板的内层板生产过程中。首先按电路设计要求采用常规CAD工具和底版绘制设备，制备仅包含电阻图形的照相底版，其电阻图形的尺寸根据使用的电阻浆料方阻值和所要求的电阻值设计，在单面或双面环氧树脂玻璃布覆铜板内层板的铜箔面，采用常规印制板图形转移和酸性蚀刻方法，将内层板铜箔上电阻图形位置的铜箔蚀刻除去，露出环氧树脂玻璃布基材，如图1所示，然后采用丝网印刷的方法，按设计要求在露基材的电阻图形位置印刷相应方阻值的电阻浆料，如图2所示，将印刷有电阻浆料的内层板放入烘箱或类似加热装置预烘，使电阻浆料预固化，预固化后的内层板经过机械方式磨刷，以除去内层板铜箔表面残留的电阻浆料，如图3所示，再进行后固化，随后按常规内层板生产工艺制作其他电路图形，完成嵌入特定阻值电阻的内层板的制作，如图4所示，最后与其他所需配套的内层板及辅助粘接材料一起，按常规多层印制板制作工艺：内层板黑化/棕化、叠层、层压、钻孔、孔金属化、外层图形转移、图形电镀、外层蚀刻、丝印阻焊层、热风整平焊料、印字符、外形加工、电气互连和电阻阻值检测等，完成多层印制板的后续的工艺，制成嵌入电阻的多层印制板。具体过程为：

步骤一，制作嵌入电阻用照相底版，包括电阻图形蚀刻照相底版和电阻图形丝印照相底版：按电路设计要求采用常规CAD工具和光绘机进行绘制，其电阻图形蚀刻照相底版的电阻图形开窗尺寸由所使用的电阻浆料方阻值和所要求的电阻值以及所选定的方阻的尺寸决定；电阻图形丝印照相底版中电阻图形开窗尺寸与蚀刻照相底版开窗尺寸相同或四周增加0.2-0.5mm，每一种方阻值的电阻浆料应对应制作一套电阻图形丝印照相底版。本发明制作电阻的精度高，选择的方阻尺寸可以缩小，以便提高设计和组装密度。

步骤二，电阻图形转移和酸性蚀刻：使用电阻图形照相底版，按常规内层板图形转移的生产方法，首先将单面或双面环氧树脂玻璃布覆铜箔内层板表面清洁粗化处理、贴感光膜、对位曝光、显影、酸性蚀刻、去膜等。将内层板铜箔上电阻位置的铜箔蚀刻除去，露出环氧树脂玻璃布基材，形成电阻图形，如图1所示。

步骤三，丝网印刷电阻浆料：可以采用手工或自动机械印刷的方式完成丝网印刷电阻浆料。采用电阻图形丝印照相底版在绷好的丝网上制作网版图形，将网版图形与内层板上对应电阻位置对准，选取设定的对应方阻值的电阻浆料进行丝网印刷。丝印通常使用110目或150目的丝网，刮刀通常使用肖氏硬度80、厚度8mm的聚氨脂材料。如有两种及以上方阻值的电阻浆料，应在一种方阻值的电阻浆料完成丝印并预烘(步骤四)后，才能进行另一种方阻值的电阻浆料的丝网印刷。完成丝网印刷规定方阻值的电阻浆料的内层板如图2所示。

步骤四，预烘：将印刷好规定方阻值的电阻浆料的内层板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中预烘，预烘温度80℃-110℃，时间30-45分钟。

步骤五，机械磨刷：将完成预烘的带电阻浆料的内层板放入带有水平传送装置的机械磨刷机中，经过机械方式磨刷，以除去内层板铜箔表面残留的多余电阻浆料。机械磨刷机可以采用氧化铝尼龙刷辊，调节刷辊的压力以便除去铜箔表面多余电阻浆料，电阻浆料经过预烘和机械磨刷后的内层板如图3所示。

步骤六，后固化：将经过机械磨刷后内层板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中烘烤，烘烤温度120℃-130℃，时间100-120分钟，使内层板上的电阻浆料完全固化。

步骤七，内层板上其他电路图形制作：将完成后固化的内层板按常规多层印制板内层电路图形转移生产工艺要求，完成嵌入电阻内层板上其他电路图形的制作，完成其他电路图形制作的含嵌入电阻内层板如图4所示。

将完成嵌入电阻及其他电路图形的内层板，和按设计要求完成制作的配套内层板以及辅助粘接材料，按常规多层印制板生产工艺：内层板黑化/棕化、叠层、层压、钻孔、孔金属化、外层图形转移、图形电镀、外层蚀刻、丝印阻焊层、热风整平焊料、印字符、外形加工、电气互连和电阻阻值检测等，完成多层印制板的后续的工艺，制成嵌入电阻的多层印制板。

通过采用上述方法，本发明具有以下有益效果：

1、本发明制作的嵌入电阻位置和图形尺寸的精度高，可以与印制板图形制作精度一致。按照目前常规印制板生产工艺控制最高可以达到0.02mm，而之前资料文献报告的方法制作电阻浆料位置和图形尺寸的精度都由丝印工艺精度决定，目前印制板生产工艺丝印图形精度最高达到0.10mm；

2、本发明制作的嵌入电阻的图形边缘整齐，厚度均匀，电阻值精度高。避免了之前的方法由于没有铜箔限定位置，丝印电阻浆料图形边缘和厚度不规整，严重影响嵌入电阻值的精度。

3、本发明制作的嵌入电阻的阻值合格率大幅提升，基本避免了检测后阻值超差电阻的阻值修正工作，提高了嵌入电阻多层印制板的生产效率和品质，降低了生产成本。

4、本方发明制作嵌入电阻时可以选用较小的方阻尺寸，在满足电阻值要求的情况下可以缩小电阻图形尺寸，从而提高布线密度，可以满足现代电子产品轻薄短小的制作需求，特别适合未来小型物联网传感器和微系统用电子产品的制作。

附图说明

图1是铜箔面蚀刻出设计所需嵌入电阻图形的内层板示意图。

图2是完成丝网印刷规定方阻值的电阻浆料内层板示意图。

图3是电阻浆料经过预烘和机械磨刷后内层板示意图。

图4是完成其他线路图形制作的含嵌入电阻内层板示意图。

图中：1-铜箔，2-环氧树脂玻璃布基材，3-嵌入电阻图形，4-丝印的电阻浆料，5-嵌入电阻，6-其他电路图形。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施示例

本例制作的嵌入电阻多层印制板为外形尺寸100mm×150mm×1.6mm的嵌入100只阻值2.8KΩ电阻的4层印制板。电阻嵌入在多层印制板的第二层。在内层板加工制作内层电路之前，先在内层板上制作嵌入电阻。需对内层板嵌入电阻部位的铜箔蚀刻除去，然后按设计要求在该部位用丝网印刷方式印刷要求方阻值的电阻浆料，再经过预烘、机械磨刷、后固化完成嵌入电阻的制作，随后按常规多层印制板内层电路的制作方法，在该嵌入电阻的内层板上完成制作其他所需线路图形，制成嵌入电阻的多层印制板的内层板，最后与其他制作完成内层板按常规多层印制板制作工艺完成多层印制板的后续的工艺：内层黑化/棕化、叠层、层压、钻孔、孔金属化、外层图形转移、图形电镀、外层蚀刻、丝印阻焊层、热风整平焊料、印字符、外形加工和检测等，完成嵌入电阻多层印制板的制作。具体过程为：

步骤一，制作嵌入电阻用照相底版，包括电阻图形蚀刻照相底版和电阻图形丝印照相底版：按电路设计要求采用常规CAD工具和自动光绘机，制备仅包含嵌入电阻图形的照相底版，其电阻图形蚀刻照相底版的电阻图形开窗尺寸根据使用的电阻浆料方阻值和所要求的电阻值设计；该例多层板嵌入100只阻值2.8KΩ的电阻，选用的电阻浆料方阻值为1.4KΩ/□，一个方阻的尺寸选1mm×1mm，一个嵌入电阻图形蚀刻照相底版的电阻图形开窗尺寸2mm×1mm，嵌入电阻图形丝印照相底版中电阻图形开窗尺寸2.3mm×1.2mm，该例中只使用一种方阻值的电阻浆料，只需要制作一套电阻图形丝印照相底版。

步骤二，电阻图形转移和酸性蚀刻：选用双面覆35微米铜箔的环氧树脂玻璃布基材作为内层板，内层板尺寸230mm×350mm×1mm，按照层序的设计要求，在第二层上制作嵌入电阻。使用电阻图形照相底版，按常规内层板图形转移的生产方法，首先将双面覆铜箔的环氧树脂玻璃布基材的内层板表面清洁粗化处理、贴感光膜、对位曝光、显影、酸性蚀刻、去膜等。将第二层铜箔上电阻位置的铜箔蚀刻除去，露出环氧树脂玻璃布基材。

步骤三，丝网印刷电阻浆料：可以采用手工印刷的方式完成丝网印刷电阻浆料。采用电阻图形丝印照相底版在绷好的丝网上制作网版图形，将网版图形与内层板上对应电阻图形位置对准，选取设定的方阻值为1.4KΩ/□的商用电阻浆料，使用110目的丝网，刮刀通常使用肖氏硬度80、厚度8mm的聚氨脂材料。因只使用了一种方阻值电阻浆料，一次完成电阻浆料印刷。

步骤四，预烘：将印刷好电阻浆料的内层板放入烘箱中预烘，预烘温度100℃-105℃，时间45分钟。

步骤五，机械磨刷：将完成预烘的带电阻浆料的内层板放入带有水平传送装置的机械磨刷机中，经过机械方式磨刷，以除去内层板铜箔表面残留的多余电阻浆料。机械磨刷机采用氧化铝尼龙刷辊，调节刷辊的压力以便除去铜箔表面多余电阻浆料。

步骤六，后固化：将经过机械磨刷后内层板放入烘箱中烘烤，烘烤温度125℃-130℃，时间120分钟，使内层板上的电阻浆料完全固化。

步骤七，内层板上其他电路图形制作：将完成后固化的内层板按常规多层印制板内层电路图形转移生产工艺要求，完成嵌入电阻的第二层其他电路图形和第三层电路图形的制作。

将完成嵌入电阻及其他电路图形的内层板，按设计要求选定辅助粘接材料，按常规4层印制板生产工艺，完成嵌入电阻的多层印制板的后续的工艺：内层板黑化/棕化、叠层、层压、钻孔、孔金属化、外层图形转移、图形电镀、外层蚀刻、丝印阻焊层、热风整平焊料、印字符、外形加工和电气互连和电阻阻值检测等，制成嵌入100只2.8KΩ电阻的外形尺寸100mm×150mm×1.6mm的4层印制板。

Claims (9)

1.一种多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：包括在多层印制板的内层板生产过程中，首先按电路设计要求采用常规CAD工具和底版绘制设备，制备仅包含嵌入电阻图形的照相底版，其电阻图形的尺寸根据使用的电阻浆料方阻值和所要求的电阻值设计，在单面或双面环氧树脂玻璃布覆铜板内层的铜箔面，采用常规印制板图形转移和酸性蚀刻方法，将内层铜箔上电阻位置的铜箔蚀刻除去，露出环氧树脂玻璃布基材，然后采用丝网印刷的方法，按设计要求在露基材的电阻图形位置印刷规定方阻值的电阻浆料，将印刷有电阻浆料的内层板放入烘箱或类似加热装置预烘，使电阻浆料预固化，预固化后的内层板经过机械方式磨刷，以除去内层铜箔表面残留的电阻浆料，再进行后固化，随后按常规内层板生产工艺制作其他电路图形，完成嵌入特定阻值电阻的内层板的制作，最后将完成嵌入电阻及电路图形的内层板，和其他配套内层板以及辅助粘接材料一起，按常规多层印制板生产工艺：内层板黑化/棕化、叠层、层压、钻孔、孔金属化、外层图形转移、图形电镀、外层蚀刻、丝印阻焊层、热风整平焊料、印字符、外形加工和电气互连和嵌入电阻阻值检测等，完成多层印制板的后续生产工艺，制成嵌入电阻的多层印制板。

2.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：制作嵌入电阻用照相底版，包括电阻图形蚀刻照相底版和电阻图形丝印照相底版，其电阻图形蚀刻照相底版的电阻图形开窗尺寸根据使用的电阻浆料方阻值和所要求的电阻值设计，最小电阻图形蚀刻照相底版的电阻图形开窗尺寸0.2mm×0.2mm，一个正方形方阻图形的最小边长设计尺寸可以0.2mm。

3.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：电阻图形丝印照相底版中电阻图形开窗尺寸应与电阻图形蚀刻照相底版开窗尺寸相同或四周增加0.2-0.5mm。

4.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：采用电阻浆料制作嵌入电阻，电阻浆料方阻值可以根据设计电阻值的大小选用商用电阻浆料，电阻浆料的方阻值可以从10欧姆/□-100千欧姆/□的范围中选用。

5.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：采用丝网印刷电阻浆料之前，预先在内层板铜箔上采用电阻图形蚀刻照相底版和常规酸性蚀刻工艺，蚀刻出电阻图形，其图形尺寸决定了嵌入电阻的图形尺寸。

6.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：将印刷好电阻浆料的内层板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中预烘，预烘温度80℃-110℃，时间30-45分钟。

7.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：预固化后的嵌入电阻内层板应经过机械方式磨刷，或类似的方式以完全除去内层铜箔表面残留的电阻浆料。

8.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：将经过机械磨刷后内层板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中烘烤，烘烤温度120℃-150℃，时间100-120分钟，使内层板上的电阻浆料完全固化。

9.根据权利要求1所述多层印制板嵌入电阻的制作方法，其特征是：嵌入电阻内层板完成后固化以后，再按常规内层板生产工艺制作其他电路图形，完成嵌入特定阻值电阻的内层板的制作。