CN109475044B - 采用uv激光钻孔直接电镀制作fpc内层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，包括以下步骤：1)内层发料，按设计规定选择PI基材软板；2)软板裁切，用机械切割基材软板；3)内层钻孔，采用UV激光对切割后的基材进行钻孔处理；4)内层干膜，包括表面处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜处理；5)电镀，对基板及通孔进行电镀铜处理；6)后制程。本发明采用UV激光钻孔直接电镀工艺代替传统的机械钻孔和黑孔工艺，避免了传统机械钻孔的不足，省去复杂的黑孔工艺，简化了FPC内层的生产流程，提高了生产效率，并减少生产成本和废水排放。

Description

采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法

技术领域

本发明涉及柔性电路板制作领域，特别涉及一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法。

背景技术

柔性电路板(FPC)是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路板，其在移动通讯、电脑、计算机外设等电子产品上应用广泛。目前，现有厂家常用的传统加工流程为：开料——机械钻孔——黑孔——内层干膜——电镀——后制程。在实际生产中，机械加工速度慢，效率低，且钻头易损耗，另外黑孔工艺主要目的是在孔壁形成导电层，其包括整孔、黑孔液涂覆、吹干、微蚀、抗氧化等步骤，工艺复杂，生产效率低，且会产生较多废水，生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，包括以下步骤：

1)内层发料，按设计规定选择PI基材软板；

2)软板裁切，用机械切割基材软板；

3)内层钻孔，采用UV激光对切割后基材进行钻孔处理，所述钻孔为通孔；

4)内层干膜，包括表面处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜处理；

5)电镀，对基板及通孔进行电镀铜处理；

6)后制程。

优选的是，所述步骤3)中UV激光束波长为290-315nm，激光器频率32-40KHz，钻孔速度280-300mm/s。采用UV激光钻孔代替原来的机械钻孔方法，具有钻孔效率高、微孔加工精准、钻孔定位精度高等优点，且对工件装夹要求简单，易实现生产线上的联机和自动化；而机械钻孔加工速度慢、效率低，钻孔的孔位精度低，且还存在刀具损耗。

优选的是，所述步骤3)还包括对基材和通孔表面喷涂一层导电油墨。

优选的是，所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨15-25份，乙炔黑8-16份，石墨烯5-15份，聚酰胺树脂5-15份，聚丙烯酰胺1-5份，磨细白云石粉5-8份，膨胀珍珠岩粉7-10份，乙二胺1-5份，甘油5-15份，消泡剂0.05-0.2份，增稠剂0.1-0.3份，流平剂0.1-0.5份，去离子水12-18份，其中磨细白云石粉主要成分为碳酸钙和碳酸镁，由于自身特有结构和键型导致其能带结构差别和价电子填充情况不同于一般矿物，导致其内部结构中产生的带电粒子浓度较高，因此白云石粉比重钙、滑石粉等填料具有更高的导电率，其作为填料加入油墨中可以增强油墨的导电性；另外膨胀珍珠岩粉经超细粉碎后具有表观密度轻、化学稳定性好、且具有无毒无味防火吸音等特点，作为填料加入油墨中可以改善油墨均匀分散性、避免油墨沉降、还可以增强油墨层的吸音防火等性能。

优选的是，所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨20份，乙炔黑16份，石墨烯14份，聚酰胺树脂10份，聚丙烯酰胺5份，磨细白云石粉6份，膨胀珍珠岩粉10份，乙二胺3份，甘油10份，消泡剂0.1份，增稠剂0.2份，流平剂0.5份，去离子水15份。

优选的是，所述消泡剂为聚硅氧烷化合物或聚醚改性聚硅氧烷化合物，其中聚硅氧烷化合物及聚醚改性聚硅氧烷化合物表面张力小，化学稳定性和热稳定性好，消泡力强，在油墨中可以消泡抑泡，保证喷涂导电油墨表面的均匀平整。

优选的是，所述增稠剂为海藻酸钠、酪蛋白酸钠、藻酸丙二醇酯、瓜尔胶淀粉醚的一种或多种的混合物，其中海藻酸钠的水溶液具有较高的粘度，含有大量的羧基，在水溶液中表现为聚阴离子特性，粘附性好，其中极其温和的条件下可快速形成交联网络结构凝胶，因此可以增加体系的稠度；酪蛋白酸钠和藻酸丙二醇酯其内含的氨基、羧基或羟基为亲水基团，易溶于或分散于水中形成胶体，可以对涂料油墨具有较好的增稠作用。

优选的是，所述导电油墨喷涂方法为采用辊轮涂布机进行喷涂，其中传统途径需要对通孔进行黑孔工艺以使孔壁形成导电层，具体包括整孔、黑孔液涂覆、吹干、微蚀、抗氧化处理等复杂工艺，且黑孔工艺需要将通孔壁浸泡在黑孔液中，因此在批量生产时需要大量黑孔液，而使用结束后会产生一部分黑孔液废水，增加了企业处理废水的负担。而采用本发明直接电镀工艺，不需要复杂的黑孔工艺，仅需喷涂导电油墨，不仅简化制作工艺，还减少了废水的排放。

优选的是，所述步骤5)电镀铜处理包括用质量分数10％的双氧水和质量分数3％的硫酸进行微蚀，10％的硫酸进行酸洗，200g/L的硫酸和100g/L的硫酸铜进行镀铜。

优选的是，所述通孔镀铜厚度为0.6-1.0mil。

本发明的有益效果是：采用UV激光钻孔直接电镀工艺代替传统的机械钻孔和黑孔工艺，避免了传统机械钻孔的不足，省去复杂的黑孔工艺，以辊涂导电油墨给基材和孔壁增加导电层，操作更加简单，简化了FPC内层的生产流程，提高了生产效率，并减少生产成本和废水排放。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为实施例一的工艺孔铜切片结构图；

图3为对比例一的工艺孔铜切片结构图；

图4为实施例一和对比例一的回焊炉试验测试结果图；

图5为实施例一的浸锡测试结果图；

图6为对比例一的浸锡测试结果图；

图7为实施例一和对比例一的冷热冲击试验测试结果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例一

一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)内层发料，按设计规定选择合适的PI基材软板；

2)软板裁切，用机械切割基材软板；

3)内层钻孔，采用UV激光对切割后基材进行钻孔处理，所述钻孔为通孔；

4)内层干膜，包括表面处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜处理；

5)电镀，对基板及通孔进行电镀铜处理；

6)后制程。

其中，所述步骤3)中UV激光束波长为290-315nm，激光器频率32-40KHz，钻孔速度280-300mm/s。

其中，所述步骤3)还包括对基材和通孔表面喷涂一层导电油墨。

其中，所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨20份，乙炔黑16份，石墨烯14份，聚酰胺树脂10份，聚丙烯酰胺5份，磨细白云石粉6份，膨胀珍珠岩粉10份，乙二胺3份，甘油10份，消泡剂0.1份，增稠剂0.2份，流平剂0.5份，去离子水15份。其中所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷化合物，所述增稠剂以重量计包括：海藻酸钠50份、酪蛋白酸钠50份。

其中，所述导电油墨喷涂方法为采用辊轮涂布机进行喷涂。

其中，所述步骤5)电镀铜处理包括用质量分数10％的双氧水和质量分数3％的硫酸进行微蚀，10％的硫酸进行酸洗，200g/L的硫酸和100g/L的硫酸铜进行镀铜。如图2所示，经镀铜后切片测量，所述通孔两侧镀铜厚度分别为0.862mil和0.848mil。

实施例二

一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其步骤同实施例一：

其中，所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨25份，乙炔黑15份，石墨烯10份，聚酰胺树脂7份，聚丙烯酰胺5份，磨细白云石粉8份，膨胀珍珠岩粉7份，乙二胺5份，甘油8份，消泡剂0.2份，增稠剂0.3份，流平剂0.5份，去离子水16份。其中所述消泡剂为聚硅氧烷化合物，所述增稠剂以重量计包括：酪蛋白酸钠60份、藻酸丙二醇酯40份。

实施例三

一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其步骤同实施例一：

其中，所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨15份，乙炔黑16份，石墨烯15份，聚酰胺树脂15份，聚丙烯酰胺4份，磨细白云石粉5份，膨胀珍珠岩粉8.5份，乙二胺5份，甘油15份，消泡剂0.1份，增稠剂0.3份，流平剂0.5份，去离子水18份。其中所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷化合物，所述增稠剂以重量计包括：酪蛋白酸钠40份、藻酸丙二醇30份、瓜尔胶淀粉醚30份。

对比例一

一种采用机械钻孔制作FPC内层的方法，包括以下步骤：

1)内层发料，按设计规定选择合适的PI基材软板；

2)软板裁切，用机械切割基材软板；

3)内层钻孔，采用机械钻孔对切割后基材进行钻孔处理，所述钻孔为通孔；

4)黑孔，对孔壁进行黑孔化工艺，包括整孔、黑孔液涂覆、吹干、微蚀、抗氧化处理，其中黑孔液按重量计组分包括：石墨8份，分散剂10份，表面活性剂7份，去离子水75份；

5)内层干膜，包括表面处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜处理；

6)电镀，对基板及通孔进行电镀铜处理；

7)后制程。

其中，所述步骤6)电镀铜处理包括用质量分数10％的双氧水和质量分数3％的硫酸进行微蚀，10％的硫酸进行酸洗，200g/L的硫酸和100g/L的硫酸铜进行镀铜。如图3所示，经镀铜后切片测量，所述通孔两侧镀铜厚度分别为0.803mil和0.838mil。

对比例二

一种采用机械钻孔制作FPC内层的方法，其步骤同对比例一：

其中步骤4)黑孔为对孔壁进行黑孔化工艺，包括整孔、黑孔液涂覆、吹干、微蚀、抗氧化处理，其中黑孔液按重量计组分包括：导电炭黑6份，分散剂9份，表面活性剂7份，去离子水78份。

为更好的对比本发明的技术效果，通过对上述实施例中的FPC板进行信赖性测试，其测试方法为：(1)IR回流炉焊试验，依据ANSI/J-STD-003规范在回焊炉中以0.45m/min的线速条件试验，测试3次试验后的阻值变化；(2)浸锡试验，依据IPC-TM-650规范，试验条件为265℃±5℃/10S/次，在锡炉中测试10次后切片有无爆板现象；(3)冷热冲击试验，依据IPC-TM-650规范，在自动温控的双环境中(低温：-65℃(±5℃)/15分钟，高温：125℃(±5℃)/15分钟)，将试样经低温至高温再至低温进行100次冷热冲击后，测试其电阻率变化。

图4-图7为实施例一和对比例一的试验测试结果，其中对比例一为采用原途程的工艺，也即采用机械钻孔+黑孔后再电镀的制作工艺，而实施例一为本发明改进的简化途程，即采用UV激光钻孔直接电镀的制作工艺。如图4所示，原途程和简化途程经3次IR回炉焊试验后阻值变化均不超过10％；如图5和图6所示，原途程和简化途程制作的FPC板内层在浸锡10次试验后切片均无爆板现象；如图7所示，原途程和简化途程制作的FPC板内层在1000次冷热冲击后电阻变化率均小于10％。

以下是其他实施例和对比例性能测试结果：

综上可知，以上实施例两种工艺测试指标均符合规范要求，本发明采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内板的方法，代替传统的机械钻孔和黑孔工艺，避免了传统机械钻孔的不足，省去复杂的黑孔工艺，以辊涂导电油墨给基材和孔壁增加导电层，操作更加简单，简化了FPC内层的生产流程，可提高生产效率约10％，降低生产成本8％，并可减少废水排放。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)内层发料，按设计规定选择PI基材软板；

2)软板裁切，用机械切割基材软板；

3)内层钻孔，采用UV激光对切割后的基材进行钻孔处理，所述钻孔为通孔；

4)内层干膜，包括表面处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻、褪膜处理；

5)电镀，对基板及通孔进行电镀铜处理；

6)后制程；

步骤3)还包括对基材和通孔表面喷涂一层导电油墨；

所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨15-25份，乙炔黑8-16份，石墨烯5-15份，聚酰胺树脂5-15份，聚丙烯酰胺1-5份，磨细白云石粉5-8份，膨胀珍珠岩粉7-10份，乙二胺1-5份，甘油5-15份，消泡剂0.05-0.2份，增稠剂0.1-0.3份，流平剂0.1-0.5份，去离子水12-18份。

2.根据权利要求1所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，所述步骤3)中UV激光束波长为290-315nm，激光器频率32-40KHz，钻孔速度280-300mm/s。

3.根据权利要求1所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，所述导电油墨按重量计包括以下组分：石墨20份，乙炔黑16份，石墨烯14份，聚酰胺树脂10份，聚丙烯酰胺5份，磨细白云石粉6份，膨胀珍珠岩粉10份，乙二胺3份，甘油10份，消泡剂0.1份，增稠剂0.2份，流平剂0.5份，去离子水15份。

4.根据权利要求1或3所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷化合物或聚醚改性聚硅氧烷化合物。

5.根据权利要求1或3所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，所述增稠剂为海藻酸钠、酪蛋白酸钠、藻酸丙二醇酯、瓜尔胶淀粉醚中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，所述导电油墨喷涂方法为采用辊轮涂布机进行喷涂。

7.根据权利要求1所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，步骤5)电镀铜处理包括用质量分数10％的双氧水和质量分数3％的硫酸进行微蚀，10％的硫酸进行酸洗，200g/L的硫酸和100g/L的硫酸铜进行镀铜。

8.根据权利要求1所述的采用UV激光钻孔直接电镀制作FPC内层的方法，其特征在于，所述通孔镀铜厚度为0.6-1.0mil。

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