CN109640546A - 一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺 - Google Patents

一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺 Download PDF

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Abstract

一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，包括如下步骤：开料；制内层图形；酸性蚀刻，将上一步干膜盖住的铜层部分保留，未被干膜覆盖的铜层通过化学蚀刻去除掉，制成内层芯板；压合：在内层芯板上下表面对应贴PP，并依次覆盖单片铜板进行压合；钻孔：在上一步制得的铜板上钻导通孔；沉铜：通过化学反应在铜板表面以及孔内沉上化学铜；板电：整板电镀加厚铜层；压干膜做负片图形；酸性蚀刻；最后经过阻焊‑文字‑表面处理‑成型‑FQC‑FQA‑包装，制得厚铜板。本发明通过优化改善制作工艺流程，解决因铜板太厚药水不能完全贯穿，所导致的孔内无铜问题，使孔内化学铜覆盖均匀，不会出现大电流或高温烧断的情况，提高产品品质，降低设备隐患。

Description

一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺
技术领域
本发明涉及PCB板制作领域，尤其涉及一种厚铜板制作工艺。
背景技术
随着电子产品轻薄化、小型化和高集成化的方向快速发展，对印制电路板的大电流工作稳定性、高耐电压能力、安全性、耐久性以及高导热性能等方面提出了更高的要求。厚铜板、多层厚铜板属于新型大功率电子元器件，完全可以满足以上要求，厚铜板主要运用于汽车、航空、通讯、功率转换器、大功率电源等行业领域，其具有高速、高频、电流容量大、小型化等特点，能够提高散热性能。
目前，厚度大于6.0mm的厚铜板孔内普遍存在药水难以贯穿及孔内镀铜不均的情况，切片看孔内铜箔厚度，基本上都是两边厚，而孔中间厚度不达标，甚至孔中间还会出现无铜的现象。孔中间的铜厚偏薄，运用到设备上如果遇到大电流或高温情况，很容易使孔内铜层断裂，导致设备无法正常运转，甚至造成重大事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，包括如下步骤：
第一步，开料：选择铜板基材，根据要求裁切；
第二步，制内层图形：铜板表面压干膜，将菲林上的图形转移到铜板的表面，然后对位、曝光、显影；
第三步，蚀刻：酸性蚀刻，将上一步干膜盖住的铜层部分保留，未被干膜覆盖的铜层通过化学蚀刻去除掉，之后退膜形成内层线路图形，制成内层芯板；
第四步，压合：在内层芯板上下表面对应贴PP，并依次覆盖单片铜板进行压合；
第五步，钻孔：在上一步制得的铜板上钻导通孔；
第六步，沉铜：通过化学反应在铜板表面以及孔内沉上化学铜，操作过程如下：
蓬松，软化孔内毛刺及粉尘，
除胶渣，用高锰酸钾和氢氧化钠去除钻污及粉尘，
中和，成分为酸性，中和掉孔内残留的高锰酸钾和氢氧化钠，
除油，去除钻污、调整孔壁电荷，
微蚀，粗化铜面，
预浸，除去铜板表面残留的化学药品，
活化，使钯离子均匀附着在铜层表面和孔壁上，
加速，除去钯离子外围物质，漏出有催化活性的钯核，
化学沉铜，通过催化钯的作用，使铜层表面和孔壁沉积一层铜层，为板电加厚铜提供导电基体；
第七步，板电：整板电镀加厚铜层；
第八步，压干膜做负片图形，与第二步操作要求一致；
第九步，酸性蚀刻：与第三步操作要求一致；
第十步，最后经过阻焊-文字-表面处理-成型-FQC-FQA-包装，制得厚铜板。
所述第六步中，第一次化学沉铜结束后先不拆板，而是倒回去再从预浸开始再做一次预浸、活化、加速以及化学沉铜。
所述第六步中，所有操作中都会用到药水缸，在每个药水缸内两侧都增设有震动马达，其振幅为50-60mm/s，并监控记录振幅情况。
所述第七步中，采用14ASF电镀60分钟，一次板电足够厚度的铜层。
所述第五步后，铜板需送至锣房，将铜板的任意一边锣掉部分厚度，最终保留3.0mm的厚度。
所述第五步后，铜板表面需磨板两次，之后充分对孔内粉尘做高压冲洗。
所述第五步中，钻孔时铜板一次只能进行一块一叠，钻咀的转数调整为70％，且铜板板面覆盖铝片。
所述第二、三、四步重复操作多次，最终制得多层厚铜板。
所述第三或九步中，酸性蚀刻液包含硫酸，硫酸含量控制在220g/L。
所述第四步中，压合的温度控制在205℃，热压2小时，之后再冷压1小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过优化改善制作工艺流程，解决因铜板太厚药水不能完全贯穿，所导致的孔内无铜问题，具有以下优点：
A、药水可以完全贯穿孔内，使孔内化学铜覆盖均匀。
B、孔两端和孔中间镀铜均匀，不会出现大电流或高温烧断的情况，提高产品品质，降低设备隐患。
C、通过改进工艺，能够缩短生产周期时间，提高效率。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明较佳实施例设计的一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其主要包括以下步骤：
第一步，开料：选择铜板基材，根据加工要求裁切合适大小。
第二步，制内层图形：整板压干膜，将菲林上的图形转移到铜板的表面，然后对位、曝光、显影。
第三步，蚀刻：酸性蚀刻，将上一步干膜盖住的铜层部分保留，未被干膜覆盖的铜层通过化学蚀刻去除掉，之后退膜形成内层线路图形，制成内层芯板。酸性蚀刻液里面含有硫酸，硫酸含量控制在220g/L。
第四步，压合：在内层芯板上下表面对应贴PP，并依次覆盖单片铜板进行压合，温度控制在205℃左右，热压2小时，之后在冷压1小时。
在其他实施例中制作多层厚铜板时，上述第二至四步可以根据需要，重复操作多次，直至符合层数要求。
第五步，钻孔：在上一步制得的铜板上钻导通孔，钻孔时注意铜板一次只能进行一块一叠，钻咀的转数调整到一般工艺钻孔转数的70％，且板面需要覆盖铝片，以此有效的给钻咀降温，并且降低板面披锋的缺陷。
第六步，送至锣房，因铜板太厚，考虑到做板电的夹具最大只能夹3.0mm厚的板件，因此需要将铜板的任意一边锣掉一部分厚度，最终保留3.0mm的厚度，便于板电夹板。
第七步，磨板：共磨两次，将铜板表面打磨平整，不得有残留物，之后充分对孔内粉尘做高压冲洗，磨板参数如下表，仅供参考：
第八步，沉铜：通过化学反应在铜板表面以及孔内沉上化学铜，使孔内与板面形成导通，操作过程如下：
蓬松，软化孔内毛刺及粉尘；
除胶渣，用高锰酸钾和氢氧化钠去除钻污及粉尘；
中和，主要成分为酸性，用于中和掉孔内残留的高锰酸钾和氢氧化钠；
除油，去除钻污、调整孔壁电荷；
微蚀，粗化铜面，促使沉铜层与底层铜更好的结合；
预浸，除去铜板表面残留的化学药品，防止有害杂质带入活化缸中；
活化，使钯离子均匀附着在铜层表面和孔壁上，以此引发化学沉铜初始反应；
加速，除去钯离子外围物质，漏出有催化活性的钯核，为了引发后续反应；
化学沉铜，通过催化钯的作用，使在铜层表面和孔壁沉积一层细致的铜层，为板电加厚铜提供导电基体。
在此过程中特别注意的是第一次沉铜结束后先不拆板，而是倒回去从预浸开始再做一次预浸、活化、加速以及化学沉铜，以此确保孔内沉铜均匀，要求背光大于9级。
另外，本步骤所有操作中都会用到药水缸，在每个药水缸内两侧都增设有震动马达，以往的振幅为35mm/s，而本工艺将振幅全部更改为50-60mm/s，以此确保药水可以入孔完全，同时孔内气泡会很容易震出，为了达到以上效果，特设计了一份记录表格已备每天监控。详见下表：
振幅单位：mm/s
第九步，板电：整板电镀加厚铜层，选用小电流密度并延长板电时间，一次板电足够厚度的铜层。例如，传统的制备工艺选用20ASF板电20分钟，而本工艺采用14ASF电镀60分钟，一次板电足够厚度的铜层，缩短生产周期、小密度长时间镀铜均匀，改负片之后就避免了孔内异物抗镀的问题，确保了孔内铜厚均匀。
第十步，压干膜做负片图形，与第二步操作要求一致。
做负片图形的好处有以下几点：1：不用再做二次电镀，节约了生产周期，2：不用电锡，节约物料，3：预防二次电镀导致孔内有异物，或是因铜板太厚，使孔内镀锡不良，不抗蚀刻导致孔无铜的问题。
第十一步，酸性蚀刻：通过酸性蚀刻，将干膜盖住的铜层部分保留，未被干膜覆盖的铜层通过化学蚀刻去除掉，退膜后形成图形线路，与第三步操作要求一致。
第十二步，最后经过阻焊-文字-表面处理(喷锡、沉金、OSP等)-成型-FQC-FQA-包装等工序，制得厚铜板，此步骤操作都是PCB板制造流程中的常规操作。
本行业通用做法都是走正片工艺，需要两次镀铜，一次镀锡然后碱性蚀刻，本工艺是在板电时一次镀够，节约了生产时间、物料，以及预防二次镀铜导致孔内有异物，或是因板太厚，使孔内镀锡不良，不抗蚀刻导致孔无铜。
本制作工艺的特点主要体现在以下几点：
1：第八步沉铜共做两次，达到孔内铜层均匀一致的效果；
2：第十步正片工艺更改为负片；
3：第八步沉铜涉及到的每个药水缸，更改了震动马达的振幅；
4：两次钻孔更改为第五步的一次钻孔。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，开料：选择铜板基材，根据要求裁切；
第二步，制内层图形：铜板表面压干膜，将菲林上的图形转移到铜板的表面，然后对位、曝光、显影；
第三步，蚀刻：酸性蚀刻，将上一步干膜盖住的铜层部分保留，未被干膜覆盖的铜层通过化学蚀刻去除掉，之后退膜形成内层线路图形，制成内层芯板；
第四步，压合：在内层芯板上下表面对应贴PP，并依次覆盖单片铜板进行压合；
第五步，钻孔：在上一步制得的铜板上钻导通孔；
第六步，沉铜：通过化学反应在铜板表面以及孔内沉上化学铜，操作过程如下：
蓬松，软化孔内毛刺及粉尘，
除胶渣，用高锰酸钾和氢氧化钠去除钻污及粉尘，
中和，成分为酸性，中和掉孔内残留的高锰酸钾和氢氧化钠，
除油，去除钻污、调整孔壁电荷，
微蚀，粗化铜面，
预浸，除去铜板表面残留的化学药品，
活化，使钯离子均匀附着在铜层表面和孔壁上，
加速，除去钯离子外围物质，漏出有催化活性的钯核，
化学沉铜，通过催化钯的作用，使铜层表面和孔壁沉积一层铜层，为板电加厚铜提供导电基体；
第七步，板电：整板电镀加厚铜层；
第八步，压干膜做负片图形，与第二步操作要求一致；
第九步，酸性蚀刻：与第三步操作要求一致；
第十步，最后经过阻焊-文字-表面处理-成型-FQC-FQA-包装，制得厚铜板。
2.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第六步中，第一次化学沉铜结束后先不拆板，而是倒回去从预浸开始再做一次预浸、活化、加速以及化学沉铜。
3.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第六步中，所有操作中都会用到药水缸，在每个药水缸内两侧都增设有震动马达，其振幅为50-60mm/s，并监控记录振幅情况。
4.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第七步中，采用14ASF电镀60分钟，一次板电足够厚度的铜层。
5.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第五步后，铜板需送至锣房，将铜板的任意一边锣掉部分厚度，最终保留3.0mm的厚度。
6.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第五步后，铜板表面需磨板两次，之后充分对孔内粉尘做高压冲洗。
7.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第五步中，钻孔时铜板一次只能进行一块一叠，钻咀的转数调整为70％，且铜板板面覆盖铝片。
8.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第二、三、四步重复操作多次，最终制得多层厚铜板。
9.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第三或九步中，酸性蚀刻液包含硫酸，硫酸含量控制在220g/L。
10.根据权利要求1所述的能够预防孔内无铜的厚铜板制作工艺，其特征在于，所述第四步中，压合的温度控制在205℃，热压2小时，之后再冷压1小时。
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