发明内容
本发明提供一种印刷电路板内层精密线路的蚀刻方法及蚀刻线,以提高蚀刻的均匀性,提高线路制作精度,达到精密线路的制作要求。
本发明的一个方面是提供一种印刷电路板内层精密线路的蚀刻方法,包括:
根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合;
获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值;
根据所述最优补偿值对所述线路图形相应区域的线路线宽进行补偿;
根据补偿后的线路图形在所述电路板铜层表面制作掩膜;
在所述蚀刻线采用所选择的喷嘴组合对所述电路板铜层进行蚀刻。
进一步的,所述根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合,具体包括:
若铜层厚度大于或等于2OZ,所述蚀刻线前2/3段采用扇形喷嘴,后1/3段采用锥形喷嘴;
若铜层厚度大于HOZ且小于2OZ,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴,后2/3段采用锥形喷嘴;
若铜层厚度小于或等于HOZ,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴和锥形喷嘴沿所述蚀刻线方向交替排布,后2/3段采用锥形喷嘴。
进一步的,所述获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值,具体包括:
根据铜层厚度和所述线路图形的特征,获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值。
进一步的,所述根据铜层厚度和所述线路图形的特征,获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值,具体包括:
根据铜层厚度确定基础补偿值;
获取所述线路图形的特征,所述特征包括疏密区域分布、线路走向、以及焊盘和/或孔环的位置,并根据所述线路图形的特征确定不同区域的额外补偿值;
根据所述基础补偿值和不同区域的额外补偿值对所述线路图形相应区域的线路线宽进行补偿;
在所述喷嘴组合下进行蚀刻测试,并根据测试结果进行调整,从而获得在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值。
进一步的,所述特征包括还包括电路板的特性阻抗线、差动阻抗线及Test Coupon的位置;
所述根据所述线路图形的特征确定不同区域的额外补偿值,还包括:
获取对电路板的特性阻抗线、差动阻抗线及Test Coupon的额外补偿值。
进一步的,根据疏密区域分布获取任意一条线路距相邻线路的间距,若间距≥20mil,则对该条线路线宽补偿≤0.2mil。
进一步的,若铜层厚度为HOZ的电路板中任意一条线路距相邻线路的间距≥20mil,则对该条线路线宽补偿0.1mil;
若铜层厚度为1OZ的电路板中任意一条线路距相邻线路的间距≥20mil,则对该条线路线宽补偿0.2mil。
进一步的,对铜层厚度为HOZ的电路板的差动阻抗线外侧补偿0.06mil,特性阻抗线外侧补偿0.08mil;对Test Coupon的特性阻抗线补偿0.09mil,差动阻抗线补偿0.06mil;
对铜层厚度为1OZ的电路板的差动阻抗线外侧补偿0.1mil,特性阻抗线外侧补偿0.15mil;对Test Coupon的特性阻抗线补偿0.18mil,差动阻抗线补偿0.12mil。
本发明的另一个方面是提供一种印刷电路板的蚀刻线,包括蚀刻槽、传送滚轮以及可拆卸的喷嘴,且所述喷嘴根据电路板铜层厚度设置不同的组合,以采用所述喷嘴组合对电路板铜层按照经过补偿的线路图形进行蚀刻。
进一步的,所述蚀刻线前2/3段设置为扇形喷嘴,后1/3段设置为锥形喷嘴,用于对铜层厚度大于或等于2OZ的电路板进行蚀刻;或者
所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴,后2/3段采用锥形喷嘴,用于对铜层厚度大于HOZ且小于2OZ的电路板进行蚀刻;或者
所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴和锥形喷嘴沿所述蚀刻线方向交替排布,后2/3段采用锥形喷嘴,用于对铜层厚度小于或等于HOZ的电路板进行蚀刻。
本发明提供的印刷电路板内层精密线路的蚀刻方法及蚀刻线,通过根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合;并获取在喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值;然后根据最优补偿值对线路图形相应区域的线路线宽进行补偿;最后根据补偿后的线路图形在电路板铜层表面制作掩膜,进而在蚀刻线采用所选择的喷嘴组合对电路板铜层进行蚀刻。本发明的方法通过对线路图形不同区域的线路线宽进行不同补偿值的补偿,并采用合适的喷嘴组合,减小线路的侧蚀,从而提高蚀刻的均匀性,提高线路制作精度,达到精密线路的制作要求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的印刷电路板内层精密线路的蚀刻方法流程图。如图1所示,本发明实施例提供了一种印刷电路板内层精密线路的蚀刻方法,该方法具体步骤如下:
S101、根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合。
在本实施例中,考虑到不同喷嘴的流速、喷压等不同,对电路板铜层蚀刻的效果不同,例如扇形喷嘴的特点是流速快,喷压大,喷射出的蚀刻液为扇形,喷射角度呈95度,如图3(a)所示,蚀刻液喷射到板面均匀,呈现在板面的形状为两头尖,呈刀片状,如图3(b)所示,喷嘴与喷嘴之间喷出的蚀刻液在板面上形成一条均匀的条形,在蚀刻时可将铜层表面快速剥开,线路毛边大,蚀刻因子小;而锥形喷嘴的特点是流速慢,喷压小,喷射的蚀刻液是锥形,如图4(a)所示,蚀刻液喷射到板面上呈均匀的圆形,如图4(b)所示,能对导线侧壁的不规整部分(线路毛边)进行修理,使得导线均匀性非常好,从而到达到内层精密线路控制的目的。而由于随着电路板铜层厚度的增加,完成蚀刻所需要时间增加,线路的侧蚀更为严重,影响印制导线的精度,造成导线宽窄不均,导线上下幅度差异大(形成梯形线)电信号在传输过程中,引起电信号传输不稳定。
因此本实施例中通过根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合,通过调整流速、流量和喷淋压力,在快速剥开铜层的同时进行适当的毛边修整,减少对导线侧壁的攻击速度,提高线路的均匀性,达到精密线路蚀刻的要求,对印制电路板线路品质有极大的提升,大大提升电子产品电信号传输的稳定性能,可规避高精密线路依赖真空蚀刻线,减少成本投入,提升产品良率,降低品质失败成本,提升设备制程能力,为生产企业带来更大的效益。
例如,本实施例中若铜层厚度大于或等于2OZ(1OZ=35μm),所述蚀刻线前2/3段采用扇形喷嘴,后1/3段采用锥形喷嘴;若铜层厚度大于HOZ且小于2OZ,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴,后2/3段采用锥形喷嘴;若铜层厚度小于或等于HOZ(即0.5OZ),所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴和锥形喷嘴沿所述蚀刻线方向交替排布,后2/3段采用锥形喷嘴。当然,本发明并不仅限于上述喷嘴组合,也可以为扇形喷嘴、锥形喷嘴、射流喷嘴、雾化喷嘴、扁平喷嘴等的相互组合,此处不再赘述。
S102、获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值。
在本实施例中,由于线路间距(包括线到线间距、盘到线间距等)的大小也即蚀刻通道的大小,直接影响蚀刻液的交换速度,进而影响到线路的侧蚀量,若间距大,则蚀刻通道大,蚀刻液流动性强,蚀刻液交换良好,线路的侧蚀量相对较大;若间距小,蚀刻通道小,蚀刻液流动性差,蚀刻液交换较差,导致线路的侧蚀量较小,导致蚀刻不均匀。此外,线路的走向也对蚀刻液的流动性有一定的影响。当然还存在一些其他的因素也会导致蚀刻不均匀。因此本实施例中为了改善蚀刻的不均匀性,提高线路制作精度,对线路图形不同区域的线路线宽设置不同的补偿值,例如对于间距比较大的稀疏区域,如孤立线路,补偿值可以加大,而对于间距比较小的密集区域,补偿值可以减小;另外对于沿着蚀刻液流动方向的线路,补偿值可以加大,而不沿着蚀刻液流动方向的线路,例如垂直蚀刻液流动方向的线路,补偿值可以减小;对于焊盘(PAD)、孔环等也需要增大补偿值。本实施例综合上述多种因素获取在所选的喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值,对线路线宽进行补偿,从而提高不同区域的线路的均匀性,达到精密线路的制作要求。本实施例中最优补偿值可以通过DOE(Design Of Experiments)实验设计的方法获得,通过抓取当前线宽能力,识别线宽影响因素,通过调试补偿值,研究不同铜层厚度、线路的疏密、走向以及焊盘、孔环等对蚀刻补偿值的影响,从而得出对不同区域线路线宽的最优补偿值。
S103、根据所述最优补偿值对所述线路图形相应区域的线路线宽进行补偿。
在本实施例中,采用线路自动动态补偿,将线路资料信息和不同区域线路线宽的最优补偿值导入自动动态补偿软件中,通过软件自动对相同或相似的区域以相同的最优补偿值进行补偿。当然也可采用手动补偿,或者其他补偿方式,此处不再赘述。
S104、根据补偿后的线路图形在所述电路板铜层表面制作掩膜。
在本实施例中,可以采用现有技术中的任意掩膜制作方法,例如采用曝光、显影的手段将补偿后的线路图形在感光干膜上成像,或者采用激光直接成像技术(Laser DirectImaging,LDI)直接在感光干膜上成像。
S105、在所述蚀刻线采用所选择的喷嘴组合对所述电路板铜层进行蚀刻。
在本实施例中,在完成掩膜制作后即进入蚀刻线,采用所选择的喷嘴组合对电路板铜层进行蚀刻。
本实施例提供的印刷电路板内层精密线路的蚀刻方法,通过根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合;并获取在喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值;然后根据最优补偿值对线路图形相应区域的线路线宽进行补偿;最后根据补偿后的线路图形在电路板铜层表面制作掩膜,进而在蚀刻线采用所选择的喷嘴组合对电路板铜层进行蚀刻。本实施例的方法通过对线路图形不同区域的线路线宽进行不同补偿值的补偿,并采用合适的喷嘴组合,减小线路的侧蚀,从而提高蚀刻的均匀性,提高线路制作精度,达到精密线路的制作要求。
在上述实施例的基础上,S101所述的根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合,具体可以包括:
若铜层厚度大于或等于2OZ,所述蚀刻线前2/3段采用扇形喷嘴,后1/3段采用锥形喷嘴;
若铜层厚度大于HOZ且小于2OZ,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴,后2/3段采用锥形喷嘴;
若铜层厚度小于或等于HOZ,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴和锥形喷嘴沿所述蚀刻线方向交替排布,后2/3段采用锥形喷嘴。
在本实施例中,扇形喷嘴流速快,喷压大,喷射出的蚀刻液为扇形,呈现在板面的形状为两头尖,呈刀片状,可将铜层表面快速剥开;锥形喷嘴流速慢,喷压小,喷射的蚀刻液是锥形,蚀刻液喷射到板面上呈均匀的圆形,能对导线侧壁的不规整部分(线路毛边)进行修理。如图5-7所示,本实施例中的蚀刻线设置有三个长度相同的蚀刻槽301、301’、301”,蚀刻槽内设有水平的传送滚轮302,喷嘴设于传送滚轮的上下两侧从而形成对PCB板306上下两面铜层的蚀刻,当然本实施例中并不限于此种蚀刻线。
具体的,对于铜层厚度大于或等于2OZ,铜层厚度较厚,需要快速将铜层剥开,才能避免严重的侧蚀,提高蚀刻因子(侧蚀宽度与蚀刻深度的比值),因此蚀刻线前2/3段采用扇形喷嘴,而后1/3段采用锥形喷嘴对线路毛边进行修理,从而减小侧蚀,提高线路的均匀性,如图5所示,蚀刻槽301中的喷嘴303和蚀刻槽301’中的喷嘴304均为扇形喷嘴,蚀刻槽301”中的喷嘴305为锥形喷嘴。而对于铜层厚度大于HOZ且小于2OZ,蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴即可快速完成铜层剥开,后2/3段采用锥形喷嘴对线路毛边进行修理,即可满足线路的均匀性要求,如图6所示,蚀刻槽301中的喷嘴313均为扇形喷嘴,蚀刻槽301’中的喷嘴314和蚀刻槽301”中的喷嘴315均为锥形喷嘴。对于铜层厚度小于或等于HOZ,铜层厚度较薄,铜层的剥开较为容易,蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴和锥形喷嘴沿所述蚀刻线方向交替排布,当电路板沿蚀刻线传送过程中交替的经过扇形喷嘴和锥形喷嘴的喷淋,在扇形喷嘴下对铜层剥开,在锥形喷嘴下对毛边进行修整,经过交替的喷淋,避免严重侧蚀,在通过后2/3段采用锥形喷嘴对线路毛边进行修理,可对较薄的铜厚线路进行有效控制,提高线路的均匀性,如图7所示,蚀刻槽301中的喷嘴323均为扇形喷嘴,喷嘴327均为锥形喷嘴,蚀刻槽301’中的喷嘴324和蚀刻槽301”中的喷嘴325均为锥形喷嘴。
本实施例中,喷嘴可以由操作者手工更换,当然也可自动更换。可选的,印刷电路板的蚀刻线还包括喷嘴切换装置以及控制器,控制器用于根据电路板铜层厚度选择喷嘴组合,并控制喷嘴切换装置更换喷嘴。
进一步的,S102所述的获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值,具体包括:
根据铜层厚度和所述线路图形的特征,获取在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值。
具体的,如图2所示,本实施例中可通过以下步骤获取所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值:
S201、根据铜层厚度确定基础补偿值。
本实施例中基础补偿值是对于线路图形中全部线路线宽的补偿值,而不同铜层厚度对应不同的基础补偿值,且随着铜层厚度的增加,基础补偿值增大。例如对于HOZ基础补偿值为0.8mil,对于1OZ基础补偿值基础补偿值为1.0mil。
S202、获取所述线路图形的特征,所述特征包括疏密区域分布、线路走向、以及焊盘和/或孔环的位置,并根据所述线路图形的特征确定不同区域的额外补偿值。
本实施例中,根据疏密区域分布获取不同区域的第一额外补偿值,根据线路走向获取不同区域的第二额外补偿值,在基础补偿值的基础上累加第一额外补偿值和第二额外补偿值,从而获得不同区域的补偿值;而对于焊盘和/或孔环获取第三额外补偿值,在基础补偿值的基础上累加第三额外补偿值从而获得焊盘和/或孔环区域的补偿值。本实施例中的额外补偿值可根据DOE实验设计的方法所获得的通常补偿规律进行设定。
S203、根据所述基础补偿值和不同区域的额外补偿值对所述线路图形相应区域的线路线宽进行补偿。
S204、在所述喷嘴组合下进行蚀刻测试,并根据测试结果进行调整,从而获得在所述喷嘴组合下线路图形不同区域的线路线宽的最优补偿值。
本实施例中通过在蚀刻线上对经过补偿的线路图形进行蚀刻测试,以对补偿值进行调整,从而得到最优补偿值,提高线宽能力,满足精密线路的制作要求。
进一步的,所述特征包括还包括电路板的特性阻抗线、差动阻抗线及Test Coupon的位置;
则S203所述的根据所述线路图形的特征确定不同区域的额外补偿值,还包括:
获取对电路板的特性阻抗线、差动阻抗线及Test Coupon的额外补偿值。
本实施例中,还需要考虑对电路板的特性阻抗线、差动阻抗线及Test Coupon进行补偿,其中电路板的特性阻抗线、差动阻抗线为信号传输线,其中特性阻抗线为两根,而差动阻抗线为单根,而Test Coupon是用于TDR(Time Domain Reflectometer)测量所生产的PCB板的特性阻抗是否满足设计需求,电路板的特性阻抗线、差动阻抗线及Test Coupon通常设置于板边,且需要与所要控制的线路具有相同的线宽,因此也需要对其进行补偿。
在本实施例中,具体的额外补偿值可以参照以下示例进行设置,当然这里示出和描述的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。例如可以在具体值的一定范围内调节。
进一步的,根据疏密区域分布获取任意一条线路距相邻线路的间距,若间距≥20mil,则对该条线路线宽补偿≤0.2mil。
进一步的,若铜层厚度为HOZ的电路板中任意一条线路距相邻线路的间距≥20mil,则对该条线路线宽补偿0.1mil;
若铜层厚度为1OZ的电路板中任意一条线路距相邻线路的间距≥20mil,则对该条线路线宽补偿0.2mil。
进一步的,对铜层厚度为HOZ的电路板的差动阻抗线外侧补偿0.06mil,特性阻抗线外侧补偿0.08mil;对Test Coupon的特性阻抗线补偿0.09mil,差动阻抗线补偿0.06mil;
对铜层厚度为1OZ的电路板的差动阻抗线外侧补偿0.1mil,特性阻抗线外侧补偿0.15mil;对Test Coupon的特性阻抗线补偿0.18mil,差动阻抗线补偿0.12mil。
如图5-7所示,本实施例提供一种印刷电路板的蚀刻线,包括蚀刻槽、传送滚轮以及可拆卸的喷嘴,且所述喷嘴根据电路板铜层厚度设置不同的组合,以采用所述喷嘴组合对电路板铜层按照经过补偿的线路图形进行蚀刻。
本实施例中蚀刻槽301、301’、301”内设有水平的传送滚轮302,喷嘴设于传送滚轮的上下两侧从而形成对PCB板306上下两面铜层的蚀刻。当然蚀刻槽也可仅设置一个。
进一步的,如图5所示,所述蚀刻线前2/3段设置为扇形喷嘴,后1/3段设置为锥形喷嘴,用于对铜层厚度大于或等于2OZ的电路板进行蚀刻。具体的,蚀刻槽301中的喷嘴303和蚀刻槽301’中的喷嘴304均为扇形喷嘴,蚀刻槽301”中的喷嘴305为锥形喷嘴。
或者如图6所示,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴,后2/3段采用锥形喷嘴,用于对铜层厚度大于HOZ且小于2OZ的电路板进行蚀刻。具体的,蚀刻槽301中的喷嘴313均为扇形喷嘴,蚀刻槽301’中的喷嘴314和蚀刻槽301”中的喷嘴315均为锥形喷嘴。
或者如图7所示,所述蚀刻线前1/3段采用扇形喷嘴和锥形喷嘴沿所述蚀刻线方向交替排布,后2/3段采用锥形喷嘴,用于对铜层厚度小于或等于HOZ的电路板进行蚀刻。具体的,蚀刻槽301中的喷嘴323均为扇形喷嘴,喷嘴327均为锥形喷嘴,蚀刻槽301’中的喷嘴324和蚀刻槽301”中的喷嘴325均为锥形喷嘴。
本实施例中,喷嘴可以由操作者手工更换,当然也可自动更换。可选的,印刷电路板的蚀刻线还可包括喷嘴切换装置以及控制器,控制器用于根据电路板铜层厚度选择喷嘴组合,并控制喷嘴切换装置更换喷嘴。
本实施例提供的印刷电路板的蚀刻线,通过根据电路板铜层厚度选择蚀刻线的喷嘴组合,并以所选择的喷嘴组合对电路板铜层按照经过补偿的线路图形进行蚀刻,减小线路的侧蚀,从而提高蚀刻的均匀性,提高线路制作精度,达到精密线路的制作要求。本实施例的印刷电路板的蚀刻线不急可以用于内层线路的制作,也可用于外层线路制作。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。