CN110418519A - 多阶印制电路板差异化通孔加工方法及其印制电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多阶印制电路板差异化通孔加工方法及其印制电路板，解决现有技术很难加工出多通孔孔铜差异化且均面铜印制电路板的问题。其技术要点包括:在层压板上加工第一大通孔，在孔壁上形成厚度为h10的孔铜；在第一大通孔的孔口周围设隔离结构，使第一大通孔的孔铜与层压板的面铜绝缘隔离；对层压板的面铜进行减铜处理后加工第二中通孔及第三小通孔；在第二中通孔及第三小通孔的孔壁上形成厚度为h20和h30的孔铜；覆盖第三小通孔后电镀，将第二中通孔的孔铜增厚至h21；去除隔离干膜进行沉铜电镀，使第一大通孔和第二中通孔及第三小通孔的孔铜分别增厚至所需要的厚度H1、H2及H3，在第三次沉铜电镀之前，H1‑h10=H2‑h21=H3‑h30。本发明可用于印制电路板制作。

Description

多阶印制电路板差异化通孔加工方法及其印制电路板
技术领域
本发明涉及印制电路板的差异化通孔加工方法，具体涉及了一种多阶印制电路板差异化通孔加工方法及其印制电路板。
背景技术
随着汽车电子、电源通讯模块的迅猛发展，设备功能性要求对其印制电路板的要求也越来越高，电路板不仅要为电子元器件提供必要的电气连接以及机械支撑，同时也被赋予了更多的附加功能，因而能够将电源集成、提供大电流、高可靠性的厚铜印制电路板逐渐成为印制电路行业热门销售产品，前景广阔。
厚铜电路板产品其设计的走电流线路中，采用通孔作为电流转换压接孔和散热孔是最常见的设计。为了让通孔走大电流，就需要将通孔的孔铜厚度增加到40μm以上(一般通孔的孔铜厚度为18-20μm)。而为了让不同的通孔走不同的大电流，且为了节约板件布线空间，就需要在同一电路板上设计不同的孔铜厚度要求，比如大部分过孔的孔铜厚度为18-20um、小电流载流散热孔的孔铜厚度为30-50um、大电流载流散热孔的孔铜厚度为60-80um。这种多阶电路板具有多种通孔，且不同通孔的孔铜厚度不同。
对于具有含两种差异化通孔的两阶印制电路板，目前可采用以下多种制作工艺制作：
一种是盖孔电镀结合盖孔微蚀工艺，包括：先对两种差异化通孔（普通通孔和厚铜通孔）进行电镀，使普通通孔的铜厚度达到要求；再用干膜覆盖普通通孔，露出需要镀厚铜的厚铜通孔和面铜继续电镀，直到厚铜通孔的孔铜厚度达到要求；然后将两种通孔都用干膜覆盖，再将面铜微蚀减厚到客户要求。
另一种是盖孔电镀结合漏孔电镀工艺，包括：先对两种差异化通孔（普通通孔和厚铜通孔）进行电镀，使普通通孔的铜厚度达到要求；再用干膜覆盖普通通孔，露出需要镀厚铜的厚铜通孔和面铜继续电镀到面铜厚度满足要求，然后将普通通孔和面铜用干膜覆盖，露出厚铜通孔继续电镀，直到厚铜通孔的孔铜厚度达到所需厚度。
再一种是二次钻孔、二次沉铜结合盖孔微蚀工艺，包括：先钻出需要镀厚铜的厚铜通孔，进行沉铜和电镀，使镀层达到一定的厚度，然后二次钻孔，钻出普通通孔，进行二次沉铜和电镀，使两种通孔的孔铜厚度都达到要求，最后再将两种通孔用干膜覆盖，将面铜微蚀减厚达到客户要求。
目前，对于具有含三种差异化通孔的三阶印制电路板，可采用的工艺，包括：在层压板上加工第一通孔和第二通孔及第三通孔；进行第一次沉铜电镀，在第一通孔和第二通孔及第三通孔的孔壁上形成一定厚度的孔铜；采用抗镀膜覆盖第一通孔；进行第一次电镀，将第二通孔和第三通孔的孔铜增厚；在第二通孔的孔口周围加工隔离结构，使第二通孔的孔铜与层压板的面铜绝缘隔离；进行第二次电镀，继续将第三通孔的孔铜增厚；去除抗镀膜；进行第二次沉铜电镀，使第一通孔和第二通孔及第三通孔的孔铜分别增厚至所需要的厚度。面铜增厚至不小于3盎司。
上述制作工艺可用于加工含两种或三种差异化通孔的二阶或三阶印制电路板，但是，不能加工出适合精细线路制作具有更薄面铜（如面铜厚度2~3盎司）的含三种差异化通孔的多阶印制电路板。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种多阶印制电路板差异化通孔加工方法，以解决现有技术很难加工出适合精细线路制作具有更薄面铜的含三种差异化通孔的多阶印制电路板的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种采用上述通孔加工方法的印制电路板。
本发明的第一个目的通过以下的技术方案实现：一种多阶印制电路板差异化通孔加工方法，所述多阶印制电路板的层压板上设有第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔三种差异化通孔，加工方法包括下述步骤：
S1.在层压板上加工第一大通孔；
S2.进行第一次沉铜电镀，在所述第一大通孔的孔壁上形成厚度为h10的孔铜；
S3.在所述第一大通孔的孔口周围加工隔离结构，使第一大通孔的孔铜与层压板的面铜绝缘隔离；
S4.对层压板的面铜进行减铜处理；
S5.在层压板上加工第二中通孔及第三小通孔；
S6.进行第二次沉铜电镀，在第二中通孔及第三小通孔的孔壁上形成厚度为h20和h30的孔铜；
S7.采用抗镀膜覆盖第三小通孔；
S8.进行一次电镀，将第二中通孔的孔铜增厚至h21；
S9.去除抗镀膜及隔离结构中的隔离干膜；
S10.进行第三次沉铜电镀，使第一大通孔和第二中通孔及第三小通孔的孔铜分别增厚至所需要的厚度H1和H2及H3，其中，H1＞H2＞H3；
在第三次沉铜电镀之前，H1-h10 = H2-h21 = H3-h30。
进一步地，步骤S2中，对所述层压板进行第一次沉铜电镀，所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF1。
进一步地，步骤S3中，所述隔离结构包括与所述第一大通孔的孔铜连接的隔离铜环、位于隔离铜环的外围的隔离圈以及覆于隔离铜环的外表面的贴隔离干膜，所述隔离结构使得使所述第一大通孔的孔铜与所述层压板的面铜绝缘隔离。
进一步地，步骤S4所述对层压板的面铜进行减铜处理，所述层压板面铜厚度变化值为ΔF2。
进一步地，步骤S6中，对所述层压板进行第二次沉铜电镀，所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF3。
进一步地，步骤S8中，对所述层压板的面铜以及所述第二中通孔进行电镀，所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF4。
进一步地，步骤S10中，对所述层压板进行第三次沉铜电镀使所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF5，以及在所述第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔已有的孔铜上形成加厚镀层，使所述述第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔的孔铜厚度分别达到H1和H2及H3。
本发明的第二个目的通过以下的技术方案实现：一种印制电路板，所述电路板的层压板上面铜的厚度大于2盎司且小于等于3盎司；所述电路板沿垂直板面的方向设有第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔三种差异化通孔；所述第一大通孔的孔径大于所述第二中通孔的孔径；所述第二中通孔的孔径大于所述第三小通孔的孔径。
进一步地，所述第一大通孔的孔铜厚度为H1，所述第二中通孔的孔铜厚度为H2，所述第三小通孔的孔铜厚度为H3；其中，H1≥60μm，30μm≤H2＜60μm，H3≤20μm。
由上可见，本发明采用先钻出大通孔并进行沉铜电镀，再在大通孔的孔口周围加工隔离结构，然后进行面铜减铜处理；再钻出中通孔和小通孔并全部沉铜电镀金属化，再用抗镀膜覆盖其中孔铜厚度要求最小的小通孔，然后进行电镀将中通孔的孔铜电镀加厚，最后再次进行沉铜电镀，使面铜厚度满足所需厚度前提下，三种通孔的孔铜厚度都达到所需要厚度的技术方案，取得了以下技术效果：
1. 本发明技术方案工艺简单、成本低廉，可以方便地制得适合精细线路且具有更薄面铜的含三种差异化通孔的多阶印制电路板。
2. 本发明选择大通孔厚铜金属化结合面铜减铜处理作为面铜厚度控制的技巧，可以实现面铜厚度灵活控制。
3. 本发明采用大通孔在沉铜电镀之后设置隔离结构，避免二次钻孔钻污导致后续分层。
4. 本发明对面铜进行微蚀减厚后，随后进行二次沉铜电镀，可以降低因微蚀导致的面铜不均匀的影响，从而便于后续在电路板表面制作细密线路。
5. 本发明用隔离结构隔离走大电流的大通孔，用抗镀膜覆盖最小的通孔，可提高加工可靠性。
6. 本发明最后进行整板沉铜电镀，可以避免在通孔的孔口形成台阶。
附图说明
下面结合附图中的具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明多阶印制电路板差异化通孔加工方法的流程示意图；
图2是本发明的步骤S1加工阶段的电路板的示意图；
图3是本发明的步骤S2加工阶段的电路板的示意图；
图4是本发明的步骤S3加工阶段的电路板的示意图；
图5是本发明的步骤S5加工阶段的电路板的示意图；
图6是本发明的步骤S6加工阶段的电路板的示意图；
图7是本发明的步骤S7加工阶段的电路板的示意图；
图8是本发明的步骤S8加工阶段的电路板的示意图；
图9是本发明的步骤S10加工阶段的电路板的示意图。
图中: 100-层压板；101-第一大通孔；102-第一大通孔的孔铜；103-隔离结构；103a-隔离铜环；103b-隔离圈；103c-隔离干膜；104-第二中通孔；105-第三小通孔；106-第二中通孔的孔铜；107-第三小通孔的孔铜；108-抗镀膜；109-第二中通孔增厚的孔铜。
具体实施方式
实施例1
本发明的实施例1提供的多阶印制电路板差异化通孔加工方法，可用于加工具有三种差异化通孔的孔铜厚度不同的三阶印制电路板。
本实施例中，可预先采用压合工艺加工出层压板，该层压板可包括分别位于两面的两层外层金属层(即表面铜箔层，简称面铜)和位于中间的至少一层内层线路层，以及介于各层内层线路层之间、内层线路层与外层金属层之间的绝缘介质层。本实施例方法适用于最终面铜厚度在2盎司(OZ，1OZ约等于35μm)或者2OZ以上的电路板。
本实施例中，初始压合层压板时，可选择较薄的外层金属层进行压合，具体的厚度可根据最终需要的面铜厚度以及后续电镀将会增加的厚度确定。本实施例以外层金属层的厚度为0.5OZ(约17 .5μm)为例。
在本实施例中，第一大通孔101、第二中通孔102和第三小通孔103都需要被金属化，且孔铜厚度不同，以承载不同大小的电流或用于承载普通信号。其中，第一大通孔101需要的孔铜厚度为H1*，第二中通孔104需要的孔铜厚度为H2*，第三小通孔105需要的孔铜厚度为H3*，而且H1*＞H2*＞H3*。具体的，第一大通孔101用于承载大电流，其孔铜厚度H1*一般要求在60-80μm，本实施例以70μm为例；第二中通孔104用于承载小电流，其孔铜厚度H2*一般要求在30-50μm，本实施例以40μm为例；第三小通孔105用于承载普通信号，其孔铜厚度H3*一般要求在18-20μm，本实施例以20μm为例。一般地，用于承载的电流越大，通孔孔径就需要越大。本实施例中，所述第一大通孔的孔径大于所述第二中通孔的孔径；所述第二中通孔的孔径大于所述第三小通孔的孔径。各通孔孔径的大小可根据实际需要确定，例如，第一大通孔的孔径一般≥0.40mm，第二中通孔的孔径一般≥0.35mm，第三小通孔的孔径一般≥0.25mm。
本实施例中，所述孔铜厚度为70μm的第一大通孔的孔径为0.5mm，所述孔铜厚度为40μm的第二中通孔的孔径为0.4mm，所述孔铜厚度为20μm的第三小通孔的孔径为0.3mm。
本实施例提供一种多阶印制电路板差异化通孔加工方法，具体工艺流程如图1所示，具体的包括以下步骤：
S1.在层压板上加工第一大通孔。
如图2所示，本步骤在压合而成的层压板100上加工出第一大通孔101，数量可以是一个或多个，具体根据实际需要确定。通孔的加工方法可采用机械钻，例如控深铣，也可以采用其它方法例如蚀刻开窗加激光钻工艺，对此不作限定。
S2.进行第一次沉铜电镀，在第一大通孔101的孔壁上形成一定厚度的孔铜。
如图3所示，对层压板100进行整板沉铜电镀，即，先采用化学沉铜法在层压板表面以及各个通孔的内壁上沉积一沉铜层，再进行电镀，在沉铜层上形成一镀层，使得所述第一大通孔101的孔壁上形成一定厚度的孔铜，实现对第一大通孔101的金属化。本步骤中，第一大通孔101的孔壁上形成厚度为h10的孔铜。本次沉铜电镀也会将层压板100的面铜增厚，增值为ΔF1。
S3.在第一大通孔的孔口周围加工隔离结构103，使第一大通孔的孔铜102与层压板100的面铜绝缘隔离。
如图4所示，本步骤中，可采用外形铣工艺在第一大通孔101的孔口周围加工隔离结构103，该隔离结构103包括：与第一大通孔的孔铜102连接的隔离铜环103a，位于隔离铜环103的外围是隔离圈103b以及覆于隔离铜环103的外表面的贴隔离干膜103c，隔离结构103使得使所述第一大通孔的孔铜102与所述层压板100的面铜绝缘隔离。隔离结构103的作用在于，随后对层压板100的面铜进行减铜处理时，可以避免第一大通孔的孔铜102被蚀刻；此外，后续电镀时，可以避免第一大通孔的孔铜102被电镀加厚。
S4.对层压板的面铜进行减铜处理。
对层压板的面铜进行减铜处理，将面铜微蚀减薄达到所需厚度。
S5.在层压板100上加工第二中通孔104及第三小通孔105。
如图5所示，本步骤在层压板100上加工出第二中通孔104及第三小通孔105，数量可以是一个或多个，具体根据实际需要确定。通孔的加工方法可采用机械钻，例如控深铣，也可以采用其它方法例如蚀刻开窗加激光钻工艺，对此不作限定。
S6.进行第二次沉铜电镀，在第二中通孔104及第三小通孔105的孔壁上形成一定厚度的孔铜。
如图6所示，对层压板100进行整板沉铜电镀，即，先采用化学沉铜法在层压板表面以及各个通孔的内壁上沉积一沉铜层，再进行电镀，在沉铜层上形成一镀层，使得所述第二中通孔104及第三小通孔105的孔壁上分别形成一定厚度的孔铜106和107，实现对第二中通孔104及第三小通孔105的金属化。本步骤中，第二中通孔104及第三小通孔105的孔壁上形成厚度分别为h20和h30的孔铜。本次沉铜电镀也会将层压板100的面铜增厚，增值为ΔF3。
S7.采用抗镀膜108覆盖第三小通孔105。
本实施例中，如图7所示，采用外层图形工艺，用抗镀膜108覆盖第三小通孔105，以便首先对需要更厚孔铜的第二中通孔104进行电镀。
其中，覆盖抗镀膜108的步骤可包括：在层压板100的两面整板覆盖抗镀膜108，然后将第三小通孔105以外其他区域的抗镀膜108显影去除，仅保留部分抗镀膜108覆盖住第三小通孔105。具体应用中，所说的抗镀膜108可以是干膜，也可以是其它具有抗镀作用的感光材料。
S8.进行一次电镀，将第二中通孔的孔铜增厚。
如图8所示，本步骤中，根据第二中通孔所需孔铜厚度h21，对所述层压板100的面铜以及所述第二中通孔104进行一次电镀，将第二中通孔104的孔铜厚度电镀增厚，直至第二中通孔增厚的孔铜109至厚度h21时，停止电镀。
需要说明的是，本次电镀中，层压板100的面铜厚度会被电镀增厚，本次电镀层压板100的面铜增厚，增值为ΔF4。
S9. 去除抗镀膜108及隔离结构103中的隔离干膜103c。
本步骤中可采用碱性的去膜溶液去除抗镀膜108及隔离干膜103c，以便后续沉铜电镀时可以将第一大通孔和第二中通孔及第三想通孔的孔铜厚度电镀增厚。
S10.进行第三次沉铜电镀，使第一大通孔101和第二中通孔104及第三小通孔105的孔铜分别增厚至所需要的厚度H1和H2及H3，其中，H1＞H2＞H3。
如图9所示，本步骤中，对层压板100进行第三次整板沉铜电镀。在进行第二次沉铜电镀之前，容易发现，此时第一大通孔101的孔铜厚度为h10，与最终需要的理论厚度H1*的差值为H1*-h10，第二中通孔104的孔铜厚度为h21，与最终需要的理论厚度H2*的差值为H2*-h21，第三中通孔105的孔铜厚度为h30，与最终需要的理论厚度H3*的差值为H3*-h30，H1*-h10、H2*-h21及H3*-h30数值一致或者尽可能实现接近。
因此，本次沉铜电镀步骤中，可以形成厚度为H3*-h30的电镀加厚层，使得，第一大通孔101和第二中通孔104及第三小通孔105的孔铜分别增厚至所需要的厚度H1和H2及H3。本次采用沉铜电镀工艺的原因在于，由于隔离结构103的存在，第一大通孔101难以被直接电镀，需要先进行沉铜，在隔离圈103b中沉积一沉铜层，使第一大通孔101的孔铜与面铜连接，然后进行电镀，第一大通孔101的孔铜才能被电镀加厚。
本次沉铜电镀步骤中，不但三种通孔的孔铜厚度分别被电镀增厚至所需要的厚度，面铜的厚度也将被增厚至所需要的厚度，即2OZ至3OZ (例如约70-105μm)。至此，第一大通孔、第二中通孔至第三小通孔这三种金属化的通孔均加工完毕，后续，可采用常规的外层图形工艺，在层压板100表面加工外层线路图形，设置阻焊等，本文对此不再赘述。
以上，本发明实施例公开了一种多阶印制电路板差异化通孔加工方法，采用该方法可以方便的制得具有三种差异化通孔的孔铜厚度不同的多阶印制电路板。
实施例2
参考图9，本发明实施例提供一种印制电路板，所述电路板的面铜的初始厚度为F0盎司，经第一次沉铜电镀，面铜减铜，第二次沉铜电镀，一次电镀，第三次沉铜电镀之后，所述层压板的面铜（F）增厚至大于2OZ且小于等于3OZ；其中F= F0+ΔF1-ΔF2+ΔF3+ΔF4+ΔF5；所述电路板沿垂直板面的方向设有第一大通孔101、第二中通孔104及第三小通孔105三种差异化通孔；所述第一大通孔101的孔径大于所述第二中通孔104的孔径；所述第二中通孔104的孔径大于所述第三小通孔105的孔径；所述第一大通孔的孔铜厚度为H1，所述第二中通孔的孔铜厚度为H2，所述第三小通孔的孔铜厚度为H3，其中，H1≥60μm，30μm≤H2＜60μm，H3≤20μm。
以上，本发明实施例公开了一种印制电路板，该印制电路板具有三种级别差异化通孔，且三种级别通孔的孔铜厚度不同，是多阶印制电路板产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。

Claims (6)

1.一种多阶印制电路板差异化通孔加工方法，其特征在于，所述多阶印制电路板的层压板上设有第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔三种差异化通孔，所述加工方法包括下述步骤:
S1.在层压板上加工第一大通孔；
S2.进行第一次沉铜电镀，在所述第一大通孔的孔壁上形成厚度为h10的孔铜；
S3.在所述第一大通孔的孔口周围加工隔离结构，使第一大通孔的孔铜与层压板的面铜绝缘隔离，所述隔离结构包括与所述第一大通孔的孔铜连接的隔离铜环、位于隔离铜环的外围的隔离圈以及覆于隔离铜环的外表面的贴隔离干膜，所述隔离结构使得使所述第一大通孔的孔铜与所述层压板的面铜绝缘隔离。
S4.对层压板的面铜进行减铜处理；
S5.在层压板上加工第二中通孔及第三小通孔；
S6.进行第二次沉铜电镀，在第二中通孔及第三小通孔的孔壁上形成厚度为h20和h30的孔铜；
S7.采用抗镀膜覆盖第三小通孔；
S8.进行一次电镀，将第二中通孔的孔铜增厚至h21；
S9.去除抗镀膜及隔离结构中的隔离干膜；
S10.进行第三次沉铜电镀，使第一大通孔和第二中通孔及第三小通孔的孔铜分别增厚至所需要的厚度H1、H2及H3，其中，H1＞H2＞H3；
在第三次沉铜电镀之前，H1-h10 = H2-h21 = H3-h30。
2.根据权利要求1所述的多阶印制电路板差异化通孔加工方法，其特征在于，所述步骤S2中对所述层压板进行第一次沉铜电镀，所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF1。
3.根据权利要求1所述的多阶印制电路板差异化通孔加工方法，其特征在于，步骤S4中，所述对层压板的面铜进行减铜处理，所述层压板面铜厚度变化值为ΔF2。
4.根据权利要求1所述的多阶印制电路板差异化通孔加工方法，其特征在于，步骤S6中，对所述层压板进行第二次沉铜电镀，所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF3。
5.根据权利要求1所述的多阶印制电路板差异化通孔加工方法，其特征在于，步骤S8中，对所述层压板的面铜以及所述第二中通孔进行电镀，所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF4。
6.根据权利要求1所述的多阶印制电路板差异化通孔加工方法，其特征在于，步骤S10中，对所述层压板进行第三次沉铜电镀使所述层压板的面铜电镀增厚，增值为ΔF5，以及在所述第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔已有的孔铜上形成加厚镀层，使所述第一大通孔、第二中通孔及第三小通孔的孔铜厚度分别达到H1和H2及H3。
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