CN110505770A - 多层夹芯金属基电路板生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多层夹芯金属基电路板生产方法,包括:工程设计:根据客户资料及制程能力对图纸进行优化设计,包括菲林的预拉长、线路的补偿、钻孔补偿等;还包括开料、内层线路制作、内外层检测、棕化、金属基芯板钻孔、金属基芯板化学处理、压合、钻孔、化学镀铜、电镀铜、图形转移、外层蚀刻、防焊、网印字符、表面处理。本发明可以生产4层或以上的夹芯金属基板,芯板之间对位精度<50um,金钻孔粗糙度<25um,金属基与芯板不会有爆板及毛刺等问题,可满足客户的各项性能指标。

Description

多层夹芯金属基电路板生产方法
技术领域
本发明涉及电路板制造领域,特别涉及一种多层夹芯金属基电路板生产方法。
背景技术
市场上夹芯金属基板一般以双面板为主,主要金属芯有铜基或铝基,因为没有内层线路,因此没有内层线路制作流程,压合工序也不需要进行特别的对位.4层或以上的夹芯金属基板,其部分生产流程与注意事项与双面板的不一样,需要特别控制。4层或以上的夹芯金属基板,因有多张芯板与一张或几张金属芯板,它们之间的对位精度控制小于0.05mm,同时因为可能有数张金属芯板,在压合,钻孔,化学镀铜,成型等工序需要特别控制,否则容易金属基芯板与半固化片之间结合力差,孔内粗糙度偏大,锣板时容易出现爆板或毛刺等问题。
发明内容
本发明提供了一种多层夹芯金属基电路板生产方法,以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题,作为本发明的一个方面,提供了一种多层夹芯金属基电路板生产方法,包括:
步骤1,工程设计:根据客户资料及制程能力对图纸进行优化设计,包括菲林的预拉长、线路的补偿、钻孔补偿等;
步骤2,开料:根据设备制程能力、板材利用率来设定工作板的大小,然后将板材开成相应的尺寸;
步骤3,内层线路制作:根据客户的资料,把图形从底片转移到内层工作板上去;
步骤4,内外层检测:使用自动扫描检测仪器,检查蚀刻后线路的品质;
步骤5,棕化:使用化学方式,粗化表面,增加材料之间的结合力;
步骤6,金属基芯板钻孔:使用钻机在板面上钻出压合对位工具孔及部分单元内需要金属化的孔;
步骤7,金属基芯板化学处理:利用化学方法在金属基表面形成微粗糙的结构,使得金属基与半固化片有更好的结合力;
步骤8,压合:通过真空快压机,使用相应的压板参数,将不同的线路层及金属基压在一起;
步骤9,钻孔:该工序目的是在板面上钻出通孔,后工序便可化学镀铜,实现上下层铜的电性能导通;
步骤10,化学镀铜:就是在钻孔的孔内镀上一层薄铜,实现板的上下层电性能导通;
步骤11,电镀铜:对孔内的铜及表面的铜进行加厚,以达到客户的要求,以确保终端客户的电性能要求;
步骤12,图形转移:根据客户的资料,把图形从底片转移到工作板上去;
步骤13,外层蚀刻:利用碱性的腐蚀药水,把客户需要的图形全部腐蚀出来;
步骤14,防焊:根据客户的要求,在电路板面上压一层绝缘油墨,但要插件与贴片的焊盘全部露出来;
步骤15,网印字符:利用网版或字符喷墨机将客户的一些标识字母、图形及公司Logo印上去、便于终端客户的识别;
步骤16,表面处理:根据客户的要求做表面处理,如:化学镀银、化学镀金、有机保焊膜等工艺。
优选地,菲林的预拉长是指:内层线路的菲林根据X、Y方向进行预拉长,即:在板1:1的尺寸上,X、Y方向多加万分之三到万分之分的长度,同时菲林的对位靶标与金属基芯板的对位工具孔相对应。
优选地,钻孔补偿是指:铝基芯板,对位工具孔不需要扩孔,需要与环氧树脂芯板的工具孔尺寸一样大小,其他孔全部需要扩孔;铜基芯板,对位工具孔不需要扩孔,需要与金属基绝缘的孔则需要扩孔,其他的孔则暂时不需要钻。
优选地,金属基芯板钻孔步骤中,铝基与铜基芯板都使用金钢石涂层钻咀钻出,该工具主要钻出对位工具孔,便于压合工序的对位;金属基芯板钻孔后要去毛刺处理,将孔口的披锋全部去除。
优选地,金属基芯板化学处理步骤中:铝基芯板采用碱性化学除油剂处理约30-60秒,然后使用尼龙刷磨刷表面,以达到微粗化铝基表面,增加结合力;铜基芯板采用棕氧化化学处理工艺,在铜表面形成一层棕色的氧化层,以提升铜基与半固化片之间的结合力;金属基芯板化学处理后4小时内完成叠板并开始压合。
优选地,内层芯板与金属基芯板压合步骤中:内层芯板与金属基对位叠板:使用专用的钢板,钢板上有相应的定位针,定位针与内层芯板及金属基的定位孔相对应,按照叠板结构分别放内层芯板、半固化片及金属基;工作板上下使用特殊的辅料,该辅料是一种离形膜,能耐最高温度350℃,使用该辅料能确保压合效果,板面不会有残胶;使用特别的压合参数:进炉温度160℃、升温速率:1.5-2.5℃/min,压合温度190-210℃、压力1.5-3.5MPa、其中210℃,3.5MPa的条件要保持60-90min,总压合时间180-240min。
优选地,钻孔步骤中:因中间有金属基板,硬度较大,常规的钻咀容易出现孔内粗糙度大,孔口突起,断钻咀等问题,需要使用金钢石涂层钻咀;转速30000-60000转/min,下刀速0.3-0.7m/min,退刀速8-10m/min,寿命100-200孔/支。
优选地,化学镀铜步骤中:铝基芯板:因上工序锣边框后,板边露出金属铝,但铝在化学镀铜线的碱性缸里是被腐蚀的,因此在化学镀铜前先在电镀铜生产线上先镀铜10-15分钟,镀上5-10um的铜,然后再做化学镀铜工艺;铜基芯板:因钻孔高温时产生的钻污容易沾在铜上,因此化学镀铜时,要过两次除胶渣工艺,避免因钻污造成电镀铜与铜基之间的电性能开路。
优选地,成型步骤中:使用镀钛四刃铣刀锣板,锣刀寿命15-20m/支;锣板切削量0.05-0.15cm/sec,锣板过程中要对铣刀喷淋冷却液;锣出来的产品过水平清洗机,使用弱酸性除油剂清洗,避免槽壁发黑。
本发明可以生产4层或以上的夹芯金属基板,芯板之间对位精度<50um,金钻孔粗糙度<25um,金属基与芯板不会有爆板及毛刺等问题,可满足客户的各项性能指标。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
发明内容主要创新之处在于:
(1)内层线路的菲林根据X、Y方向进行预拉长,即:在板1:1的尺寸上,X、Y方向多加万分之三到万分之分的长度(因为压合工序使得板材收缩万分之三到万分之八),同时菲林的对位靶标与金属基芯板的对位工具孔相对应.
(2)金属基芯板钻带的预拉与环氧树脂芯板的系数相同,同时根据客户的要求及金属基的类别(铜基或铝基)对钻孔进行特别设计.即:铝基芯板,对位工具孔不需要扩孔(在金属基上钻的孔比成品孔单边大0.2-0.5mm),需要与环氧树脂芯板的工具孔尺寸一样大小(因为扩孔了,孔的尺寸会变大,铝基芯板与环氧树脂芯板之间的对位的位置有偏差),其他孔全部需要扩孔(因为铝与化学镀生产线上的碱性药水发生反应,所以有效单元内的金属化孔需要钻在介质层上而不能钻在铝上);铜基芯板,对位工具孔不需要扩孔(原因与铝基芯板一样),需要与金属基绝缘的孔则需要扩孔,其他的孔则暂时不需要钻。
本发明包括以下步骤:
1、工程设计:根据客户资料及公司的制程能力,对图纸进行优化设计,如:菲林的预拉长、线路的补偿(在客户原来的基础上单边加大0.01-0.05mm,具体数据要根据铜厚来决定)、钻孔补偿(根据客户的成品孔径及镀厚厚度决定钻孔的大小)等,同时另外拼版(提高板材利用率)以转化为公司内部的生产资料。
2、开料:根据设备制程能力、板材利用率来设定工作板的大小,然后将板材开成相应的尺寸。
3、内层线路制作:根据客户的资料,把图形从底片转移到内层工作板上去,品质要点:线宽/距必须合格并且要均匀一致。
4、内外层检测:使用自动扫描检测仪器,检查蚀刻后线路的品质。
5、棕化:使用化学方式,粗化表面,增加材料之间的结合力。
6、金属基芯板钻孔:使用钻机在板面上钻出压合对位工具孔及部分单元内需要金属化的孔
7、金属基芯板化学处理:利用化学方法在金属基表面形成微粗糙的结构,使得金属基与半固化片有更好的结合力
8、压合:通过真空快压机,使用相应的压板参数,将不同的线路层及金属基压在一起,品质要点:板厚及公差都要合格,热冲击与回流焊无分层/起泡问题。
9、钻孔:该工序目的是在板面上钻出通孔,后工序便可化学镀铜,实现上下层铜的电性能导通,在该工序,钻孔品质要严格控制。孔内粗糙度不允许过大,不允许有毛刺、披锋、基材受损/变形等问题。
10、化学镀铜:就是在钻孔的孔内镀上一层薄铜,实现板的上下层电性能导通。
11、电镀铜:对孔内的铜及表面的铜进行加厚,以达到客户的要求,以确保终端客户的电性能要求。
12、图形转移:根据客户的资料,把图形从底片转移到工作板上去,品质要点:线宽/距必须合格。
13、外层蚀刻:利用碱性的腐蚀药水(氨水、氯化铜、添加剂),把客户需要的图形全部腐蚀出来,该工序品质要重点控制,线宽/线距必须控制在合格范围内,同时均匀一致,线路不能用缺口/锯齿。
14、防焊:根据客户的要求,在电路板面上压一层绝缘油墨,但要插件与贴片的焊盘全部露出来;品质要点:绝缘油墨厚度均匀一致,不可有气泡。
15、网印字符:利用网版或字符喷墨机将客户的一些标识字母、图形及公司Logo印上去、便于终端客户的识别;品质要点:字体不允许模糊不清。
16、表面处理:根据客户的要求做表面处理,如:化学镀银、化学镀金、有机保焊膜等工艺,该工序品质要点:表面处理的厚度必须符合客户要求,同时要有良好的焊接性能。
17、成型:利用锣床或CNC铣床把有效单元生产出来。品质要点:外形尺寸必须符合要求,不能有披锋,板边不能发黑。
18、测试:利用测试架,在测试机上把开路与短路的板全部测出来。
19、终检:根据IPC标准或客户标准对产品进行检查,合格的板即可包装。
20、包装:根据客户要求的包装方式进行包装,一般有热塑包装与铝箔包装两种。
本发明的重点工序过程控制如下:
(1)金属基芯板钻孔
①、铝基与铜基芯板,都使用金钢石涂层钻咀钻出,该工具主要钻出对位工具孔,便于压合工序的对位。
③金属基芯板钻孔后要去毛刺处理,将孔口的披锋全部去除。
(2)金属基芯板化学处理
①、铝基芯板,采用碱性化学除油剂处理约30-60秒,然后使用尼龙刷磨刷表面,以达到微粗化铝基表面,增加结合力。
②、铜基芯板,采用棕氧化化学处理工艺,在铜表面形成一层棕色的氧化层,以提升铜基与半固化片(成分:环氧化树脂)之间的结合力。
③金属基芯板化学处理后4小时内完成叠板并开始压合。
(3)内层芯板与金属基芯板压合
①、内层芯板与金属基对位叠板:使用专用的钢板,钢板上有相应的定位针,定位针与内层芯板及金属基的定位孔相对应,按照叠板结构分别放内层芯板、半固化片及金属基。
②、工作板上下使用特殊的辅料,该辅料是一种离形膜,能耐最高温度:350℃,使用该辅料能确保压合效果,板面不会有残胶。
③、使用特别的压合参数[进炉温度(160℃)、升温速率:1.5-2.5℃/min,压合温度(190-210℃)、压力(1.5-3.5MPa)、其中210℃,3.5MPa的条件要保持60-90min,总压合时间180-240min]
(4)钻孔
①、因中间有金属基板,硬度较大,常规的钻咀容易出现孔内粗糙度大,孔口突起,断钻咀等问题,需要使用金钢石涂层钻咀
②、转速:30000-60000转/min,下刀速:0.3-0.7m/min,退刀速:8-10m/min,寿命:100-200孔/支。
(5)化学镀铜
①、铝基芯板:因上工序锣边框后,板边露出金属铝,但铝在化学镀铜线的碱性缸里是被腐蚀的,因此在化学镀铜前先在电镀铜生产线上先镀铜10-15分钟,镀上5-10um的铜,然后再做化学镀铜工艺。
②、铜基芯板:因钻孔高温时产生的钻污容易沾在铜上,因此化学镀铜时,要过两次除胶渣工艺,避免因钻污造成电镀铜与铜基之间的电性能开路。
(6)成型
①、使用镀钛四刃铣刀锣板,锣刀寿命15-20m/支。
②、锣板切削量:0.05-0.15cm/sec,锣板过程中要对铣刀喷淋冷却液。
③、锣出来的产品过水平清洗机,使用弱酸性除油剂清洗,避免槽壁发黑。
本发明提供一种多层夹芯金属基电路板生产创新技术方法,使用新的生产技术,可以生产4层或以上的夹芯金属基板,芯板(包括金属芯)之间对位精度<50um,金钻孔粗糙度<25um,金属基与芯板不会有爆板及毛刺等问题,可满足客户的各项性能指标。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多层夹芯金属基电路板生产方法,其特征在于,包括:
步骤1,工程设计:根据客户资料及制程能力对图纸进行优化设计,包括菲林的预拉长、线路的补偿、钻孔补偿等;
步骤2,开料:根据设备制程能力、板材利用率来设定工作板的大小,然后将板材开成相应的尺寸;
步骤3,内层线路制作:根据客户的资料,把图形从底片转移到内层工作板上去;
步骤4,内外层检测:使用自动扫描检测仪器,检查蚀刻后线路的品质;
步骤5,棕化:使用化学方式,粗化表面,增加材料之间的结合力;
步骤6,金属基芯板钻孔:使用钻机在板面上钻出压合对位工具孔及部分单元内需要金属化的孔;
步骤9,金属基芯板化学处理:利用化学方法在金属基表面形成微粗糙的结构,使得金属基与半固化片有更好的结合力;
步骤9,压合:通过真空快压机,使用相应的压板参数,将不同的线路层及金属基压在一起;
步骤9,钻孔:该工序目的是在板面上钻出通孔,后工序便可化学镀铜,实现上下层铜的电性能导通;
步骤10,化学镀铜:就是在钻孔的孔内镀上一层薄铜,实现板的上下层电性能导通;
步骤11,电镀铜:对孔内的铜及表面的铜进行加厚,以达到客户的要求,以确保终端客户的电性能要求;
步骤12,图形转移:根据客户的资料,把图形从底片转移到工作板上去;
步骤13,外层蚀刻:利用碱性的腐蚀药水,把客户需要的图形全部腐蚀出来;
步骤14,防焊:根据客户的要求,在电路板面上压一层绝缘油墨,但要插件与贴片的焊盘全部露出来;
步骤15,网印字符:利用网版或字符喷墨机将客户的一些标识字母、图形及公司Logo印上去、便于终端客户的识别;
步骤16,表面处理:根据客户的要求做表面处理,如:化学镀银、化学镀金、有机保焊膜等工艺。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,菲林的预拉长是指:内层线路的菲林根据X、Y方向进行预拉长,即:在板1:1的尺寸上,X、Y方向多加万分之三到万分之分的长度,同时菲林的对位靶标与金属基芯板的对位工具孔相对应。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,钻孔补偿是指:铝基芯板,对位工具孔不需要扩孔,需要与环氧树脂芯板的工具孔尺寸一样大小,其他孔全部需要扩孔;铜基芯板,对位工具孔不需要扩孔,需要与金属基绝缘的孔则需要扩孔,其他的孔则暂时不需要钻。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,金属基芯板钻孔步骤中,铝基与铜基芯板都使用金钢石涂层钻咀钻出,该工具主要钻出对位工具孔,便于压合工序的对位;金属基芯板钻孔后要去毛刺处理,将孔口的披锋全部去除。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,金属基芯板化学处理步骤中:
铝基芯板采用碱性化学除油剂处理约30-60秒,然后使用尼龙刷磨刷表面,以达到微粗化铝基表面,增加结合力;
铜基芯板采用棕氧化化学处理工艺,在铜表面形成一层棕色的氧化层,以提升铜基与半固化片之间的结合力;金属基芯板化学处理后4小时内完成叠板并开始压合。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,内层芯板与金属基芯板压合步骤中:
内层芯板与金属基对位叠板:使用专用的钢板,钢板上有相应的定位针,定位针与内层芯板及金属基的定位孔相对应,按照叠板结构分别放内层芯板、半固化片及金属基;
工作板上下使用特殊的辅料,该辅料是一种离形膜,能耐最高温度350℃,使用该辅料能确保压合效果,板面不会有残胶;
使用特别的压合参数:进炉温度160℃、升温速率:1.5-2.5℃/min,压合温度190-210℃、压力1.5-3.5MPa、其中210℃,3.5MPa的条件要保持60-90min,总压合时间180-240min。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,钻孔步骤中:
因中间有金属基板,硬度较大,常规的钻咀容易出现孔内粗糙度大,孔口突起,断钻咀等问题,需要使用金钢石涂层钻咀;
转速30000-60000转/min,下刀速0.3-0.7m/min,退刀速8-10m/min,寿命100-200孔/支。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,化学镀铜步骤中:
铝基芯板:因上工序锣边框后,板边露出金属铝,但铝在化学镀铜线的碱性缸里是被腐蚀的,因此在化学镀铜前先在电镀铜生产线上先镀铜10-15分钟,镀上5-10um的铜,然后再做化学镀铜工艺;
铜基芯板:因钻孔高温时产生的钻污容易沾在铜上,因此化学镀铜时,要过两次除胶渣工艺,避免因钻污造成电镀铜与铜基之间的电性能开路。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,成型步骤中:
使用镀钛四刃铣刀锣板,锣刀寿命15-20m/支;
锣板切削量0.05-0.15cm/sec,锣板过程中要对铣刀喷淋冷却液;
锣出来的产品过水平清洗机,使用弱酸性除油剂清洗,避免槽壁发黑。
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