CN110809370A - 一种树脂塞孔工艺技术处理 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种树脂塞孔工艺技术处理，属于电路板制作工艺技术领域。所述的树脂塞孔工艺，包括以下步骤：(1)、钻孔；(2)、沉铜；(3)、电镀铜；(4)、树脂塞孔；(5)预固化；(6)、打磨；(7)、固化。本发明在实施过程中通过合理控制通孔中电镀铜的厚度为10‑15μm，可以有效减少树脂与铜分离现象的产生；在预处理过程中首先分阶段进行的光固化，可以有效的减少树脂中的气泡，降低气泡比例，减少爆板的产生；通过控制刮刀的厚度、刮刀下端与线路板的角度，刮印速度以及刮刀压力可以使油墨有效的进行通孔中，可以有效的减少因塞孔度过高而造成的树脂残留或因塞孔度过低而产生气泡。
Description
技术领域
本发明属于电路板制作工艺技术领域，特别涉及一种树脂塞孔工艺技术处理。
背景技术
随着电子信息技术的不断发展，电子产品超轻量化、微型化、高速化方向发展，对印制线路板提出了更高的要求，高密度连接(HDI)技术的时代，线宽与线距等将无可避免往越小越密的趋势发展，树脂塞孔的工艺流程近年来在PCB产业里面的应用越来越广泛，尤其是在一些层数高，板子厚度较大的产品上面更是备受青睐，人们希望使用树脂塞孔来解决一系列使用绿油塞孔或者压合填树脂所不能解决的问题。
自二十世纪九十年代以来电子产品越来越追求轻、薄、短、小化，同时高度化集成的设计都对PCB的可靠性要求越来越高，而HDI板微小埋孔的数量越来越多，当埋孔机械钻孔做完除胶和电镀铜后，需要将孔内做塞孔处理，主要有两个原因：(1)由于板子尺寸限制，布线密度的增加，使得布线空间受到限制，在埋孔塞孔后且电镀填平后，可在埋孔上方继续布线或打孔，增加板面布线空间从而提高板面的利用效率；(2)由于埋孔是在板内的，为了防止药水进入产生开短路等品质问题影响板子可靠性，所以必须将孔完全封闭。其技术原理是利用树脂将导通孔塞住，然后在孔表面进行镀铜。使用树脂将内层的埋孔塞住，然后在进行压合这种工艺平衡了压合的介质层厚度控制与内层埋孔填胶设计之间的矛盾；如果内层埋孔没有被树脂填满，在经过热冲击时板子会出现爆板的问题而直接报废；如果不采用树脂塞孔，则需要多张半固化片进行压合以满足填胶的需求，可是如此一来，层与层之间的介质层厚度会因为PP片的增加而导致厚度偏厚。
伴随PCB向高密度超高层发展，HDI板设计环节中盲/埋孔工艺被广泛应用，其中树脂塞孔即树脂塞盲/埋孔成为HDI板生产的必经程序之一。故如何提高树脂塞孔生产品质和能力、降低制造成本成为业界，特别是工艺人员重点关注和改善的方向。
究其原因如下：
(1)需树脂塞孔类型板孔数量多，同一图号/层内孔径类型分布分散，0.15mm-1.0mm的均可能存在，易出现塞孔不均导致的研磨不净问题具体表现为板面冒油不均匀或整体冒油量大。
(2)当出现磨板不净时，一般需返磨1-3次(加上正常磨板次数总共4-6次)，严重者需返磨4次以上(加上正常磨板达8次之多)。
(3)磨板次数增多后产生如下问题：影响磨板产能、板变形及铜厚不足隐患。
(4)对于板厚大于2.0mm以上、厚径比＞8的类型，塞孔易出现盲孔凹陷严重及不饱满情况。
中国专利申请201610177518.1中公开了一种PCB树脂塞孔工艺，包括如下流程步骤：步骤(1)、钻孔；步骤(2)、去污沉铜；步骤(3)、PTH抗氧化处理；步骤(4)、塞胶粒，在定位孔内塞入胶粒，避免在电镀时定位孔内上铜；步骤(5)、板面电镀；步骤(6)、褪胶粒，将定位孔中的胶粒褪出；步骤(7)、树脂塞孔；步骤(8)、褪锡；步骤(9)、外层AOI处理；步骤(10)、减薄铜，以便于后一工序的生产；本发明的PCB树脂塞孔工艺通过在电镀前采用胶粒将定位孔塞住，避免了在电镀时定位孔上铜，使得二钻定位时，销钉能正常固定在定位孔中，从而解决了在板材涨缩异常时埋孔和通孔不匹配的问题，此外，本工艺流程节省了菲林和内层蚀刻药水的成本，流程简单耗时短，节约了人力物力。但是该操作工艺对树脂中的气泡未进行处理，因此容易使塞孔树脂中存在气泡，从而影响塞孔质量。
中国专利申请201810212430.8中公开了一种树脂塞孔的工艺，包括以下步骤：放钢条，在机台面上间隔放置至少两个互相平行的钢条；放导气垫板，在钢条上放置开设有导气孔的导气垫板，机台面、导气垫板和钢条形成与外界空气连通的通道，导气孔与通道连通；放电路板，在导气垫板上放置开设有待塞孔的电路板；放铝片，在电路板上放置开设有开窗的铝片；刮树脂，开窗正对待塞孔设置，待塞孔正对导气孔设置，用刮刀将覆盖在铝片上的树脂刮至开窗，树脂通过开窗塞入至待塞孔中。本发明提供的树脂塞孔的工艺增加了导气垫板的导气性，从而提升树脂塞孔品质。但是塞孔孔径分布较杂，铝片设置不合理通常会导致塞孔不均，从而影响塞孔的质量。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种树脂塞孔工艺，包括以下步骤：
(1)、钻孔，在线路板上钻通孔，得到钻孔后的线路板；
(2)、沉铜，将步骤(1)中得到的钻孔后的线路板进行沉铜处理，得到线路板A；
(3)、电镀铜，将步骤(2)中得到的线路板A进行电镀，得到线路板B；
(4)、树脂塞孔，用刮刀向步骤(3)中得到的线路板B的通孔内塞入树脂得到线路板C；
(5)预固化，将步骤(4)中得到的线路板C进行预固化，得到线路板D；
(6)、打磨，将线路板D上多余的树脂打磨干净，得到线路板E；
(7)、固化，将步骤(6)得到线路板E，进一步固化，使树脂完全固化。
上述步骤(2)中所述的沉铜处理的厚度为2-4μm；优选为2-3μm；进一步优选为2μm。
上述步骤(3)中所述的线路板的电镀铜的厚度为2-5μm，优选为3-4μm；进一步优选为3μm；所述的通孔中电镀铜的厚度为10-15μm，优选为12-14μm。
上述步骤(4)所述的树脂塞孔，首先将待塞孔的线路板进行清洁处理，去除表面的杂质，然后在处理好的线路板的印刷面上设置铝片网板，使铝片网板的填口与线路板的通孔相应设置，然后用刮刀将树脂塞入线路板的通孔内。
上述步骤(4)中所述的刮刀的厚度为25-30mm，刮刀下端部与线路板形成一个10-20°的角度，刮印速度为120-350mm/s，所述的刮刀压力为0.10-5Mpa；
优选地，上述步骤(4)中所述的刮刀的厚度为25mm，刮刀下端部与线路板形成一个15°的角度，刮印速度为280mm/s，所述的刮刀压力为3.5Mpa。
上述步骤(5)中所述的预固化包括光照预固化和加热预固化；
所述的光照预固化为使用紫外灯照射，照射分阶段进行，波长为250-300nm，照射2-3min；波长320-380nm，照射2-3min，波长400-420nm，照射2-3min。
所述的加热预固化为在100-120℃条件下固化30-40分钟；
优选地，上述步骤(5)中所述的加热预固化温度为100℃、110℃和120℃条件下固化30、35、40分钟。
上述步骤(7)中所述的固化为在130-160℃条件下固化60-90分钟；
优选地，上述步骤(7)中所述的固化为在130、140、150、160℃条件下固化60、70、80、90分钟。
本发明中所使用的塞孔树脂为本领域常规塞孔树脂。
与现有技术相比的有益效果：
(1)、本发明采用全板沉、镀铜方式，可以使铜均匀的涂敷在线路板上，本发明在实施过程中控制通孔中电镀铜的厚度为10-15μm，可以有效减少树脂与铜分离现象的产生；
(2)本发明在预处理过程中首先分阶段进行的光固化，可以有效的减少树脂中的气泡，降低气泡比例，减少爆板的产生；
(3)本发明在实施过程中控制刮刀的厚度、刮刀下端与线路板的角度，刮印速度以及刮刀压力可以使油墨有效的进行通孔中，使塞孔度达到90-100％，因此可以有效的减少因塞孔度过高而造成的树脂残留或因塞孔度过低而产生气泡。
具体实施方式
实施例1
一种树脂塞孔工艺，包括以下步骤：
(1)、钻孔，在线路板上钻通孔，得到钻孔后的线路板；
(2)、沉铜，将步骤(1)中得到的钻孔后的线路板进行沉铜处理，沉铜厚度为2μm，得到线路板A；
(3)、电镀铜，将步骤(2)中得到的线路板A进行电镀，其中，线路板电镀铜的厚度为5μm，通孔中电镀铜的厚度为15μm，得到线路板B；
(4)、树脂塞孔，首先将待塞孔的线路板进行清洁处理，去除表面的杂质，然后在处理好的线路板的印刷面上设置铝片网板，使铝片网板的填口与线路板的通孔相应设置，然后用刮刀将树脂塞入步骤(3)中得到的线路板B的通孔内得到线路板C；
所述的刮刀的厚度为25mm，刮刀下端部与线路板形成一个10°的角度，刮印速度为120mm/s，所述的刮刀压力为0.10Mpa；
(5)预固化，将步骤(4)中得到的线路板C进行预固化，得到线路板D；
预固化包括光照预固化和加热预固化；
所述的光照预固化为使用紫外灯照射，照射分阶段进行，波长为250nm，照射3min；波长380nm，照射2min，波长400nm，照射2min；
所述的加热预固化为在100℃条件下固化40分钟；
(6)、打磨，将线路板D上多余的树脂打磨干净，得到线路板E；
(7)、固化，将步骤(6)得到线路板E，进一步固化，使树脂完全固化；
所述的固化为在130℃条件下固化90分钟。
实施例2
一种树脂塞孔工艺，包括以下步骤：
(1)、钻孔，在线路板上钻通孔，得到钻孔后的线路板；
(2)、沉铜，将步骤(1)中得到的钻孔后的线路板进行沉铜处理，沉铜厚度为4μm，得到线路板A；
(3)、电镀铜，将步骤(2)中得到的线路板A进行电镀，其中，线路板电镀铜的厚度为2μm，通孔中电镀铜的厚度为10μm，得到线路板B；
(4)、树脂塞孔，首先将待塞孔的线路板进行清洁处理，去除表面的杂质，然后在处理好的线路板的印刷面上设置铝片网板，使铝片网板的填口与线路板的通孔相应设置，然后用刮刀将树脂塞入步骤(3)中得到的线路板B的通孔内得到线路板C；
所述的刮刀的厚度为30mm，刮刀下端部与线路板形成一个20°的角度，刮印速度为350mm/s，所述的刮刀压力为5Mpa；
(5)预固化，将步骤(4)中得到的线路板C进行预固化，得到线路板D；
预固化包括光照预固化和加热预固化；
所述的光照预固化为使用紫外灯照射，照射分阶段进行，波长为300nm，照射2min；波长320nm，照射3min，波长420nm，照射3min；
所述的加热预固化为在120℃条件下固化30分钟；
(6)、打磨，将线路板D上多余的树脂打磨干净，得到线路板E；
(7)、固化，将步骤(6)得到线路板E，进一步固化，使树脂完全固化；
所述的固化为在160℃条件下固化60分钟。
实施例3
一种树脂塞孔工艺，包括以下步骤：
(1)、钻孔，在线路板上钻通孔，得到钻孔后的线路板；
(2)、沉铜，将步骤(1)中得到的钻孔后的线路板进行沉铜处理，沉铜厚度为3μm，得到线路板A；
(3)、电镀铜，将步骤(2)中得到的线路板A进行电镀，其中，线路板电镀铜的厚度为4μm，通孔中电镀铜的厚度为12μm，得到线路板B；
(4)、树脂塞孔，首先将待塞孔的线路板进行清洁处理，去除表面的杂质，然后在处理好的线路板的印刷面上设置铝片网板，使铝片网板的填口与线路板的通孔相应设置，然后用刮刀将树脂塞入步骤(3)中得到的线路板B的通孔内得到线路板C；
所述的刮刀的厚度为25mm，刮刀下端部与线路板形成一个15°的角度，刮印速度为280mm/s，所述的刮刀压力为3.5Mpa；
(5)预固化，将步骤(4)中得到的线路板C进行预固化，得到线路板D；
预固化包括光照预固化和加热预固化；
所述的光照预固化为使用紫外灯照射，照射分阶段进行，波长为300nm，照射3min；波长380nm，照射2min，波长420nm，照射2min；
所述的加热预固化为在110℃条件下固化35分钟；
(6)、打磨，将线路板D上多余的树脂打磨干净，得到线路板E；
(7)、固化，将步骤(6)得到线路板E，进一步固化，使树脂完全固化；
所述的固化为在150℃条件下固化40分钟。
实施例4
一种树脂塞孔工艺，包括以下步骤：
(1)、钻孔，在线路板上钻通孔，得到钻孔后的线路板；
(2)、沉铜，将步骤(1)中得到的钻孔后的线路板进行沉铜处理，沉铜厚度为4μm，得到线路板A；
(3)、电镀铜，将步骤(2)中得到的线路板A进行电镀，其中，线路板电镀铜的厚度为3μm，通孔中电镀铜的厚度为14μm，得到线路板B；
(4)、树脂塞孔，首先将待塞孔的线路板进行清洁处理，去除表面的杂质，然后在处理好的线路板的印刷面上设置铝片网板，使铝片网板的填口与线路板的通孔相应设置，然后用刮刀将树脂塞入步骤(3)中得到的线路板B的通孔内得到线路板C；
所述的刮刀的厚度为28mm，刮刀下端部与线路板形成一个18°的角度，刮印速度为300mm/s，所述的刮刀压力为3Mpa；
(5)预固化，将步骤(4)中得到的线路板C进行预固化，得到线路板D；
预固化包括光照预固化和加热预固化；
所述的光照预固化为使用紫外灯照射，照射分阶段进行，波长为250nm，照射3min；波长350nm，照射3min，波长400nm，照射2min；
所述的加热预固化为在120℃条件下固化40分钟；
(6)、打磨，将线路板D上多余的树脂打磨干净，得到线路板E；
(7)、固化，将步骤(6)得到线路板E，进一步固化，使树脂完全固化；
所述的固化为在140℃条件下固化80分钟。
对比例1
与实施例3的区别在于：通孔中电镀铜的厚度与线路板上镀铜厚度相同，为4μm，其他操作与实施例3相同。
对比例2
与实施例3的区别在于：所述的刮刀下端部与线路板形成的角度为30°；其他操作与实施例3相同。
对比例3
与实施例3的区别在于：所述的刮刀下端部与线路板形成的角度为5°；其他操作与实施例3相同。
对比例4
与实施例3的区别在于：所述的刮刀压力为8Mpa；其他操作与实施例3相同。
对比例5
与实施例3的区别在于：所述的紫外灯照射没有分阶段进行，只用波长为300nm，照射10min；其他操作与实施例3相同。
性能检测
热应力测试：测试条件为：将PCB板浸入288℃的锡炉中，停留10s，循环3次，检测PCB板的爆板情况。
首先按照实施例1-4和对比例1-6的提供的方法，对PCB板的进行树脂塞孔，然后将样品切成15mm*10mm的小块，共20000块，随机抽样200块进行热应力检测。
然后对塞孔处理完毕的PCB板进行热应力试验，然后检测切片检测爆板孔数，并对其原因进行分析。
表1实施例1-4制备的PCB板由于塞孔质量问题出现爆板的样品数检测
| 实施例 | 检测样品数(块) | 塞孔合格样品数(块) | 合格率(％) |
| 实施例1 | 200 | 199 | 99.5 |
| 实施例2 | 200 | 198 | 99 |
| 实施例3 | 200 | 200 | 100 |
| 实施例4 | 200 | 199 | 99.5 |
根据上表1的检测结果可以得出使用本发明提供的方法用于树脂塞孔，其塞孔合格率可以达到99％，明显高于现有技术。
表2对比例1-6制备的PCB板由于塞孔质量问题出现爆板的样品数检测
| 对比例 | 检测样品数(块) | 塞孔合格样品数(块) | 合格率(％) |
| 对比例1 | 200 | 178 | 89 |
| 对比例2 | 200 | 175 | 87.5 |
| 对比例3 | 200 | 176 | 88 |
| 对比例4 | 200 | 174 | 87 |
| 对比例5 | 200 | 172 | 86 |
根据上表2的检测数据可以看出，当改变本发明公开保护的参数时，其会明显影响PCB板的合格率。
为了进一步证明对比例1-5中爆板的原因，对爆板的PCB线路板进行了切片检查：
对比例1中出现了22块因塞孔问题导致不合格的PCB板，经过切片分析，发现22块不合格的线路板中有16块是因为树脂与铜分离，树脂与铜分离的线路板占全部不合格线路板的百分比达到73％。结合目前现有技术相应现象的原理分析，得出造成爆板的主要原因是对线路板上镀铜厚度相同，由于整板镀铜(如对比例1中通孔中电镀铜的厚度与线路板上镀铜厚度相同，为4μm)，而没有对通孔处镀铜厚度进行特殊限定(如实施例3中线路板镀铜厚度为4μm，通孔中镀铜厚度为12μm)，所以导致树脂与铜分离，进而出现爆板现象。由此可知，在电镀过程中需要对通孔中镀层厚度进行合理控制。
对比例2和对比例3出现线路板不合格的原因同样是树脂填充不合格，经过切片分析，发现对比例3中有19块，对比例4中有18块因塞孔不合格爆板，即对比例3和4中塞孔率不合格的线路板占全部不合格线路板的百分比分别为76％和75％。结合目前现有技术相应现象的原理分析，得出造成爆板的主要原因是树脂填充不合格，经检测发现对比例3中树脂填充率过高会造成孔口树脂残留，对比例4中树脂填充率过低会造成气泡生成，因此树脂填充率过高过过低都是造成线路板爆板的主要原因，由此可知，在电镀过程中需要对刮刀下端部与线路板形成的角度进行合理控制。
对比例4是改变了刮刀的压力，使其大于本发明公开保护的压力，但是经过对不合格的线路板进行分析发现，对比例5中有20块因塞孔不合格爆板，对比例5中由于孔口树脂残留造成不合格的线路板为20块占全部不合格线路板的百分比为77％。分析原因得出刮刀压力过大会造成树脂塞孔率过高，从而固化过程中会很大程度的造成孔口树脂残留，造成线路板爆板。由此可知，在电镀过程中需要对刮刀的压力进行合理控制。
对比例5是改变了预固化的方法，其使用紫外灯进行照射，经过检测发现由于气泡和孔内水分造成的不合格的线路板占全部不合格线路板的百分比为71％。分析原因得知，通常树脂中会有部分气泡，在分阶段光照过程中可以是通孔中的水分和气泡慢慢溢出，但是该对比例使用只用一种波长的紫外光进行长时间照射，不利于水分和气泡的溢出，从而造成线路板爆板，由此可知，在电镀过程中需要对预固化的条件进行合理控制。
经过上述检测分析可以明显看出由于塞孔问题造成的爆板现象的主要是由于树脂与铜分离、孔内树脂塞孔率不合格造成的孔口树脂残留和孔内气泡，以及孔中有水汽等原因。
上述详细说明是针对本发明其中可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种树脂塞孔工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、钻孔，在线路板上钻通孔，得到钻孔后的线路板；
(2)、沉铜，将步骤(1)中得到的钻孔后的线路板进行沉铜处理，得到线路板A；
(3)、电镀铜，将步骤(2)中得到的线路板A进行电镀，得到线路板B；
(4)、树脂塞孔，用刮刀向步骤(3)中得到的线路板B的通孔内塞入树脂得到线路板C；
(5)预固化，将步骤(4)中得到的线路板C进行预固化，得到线路板D；
(6)、打磨，将线路板D上多余的树脂打磨干净，得到线路板E；
(7)、固化，将步骤(6)得到线路板E，进一步固化，使树脂完全固化。
2.根据权利要求1所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(2)中所述的沉铜处理的厚度为2-4μm。
3.根据权利要求1所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(3)中所述的线路板的电镀铜的厚度为2-5μm；所述的通孔中电镀铜的厚度为10-15μm。
4.根据权利要求1所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(4)中所述的刮刀的厚度为25-30mm，刮刀下端部与线路板形成一个10-20°的角度，刮印速度为120-350mm/s，所述的刮刀压力为0.10-5Mpa。
5.根据权利要求4所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(4)中所述的刮刀的厚度为25mm，刮刀下端部与线路板形成一个15°的角度，刮印速度为280mm/s，所述的刮刀压力为3.5Mpa。
6.根据权利要求4所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(5)中所述的预固化包括光照预固化和加热预固化。
7.根据权利要求6所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(5)中所述的光照预固化为使用紫外灯照射，照射分阶段进行，波长为250-300nm，照射2-3min；波长320-380nm，照射2-3min，波长400-420nm，照射2-3min。
8.根据权利要求6所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(5)中所述的加热预固化为在100-120℃条件下固化30-40分钟。
9.根据权利要求8所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(5)中所述的加热预固化温度为100℃、110℃和120℃条件下固化30、35、40分钟。
10.根据权利要求1所述的树脂塞孔工艺，其特征在于：步骤(7)中所述的固化为在130-160℃条件下固化60-90分钟。
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