CN111010825B - 一种无残桩的pcb制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PCB技术领域，公开了一种无残桩的PCB制作方法，包括：在位于指定层的第一芯板上制作金属孔环；在金属孔环表面制作抗电镀的软性材料层；压合形成多层板；进行钻孔操作和楔形加工操作，制成贯穿金属孔环和软性材料层的通孔，且金属孔环变形为向软性材料层方向挤压的楔形结构，以将软性材料层于孔壁裸露的区域覆盖；在多层板上沉积导电层，去除覆盖于软性材料层外的金属层，使软性材料层裸露；电镀后去除软性材料层；去除无效孔铜。本发明实施例采用市场上的常见材料并结合利用各种已成熟的加工工艺，信号过孔零stub控制要求，既大大降低了生产成本，无诸多的设计与制作限制条件，又有效保证了加工质量，有利于批量推广应用。

Description

一种无残桩的PCB制作方法

技术领域

本发明涉及PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)技术领域，尤其涉及一种无残桩的PCB制作方法。

背景技术

随着信号传输速度的不断提高，stub(残桩)的长度和均匀性对信号完整性的影响越来越大。对于PCB过孔信号传输，通常通过背钻(即对已电镀的金属化过孔进行再次钻孔，去除部分长度的无效孔铜)方式来控制过孔残桩的长度。

背钻作为目前深度控制的钻孔技术，由于压板过程中介质厚度变化以及钻孔深度精度控制能力的限制，stub长度控制能力较差，背钻深度大则会导致开路，背钻深度浅则会导致stub过长，影响电气导通和信号完整性，无法实现零stub的理想状况。

为了实现无stub，目前主要结合一些特殊制作材料和特殊流程来实现，而制作材料和制作流程的特殊性，不仅较大程度地限制了此工艺的批量制作与应用，而且带来了较高的制作成本，存在较多的设计与制作限制条件等诸多问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无残桩的PCB制作方法，克服现有的制作工艺存在的生产成本高、设计与制作限制条件多以及无法批量制作等缺陷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种无残桩的PCB制作方法，包括：

按照预设叠板顺序，对于位于指定层的第一芯板，在预设钻孔区域制作金属孔环；所述指定层为预设的待加工过孔的有效孔铜与无效孔铜的分界位置；

在所述金属孔环表面制作抗电镀的软性材料层；

将所述第一芯板与其他芯板按照预设顺序叠放后压合，形成多层板；

进行钻孔操作和楔形加工操作，制成贯穿所述金属孔环和软性材料层的通孔，且所述金属孔环变形为向所述软性材料层方向挤压的楔形结构，以将所述软性材料层于孔壁裸露的区域覆盖；

在所述多层板上沉积导电层，之后去除覆盖于所述软性材料层外的金属层，使得所述软性材料层裸露；

对所述通孔进行电镀后去除所述软性材料层，形成所述有效孔铜与所述无效孔铜断开的过孔；

去除所述无效孔铜。

可选的，所述进行钻孔操作和楔形加工操作的步骤，包括：

在所述多层板上钻孔；在钻孔过程中，形成不低于预设温度阈值的高温环境，所述预设温度阈值为使得所述金属孔环和软性材料层达到指定软化度的最低环境温度；

同时，在所述钻孔过程中，利用钻刀拉扯所述金属孔环，使得所述金属孔环向所述软性材料层一侧挤压变形成所述楔形结构。

可选的，所述进行钻孔操作和楔形加工操作的步骤，包括：

在所述多层板上钻孔，制成贯穿所述金属孔环和软性材料层的通孔；

钻孔后，对所述金属孔环和所述软性材料层进行软化处理；

利用指定工具，将软化的所述金属孔环向所述软性材料层一侧挤压变形成所述楔形结构。

可选的，所述软性材料层包括干膜、油墨或者薄膜材料。

可选的，在所述金属孔环表面制作所述干膜的方法包括：

先在所述第一芯板的制作有所述金属孔环的板面，贴覆所述干膜；

再采用曝光和显影的方式，去除覆盖于所述金属孔环表面以外区域的干膜部分，仅保留覆盖于所述金属孔环表面区域的干膜部分。

可选的，在所述金属孔环表面制作所述薄膜材料的方法包括：

在所述第一芯板的制作有所述金属孔环的板面，贴覆所述薄膜材料；

再通过激光切割等开窗方式，去除覆盖于所述金属孔环表面以外区域的薄膜材料部分，仅保留覆盖于所述金属孔环表面区域的薄膜材料部分。

可选的，所述金属孔环比所述过孔的孔径单边大0.1mm-0.2mm，且所述软性材料层完全覆盖所述金属孔环。

可选的，所述软性材料层的厚度为30um-100um。

可选的，所述导电层为碳粉或石墨。

可选的，所述去除所述无效孔铜的方法包括：

在所述多层板的板面，将与所述过孔的无效孔铜连接的无效面铜蚀刻成孤立孔环；

对所述多层板进行镀锡保护，以使所述无效孔铜和所述孤立孔环裸露，且有效面铜和所述有效孔铜表面形成有锡层；

蚀刻去除所述无效孔铜和所述孤立孔环；

进行退锡操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明实施例提供的PCB制作方法，采用市场上已有的常见材料并结合利用各种已成熟的加工工艺，实现了信号过孔零stub控制要求，既大大降低了生产成本，无诸多的设计与制作限制条件，又有效保证了加工质量，，整个工艺流程简单、可实现性强，具有较大的应用市场。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的无残桩的PCB制作方法流程图；

图2为本发明实施例提供的无残桩的PCB制作工序示意图；

图3为图2中局部A的放大图；

图4为本发明实施例提供的去除无效孔铜工序示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本实施例提出的无残桩的PCB制作方法具体包括以下步骤：

步骤101、按照预设叠板顺序，对于位于指定层的第一芯板，进行内层线路图形制作，并在预设的钻孔区域制作金属孔环1。

本实施例中，指定层指的是预先指定的待加工过孔的有效孔铜与无效孔铜的分界位置。

在本步骤中，根据指定层的位置，从待制作形成PCB的各层芯板中选取芯板，作为待在预设钻孔区域制作金属孔环1的第一芯板。

同时，根据待加工过孔的数量和于PCB板面上的钻孔位置，来设置每张第一芯板上金属孔环1的制作数量及各个金属孔环1的制作区域。

金属孔环1具体可采用铜箔制成，与内层线路图形可同时制作，也可分步制作，具体不限制。

为获得较高的产品质量，每个金属孔环1比对应的待加工过孔的孔径单边大0.1mm-0.2mm。

步骤102、在第一芯板上，制作覆盖于金属孔环1表面的抗电镀的软性材料层2。

软性材料，指的是质地软、耐高温高压且可采用一定方式去除的材料。示例性的，软性材料可以为干膜，也可以为无法热固化的油墨，或者其他材料，只要其具备以上特性即可。软性材料层的厚度可选为30um-100um。

采用干膜时，制作覆盖金属孔环1表面的干膜的方法具体可包括：先在第一芯板的制作有金属孔环1的板面贴覆干膜，再采用曝光和显影的方式，去除覆盖于金属孔环1表面以外区域的干膜部分，仅保留覆盖于金属孔环1表面区域的干膜部分。

采用其他薄膜材料时，制作覆盖金属孔环1表面的软性材料层2的方法具体可包括：在第一芯板的制作有金属孔环1的板面贴覆薄膜材料，再通过激光切割等开窗方式，去除覆盖于金属孔环1表面以外区域的薄膜材料部分，仅保留覆盖于金属孔环1表面区域的薄膜材料部分。

步骤103、将第一芯板与其他芯板按照预设顺序叠放后压合，形成多层板。

具体的，在压合前，需对其他芯板分别完成相应的内层线路图形制作；在压合时，需在相邻的各层芯板之间叠放半固化片，将芯板与芯板叠合或者在外层芯板的外表面叠放铜箔，采取高温高压方式压板，使得各部分熔合为一体，形成多层板。

步骤104、以多层板的任一板面为入钻面，在入钻面的预设位置进行钻孔，形成在指定层贯穿对应的金属孔环1和软性材料层2的通孔。

同时，在钻孔过程中形成高温环境，以使金属孔环1和软性材料层2软化达到一定程度；并在钻孔至指定层时，利用钻刀拉扯金属孔环1，使得金属孔环1向软性材料层2一侧挤压变形形成楔形结构，导致软性材料层2因被金属孔环1遮盖而未能裸露于外，如图3所示。

本实施例中，软性材料层2主要为高分子树脂，其塑性较强；金属孔环1主要采用铜箔制成，其塑性较低；而多层板的基材可采用玻璃纤维、树脂以及无机固体填料制成，大部分为浸润树脂的玻璃纤维且添加无机填料。因此，基材的塑性，相对于软性材料层2的塑性较低，且相对于金属孔环1的塑性较高。

在钻孔过程，通过控制钻刀的转速，使得高速切削的钻刀可与多层板之间摩擦产生预定的高温环境(如200度-300度)，高温环境下多层板的基材、金属孔环1和软性材料层2软化，同时基于上述的材料特性，金属孔环1在钻刀旋转切削挤压和热效应下发生变形，并挤压软化的基材和软性材料层2；钻孔结束后，温度降低，基材和软性材料层2恢复刚性状态，而金属孔环1由于塑性低而在挤压变形后不能恢复至原始状态，且金属孔环1向软性材料层2的挤压程度，较软性材料层2向基材的挤压程度更严重，因此位于指定层的金属孔环1形成为楔形结构，即钉头状，将软性材料层2的靠近孔壁的外侧边缘遮盖。并且，软性材料层2的厚度越大，楔形程度越高。

本实施例利用三种材料(基材、金属孔环1和软性材料层2)的不同特性，制造高温环境，使得金属孔环1在钻刀的挤压作用下变形进入更软且塑性更强的软性材料层2内，形成定向的楔形结构。

步骤105、在多层板的板面及通孔内壁沉积导电层。

导电层，具体可以为碳粉或石墨，通过物理吸附方式沉积于多层板的板面及孔壁。由于导电层带正电荷，因此主要吸附沉积在多层板的带负电荷的基材上，带正电荷的铜层表面吸附量极少或者容易清洗脱落。

步骤106、对沉积导电层后的多层板进行微蚀，去除金属孔环1的遮盖于软性材料层2外的金属部分，同时附着在该金属部分表面的少量导电层随之脱落去除，使得软性材料层2裸露于外。

步骤107、对多层板进行整板电镀。

电镀过程中，孔壁形成有导电层和铜层的位置将全部镀上铜层，而孔壁形成有软性材料层2的位置将无法镀上铜层。整板电镀后，孔壁铜层在软性材料层2的对应位置(即指定层)断开。

步骤108、去除软性材料层2。

本步骤中，可采用常规的褪膜流程完全去除位于指定层位置的软性材料层2，具体不限。至此，过孔的位于指定层的孔段外周形成有空腔，而空腔内壁无铜层，从而使得过孔的孔壁铜层在空腔处断开，形成孔铜在指定层断开为两部分的过孔，其中一部分为需要保留的有效孔铜、另一部分为待去除的无效孔铜。

步骤109、去除过孔的无效孔铜。

具体的，如图4所示，去除无效孔铜的方法可以为：

在多层板的板面，将与过孔的无效孔铜连接的无效面铜蚀刻成孤立孔环；

对多层板进行镀锡保护，以使无效孔铜和孤立孔环裸露，而有效面铜和有效孔铜表面形成有锡层，作为后续蚀刻过程中的保护层；

蚀刻去除无效孔铜和孤立孔环；

进行退锡操作，至此完成无效孔铜的去除操作。

在本实施例中，将金属孔环1由常规结构加工成楔形结构的楔形加工工序，与信号过孔的常规钻孔工序，采用了同步操作实现的方式，即，在钻孔工序中，利用钻刀高速旋转摩擦产生高温环境以使金属孔环1和软性材料层2软化，同时利用钻刀对金属孔环1和软性材料层2进行挤压变形。

实际上，在其他实施例中，两个工序也可以分步操作：先进行常规的钻孔工序，再在指定层位置对金属孔环1进行楔形加工工序。

采用分步操作方式时，在楔形加工工序，可先采用软化技术(不限于高温软化方式，还可以应用其他软化药水来实现软化效果，具体不限)使得指定层的金属孔环1和软性材料层2软化，再使用钻刀等可实现挤压或拉扯功能的工具，将金属孔环1向软性材料层2一侧挤压变形直至形成符合要求的楔形结构。

综上，本发明实施例提供的PCB制作方法，采用市场上已有的常见材料并结合利用各种已成熟的加工工艺，实现了信号过孔零stub控制要求，既大大降低了生产成本，无诸多的设计与制作限制条件，又有效保证了加工质量，，整个工艺流程简单、可实现性强，具有较大的应用市场。

以上所述，以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

按照预设叠板顺序，对于位于指定层的第一芯板，在预设钻孔区域制作金属孔环；所述指定层为预设的待加工过孔的有效孔铜与无效孔铜的分界位置；

在所述金属孔环表面制作抗电镀的软性材料层；

将所述第一芯板与其他芯板按照预设顺序叠放后压合，形成多层板；

进行钻孔操作和楔形加工操作，制成贯穿所述金属孔环和软性材料层的通孔，且所述金属孔环变形为向所述软性材料层方向挤压的楔形结构，以将所述软性材料层于孔壁裸露的区域覆盖；

在所述多层板上沉积导电层，之后去除覆盖于所述软性材料层外的金属层，使得所述软性材料层裸露；

对所述通孔进行电镀后去除所述软性材料层，形成所述有效孔铜与所述无效孔铜断开的过孔；

去除所述无效孔铜。

2.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述进行钻孔操作和楔形加工操作的步骤，包括：

在所述多层板上钻孔；在钻孔过程中，形成不低于预设温度阈值的高温环境，所述预设温度阈值为使得所述金属孔环和软性材料层达到指定软化度的最低环境温度；

同时，在所述钻孔过程中，利用钻刀拉扯所述金属孔环，使得所述金属孔环向所述软性材料层一侧挤压变形成所述楔形结构。

3.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述进行钻孔操作和楔形加工操作的步骤，包括：

在所述多层板上钻孔，制成贯穿所述金属孔环和软性材料层的通孔；

钻孔后，对所述金属孔环和所述软性材料层进行软化处理；

利用指定工具，将软化的所述金属孔环向所述软性材料层一侧挤压变形成所述楔形结构。

4.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述软性材料层包括油墨或者薄膜材料，所述薄膜材料包括干膜。

5.根据权利要求4所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，在所述金属孔环表面制作所述干膜的方法包括：

先在所述第一芯板的制作有所述金属孔环的板面，贴覆所述干膜；

再采用曝光和显影的方式，去除覆盖于所述金属孔环表面以外区域的干膜部分，仅保留覆盖于所述金属孔环表面区域的干膜部分。

6.根据权利要求4所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，在所述金属孔环表面制作所述薄膜材料的方法包括：

在所述第一芯板的制作有所述金属孔环的板面，贴覆所述薄膜材料；

再通过激光切割的开窗方式，去除覆盖于所述金属孔环表面以外区域的薄膜材料部分，仅保留覆盖于所述金属孔环表面区域的薄膜材料部分。

7.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述金属孔环比所述过孔的孔径单边大0.1mm-0.2mm，且所述软性材料层完全覆盖所述金属孔环。

8.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述软性材料层的厚度为30um-100um。

9.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述导电层为碳粉或石墨。

10.根据权利要求1所述的无残桩的PCB制作方法，其特征在于，所述去除所述无效孔铜的方法包括：

在所述多层板的板面，将与所述过孔的无效孔铜连接的无效面铜蚀刻成孤立孔环；

对所述多层板进行镀锡保护，以使所述无效孔铜和所述孤立孔环裸露，且有效面铜和所述有效孔铜表面形成有锡层；

蚀刻去除所述无效孔铜和所述孤立孔环；

进行退锡操作。

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