CN111050484A - 一种超精密线路的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超精密线路的制作方法，包括以下步骤：在生产板的外层铜面上以负片工艺的方式制作出外层线路，且外层铜面的厚度小于设计所需的线路铜层厚度；而后以正片工艺的方式，在生产板上贴膜，并依次经过曝光、显影后形成外层线路图形，使步骤S1中制作的外层线路显露出来；再通过图形电镀将生产板上外层线路的铜层厚度镀至设计所需的厚度，最后退膜。本发明方法采用负片加正片工艺相结合的方式，可制作出超精密的线路，解决常规线路工艺因侧蚀、侧面电镀导致无法制作超精密线路的问题。

Description

一种超精密线路的制作方法

技术领域

本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种超精密线路的制作方法。

背景技术

印制电路板(PCB)通过在一类覆铜箔芯板上涂覆干膜/湿膜、曝光、显影、电镀、蚀刻等工艺形成线路，并经金属化孔形成与各层线路之间形成电气互连，这是PCB的基本应用原理。常规的PCB线路制作按流程的不同可分为正片法和负片法，主要区别如下：

正片流程：开料→内层→压合→钻孔→沉铜→板电→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→后工序；

负片流程：开料→内层→压合→钻孔→沉铜→板电→外层图形→外层酸性蚀刻→后工序。

近年来电子产品不断向轻薄短小、多功能化的方向发展，对PCB不断提出更高的要求，在线路制作方面，线路的精细化程度逐步转向亚微观、微观的微米级尺度，线路的精密要求大大提高，线宽线隙从常规4/4mil(100/100μm)提高到3/3mil(75/75μm)，甚至是2/2mil(50/50μm)的超精密线路，此种趋势下常规线路制作方式无论采用负片工艺还是正片工艺均不能满足相关要求或无法制作：

1、常规工艺制作3/3mil基本已达极限，管控难度很大，品质问题很难解决；

2、对于2/2mil线路，无论采用负片工艺还是正片工艺，难以实现制作，采用负片工艺，先全板电镀至铜厚满足要求，再利用酸性蚀刻出精密线路，会出现因侧蚀导致线幼，无法制作精密线路；而采用正片工艺，则图形电镀过程中会出现侧面镀铜导致线路变宽，同时退锡后的蚀刻流程，同样会出现线幼，无法制作要求高的超精密线路。

发明内容

本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种超精密线路的制作方法，采用负片加正片工艺相结合的方式，可制作出超精密的线路，解决常规线路工艺因侧蚀、侧面电镀导致无法制作超精密线路的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超精密线路的制作方法，包括以下步骤：

S1、在生产板的外层铜面上以负片工艺的方式制作出外层线路，且外层铜面的厚度小于设计所需的线路铜层厚度；

S2、而后以正片工艺的方式，在生产板上贴膜，并依次经过曝光、显影后形成外层线路图形，使步骤S1中制作的外层线路显露出来；

S3、再通过图形电镀将生产板上外层线路的铜层厚度镀至设计所需的厚度，最后退膜。

进一步的，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板，所述外层铜箔的厚度为4-5μm，且在内层芯板和外层铜箔压合为多层板前，先在内层芯板上制作了内层线路，并在芯板的板边制作有导电边，所述内层线路包括连接至导电边的导电引线。

进一步的，步骤S1之前还包括以下步骤：

S01、在生产板上钻孔，而后通过沉铜和全板电镀使孔金属化；其中，所钻的孔包括用于连通内外层线路的导通孔以及位于生产板板边用于与内层线路中的导电边导通的导电孔。

进一步的，钻孔时，孔的直径在设计所需孔径的基础上预大0.025mm。

进一步的，全板电镀时的电流密度为0.8ASD，时间为7.5min，全板电镀时加厚的镀铜层为1-1.2μm。

进一步的，步骤S1中，先在生产板上贴膜，而后依次经过曝光、显影后形成外层线路图形，而后通过酸性蚀刻去除生产板上外层线路图形以外的铜层，退膜后得到所需的外层线路。

进一步的，酸性蚀刻时控制蚀刻线的速度为8-9m/min。

进一步的，步骤S3中，生产板在图形电镀前先经过除油处理。

进一步的，步骤S3中，图形电镀时的电流密度为1.6ASD，时间为90min。

进一步的，所述生产板为芯板，所述芯板的外层铜厚为4-5μm；步骤S1中利用负片工艺在芯板上制作外层线路前，芯板先依次经过钻孔、沉铜和全板电镀的工序，使芯板上的外层铜面的厚度为5-6μm；且步骤S1中制作的外层线路与芯板的板边连通。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用负片加正片相结合的线路制作工艺，先走负片工艺，利用酸性蚀刻，在未达到线路铜厚的超薄铜面上制作出超精密外层线路，因铜面较薄，在蚀刻时的蚀刻时间相对较短，避免了出现蚀刻厚铜时的侧蚀问题，解决了因侧蚀导致的线幼问题，然后再通过正片工艺将外层线路加厚至设计所需的铜厚，从而完成精密线路制作，因负片工艺中已将外层线路以外的铜层蚀刻掉了，且利用膜保护生产板上外层线路以外的部分，在正片工艺中的图形电镀加厚线路时不会出现线路侧面镀铜的问题，确保在加厚外层线路的同时不会加宽线路；本发明中控制生产板上外层铜面的厚度为5-6μm，利用该超薄基铜面最大化的减少负片工艺时酸性蚀刻的时间，从而避免线路出现侧蚀到时的线幼问题，且通过控制全板电镀时的电镀参数，使加镀的铜层为1-1.2μm，该厚度在达到保护孔铜、避免孔无铜的同时，尽量降低生产板上表面铜层的厚度；本发明还在钻孔时对孔径预大0.025mm，避免生产板在后期图形电镀加厚线路铜层时导致出现孔小的问题，且在图形电镀前生产板只过除油处理不过微蚀处理，在清洁外层线路的同时，避免因微蚀导致线路出现线幼的问题；利用本发明方法可批量性、高良率制作出线宽线隙最低为2/2mil(50/50μm)的超精密线路。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例1

本实施例所示的一种线路板的制作方法，使用该方法可制作出线宽线隙最低为2/2mil(50/50μm)的超精密线路，依次包括以下处理工序：

(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板的厚度为0.35mm(不包括外层铜厚)，芯板两表面的铜层厚度均为1OZ。

(2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，经显影后形成内层线路图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，并在芯板的板边制作有导电边(即蚀刻后保留芯板板边处的铜层形成导电边)，内层线宽量测为3mil，且该内层线路包括连接至导电边的线路，作为后期电镀时与板边连接的导电引线；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程；一般来说，现有技术中在板上制作的内层线路因没有电镀需求是不与板边连接的，本实施例中通过优化内层线路图形设计，增加了导电边以及与导电边连接的线路，使后期外层线路蚀刻成型后需要电镀时可通过内层线路导电，避免外层线路在蚀刻制作好后因外层板边的铜层被蚀刻掉了从而不能利用板边进行电镀的问题，实现对蚀刻后的外层线路图形进行电镀加厚的目的。

(3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成生产板，且外层铜箔的厚度为4-5μm。

(4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻通孔，且钻出的通孔包括用于后期连通内外层线路的导通孔以及位于生产板板边并与内层线路中的导电边上下对应的导电孔，且所有通孔的孔径在设计所需孔径的基础上预大0.025mm，避免生产板在后期图形电镀加厚线路铜层时导致出现孔小的问题。

(5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。

(6)全板电镀：以0.8ASD的电流密度进行全板电镀7.5min，使孔铜和板面铜层中加镀的铜层厚度为1-1.2μm，在达到保护孔铜、避免孔无铜的同时，尽量降低生产板上表面铜层的厚度，使生产板表面的铜层总厚度控制在5-6μm，且该表面铜层的厚度小于设计所需的线路铜层厚度；金属化后的导电孔与内层线路中导电边和导电引线连通，形成网络连接导电点图形，即与生产板外层板边连通的电镀电流可通过导电孔传输至内层线路，而后再通过连通内外层线路的导通孔将电镀电流传输至外层线路中，从而实现后期对外层线路进行电镀加厚的目的。

(7)制作外层线路(负片工艺)：在生产板上贴干膜或湿膜，而后采用全自动曝光机和负片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形，利用干膜或湿膜覆盖保护住生产板上对应外层线路处的铜层，其它非外层线路处的铜层裸露出来，再通过酸性蚀刻去除生产板上裸露出来的铜层，从而制作出超精密外层线路，再然后退膜；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷；上述中，酸性蚀刻时生产板过水平蚀刻线，且水平蚀刻线只开一段，并将水平蚀刻线的速度控制在8-9m/min，减少生产板的蚀刻时间。

(8)加厚外层线路(正片工艺)：在生产板上贴干膜或湿膜，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形，利用干膜或湿膜覆盖住外层线路图形以外的部分，使前面步骤(7)中制作的外层线路显露出来；然后通过图形电镀将生产板上外层线路的铜层厚度镀至设计所需的厚度，同时加厚孔铜的厚度，使镀铜后的孔径不小于设计所需的孔径，在图形电镀时只镀铜不镀锡，并控制图形电镀镀铜时的电流密度为1.6ASD，时间为90min；然后再退膜，从而在生产板上制作出所需的精密外层线路；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷；上述中，在图形电镀前生产板先经过除油处理，用于清洁外层线路上的油污，但不过微蚀处理，避免因微蚀导致线路出现线幼的问题；上述中，因外层线路蚀刻后不与板边连通，因此该外层线路的电镀不能直接利用板边与电镀电流连接，且要是跟现有技术一样通过制作电镀引线来实现电镀的话，后期又要蚀刻去除电镀引线，流程长且复杂不说，蚀刻电镀引线时会极大影响外层线路的精度，导致制作的外层线路不符合精密性要求；为解决上述问题，本实施例中，通过优化内层线路设计和在板边制作与内层线路导通的导电通孔，使得电镀时，电镀电流的传输路径为外层板边→导电孔→内层板边→内层线路→导通孔→外层线路，在实现外层线路电镀的情况下，确保了外层线路的精密性，符合所需的精密性要求。

(9)、阻焊、丝印字符：在生产板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，采用白网印刷TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。

(10)、表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。

(11)、电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。

(12)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，通过该工序将导电孔、导电边和内层线路中连接至导电边的线路引线多余部分锣去，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。

(13)、FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。

(14)、FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。

(15)、包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。

实施例2

本实施例所示的一种线路板的制作方法，使用该方法可制作出线宽线隙最低为2/2mil(50/50μm)的超精密线路，依次包括以下处理工序：

(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板的厚度为0.35mm(不包括外层铜厚)，芯板两表面的铜层厚度均为4-5μm，且该表面铜层的厚度小于设计所需的线路铜层厚度。

(2)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在芯板上进行钻用于导通上下层线路的通孔，且通孔的孔径在设计所需孔径的基础上预大0.025mm，避免生产板在后期图形电镀加厚线路铜层时导致出现孔小的问题。

(3)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。

(4)全板电镀：以0.8ASD的电流密度进行全板电镀7.5min，使孔铜和板面铜层中加镀的铜层厚度为1-1.2μm，在达到保护孔铜、避免孔无铜的同时，尽量降低芯板上表面铜层的厚度，使芯板表面的铜层总厚度控制在5-6μm。

(5)制作外层线路(负片工艺)：在芯板上贴干膜或湿膜，而后采用全自动曝光机和负片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在芯板上形成外层线路图形，利用干膜或湿膜覆盖保护住芯板上对应外层线路处的铜层，其它非外层线路处的铜层裸露出来，再通过酸性蚀刻去除芯板上裸露出来的铜层，从而制作出超精密外层线路，再然后退膜，且该外层线路中包括连接至板边的线路，作为后期电镀时与板边连接的导电引线；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷；上述中，酸性蚀刻时芯板过水平蚀刻线，且水平蚀刻线只开一段，并将水平蚀刻线的速度控制在8-9m/min，减少芯板的蚀刻时间。

(6)加厚外层线路(正片工艺)：在芯板上贴干膜或湿膜，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在芯板上形成外层线路图形，利用干膜或湿膜覆盖住外层线路图形以外的部分，使前面步骤(7)中制作的外层线路显露出来；然后通过图形电镀将芯板上外层线路的铜层厚度镀至设计所需的厚度，同时加厚孔铜的厚度，使镀铜后的孔径不小于设计所需的孔径，在图形电镀时只镀铜不镀锡，并控制图形电镀镀铜时的电流密度为1.6ASD，时间为90min；然后再退膜，从而在芯板上制作出所需的精密外层线路；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷；上述中，在图形电镀前芯板先经过除油处理，用于清洁外层线路上的油污，但不过微蚀处理，避免因微蚀导致线路出现线幼的问题。

(7)、阻焊、丝印字符：在芯板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，采用白网印刷TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。

(8)、表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。

(9)、电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。

(10)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，通过该工序将外层线路中连接至板边的多余部分锣去，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。

(11)、FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。

(12)、FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。

(13)、包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种超精密线路的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在生产板的外层铜面上以负片工艺的方式制作出外层线路，且外层铜面的厚度小于设计所需的线路铜层厚度；

S2、而后以正片工艺的方式，在生产板上贴膜，并依次经过曝光、显影后形成外层线路图形，使步骤S1中制作的外层线路显露出来；

S3、再通过图形电镀将生产板上外层线路的铜层厚度镀至设计所需的厚度，最后退膜。

2.根据权利要求1所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板，所述外层铜箔的厚度为4-5μm，且在内层芯板和外层铜箔压合为多层板前，先在内层芯板上制作了内层线路，并在芯板的板边制作有导电边，所述内层线路包括连接至导电边的导电引线。

3.根据权利要求2所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，步骤S1之前还包括以下步骤：

S01、在生产板上钻孔，而后通过沉铜和全板电镀使孔金属化；其中，所钻的孔包括用于连通内外层线路的导通孔以及位于生产板板边用于与内层线路中的导电边导通的导电孔。

4.根据权利要求3所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，钻孔时，孔的直径在设计所需孔径的基础上预大0.025mm。

5.根据权利要求4所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，全板电镀时的电流密度为0.8ASD，时间为7.5min，全板电镀时加厚的镀铜层为1-1.2μm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，步骤S1中，先在生产板上贴膜，而后依次经过曝光、显影后形成外层线路图形，而后通过酸性蚀刻去除生产板上外层线路图形以外的铜层，退膜后得到所需的外层线路。

7.根据权利要求6所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，酸性蚀刻时控制蚀刻线的速度为8-9m/min。

8.根据权利要求1所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，步骤S3中，生产板在图形电镀前先经过除油处理。

9.根据权利要求8所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，步骤S3中，图形电镀时的电流密度为1.6ASD，时间为90min。

10.根据权利要求1所述的超精密线路的制作方法，其特征在于，所述生产板为芯板，所述芯板的外层铜厚为4-5μm；步骤S1中利用负片工艺在芯板上制作外层线路前，芯板先依次经过钻孔、沉铜和全板电镀的工序，使芯板上的外层铜面的厚度为5-6μm；且步骤S1中制作的外层线路与芯板的板边连通。