CN111683458A - 一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，包括以下步骤：在生产板上钻孔，所钻的孔包括需背钻的通孔，并通过沉铜使通孔金属化；在生产板上通过闪镀处理加厚孔铜厚度，并使孔铜厚度控制在5‑10μm；按设计要求在需背钻的通孔上进行控深背钻，从而除去通孔中背钻部分处的铜层，形成阶梯状的背钻孔；而后对生产板进行高压水洗；对生产板进行全板电镀处理，将板面铜层和孔铜镀至设计所需的厚度。本发明方法通过优化生产工艺流程，有效解决了孔无铜和常规蚀刻工艺无法解决背钻孔披锋铜丝堵孔的问题，实现高厚径比小孔的背钻制作，且合格率高。

Description

一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法
技术领域
本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法。
背景技术
印制电路板背钻孔是将一个电镀导通后的通孔，使用控深钻方法除去一部分孔铜，只保留另一部分孔铜而形成的孔，其目的在于降低多余的孔铜在高速信号传输过程中对信号的反射、干扰，保证信号传输的完整性。
目前，背钻是常用的成本较低的实现电路板高频、高速信号传输的制作方法；背钻的常见技术难点在于孔壁披锋、铜丝，由于铜具有较好的延展性，孔壁铜层在背钻过程中不易被切断，而拉扯出孔壁造成孔壁披锋、铜丝，这些孔内披锋、铜丝修复难度大，尤其出现披锋铜丝堵孔，常会带来功能性影响。常规背钻工艺包括以下三种：1、前工序→压合→钻孔→沉铜→全板电镀→镀锡→背钻→蚀刻→退锡→制作外层线路→后工序；2、前工序→压合→钻孔→沉铜→全板电镀→背钻→高压水洗→制作外层线路→后工序；3、前工序→压合→钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→图形电镀(含镀锡)→背钻→外层蚀刻→后工序。
上述三种方法分别存在以下缺陷：
(1)第一种方法中，现有PCB生产技术，深镀能力：镀铜＞镀锡，针对高厚径比小孔，极易出现镀锡不良或孔内根本无法上锡的情况，导致蚀刻后孔无铜问题。
(2)第二种方法的流程实际为第一种方法的简化版，一次性镀够孔铜后再背钻，同样存在孔径大小、孔铜厚度等限制；随着高多层PCB的发展，越来越多小孔、厚孔铜(示例：孔径0.15mm，孔铜25um，板厚1.0mm)板要求背钻，此情况下采用该第二种方法背钻后会出现严重铜丝堵孔，高压水洗无法疏通的问题。
(3)第三种方法将“背钻”设计在“外层蚀刻”之前，通过利用蚀刻药水除去孔内披锋、铜丝，并利用高压水洗等手段，冲洗干净孔内钻污，防止堵孔，具有一定的改善效果，但对于HDI板产品，由于是微孔设计(普通PCB钻孔孔径≥0.25mm，HDI板孔径≤0.15mm)，孔径小、孔铜厚，背钻形成的披锋铜丝严重，堵孔严重，仅靠外层蚀刻无法有效解决披锋堵孔的问题，会直接导致后续不能树脂塞孔、线路短路等严重品质问题，还会导致蚀刻退锡时难于去除干净，导致后工序表面处理沉镍金时会出现漏镀缺陷，产品合格率低。
发明内容
本发明针对现有线路板存在上述缺陷的问题，提供一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，该方法通过优化生产工艺流程，有效解决了孔无铜和常规蚀刻工艺无法解决背钻孔披锋铜丝堵孔的问题，实现高厚径比小孔的背钻制作，且合格率高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，包括以下步骤：
S1、在生产板上钻孔，所钻的孔包括需背钻的通孔，并通过沉铜使通孔金属化；
S2、在生产板上通过闪镀处理加厚孔铜厚度，并使孔铜厚度控制在5-10μm；
S3、按设计要求在需背钻的通孔上进行控深背钻，从而除去通孔中背钻部分处的铜层，形成阶梯状的背钻孔；
S4、而后对生产板进行高压水洗；
S5、对生产板进行全板电镀处理，将板面铜层和孔铜镀至设计所需的厚度。
进一步的，步骤S1中，通过沉铜在通孔的孔壁上沉上一层厚度为0.5μm的沉铜层。
进一步的，步骤S2中，以0.8ASD的电流密度电镀60min。
进一步的，步骤S3中，背钻时背钻钻咀的外径比通孔的孔径大0.2-0.3mm。
进一步的，步骤S4中，高压水洗时生产板上的背钻面朝下，水洗后过验孔机进行验孔。
进一步的，步骤S4中，高压水洗时的压力为10-20kg/cm2。
进一步的，步骤S5中，以3ASD的电流密度全板电镀60min。
进一步的，步骤S5之后还包括以下步骤：
S6、而后依次在生产板上制作外层线路、制作阻焊层、表面处理和成型工序，制得线路板。
进一步的，所述生产板为芯板。
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，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。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过优化生产工艺流程，将背钻工序放在制作外层线路前进行，在生产板上钻孔并通过沉铜使其金属化后，先闪镀一层薄铜，并将孔铜厚度控制在5-10μm，然后背钻，由于闪镀后的孔壁铜层比较薄，孔内径稍微比较大在背钻时废料可顺利通过通孔排出，减少或避免出现废料堵孔的问题，且在背钻时容易将孔铜钻断，避免背钻过程产生厚披锋堵孔无法蚀刻干净，从而可大大减小背钻过程孔壁产生的披锋铜丝问题，然后通过高压水洗冲洗掉孔内的杂物和孔壁上的粉尘等，确保背钻孔无堵孔问题和保证后期全板电镀时的镀铜层与孔壁铜层结合良好，提高孔铜的品质和良品率，另外本发明方法不存在提高蚀刻去除铜丝的流程，从而避免常规流程带来的孔无铜风险；并且本发明中在高压水洗时将生产板上的背钻面朝下，使水流从上边的小孔向下边的大孔顺流，方便杂物的排出，避免在清洗过程中将背钻部分处的杂物冲洗入导通段处(即余下的孔壁铜层处)造成堵孔，进一步提高背钻孔的品质和合格率。
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中高厚径比小孔的背钻加工方法，尤其是针对孔径≤0.15mm，依次包括以下处理工序：
(1)、开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板板厚为1mm(不包括外层铜箔的厚度)，芯板的外层铜面厚度均为1OZ。
(2)、制作内层线路(负片工艺)：根据图形定位孔，在芯板上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，内层线宽量测为3mil；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。
(3)、压合：棕化速度按照底铜铜厚进行棕化，将外层铜箔、半固化片、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进行压合，形成生产板。
(4)外层钻孔：利用钻孔资料对生产板进行钻孔加工，所钻的孔包括需背钻的通孔，通孔的孔径为0.15mm。
(5)、沉铜:使生产板上的孔金属化，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。
(6)、闪镀：根据现有技术并按设计要求以0.8ASD的电流密度在VCP电镀线上电镀60min，从而在生产板上闪镀一层薄铜，闪镀后使孔壁铜层厚度控制在5-10μm；此处孔铜厚度控制较为关键，当孔铜厚度小于5μm时，板电前微蚀过重易导致孔无铜，当孔铜厚度大于10μm，钻孔后有铜丝堵孔的风险。
(7)背钻：在需要进行背钻的通孔上进行控深背钻，按所需制作背钻孔的深度和孔径要求钻出背钻孔，背钻时选择0.35mm直径的背钻钻咀，使背钻部分处的孔径比通孔的孔径大0.2mm，从而除去通孔中背钻部分处的孔壁铜层，而保留另一部分未被背钻处的孔铜，形成阶梯状的背钻孔。
(8)高压水洗：对生产板进行高压水洗，且高压水洗时生产板上的背钻面朝下，水洗后过验孔机进行验孔，确保无堵孔后再进行下一步流程；高压水洗时的压力为10-20kg/cm2。
(9)、全板电镀：根据现有技术并按设计要求对生产板进行全板电镀，具体为以3ASD的电流密度全板电镀60min，将板面铜层和孔铜镀至设计所需的厚度，孔铜厚度为27-29μm，满足均值≥25um要求，背钻孔无堵孔问题。
(10)、外层线路制作(负片工艺)：外层图形转移，在生产板上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)完成外层线路曝光，经显影后形成外层线路图形；外层蚀刻，将曝光显影后的生产板板蚀刻出外层线路；外层AOI，然后检查外层线路的开短路、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。
(11)、阻焊、丝印字符：根据现有技术并按设计要求在生产板上制作阻焊层并丝印字符。
(12)、表面处理(沉镍金)：根据现有技术并按设计要求在生产板上做表面处理，阻焊开窗位的铜面和需背钻的通孔通化学原理，在铜层上均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层。
(13)、电气性能测试：检测成品板的电气性能，检测合格的成品板进入下一个加工环节。
(14)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。
(15)、终检：分别抽测成品的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等，合格的产品即可出货。
实施例2
本实施例所示的一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，尤其是针对孔径≤0.15mm，依次包括以下处理工序：
(1)、开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板板厚为1mm(不包括外层铜箔的厚度)，芯板的外层铜面厚度均为1OZ。
(2)钻孔：利用钻孔资料对芯板进行钻孔加工，所钻的孔包括需背钻的通孔，通孔的孔径为0.15mm。
(3)、沉铜:使芯板上的孔金属化，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。
(4)、闪镀：根据现有技术并按设计要求以0.8ASD的电流密度在VCP电镀线上电镀60min，从而在芯板上闪镀一层薄铜，闪镀后使孔壁铜层厚度控制在5-10μm；此处孔铜厚度控制较为关键，当孔铜厚度小于5μm时，板电前微蚀过重易导致孔无铜，当孔铜厚度大于10μm，钻孔后有铜丝堵孔的风险。
(5)背钻：在需要进行背钻的通孔上进行控深背钻，按所需制作背钻孔的深度和孔径要求钻出背钻孔，背钻时选择0.35mm直径的背钻钻咀，使背钻部分处的孔径比通孔的孔径大0.2mm，从而除去通孔中背钻部分处的孔壁铜层，而保留另一部分未被背钻处的孔铜，形成阶梯状的背钻孔。
(6)高压水洗：对芯板进行高压水洗，且高压水洗时芯板上的背钻面朝下，水洗后过验孔机进行验孔，确保无堵孔后再进行下一步流程；高压水洗时的压力为10-20kg/cm2。
(7)、全板电镀：根据现有技术并按设计要求对芯板进行全板电镀，具体为以3ASD的电流密度全板电镀60min，将板面铜层和孔铜镀至设计所需的厚度，孔铜厚度为27-29μm，满足均值≥25um要求，背钻孔无堵孔问题。
(8)、外层线路制作(负片工艺)：外层图形转移，在芯板上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)完成外层线路曝光，经显影后形成外层线路图形；外层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出外层线路；外层AOI，然后检查外层线路的开短路、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。
(9)、阻焊、丝印字符：根据现有技术并按设计要求在芯板上制作阻焊层并丝印字符。
(10)、表面处理(沉镍金)：根据现有技术并按设计要求在芯板上做表面处理，阻焊开窗位的铜面和需背钻的通孔通化学原理，在铜层上均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层。
(11)、电气性能测试：检测成品板的电气性能，检测合格的成品板进入下一个加工环节；
(12)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。
(13)、终检：分别抽测成品的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等，合格的产品即可出货。
对比例1
本对比例提供一种采用常规背钻生产方法制作高厚比小孔的背钻流程，背钻板板厚、孔径、背钻孔径、CAM资料均与“实例1”相同(板厚1.0mm、孔径0.15mm、背钻孔径0.35mm)；不同之处在于其背钻流程如下：前工序(包括实施例1中的步骤1和2)→压合→钻孔→沉铜→全板电镀(闪镀)→镀锡→背钻→蚀刻→退锡→全板电镀→后工序；
采用上述方法制作的背钻孔易出现以下问题：在部分非背钻孔内出现孔无铜现象，分析为镀锡不良导致；主要原因是根据深镀能力来说：镀铜＞镀锡，针对未进行背钻的高厚径比小孔，极易出现镀锡不良或孔内根本无法上锡的情况，导致蚀刻后孔无铜问题。
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)

1.一种线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在生产板上钻孔，所钻的孔包括需背钻的通孔，并通过沉铜使通孔金属化；
S2、在生产板上通过闪镀处理加厚孔铜厚度，并使孔铜厚度控制在5-10μm；
S3、按设计要求在需背钻的通孔上进行控深背钻，从而除去通孔中背钻部分处的铜层，形成阶梯状的背钻孔；
S4、而后对生产板进行高压水洗；
S5、对生产板进行全板电镀处理，将板面铜层和孔铜镀至设计所需的厚度。
2.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S1中，通过沉铜在通孔的孔壁上沉上一层厚度为0.5μm的沉铜层。
3.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S2中，以0.8ASD的电流密度电镀60min。
4.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S3中，背钻时背钻钻咀的外径比通孔的孔径大0.2-0.3mm。
5.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S4中，高压水洗时生产板上的背钻面朝下，水洗后过验孔机进行验孔。
6.根据权利要求5所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S4中，高压水洗时的压力为10-20kg/cm2。
7.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S5中，以3ASD的电流密度全板电镀60min。
8.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，步骤S5之后还包括以下步骤：
S6、而后依次在生产板上制作外层线路、制作阻焊层、表面处理和成型工序，制得线路板。
9.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，其特征在于，所述生产板为芯板。
10.根据权利要求1所述的线路板中高厚径比小孔的背钻加工方法，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，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。
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