CN111935916B - 包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板及制造方法，方法包括：使用线路设计软件设计线宽线路，用玻璃纤维环氧树脂覆铜板作为精细线路基板并经过烘板、设置定位孔的半径和位置并进行钻孔、激光直接成像技术(LDI)曝光显影、精细线路内层蚀刻、锣板后得到所需30μm～50μm线宽的精细线路印制电路产品，该方法得到的精细线路不仅精度高、方法简单，而且制作成本低，适用于大部分企业工业生产。

Description

包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板及制造方法
技术领域
本发明涉及精细线路PCB设计制作领域，尤其涉及线宽30μm～50μm低公差精细线路的印制电路板及制造方法。
背景技术
随着电子工业产品向轻、薄、小的方向发展，电子元器件的集成度越来越高且体积越来越小。因此，PCB线路设计会越来越小，层数越来越多。通常人们通过减小线宽和线距来达到尽量利用有限面积和增加层数达到更好的利用空间的目的。精细线路在刚性板、柔性线路板(FPC)、HDI板、金属基板和封装基板(IC封装基板)都有相关的应用。最初的单面板和双面板因为很难满足电子产品具有的“轻、薄、短、小”的特点，正在逐渐迈入衰退期。现在大多数PCB厂主要产品多为多层板和HDI板，而柔性线路板(尤其是高密度挠性板和刚性板结合板)以及IP载板正处于蓬勃发展期。因此精度高、制作过程简单、成本低、易控制的精细线路制作方法将会在现在以及未来的印制电路发展过程中得到广泛的应用。
PCB板要求向着高密度、高精细化和多层化方向发展，而传统的光刻技术已面临生产技术瓶颈，无法满足工艺需求。为了解决产品的优良率和生产效率问题，新兴的激光直接成像(LDI)图形转移系统将逐渐取代传统的曝光机。LDI技术有以下优势：1、不需要菲林，菲林的使用会产生不少的问题。尺寸的稳定度方面，特别是在处理比较大曝光尺寸的产品时更是如此。它需要小心的对储存与再使用进行监控。在菲林底片的成本方面也并不低，特别是在层数比较多而产出数量又比较少的产品上。2、优异的对位能力，因为导体线路的形状是以数位的方式存储，数据可以在LDI绘图作业中进行变动来达到更高的对位度，这比起传统的平行光曝光系统要优越的多，尤其是LDI系统搭配有及时的对位机制。3、LDI曝光机，智能化控制，过程缺陷减少，工艺良率提升。4、大大简化图形转移流程，时间周期缩短，从而提高生产效率。
目前，减小印制电路板电子线路的线宽制造方法较多，精细线路制造的公差控制成为行业关注的热点。例如，CN 109302808 A公开了一种制作精细线路的方法，该方法经过金属层初次减薄、设置通孔/盲孔、金属层二次减薄、光刻线路、电镀处理等5个过程，该方法可以实现线路板上的精细线路的增宽增厚，得到精细完整的线路板，但是如果掌握晶界减薄速度不当，就会影响金属层的均匀性从而对精细线路板的光刻制作产生影响；CN108697002 A发明了一种激光加工式高精密度电路板制作工艺，通过表面清洗、电镀铜、干膜曝光、显影、电镀增厚、激光祛干膜、祛除底铜7步过程，该方法可以达到预期的线路精度，环保且去除效果好，但是该制作过程较为复杂且成本较高；CN 111200912 A发明了一种改善精度的精细线路制作方法，发明提出的技术过程包括7个部分：微蚀处理-真空贴膜-线路曝光-显影-烘干-等离子处理-蚀刻脱模，可以制作线宽公差±20μm以下、±10μm以上的精细线路，提高精细线路的精度，但该技术方案存在线宽公差较大的缺陷。
发明内容
基于以上情况的考虑，本发明提供了一种利用激光直接成影技术(LDI)曝光显影的包含30μm～50μm线宽的印制电路板及制造方法，该发明可以控制30μm精细线路线宽公差±2μm以下，50μm线路线宽公差±6μm以下，与其他精细线路方法相比该发明制作过程简单、成本低、适合大多数企业工业生产、而且所得精细线路线宽公差较小，精确度较高。
为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
一种包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板的制造方法，使用线路设计软件设计线宽线路，用覆铜板经过烘板、设置定位孔的半径和位置并进行钻孔、激光直接成像技术LDI曝光显影、内层蚀刻、锣板后得到所需30μm～50μm线宽的精细线路，包括如下步骤：
步骤A：用线路设计软件设计精细线路，每个设计的单元小板为8×12cm，每个单元小板分为两个部分：分别为50μm线宽和75μm线宽线路，这两部分位于单元小板的中间位置，每部分包括100条长6cm的线路，在制作过程中选择铜厚为1/3oz，板厚0.5～0.7mm的玻璃纤维环氧树脂覆铜板作为精细线路板；
步骤B：烘板：将铜厚为1/3oz，板厚0.5～0.7mm的玻璃纤维环氧树脂覆铜板垂直放置于烤架，玻璃纤维环氧树脂覆铜板的玻璃化转变温度Tg≥150℃，烘烤时间为4～6h，温度为160～180℃，使用风车冷却60℃以下取出；
步骤C：钻孔：在所述精细线路板的四角上设置4个定位孔，且定位孔贯穿所述精细线路板；
步骤D：将所述精细线路板进行线路前处理、激光直接成像技术贴膜、对位曝光、显影、撕膜、出板；
步骤E：将所述精细板进行内层前处理、内层蚀刻、出板，刻蚀后为30μm线路的部分和刻蚀后为50μm线路的部分；
步骤F：将所述精细线路板进行钻定位孔、打销钉、防反钉、锣板，最后得到包含30μm～50μm线宽精细线路的线路板。
作为优选方式，在步骤C，4个定位孔的直径为1.95～2.15mm。
作为优选方式，所述步骤D中，对位曝光和显影采用掩膜光刻工艺或激光直接成像技术LDI在所述线路板的表面金属上制作精细电路。
作为优选方式，所述步骤D中，进行激光直接成像技术LDI对位曝光时扫描速度控制在200mm/s，显影压力为1.0±0.2kg/cm2，显影点50～60％，曝光室温度控制在22℃以下，湿度为55％，撕膜后出板速度设置为4.6～4.7m/min。
作为优选方式，所述步骤E中，内层蚀刻速度控制在5～5.2m/min，蚀刻温度为50℃。
作为优选方式，所述步骤F中，销钉的半径比定位孔半径小0.1mm，销钉半径为1.95mm。
作为优选方式，所述步骤D中，采用掩膜光刻工艺或激光直接成像技术LDI在所述线路板的表面金属上制作精细电路，具体为：
采用激光直接成像技术LDI进行线路前处理包括以下过程：入料—酸洗—溢流水洗—超声波水洗HF水洗—磨刷—摇摆—加压水洗—超声波水洗HF水洗—微蚀—加压水洗—超声波水洗HF水洗—酸洗—溢流水洗—超声波水洗HF水洗—加压水洗—吸干—冷风吹干—强风吹干—热风吹干—出料，前处理得到具有显影条件的线路板；
激光直接成像技术贴膜；
进行激光直接成像技术LDI对位曝光时扫描速度控制在200mm/s，曝光室温度控制在22℃以下，湿度为55％；
显影是利用Na2CO3溶液将未感光部分的干膜溶解除去，得到需要的线路图形；激光直接成像技术显影过程包括：撕保护膜—进板—显影—新Na2CO3溶液洗—循环水洗—吸干—热风吹干—出料—收板；显影压力为1.0±0.2kg/cm2，显影点50～60％，
撕膜后出板速度设置为4.6～4.7m/min。
作为优选方式，步骤前处理步骤E中将所述精细板进行内层前处理过程包括：入板—磨板—溢流水洗—除油—溢流水洗—微蚀—溢流水洗—酸洗—冲污水—溢流水洗—吸干—冷却出板；内层前处理之后，精细线路板具有内层蚀刻条件；
内层蚀刻过程包括：入板—蚀刻—酸洗—冲污水—加压水洗—吸干—检查；内层蚀刻速度控制在5～5.2m/min，蚀刻温度为标准50℃，经过内层蚀刻后出板，得到30μm和50μm线宽线路。
作为优选方式，步骤F中锣板过程包括：调取所制精细线路覆铜板料号—钻定位孔—防止覆铜板方向钉反—调取所制精细线路覆铜板所对应的锣带信息—锣板，通过锣刀按工程设计的锣带加工程式将所需图形进行切割，销钉的直径比定位孔直径小0.1mm，为1.95mm，得到的精细线路控制30μm线路线宽公差±2μm以下，50μm线路线宽公差±6μm以下。
本发明还提供一种利用上述制造方法得到的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板。
定位孔的作用是印制电路板制作时的加工基准。根据PCB板铜厚和板厚，合理地设计孔直径，达到走位精确度要求。
本发明的有益效果是：在电子线路设计阶段精准控制精细线路的线宽，为30μm～50μm线宽精细线路的公差调控提供可能。在制作过程中选择LDI曝光显影减小曝光显影阶段对精细线路公差的形成因素。对精细线路板进行烘烤，避免线路板在后面的加热过程中发生严重的变形。对线路进行内层蚀刻，可以得到原来相应线宽为50μm～75μm、经过内层蚀刻之后线宽为30μm～50μm的线路。该方法得到的精细线路不仅可以控制30μm线路线宽公差±2μm以下，50μm线路线宽公差±6μm以下，如图4(1)—图4(3)所示，而且方法简单，制作成本低，适用于大部分企业的工业生产。
附图说明
图1为本发明的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板的制造方法流程图；
图2为本发明LDI曝光显影后每个单位小板50μm～75μm线路图；
图3为本发明内层蚀刻后每个单位小板30μm～50μm精细线路图；
图4为本发明锣带后实际单位小板精细线路图(其中图4(1)为实际单元小板30μm～50μm线宽精细线路平面图，图4(2)为30μm线宽精细线路金相显微镜图，图4(3)为50μm线宽精细线路金相显微镜图)
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板的制造方法，使用线路设计软件设计线宽线路，用覆铜板经过烘板、设置定位孔的半径和位置并进行钻孔、激光直接成像技术LDI曝光显影、内层蚀刻、锣板后得到所需30μm～50μm线宽的精细线路，包括如下步骤：
1、步骤A：用线路设计软件设计精细线路，每个设计的单元小板为8×12cm，每个单元小板分为两个部分：分别为50μm线宽和75μm线宽线路，这两部分位于单元小板的中间位置，每部分包括100条长6cm的线路，在制作过程中选择铜厚为1/3oz，板厚0.5～0.7mm的玻璃纤维环氧树脂覆铜板作为精细线路板；
2、步骤B：烘板：将铜厚为1/3oz，板厚0.5～0.7mm的玻璃纤维环氧树脂覆铜板垂直放置于烤架，玻璃纤维环氧树脂覆铜板的玻璃化转变温度(Tg)≥150℃，烘烤时间为4～6h，温度为160～180℃，使用风车冷却60℃以下取出；
3、步骤C：钻孔：在所述精细线路板的四角上设置4个定位孔，且定位孔贯穿所述精细线路板；4个定位孔的直径为1.95～2.15mm。
所述步骤C，钻孔的具体过程包括：双面板打销钉-用电脑打开资料—上板—调位(空走)—盖铝片—钻孔—下板—做标记—自检—打磨外观检查—出下工序。其中盖铝板有很多优点：1、散热，因为钻针高速运转，摩擦生热。2、固定钻针，减少运转时的震动，防止钻针偏移而造成的孔径过大和孔位偏差。3、防止钻针刮伤PCB电路板的表面，降低毛刺。在步骤C所选线路4个定位孔的直径为1.95～2.15mm，本发明定位孔直径为2.05mm。定位孔的作用是印制电路板制作时的加工基准，根据PCB板铜厚和板厚，合理地设计孔直径，达到走位精确度要求。
4、步骤D：将所述精细线路板进行线路前处理、激光直接成像技术贴膜、对位曝光、显影、撕膜、出板；对位曝光和显影采用掩膜光刻工艺或激光直接成像技术LDI在所述线路板的表面金属上制作精细电路。具体为：
采用激光直接成像技术LDI进行线路前处理包括以下过程：入料—酸洗(保证干膜与基板表面牢固的粘附，要求覆铜板表面无氧化层)—溢流水洗(处理采用活水溢流清洗，实现清洗的洁净度，避免药水和杂质残留，保证严格的导电率和离子污染度)—HF水洗(超声波水洗确保覆铜板被清洗干净)—磨刷(增大干膜与覆铜板表面的接触面积，使基板具有微观粗糙表面)—摇摆—加压水洗(增加覆铜板表面清洁度)—HF水洗—微蚀(增加表面粗糙度)—加压水洗—HF水洗—酸洗—溢流水洗—HF水洗—加压水洗—吸干—冷风吹干—强风吹干—热风吹干—出料，前处理得到具有显影条件的线路板；
激光直接成像技术贴膜；
进行激光直接成像技术LDI对位曝光时扫描速度控制在200mm/s，曝光室温度控制在22℃以下，湿度为55％；
显影是利用Na2CO3溶液将未感光部分的干膜溶解除去，得到需要的线路图形；激光直接成像技术显影过程包括：撕保护膜—进板—显影(感光膜中未曝光部分的活性基团与稀碱溶液反应生成可溶性物质而溶解，显影时活性基团羧基—COOH与无水碳酸钠溶液中的Na+作用，生成亲水性基团—COONa。从而把未曝光的部分溶解下来，而曝光部分的干膜不被溶胀并在显影机的作用下进行加热、冷却、摇摆过程)—新Na2CO3溶液洗(用体积较少的Na2CO3溶液进行反应)—循环水洗—吸干—热风吹干—出料—收板；显影压力为1.0±0.2kg/cm2，显影点50～60％，
撕膜后出板速度设置为4.6～4.7m/min。
5、步骤E：将所述精细板进行内层前处理、内层蚀刻、出板，刻蚀后为30μm线路的部分和刻蚀后为50μm线路的部分；内层蚀刻速度控制在5～5.2m/min，蚀刻温度为50℃。
将所述精细板进行内层前处理过程包括：入板—磨板(粗化覆铜板表面)—溢流水洗(实现清洗洁净度，避免药水和杂质残留，保证严格的导电率和离子污染度)—除油(利用低泡表面活性剂有效清除铜表面手印、油渍，为后面内层蚀刻提供洁净的表面)—溢流水洗—微蚀(增加表面粗糙度)—溢流水洗—酸洗(除去覆铜板表面金属氧化物层)—冲污水—溢流水洗—吸干—冷却出板；内层前处理之后，精细线路板具有内层蚀刻条件；
内层蚀刻过程包括：入板—蚀刻(采用酸性蚀刻工艺，因为酸不与光致抗蚀剂反应并且不会损坏所需的部分)—酸洗(除去覆铜板表面金属氧化物层)—冲污水—加压水洗—吸干—检查；内层蚀刻速度控制在5～5.2m/min，蚀刻温度为标准50℃，经过内层蚀刻后出板，得到30μm和50μm线宽线路。
6、步骤F：将所述精细线路板进行钻定位孔、打销钉、防反钉、锣板，最后得到包含30μm～50μm线宽精细线路的线路板。销钉的半径比定位孔半径小0.1mm，销钉半径为1.95mm。
步骤F中锣板过程包括：调取所制精细线路覆铜板料号—钻定位孔—防反钉(防止覆铜板方向钉反)—调取所制精细线路覆铜板所对应的锣带信息—锣板(通过锣刀按工程设计的锣带加工程式将所需图形进行切割)，销钉的直径比定位孔直径小0.1mm，为1.95mm，得到的精细线路控制30μm线路线宽公差±2μm以下，50μm线路线宽公差±6μm以下。
利用上述制造方法得到的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板。可以控制30μm线路线宽公差±2μm以下，50μm线路线宽公差±6μm以下，如图4(1)—图4(3)所示。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板的制造方法，其特征在于：使用线路设计软件设计线宽线路，用覆铜板经过烘板、设置定位孔的半径和位置并进行钻孔、激光直接成像技术LDI曝光显影、内层蚀刻、锣板后得到所需30μm～50μm线宽的精细线路，包括如下步骤：
步骤A：用线路设计软件设计精细线路，每个设计的单元小板为8×12cm，每个单元小板分为两个部分：分别为50μm线宽和75μm线宽线路，这两部分位于单元小板的中间位置，每部分包括100条长6cm的线路，在制作过程中选择铜厚为1/3oz，板厚0.5～0.7mm的玻璃纤维环氧树脂覆铜板作为精细线路基板；
步骤B：烘板：将铜厚为1/3oz，板厚0.5～0.7mm的玻璃纤维环氧树脂覆铜板垂直放置于烤架，玻璃纤维环氧树脂覆铜板的玻璃化转变温度Tg≥150℃，烘烤时间为4～6h，温度为160～180℃，使用风车冷却60℃以下取出；
步骤C：钻孔：在精细线路板的四角上设置4个定位孔，且定位孔贯穿精细线路板；
步骤D：将精细线路板进行线路前处理、激光直接成像技术LDI贴膜、对位曝光、显影、撕膜、出板；
步骤E：将精细板进行内层前处理、内层蚀刻、出板，刻蚀后为30μm线路的部分和刻蚀后为50μm线路的部分；
步骤F：将精细线路板进行钻定位孔、打销钉、防反钉、锣板，最后得到包含30μm～50μm线宽精细线路的线路板。
2.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：在步骤C，4个定位孔的直径为1.95～2.15mm。
3.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：所述步骤D中，对位曝光和显影采用掩膜光刻工艺或激光直接成像技术LDI在线路板的表面金属上制作精细电路。
4.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：所述步骤D中，进行激光直接成像技术LDI对位曝光时扫描速度控制在200mm/s，显影压力为1.0±0.2kg/cm2，显影点50～60％，曝光室温度控制在22℃以下，湿度为55％，撕膜后出板速度设置为4.6～4.7m/min。
5.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：所述步骤E中，内层蚀刻速度控制在5～5.2m/min，蚀刻温度为50℃。
6.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：所述步骤F中，销钉的半径比定位孔半径小0.1mm，销钉半径为1.95mm。
7.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：所述步骤D中，采用掩膜光刻工艺或激光直接成像技术LDI在线路板的表面金属上制作精细电路，具体为：
采用激光直接成像技术LDI进行线路前处理包括以下过程：入料—酸洗—溢流水洗—超声波水洗HF水洗—磨刷—摇摆—加压水洗—超声波水洗HF水洗—微蚀—加压水洗—超声波水洗HF水洗—酸洗—溢流水洗—超声波水洗HF水洗—加压水洗—吸干—冷风吹干—强风吹干—热风吹干—出料，前处理得到具有显影条件的线路板；
激光直接成像技术贴膜；
进行激光直接成像技术LDI对位曝光时扫描速度控制在200mm/s，曝光室温度控制在22℃以下，湿度为55％；
显影是利用Na2CO3溶液将未感光部分的干膜溶解除去，得到需要的线路图形；激光直接成像技术显影过程包括：撕保护膜—进板—显影—新Na2CO3溶液洗—循环水洗—吸干—热风吹干—出料—收板；显影压力为1.0±0.2kg/cm2，显影点50～60％，
撕膜后出板速度设置为4.6～4.7m/min。
8.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：
步骤前处理步骤E中将精细板进行内层前处理过程包括：入板—磨板—溢流水洗—除油—溢流水洗—微蚀—溢流水洗—酸洗—冲污水—溢流水洗—吸干—冷却出板；内层前处理之后，精细线路板具有内层蚀刻条件；
内层蚀刻过程包括：入板—蚀刻—酸洗—冲污水—加压水洗—吸干—检查；内层蚀刻速度控制在5～5.2m/min，蚀刻温度为标准50℃，经过内层蚀刻后出板，得到30μm和50μm线宽线路。
9.根据权利要求1所述的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板制造方法，其特征在于：
步骤F中锣板过程包括：调取所制精细线路覆铜板料号—钻定位孔—防止覆铜板方向钉反—调取所制精细线路覆铜板所对应的锣带信息—锣板，通过锣刀按工程设计的锣带加工程式将所需图形进行切割，销钉的直径比定位孔直径小0.1mm，为1.95mm，得到的精细线路控制30μm线路线宽公差±2μm以下，50μm线路线宽公差±6μm以下。
10.权利要求1至9任意一项所述制造方法得到的包含30μm～50μm线宽精细线路的印制电路板。
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