CN112638051A - 一种印制电路板镀铜加厚工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路板加工技术领域，特别涉及一种印制电路板镀铜加厚工艺。通过采用新型的循环加镀工艺流程，实现完成镀铜加厚的同时避免镀铜不均的问题，并且结合流程的优化、工艺参数调整得出一种改善镀铜不均、蚀刻不净、油墨侧蚀过大的加工方法，提升生产制程能力，提高生产效率，减少品质风险，通过该方法可以有效解决9oz以上镀铜难加厚的问题，在电镀厚铜时避免镀铜不均、镀铜堵孔等异常，同时通过多次蚀刻可以改善线路毛边，保证在制作线路时，不会因铜厚过高造成蚀刻不净、毛边过大，进而有效地解决了在阻焊印刷时因铜厚过高、线路毛边过大导致油墨气泡、油墨侧蚀过大等问题，大大提高产品的质量。

Description

一种印制电路板镀铜加厚工艺
技术领域
本发明涉及电路板加工技术领域，特别涉及一种印制电路板镀铜加厚工艺。
背景技术
随着电源通讯技术的快速发展，4-10oz及其以上超厚铜箔电路板逐渐成为一类具有广阔市场前景的特殊PCB。而针对电源类印制电路板在电镀、线路、阻焊生产过程中，对于铜厚要求高达9oz以上,板厚有5.4mm的印制电路板，在电镀时存在镀铜不均、镀铜堵孔等异常；在制作线路时，因铜厚过高存在蚀刻不净、毛边过大等异常；在阻焊印刷时，因铜厚过高、线路毛边过大导致油墨气泡、油墨侧蚀过大等问题。
因此，针对现有的铜厚较高的印制电路板在电镀、线路、阻焊生产过程中存在镀铜不均、镀铜堵孔、蚀刻不净、毛边过大、油墨气泡、油墨侧蚀过大等信赖度及外观异常问题，造成生产困难大，同时存在返工率高和品质漏失风险，生产成本高。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种印制电路板镀铜加厚工艺，采用本发明提供的技术方案解决了现有的铜厚较高的印制电路板在电镀、线路、阻焊生产过程中存在镀铜不均、镀铜堵孔、蚀刻不净、毛边过大、油墨气泡、油墨侧蚀过大等信赖度及外观异常的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种印制电路板镀铜加厚工艺，包括以下步骤：
S1、选一覆有铜箔的FR-4基板开料，并在所述基板上钻定位孔；
S2、在所述基板上湿膜线路，再通过阻焊显影处理后显影出线路图形，阻焊后固化；
S3、对所述基板进行三次循环加镀工艺和阻焊工艺，循环加镀工艺为：在所述基板上第一次贴干膜，经过第一次图形转移和图形电镀进行线路制作和电镀，再第二次贴干膜，经过第二次图形转移和图形电镀进行线路制作和电镀，再进行退膜、蚀刻处理；在每次循环加镀工艺后进行一次阻焊工艺，以在蚀刻掉的铜区域做阻焊覆盖补偿；
S4、对镀铜加厚的基板钻孔，通过沉铜板电处理形成线路，再进行图形转移和图形电镀处理；
S5、对完成电镀处理的基板进行光学检测，再阻焊显影处理后固化，化金后成型最终电路板。
优选的，在步骤S5中，阻焊显影处理包括重复两次的阻焊工艺，每次阻焊工艺包括以下步骤：
A1、对所述基板进行阻焊前处理，在所述基板上丝印油墨，通过静置后抽真空改善油墨气泡，预烤烘干；
A2、在所述基板上贴干膜，通过曝光显影处理，检测后固化。
优选的，在两次阻焊工艺中，两次曝光显影处理时，第二次阻焊工艺时曝光开窗区域比第一次曝光开窗区域整体大0.1～0.15mm。
优选的，在步骤A1中油墨的厚度为25～35μm，阻焊前处理的线速为1.8m～2/min，静置时间30～40min，抽真空压力为负压5～6Kg、时间为30～35min；在步骤A2中曝光处理时曝光级数为10级。
优选的，在步骤S3的三次循环加镀工艺中，阻焊显影处理时干膜曝光菲林较前一次的曝光菲林整体缩小0.1～0.12mil。
优选的，在步骤S3中，每次阻焊工艺的阻焊覆盖补偿厚度为30～40μm。
优选的，在步骤S3中，每次图形电镀的参数为10ASF*120min，每次图形电镀后的铜层厚度为40-42μm，所述干膜厚度为45～50μm，每次图形电镀铜厚比压后干膜厚度低3-5μm。
优选的，在步骤S4中，采用表面镀有铬层的钻咀，钻咀的直径为0.5mm，钻咀的角度为130°；钻孔工艺为：钻咀钻速为3.6kr/min、0.8m/min进刀速、25m/min退刀速，1片/1叠。
优选的，在步骤S1中，所述铜箔为Ha铜，厚度为1.5oz；所述基板选用FR-4基板。
由上可知，应用本发明提供的可以得到以下有益效果：通过采用新型的循环加镀工艺流程，实现完成镀铜加厚的同时避免镀铜不均的问题，并且结合流程的优化、工艺参数调整得出一种改善镀铜不均、蚀刻不净、油墨侧蚀过大的加工方法，提升生产制程能力，提高生产效率，减少品质风险，通过该方法可以有效解决9oz镀铜加厚的问题，在电镀厚铜时避免镀铜不均、镀铜堵孔等异常，同时通过多次蚀刻可以改善线路毛边，保证在制作线路时，不会因铜厚过高造成蚀刻不净、毛边过大，进而有效地解决了在阻焊印刷时因铜厚过高、线路毛边过大导致油墨气泡、油墨侧蚀过大等问题，大大提高产品的质量。
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，下面将对本发明实施例或现有技术的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部分实施例，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他的附图。
图1为本发明实施例印制电路板镀铜加厚工艺流程框图；
图2为本发明实施例阻焊工艺流程框图；
图3为本发明实施例一次循环加镀工艺后的镀铜层结构图；
图4为本发明实施例所述的蘑菇铜结构图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于铜厚要求高达9oz以上,板厚有5.4mm的印制电路板，在电镀时存在镀铜不均、镀铜堵孔等异常；在制作线路时，因铜厚过高存在蚀刻不净、毛边过大等异常；在阻焊印刷时，因铜厚过高、线路毛边过大导致油墨气泡、油墨侧蚀过大等问题。
为了解决上述技术问题，本实施例提供一种印制电路板镀铜加厚工艺，如图1所示，包括以下步骤：
S1、选一覆有铜箔的FR-4基板开料，并在所述基板上钻定位孔；
采用覆1.5oz铜厚铜箔的生益FR-4下料，并在基板上钻定位孔，铜箔采用高延展性压延铜的Ha铜，Ha铜的韧性和弯折性好,实现减小与后续结合的ED铜之间的接触应力，保证铜箔整体涨缩CTE的一致性。
S2、在所述基板上湿膜线路，再通过阻焊显影处理后显影出线路图形，阻焊后固化；
先对基板表面前处理，在基板上印湿膜，菲林对位后通过曝光线路，再通过阻焊显影处理后显影出线路图形，阻焊后固化。
S3、对所述基板进行三次循环加镀工艺和阻焊工艺，循环加镀工艺为：在所述基板上第一次贴干膜，经过第一次图形转移和图形电镀进行线路制作和电镀，再第二次贴干膜，经过第二次图形转移和图形电镀进行线路制作和电镀，再进行退膜、蚀刻处理；在每次循环加镀工艺后进行一次阻焊工艺，以在蚀刻掉的铜区域做阻焊覆盖补偿，通过阻焊显影处理后显影出线路图形，阻焊后固化；
为了实现解决9oz镀铜加厚问题，提升生产制程能力，提高生产效率，减少品质风险。通过对基板进行三次循环加镀工艺，通过循环加镀实现完成镀铜加厚。
具体的，在循环加镀工艺的步骤为：先在基板上第一次贴干膜，经过第一次图形转移和图形电镀进行LDI线路制作和电镀，电镀完后镀铜厚度大约有40μm，此时第一次贴的干膜与线条基本水平，进而再第二次贴干膜，经过第二次图形转移和图形电镀进行LDI线路制作和电镀，此时电镀完后镀铜层累积叠加后厚度大约为80μm。再进行退膜、蚀刻处理，在退膜、蚀刻处理后留下有底板区域，通过阻焊显影处理印刷填充退膜、蚀刻所残留下来的底板区域。以上即为一次循环加镀工艺，如图3所示为一次循环加镀工艺后的镀铜层结构，进一步的，通过对基板进行三次循环加镀工艺，实现完成加镀厚铜层，并且避免在厚铜加工过程中镀铜不均、镀铜堵孔异常。
其中，在三次循环加镀工艺过程中，在退膜、蚀刻处理后留下有底板区域，每次退膜、蚀刻会造成板面形成有高度差，为此需要在每次循环加镀工艺的退膜、蚀刻后增加阻焊显影工艺处理，实现填充退膜、蚀刻所残留下来的底板区域。进一步的，通过阻焊工艺显影处理将蚀掉铜区域的底板整体补偿30μm做阻焊覆盖设计，确保阻焊油墨铺平板面以便后续能与干膜能贴紧，减小高低差。此时阻焊工艺显影处理包括阻焊前处理、丝印油墨、静置抽真空、曝光显影后固化。
由于在多次循环加镀工艺后容易导致板面平整度差，为了保证对准度，在该步骤的三次循环加镀工艺中，阻焊显影处理过程时干膜曝光菲林较前一次的曝光菲林整体缩小0.1mil，实现改善线路上下铜层之间的偏差，提高铜层之间的对准度。进一步的，通过阻焊流程来改成板面的平整性为后续贴干膜提供良好的承载面确保后续在次循环加镀工艺时能与干膜贴紧，同时通过多次蚀刻可以改善线路毛边，保证在制作线路时，不会因铜厚过高造成蚀刻不净、毛边过大的问题。
在步骤S3中，每次图形电镀的参数为10ASF*120min，每次循环加镀工艺的图形电镀后的镀铜层厚度在40μm左右，当电镀后的铜厚比干膜的厚度高时则会导致产生蘑菇铜结构，如图4所示为蘑菇铜结构，为了保证每次电镀后干膜厚度高于电镀的铜厚，干膜厚度为45μm，每次镀铜层厚度在40μm左右，实现每次图形电镀的铜厚比压后干膜厚度低3-5μm，进而有效的防止蘑菇铜产生。
S4、对镀铜加厚的基板钻孔，通过沉铜板电处理形成线路，再进行图形转移和图形电镀处理；
为了防止多次电镀沉积导致镀铜堵孔和孔内藏干膜碎屑等问题，对基板的钻孔工艺放在镀铜加厚完成之后。但由于在多次循环加镀工艺后，铜厚高达8oz以上，普通钻咀和常规的钻孔工艺参数无法加工，为此，钻咀需要采用表面镀有铬层的钻咀，通过在钻咀表层镀有铬层实现大大提高钻咀的硬度、强度，防止在钻孔过程中出现钻孔拉丝的问题。同时，钻咀的参数设置为：钻咀直径为0.5mm，钻咀角度为130°，钻孔工艺为：钻咀钻速为3.6kr/min、0.8m/min进刀速、25m/min退刀速，1片/1叠。通过降低进刀速和选择钻咀角度大的钻咀，提高钻孔的热量散失能力，防止出现孔粗、钉头过大等异常问题。进一步的，通过管控钻孔孔粗小于20μm，灯芯小于30μm，实现防止孔粗过大造成孔铜局部变薄，避免长期受热与震动的情况下出现孔铜断裂的情况。
S5、对完成电镀处理的基板进行光学检测，再阻焊显影处理后固化，化金后成型最终电路板。
在该步骤中，阻焊显影处理包括重复两次的阻焊工艺，如图2所示，每次阻焊工艺包括以下步骤：
A1、对所述基板进行阻焊前处理，在所述基板上丝印油墨，通过静置后抽真空改善油墨气泡，预烤烘干；
通过静置和抽真空的方式改善油墨的气泡，其中，在静置和烘板时产品水平放置，防止垂流导致局部积墨，保证油墨均匀。避免在阻焊印刷时，因铜厚过高、线路毛边过大导致油墨气泡、油墨侧蚀过大等问题。
A2、在所述基板上贴干膜，通过曝光显影处理，检测后固化。
在两次阻焊工艺中，两次曝光显影处理时，第二次阻焊工艺时曝光开窗区域比第一次曝光开窗区域整体大0.1mm。保证对准度的同时，防止油墨渗入接触焊盘，并且保证外观良好。
其中，在步骤A1中油墨的厚度为25～35μm，阻焊前处理的工艺包括酸洗、磨板、微蚀，阻焊前处理的线速为1.8m/min，静置时间30min，抽真空压力为负压5Kg、时间为30min，在步骤A2中曝光处理时曝光级数为10级。化金后成型最终电路板，成型的电路板经过最终检查和测试后包装。
综上所述，本发明方案通过采用新型的循环加镀工艺流程，实现完成镀铜加厚的同时避免镀铜不均的问题，并且结合流程的优化、工艺参数调整得出一种改善镀铜不均、蚀刻不净、油墨侧蚀过大的加工方法，提升生产制程能力，提高生产效率，减少品质风险，通过该方法可以有效解决9oz以上镀铜加厚的问题，在电镀厚铜时避免镀铜不均、镀铜堵孔等异常，同时通过多次蚀刻可以改善线路毛边，保证在制作线路时，不会因铜厚过高造成蚀刻不净、毛边过大，进而有效地解决了在阻焊印刷时因铜厚过高、线路毛边过大导致油墨气泡、油墨侧蚀过大等问题，大大提高产品的质量。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、选一覆有铜箔的基板开料，并在所述基板上钻定位孔；
S2、在所述基板上湿膜线路，再通过一次阻焊工艺处理后显影出线路图形，阻焊后固化；
S3、对所述基板进行三次循环加镀工艺和阻焊工艺，循环加镀工艺为：在所述基板上第一次贴干膜，经过第一次图形转移和图形电镀进行线路制作和电镀，再第二次贴干膜，经过第二次图形转移和图形电镀进行线路制作和电镀，再进行退膜、蚀刻处理；在每次循环加镀工艺后进行一次阻焊工艺，以在蚀刻掉的铜区域做阻焊覆盖补偿；
S4、对镀铜加厚的基板钻孔，通过沉铜板电处理形成线路，再进行图形转移和图形电镀处理；
S5、对完成电镀处理的基板进行光学检测，再阻焊显影处理后固化，化金后成型最终电路板。
2.根据权利要求1所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤S5中，阻焊显影处理包括重复两次的阻焊工艺，每次阻焊工艺包括以下步骤：
A1、对所述基板进行阻焊前处理，在所述基板上丝印油墨，通过静置后抽真空改善油墨气泡，预烤烘干；
A2、在所述基板上贴干膜，通过曝光显影处理，检测后固化。
3.根据权利要求2所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在两次阻焊工艺中，两次曝光显影处理时，第二次阻焊工艺时曝光开窗区域比第一次曝光开窗区域整体大0.1～0.15mm。
4.根据权利要求2所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤A1中油墨的厚度为25～35μm，阻焊前处理的线速为1.8m～2/min，静置时间30～40min，抽真空压力为负压5～6Kg、时间为30～35min；在步骤A2中曝光处理时曝光级数为10级。
5.根据权利要求1所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤S3的三次阻焊工艺中，阻焊显影处理时干膜曝光菲林较前一次的曝光菲林整体缩小0.1～0.12mil。
6.根据权利要求5所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤S3中，每次阻焊工艺的阻焊覆盖补偿厚度为30～40μm。
7.根据权利要求6所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤S3中，每次图形电镀的参数为10ASF*120min，每次图形电镀后的铜层厚度为40-42μm，所述干膜厚度为45～50μm，每次图形电镀铜厚比压后干膜厚度低3-5μm。
8.根据权利要求1所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤S4中，采用表面镀有铬层的钻咀，钻咀的直径为0.5mm，钻咀的角度为130°；钻孔工艺为：钻咀钻速为3.6kr/min、0.8m/min进刀速、25m/min退刀速，1片/1叠。
9.根据权利要求1所述的印制电路板镀铜加厚工艺，其特征在于：在步骤S1中，所述铜箔为Ha铜，厚度为1.5oz；所述基板选用FR-4基板。
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