CN112739063B - 一种pcb板内层生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PCB板内层生产工艺，其包括以下步骤：在内层前处理阶段，水洗后进行无损铜处理步骤，所述无损铜处理步骤是在基板的铜面上涂上一层无损铜薄膜，所述无损铜薄膜是将浓度为5±1.5％的无损铜连接剂溶液在温度为25～30℃下涂覆在所述铜面上，反应30～60s后形成的；无损铜处理步骤后再次水洗，然后直接进行第一次烘干。本发明的PCB板内层生产工艺，该生产工艺既能够降低PCB板的信号损失，同时又能够提高铜箔抗剥离强，提高产品的信号传输能力。

Description

一种PCB板内层生产工艺

技术领域

本发明涉及PCB技术领域，特别涉及多层PCB板的内层生产工艺。

背景技术

随着5G等通讯产品的发展，对于信号的损失要求越来越高，降低PCB板的信号损失势在必行。而铜箔是传导信号的关键因素，铜箔的粗粗度的大小决定了信号传输的损失情况，粗糙度越大，信号传输路径越长，损耗增加，最终导致信号“失真”的现象。

而目前业界的做法是使用低粗糙度的铜箔取代传统的铜箔，在降低铜箔损耗的同时造成了PCB板的成本的上涨。虽然此种方法降低了铜箔损耗，但同时带来了弊端：粗糙度的降低，势必造成铜箔抗剥离强度的降低，导致铜箔拉力不足，降低了压合后的基板的耐热性能力，导致铜箔分层、爆板。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中使用低粗糙度铜箔来降低PCB的信号损失的同时带来的铜箔抗剥离强度降低的技术问题，提供一种PCB板内层生产工艺，该生产工艺既能够降低PCB板的信号损失，同时又能够提高铜箔抗剥离强，提高产品的信号传输能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种PCB板内层生产工艺，其包括以下步骤：在内层前处理阶段，水洗后进行无损铜处理步骤，所述无损铜处理步骤是在基板的铜面上涂上一层无损铜薄膜，所述无损铜薄膜是将浓度为5±1.5％的无损铜连接剂溶液在温度为25～30℃下涂覆在所述铜面上，反应30～60s后形成的；无损铜处理步骤后再次水洗，然后直接进行第一次烘干。

在现有技术中，PCB板内层生产过程包括了内层前处理阶段、内层涂膜阶段、内层曝光阶段、内层显影蚀刻和退膜阶段和内层AOI阶段以及棕化阶段，最后才进行压合；在内层前处理阶段，会进行“微蚀”处理以提高内层油墨与基板的铜箔结合能力。然而，“微蚀”处理又会导致铜箔的粗糙度提高。“微蚀”与降低铜箔粗糙度的作用机理恰好相反。因此，本申请采用“无损铜处理”方法来替代现有的“微蚀”处理，既能保证铜箔与图像转移的介质层之间的结合力，提高线路与基板之间的结合力，同时又能够避免铜箔表面粗糙度提高，提高产品的传输能力。而且，由于取消了“微蚀”处理，现有内层前处理阶段相应的酸洗也可以取消，减少废液的产生量，降低废水站的处理量。

进一步的，所述无损铜薄膜的厚度为5～8nm，所述第一次烘干的温度为80～90℃。

进一步的，完成内层前处理阶段后进入内层涂膜阶段，所述内层涂膜阶段通过滚涂机在所述无损铜薄膜上涂覆一层热固性树脂层，然后进行在150±5℃的温度下进行烘烤，烘烤时间为5～10min。在现有技术中，采用涂布轮和刮刀在基板的铜箔面上涂上一层油墨，油墨厚度一般为9～13um，利用油墨作为图象转移的介质层；然而，在本申请中，采用热固性树脂作为图象转移的介质层，既能起到油墨的作用，同时由于介质层为树脂体系物质，与基板体系本体一致，可以作为基板的一部分考虑，因此，无需在蚀记刻后进行退膜工艺。取消了退膜工艺，也就取消了退膜水的使用，无需再处理退膜废液、膜渣等，既环保又节省费用。

进一步的，所述热固性树脂层为环氧树脂层，所述环氧树脂层的厚度为3～5cm。

进一步的，本发明的PCB板内层生产工艺还包括使用激光器烧蚀所述树脂层的步骤，烧蚀的工艺参数为：光斑大小40～60um之间，脉冲能量20～30kw；频率：900～1000HZ。在现有技术中，使用内层曝光做图象转移后通过显影将不需要的铜面上的油墨显影掉，留出对应的铜面方面下一步蚀刻处理。而本申请中，使用激光烧蚀的方式，按照设定好的图象，使用激光器烧蚀板面上的热固性树脂层，将不需要的树脂层在PCB板面上碳化。激光器可选用二氧化碳或绿光等不伤铜的激光器，使用本申请烧蚀的工艺参数能够烧蚀掉树脂但又不会伤到铜箔表面。由于本申请是直接将不需要的树脂层碳化掉，因此无需再进行现有技术中的显影流程，但保留水洗流程。

进一步的，对烧蚀后的所述树脂层进行水洗，然后预烘干，再进行第一次检修，所述第一次检修是通过AOI扫描机扫描激光烧蚀后的带有涂覆树脂层的板面，对照设计图形找出缺陷点，并对缺陷点进行在线修理。在蚀刻前增加第一次检修，找出缺陷点(线路开路、线路短路、线幼等各项缺陷)，通过VRS检修套装进行检修，对于缺陷点进行在线修理，如开路进行树脂修补，短路进行树脂修理等。在蚀刻前发现内层板的缺陷点后直接进行修理，避免蚀刻后再去扫AOI和VRS进行处理，这样能够降低蚀刻后的板面缺陷率。能够很大比例提升蚀刻后的一次良率。

进一步的，第一次检修后进行蚀刻处理，蚀刻后先进行水洗，然后直接进行第二次烘干。具体地，蚀刻工艺可以采用现有工艺，蚀刻温度为53±3℃，总铜比例为135～195g/L。在本申请中，由于涂覆层为树脂体系层，与基板体系本体一致，可作为基板的一部分考虑，因此无需在此阶段进行退膜，取消了现有的退膜水的使用，同时降低了退膜段退膜废液、膜渣的处理等污水处理费用，即节省了成本又保护了环境。因为此阶段取消了退膜段，因此板面上需要保留的线路铜层始终是在树脂层的保护下，所以该线路层不会在正常传输过程中发生氧化，因此可取消酸洗段。

进一步的，在第二次烘干后还进行第二次检修，通过AOI扫描机扫描蚀刻后的板面线路，若存在缺陷进行在线修理。在本申请中，蚀刻前已经进行了AOI扫描和修补，因此蚀刻后的板面线路不会因为内层曝光杂物等影响的蚀刻后的板面良率，此处保留AOI的作用是进一步进行AI算法，对于蚀刻后的线路进行扫描，确认蚀刻线所造成的缺陷进行处理，同时对于前一阶段的AOI的漏失率做二次确认。整个生产工艺中经过了两次AOI流程，一方面在蚀刻前杜绝了内层曝光所导致的缺陷点，另一方面在蚀刻后做二次AI计算，极大的提升内层芯板制作图形过程中良率。

进一步的，在第二次烘干后的基板的铜面再次进行无损铜处理，同样是采用浓度为5±1.5％的无损铜连接剂溶液在温度为25～30℃下涂覆在所述铜面上，反应30～60s后形成。本工艺流程取消了现有技术中的“预浸/棕化”步骤，替换成再次进行“无损铜处理”，接前面的流程，线路层上已在前处理涂覆过“无损铜处理”的薄膜，同时在铜面上树脂层已保留，但蚀刻阶段线路层的侧边还是属于露铜的状态，因此再涂覆一层“无损铜处理”薄膜，以提升线路层铜侧边与压合的基板的结合能力，同时在树脂层上进一步涂覆一层“无损铜处理”薄膜，进一步保证了基板与树脂层的结合力。

进一步的，所述第二次烘干的温度为60～80℃，所述预烘干的温度为60～80℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、使用“无损铜处理”替换现有技术中内层前处理阶段的“微蚀”，同替代现有技术中的“棕化/黑化”避免铜箔表面粗糙度的提高，同时保证结合力符合要求，提升了产品的座号传输能力；

2、使用热固性树指取替现有技术的油墨作为图象转移的介质层，因而可以取消现有技术中的内层“显影段”，取消显影液的使用，以及显影废液的产生量，降低了废水站的处理量；

3、增加曝光后的AOI检测，提升了内层蚀刻一次良率。

附图说明

图1为本发明的PCB板内层生产工艺与现有技术的PCB板内层生产工艺的工艺过程对比示意图；

图2为本发明的PCB板内层生产工艺在内层前处理阶段进行无损铜处理步骤后的扫描电镜图；

图3为现有技术中PCB板内层在微蚀处理后的扫描电镜图；

图4为现有技术中PCB板内层在棕化后的扫描电镜图。

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、完整的描述，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。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

请参照图1，现有技术中，PCB板内层的生产工艺流程大致如下：

在内层前处理阶段：入料→水洗→微蚀→水洗→酸洗→水洗→烘干。

在内层涂膜阶段：清洁→涂膜(油墨)→烘干。

在内层曝光阶段：曝光。

在内层显影、蚀刻、退膜阶段：显影→水洗→蚀刻→水洗→去膜→水洗→酸洗→水洗→烘干。

然后进行内层AOI、棕化/黑化、压合。

以上现有技术中，PCB板内层生产过程的微蚀和棕化均会导致铜箔的粗糙度提高。因此，本申请采用“无损铜处理”方法来替代现有的“微蚀”处理和“棕化”。既能保证铜箔与图像转移的介质层之间的结合力，提高线路与基板之间的结合力，同时又能够避免铜箔表面粗糙度提高，提高产品的传输能力。而且，由于取消了“微蚀”处理，现有内层前处理阶段相应的酸洗也可以取消，减少废液的产生量，降低废水站的处理量。

本发明的PCB板内层生产工艺过程如下：

在内层前处理阶段：入料→水洗→无损铜处理→水洗→第一次烘干。在本阶段，所述无损铜处理的基本参数：浓度：5±1.5％，温度为25～30℃，反应时间30～60s，在铜面上涂上一层无损铜薄膜，薄膜厚约5nm，无损铜薄膜是采用无损铜连接剂溶于水中制成质量百分比浓度为5±1.5％的溶液，然后涂覆在铜面上形成的。所述无损铜连接剂按重量百分数计包括以下组份：磷酸35％、草酸钠4％、磷酸二氢钙10％、二乙醇酰胺5％、异丙醇20％，余量为水。请参照附图2和附图3，在EM镜头下放大3000倍可以看出，本发明使用无损铜处理后，相比现有微蚀处理，具体以下优势：1)不会和铜面发生反应，避免原微蚀流程导致的铜面粗糙度的提升；2)无颜色，不会影响湿膜色差；3)提高铜面与湿膜的结合力。在本阶段中，所述第一次烘干是80～90℃。

在内层涂膜阶段：清洁→涂热固性树脂→烘烤。在本阶段中，所述涂热固性树脂是通过滚涂机在所述无损铜薄膜上涂覆一层热固性树脂层，所述热固性树脂层为环氧树脂层，所述环氧树脂层的厚度为3～5cm。然后进行在150±5℃的温度下进行烘烤，烘烤时间为5～10min。

烧蚀→水洗→预烘干→第一检修→蚀刻→水洗→第二次烘干。在本阶段中，所述烧蚀是使用激光烧蚀的方式，按照设定好的图象，使用激光器烧蚀板面上的热固性树脂层，将不需要的树脂层在PCB板面上碳化。激光器可选用二氧化碳或绿光等不伤铜的激光器，烧蚀参数为：光斑大小40～60um之间，脉冲能量20～30kw；频率：900～1000HZ，能够烧蚀掉树脂但又不会伤到铜箔表面。由于本申请是直接将不需要的树脂层碳化掉，因此无需再进行现有技术中的显影流程，但保留水洗流程。清洗后增加预烘干，预烘干温度为70±10℃。预烘干后进行所述第一次检修，所述第一次检修是通过AOI扫描机扫描激光光刻后的带有涂覆树脂层的板面，对比CAM图形资料，找出缺陷点(线路开路、线路短路、线幼等各项缺陷)，通过VRS检修套装进行检修，对于缺陷点进行在线修理，如开路进行树脂修补，短路进行树脂修理等。工艺上增加这一段的目的主要是为了在蚀刻前发现内层板的缺陷点后直接进行修理，避免蚀刻后再去扫AOI和VRS进行处理，这样能够降低蚀刻后的板面缺陷率。能够很大比例提升蚀刻后的一次良率。所述蚀刻与常规蚀刻/水洗流程一致，蚀刻温度为53±3℃，总铜比例为135～195g/L。所述第二次烘干的温度为60～80℃。

第二次检修→无损铜处理→压合。在本阶段中，所述第二次检修的作用是进一步进行AI算法，对于蚀刻后的线路进行扫描，确认蚀刻线所造成的缺陷进行处理，同时对于前一阶段的AOI的漏失率做二次确认。至此，整理流程中经过了两次AOI流程，一方面在蚀刻前杜绝了内层曝光所导致的缺陷点，另一方面在蚀刻后做二次AI计算，极大的提升内层芯板制作图形过程中良率。在本阶段中，所述无损铜处理同样是：浓度：5±1.5％，温度为25～30℃，反应时间30～60s，在铜面上涂上一层无损铜薄膜，膜厚约5nm。本阶段取消了现有技术中的“预浸/棕化”步骤(棕化后的扫描电镜图如附图4所示)，替换成再次进行“无损铜处理”，接前面的流程，线路层上已在前处理涂覆过“无损铜处理”的薄膜，同时在铜面上树脂层已保留，但蚀刻阶段线路层的侧边还是属于露铜的状态，因此再涂覆一层“无损铜处理”薄膜，以提升线路层铜侧边与压合的基板的结合能力，同时在树脂层上进一步涂覆一层“无损铜处理”薄膜，进一步保证了基板与树脂层的结合力。

性能测试：

对现有工艺处理的PCB板内层和本发明工艺处理的PCB板内层进行粗糙度检测，结果如下表：

表：粗糙度的变化数据(以Hoz基础对比)：

如上，RTF/VLP/HVLP的铜箔是5G乃至6G通讯产品的常规使用铜箔，可以看出常规微蚀、棕化后提高了铜箔表面粗糙度有，降低了信号传输能力。而“无损铜前处理”降低粗糙度，提高了信号传输能力。

通过使用“无损铜前处理”，还提升了铜箔与基板之间的抗剥离强度。原剥离强度：普通铜箔(Hoz)≥4.5lb/inch，RTF铜箔≥3.0lb/inch，VLP铜箔≥2.0lb/inch。而“无损铜前处理”随着铜箔粗糙度的降低，对应的抗剥离强度升高，使用“无损铜前处理”总体铜箔抗剥离强度可提升约1.0lb/inch。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种PCB板内层生产工艺，其特征在于包括以下步骤：在内层前处理阶段，水洗后进行无损铜处理步骤，所述无损铜处理步骤是在基板的铜面上涂上一层无损铜薄膜，所述无损铜薄膜是将浓度为5±1.5％的无损铜连接剂溶液在温度为25～30℃下涂覆在所述铜面上，反应30～60s后形成的；无损铜处理步骤后再次水洗，然后直接进行第一次烘干。

2.如权利要求1所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：所述无损铜薄膜的厚度为5～8nm，所述第一次烘干的温度为80～90℃。

3.如权利要求1所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：完成内层前处理阶段后进入内层涂膜阶段，所述内层涂膜阶段通过滚涂机在所述无损铜薄膜上涂覆一层热固性树脂层，然后进行在150±5℃的温度下进行烘烤，烘烤时间为5～10min。

4.如权利要求3所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：所述热固性树脂层为环氧树脂层，所述环氧树脂层的厚度为3～5cm。

5.如权利要求3所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：还包括使用激光器烧蚀所述树脂层的步骤，烧蚀的工艺参数为：光斑大小40～60um之间，脉冲能量20～30kw；频率900～1000HZ。

6.如权利要求5所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：对烧蚀后的所述树脂层进行水洗，然后预烘干，再进行第一次检修，所述第一次检修是通过AOI扫描机扫描激光烧蚀后的带有涂覆树脂层的板面，对照设计图形找出缺陷点，并对缺陷点进行在线修理。

7.如权利要求6所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：第一次检修后进行蚀刻处理，蚀刻后先进行水洗，然后直接进行第二次烘干。

8.如权利要求7所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：在第二次烘干后还进行第二次检修，通过AOI扫描机扫描蚀刻后的板面线路，若存在缺陷进行在线修理。

9.如权利要求8所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：在第二次烘干后的基板的铜面再次进行无损铜处理。

10.如权利要求7至9任意一项所述的PCB板内层生产工艺，其特征在于：所述第二次烘干的温度为60～80℃，所述预烘干的温度为60～80℃。

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