CN112822848A - 一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→树脂塞孔→研磨→影像转移→蚀刻褪膜→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。本发明方法制作的板厚为0.8mm、底铜为53μm，孔铜25μm、成品铜厚70μm、0.3mm通孔做阻焊半塞孔设计的新能源汽车的电源芯板可以完全满足在高温高湿的环境中长期使用无离子迁移造成接触点接触不良。

Description

一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法

技术领域

本发明属于PCB加工技术领域，具体涉及一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法。

背景技术

在印制电路板中，无论是化学沉镍/金板还是电镀镍/金板氧化都是金表面上的杂质氧化后变色导致了我们常说的金面氧化。其实金面氧化的说法不正确，金是惰性金属，正常条件下不会发生氧化，而附在金面上的杂质比如铜离子、镍离子、微生物等在正常坏境下容易氧化变质形成金面氧化物。新能源汽车的电源芯板是一种设计一面上的接触点焊盘为电镀镍/金焊盘，在焊盘中有若干个通孔，在电镀镍/金需要做阻焊半塞孔工艺，当电镀镍/金时则半塞孔形成一个“深盲孔”，由于“深盲孔”底部容易出现药水交换困难和藏气泡的原因，“深盲孔”底部的孔壁容易产生露铜现象，在满足高温高湿的条件下，极易产生孔内铜离子迁移至孔口表面焊盘上，造成红斑迹象。

另外，在印制电路板生产中，新能源汽车的电源芯板要求部分孔塞孔，但又不能完全塞满，塞孔的背面阻焊开窗，且有深度要求，通俗称为阻焊“半塞孔”工艺，其中最为常用的方式是靠显影冲掉部分孔内油墨来达到塞孔深度控制，新能源汽车的电源芯板，贴件焊接面做化学沉镍/金表面处理，背面电极接触面则做电镀镍/金表面处理，在电镀镍/金面焊盘中有半塞孔设计，且在贴件过回流焊前需要清洗后贴茶色高温胶保护，由于半塞孔形成一个“深盲孔”，极易产生孔内藏水汽和“深盲孔”底部孔壁露铜现象，满足藏水汽高湿的前提下，再经过回流焊的高温条件下，即产生孔内铜离子向外扩散迁移，最终附在表面焊盘上形成红斑迹象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，本发明方法制作的板厚为0.8mm、底铜为53μm，孔铜25μm、成品铜厚70μm、0.3mm通孔做阻焊半塞孔设计的新能源汽车的电源芯板可以完全满足在高温高湿的环境中长期使用无离子迁移造成接触点接触不良。

本发明的技术方案为：

一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→树脂塞孔→研磨→影像转移→蚀刻褪膜→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

进一步的，所述树脂塞孔工艺，塞孔位置形成一个浅盲孔，并不影响孔壁电镀镍/金的沉积，采用树脂塞孔，孔内树脂填充较平齐孔口，不会溢出至焊盘表面。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片的尺寸要比生产板单边大80mm以上。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片若遇到板体有涨缩，铝片按照板体的涨缩系数进行钻孔。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片板体孔径运0.2mm的，铝片孔径整体放大0.15mm，0.2mm＜板体的孔径＜O.4mm的，铝片孔径整体放大0.lmm；0.4mm＜板体的孔径＜O.5mm的，铝片的孔径整体放大0.05mm；板体孔径大于0.5mm的，铝片孔与板体钻等大；如果遇到大小孔同时塞孔时，铝片补偿系数要根据实际情况做调整。

本方法中，考虑到油墨半塞孔是由显影冲开的方式制作而成，形成一个“深盲孔”加大电镀镍/金时的困难，由于“深盲孔”底部药水交换困难和藏气泡造成镀不上镍/金现象，因此选择收缩系数较小的树脂塞孔工艺制作，即可满足塞孔的要求，又不会像油墨全塞般影响外观。树脂塞孔对塞孔铝片和垫板要求较高。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片有多钟孔径时，如果孔径差大于0.2mm的要分开塞，使用两张铝片。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的垫板厚度要求＞1.6mm，尺寸比生产板单边大20mm及以上。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的垫板用3.0mm的钻咀钻穿，遇特殊情况可适当减小孔径或采用控深钻。

本发明还提供另一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→镀孔图形制作→图形电镀铜→褪膜→树脂塞孔→研磨→影像转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

进一步的，镀孔资料设计按照镀孔的孔径加大0.15mm，孔口多镀的部分，在完成树脂塞孔后经过研磨可达到与周围覆盖干膜下的面铜齐平。即当钻径0.2mm的孔覆盖干膜后镀孔处开窗为0.35mm，孔口多镀的部分。

进一步的，采用负片+正片的方法进行孔铜。

本方法中，镀孔流程是基于在树脂塞孔流程的基础上，由于部分电池芯板为厚铜密集IC焊盘设计，考虑到全面金流程的成本高昂和整板电镀一次完铜后走酸性蚀刻会导致密集IC焊盘间残铜过多，造成蚀刻不净短路和后工序阻焊制作阻焊桥的困难，因此采用负片+正片的方法达到既能满足孔铜要求，又能避免由于铜厚过厚造成的蚀刻困难。

本发明中，阻焊半塞孔制程所形成的“深盲孔”在化镍/金或电镀镍/金工艺中，由于“深盲孔”底部容易藏气泡和药水交换困难，最终“深盲孔”底部的孔壁会出现露铜的现象，在满足高温高湿的条件后会产生孔内铜离子迁移至孔口金面上，针对不同的产品设计和使用场景，可以适当的变更制作工艺流程以达到满足品质的需求。

本发明中，经过不同流程的试验，树脂塞孔流程和镀孔流程更适合代替阻焊半塞孔制程，从而根本的解决了因孔内孔壁有露铜现象，在满足高温高湿的条件后产生离子迁移的现象；又可根据产品的制程难点进一步的选择是采用树脂塞孔流程还是镀孔流程，若不想增加树脂塞孔的流程和成本，则可选用更为低廉的加烤(120℃*45min)方式处理，将半塞孔内的水汽彻底烤干，使其无法满足高温高湿的条件，在回流焊后不会出现铜离子迁移造成红斑迹象，但仍存在露铜的现象，在高温高湿的环境下持续工作，仍旧会再次出现铜离子迁移至孔口金面上，造成红斑迹象。

本发明中，经过后工序化镍/金或电镀镍/金后再做阻焊半塞孔的目的是，首先在完成化镍/金或电镀镍/金后再去制作阻焊半塞孔，第一容易污染金面，第二由于在第一次制作阻焊面油印刷时采用空网印刷，容易出现小孔积油的问题，在后续再返工塞孔时容易出现塞孔不良。

本发明方法制作的板厚为0.8mm、底铜为53μm，孔铜25μm、成品铜厚70μm、0.3mm通孔做阻焊半塞孔设计的新能源汽车的电源芯板可以完全满足在高温高湿的环境中长期使用无离子迁移造成接触点接触不良。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

实施例1

一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→树脂塞孔→研磨→影像转移→蚀刻褪膜→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

进一步的，所述树脂塞孔工艺，塞孔位置形成一个浅盲孔，并不影响孔壁电镀镍/金的沉积，采用树脂塞孔，孔内树脂填充较平齐孔口，不会溢出至焊盘表面。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片的尺寸要比生产板单边大80mm以上。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片若遇到板体有涨缩，铝片按照板体的涨缩系数进行钻孔。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片板体孔径运0.2mm的，铝片孔径整体放大0.15mm，0.2mm＜板体的孔径＜O.4mm的，铝片孔径整体放大0.lmm；0.4mm＜板体的孔径＜O.5mm的，铝片的孔径整体放大0.05mm；板体孔径大于0.5mm的，铝片孔与板体钻等大；如果遇到大小孔同时塞孔时，铝片补偿系数要根据实际情况做调整。

本方法中，考虑到油墨半塞孔是由显影冲开的方式制作而成，形成一个“深盲孔”加大电镀镍/金时的困难，由于“深盲孔”底部药水交换困难和藏气泡造成镀不上镍/金现象，因此选择收缩系数较小的树脂塞孔工艺制作，即可满足塞孔的要求，又不会像油墨全塞般影响外观。树脂塞孔对塞孔铝片和垫板要求较高。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片有多钟孔径时，如果孔径差大于0.2mm的要分开塞，使用两张铝片。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的垫板厚度要求＞1.6mm，尺寸比生产板单边大20mm及以上。

进一步的，所述树脂塞孔中，塞孔的垫板用3.0mm的钻咀钻穿，遇特殊情况可适当减小孔径或采用控深钻。

实施例2

一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→镀孔图形制作→图形电镀铜→褪膜→树脂塞孔→研磨→影像转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

进一步的，镀孔资料设计按照镀孔的孔径加大0.15mm，孔口多镀的部分，在完成树脂塞孔后经过研磨可达到与周围覆盖干膜下的面铜齐平。即当钻径0.2mm的孔覆盖干膜后镀孔处开窗为0.35mm，孔口多镀的部分。

进一步的，采用负片+正片的方法进行孔铜。

本方法中，镀孔流程是基于在树脂塞孔流程的基础上，由于部分电池芯板为厚铜密集IC焊盘设计，考虑到全面金流程的成本高昂和整板电镀一次完铜后走酸性蚀刻会导致密集IC焊盘间残铜过多，造成蚀刻不净短路和后工序阻焊制作阻焊桥的困难，因此采用负片+正片的方法达到既能满足孔铜要求，又能避免由于铜厚过厚造成的蚀刻困难。

对比例1

一种新能源汽车电源芯板的制作方法，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→影像转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→阻焊塞孔印刷→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

发生源为过完一次回流焊件后做PCBA进料检撕开高温胶后发现镀金焊盘出现红斑迹象，为半塞孔内离子迁移导致高温回流后扩散致使焊盘发红。对发红焊盘上的半塞孔做切片分析，结果可见孔内填充阻焊，但未塞满整个过孔，且部分孔内有气泡、裂缝现象，未填充阻焊的区域孔壁明显有未镀上镍金的现象，阻焊半塞孔制程，相当于将通孔变成了一个盲孔，在镀镍金流程中“盲孔”底部药水交换十分困难，也就极易出现镀镍金不良、漏铜的现象；同时由于该产品设计的流程为清洗→贴高温胶→过回流焊，半塞孔提供了藏水汽的条件，而回流焊提供了高温的条件，在高温高湿的双重条件下，半塞孔内未镀上镍金的孔壁产生铜离子迁移，扩散至焊盘表面，这种属于电位差影响产生的金属迁移，铜离子向外迁移，经过高温回流焊后产生变色造成红斑迹象。

对比例2

一种新能源汽车电源芯板的制作方法，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→影响转移→图形电镀铜/金→褪膜蚀刻→阻焊塞孔印刷→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

全面金流程即在图形电镀时使用镀金代替镀锡作为碱性抗蚀层，其优点在于整板蚀刻边缘较整齐、美观，整个通孔都会镀上镍/金，并不会产生铜离子迁移的现象；缺点在于整板镀金造成较大的成本浪费，且焊件面采用镀镍/金对上锡性有一定影响；此方案并不可取。

对比例3

一种新能源汽车电源芯板的制作方法，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→影响转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→选镀图形制作→电镀镍/金→阻焊塞孔印刷→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→选择性图形→化镍/金→褪膜→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

采用将电源接触点的焊盘在图形电镀蚀刻后电镀镍/金的方式可以将整个通孔壁镀上镍金，但由于该类电源芯板客户要求外观非常严格，镀镍/金焊盘表面不能有凹陷、刮伤，因此在阻焊前电镀镍/金会导致(1)金面容易擦花；(2)阻焊前处理由于不能开磨刷和喷砂，只能用酸洗的方式清楚铜面氧化，由于少了磨板喷砂的粗化作用，会导致油墨结合力较差；(3)采用选镀金流程需要增加选化流程，流程较长，成本有所增加；因此选镀金流程并不可取。

对比例4

一种新能源汽车电源芯板的制作方法，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→影像转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→阻焊塞孔印刷→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

0.3mm通孔经过阻焊半塞制程所形成的“深盲孔”设想将活化和镍槽的震动通过修改提靶程式增加中途一次提靶的方式加强抖动，减少塞孔导致的气泡和药水交换困难，同时将气顶频率调大，增加每分钟气顶升起的次数，镍厚按＞4μm生产，但连续VCP电镀镍/金生产线则较难实现，唯有调整喷流的方式做微调整，测试“深盲孔”底部并无改善。

对比例5

一种新能源汽车电源芯板的制作方法，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→影像转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→阻焊塞孔印刷→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→加烤→贴高温胶→出货。

在贴高温胶前采用加烤(125℃*45min)的方式处理，目的是将半塞孔内部的水汽彻底消除，使其无法满足高温高湿的条件，在回流焊后不会出现铜离子迁移造成红斑迹象。但此方法只能应对半塞孔藏水汽的异常在第一次回流焊接未撕掉高温胶前不会显现出红斑迹象，若完成焊接的板体长期在高温高湿的环境中工作则仍会再次出现离子迁移现象。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过本领域任一现有技术实现。

Claims (10)

1.一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→树脂塞孔→研磨→影像转移→蚀刻褪膜→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

2.根据权利要求1所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，所述树脂塞孔工艺，塞孔位置形成一个浅盲孔，采用树脂塞孔，孔内树脂填充较平齐孔口。

3.根据权利要求1所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片的尺寸要比生产板单边大80mm以上。

4.根据权利要求3所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片若遇到板体有涨缩，铝片按照板体的涨缩系数进行钻孔。

5.根据权利要求4所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片板体孔径运0.2mm的，铝片孔径整体放大0.15mm，0.2mm＜板体的孔径＜O.4mm的，铝片孔径整体放大0.lmm；0.4mm＜板体的孔径＜O.5mm的，铝片的孔径整体放大0.05mm；板体孔径大于0.5mm的，铝片孔与板体钻等大；如果遇到大小孔同时塞孔时，铝片补偿系数要根据实际情况做调整。

6.根据权利要求5所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，所述树脂塞孔中，塞孔的铝片有多钟孔径时，如果孔径差大于0.2mm的要分开塞，使用两张铝片。

7.根据权利要求6所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，所述树脂塞孔中，塞孔的垫板厚度要求＞1.6mm，尺寸比生产板单边大20mm及以上；

所述树脂塞孔中，塞孔的垫板用3.0mm的钻咀钻穿，遇特殊情况可适当减小孔径或采用控深钻。

8.一种解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：开料→内层→压合→钻孔→整板电镀→镀孔图形制作→图形电镀铜→褪膜→树脂塞孔→研磨→影像转移→图形电镀铜/锡→褪膜蚀刻→阻焊面油印刷→阻焊预烤→阻焊图形转移→阻焊显影→文字印刷→后固化→化镍/金→电镀镍/金→成型→电测→终检→清洗→贴高温胶→出货。

9.根据权利要求8所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，镀孔资料设计按照镀孔的孔径加大0.15mm，孔口多镀的部分，在完成树脂塞孔后经过研磨可达到与周围覆盖干膜下的面铜齐平。

10.根据权利要求9所述的解决新能源汽车电源芯板半塞孔离子迁移的制作方法，其特征在于，采用负片+正片的方法进行孔铜。