CN113141724B - 一种pcb印制电路板制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCB印制电路板制作工艺，包括阻焊层制作步骤、沉镍金步骤、加烤步骤、锣板步骤与返直步骤，该PCB印制电路板制作工艺能够避免返直流程中相邻的PCB单元板上阻焊油墨发生粘合，导致PCB单元板上出现露铜的缺陷，同时避免其出现板面污染和涨缩尺寸超差。

Description

一种PCB印制电路板制作工艺

技术领域

本发明涉及PCB板制作技术领域，尤其涉及一种PCB印制电路板制作工艺。

背景技术

在PCB印制电路板中，为保证成品板的涨缩尺寸能够满足客户要求的公差(一般控制±3mil)，会在PCB基板分割成PCB单元板后，增加返直烤板的流程，将板内的热应力进行释放，以能够对发生板弯板翘的PCB单元板等进行校直，从而保证成品板尺寸符合客户要求。然而PCB单元板上的阻焊油墨，在该返直流程中，因高温高压的影响，相邻的PCB单元板上的阻焊油墨容易发生粘合，导致PCB单元板上出现露铜的缺陷。而如果采用白纸将相邻PCB单元板隔开，则PCB单元板将会出现板面污染和涨缩尺寸超差的问题，最终导致报废。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供PCB印制电路板制作工艺，能够避免返直流程中相邻的PCB单元板上阻焊油墨发生粘合，导致PCB单元板上出现露铜的缺陷，同时避免其出现板面污染和涨缩尺寸超差。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种PCB印制电路板制作工艺，包括以下步骤：

阻焊层制作步骤：在PCB基板上喷涂阻焊油墨，并对涂抹阻焊油墨后的PCB基板进行烘烤处理，以使阻焊油墨固化；

沉镍金步骤：将PCB基板浸入沉镍金药水中进行沉镍金处理，以在PCB基板表面沉上镍金层；

加烤步骤：对沉有镍金层的PCB基板进行烘烤；

锣板步骤：将烘烤后PCB基板分割成PCB单元板；

返直步骤：对PCB单元板进行烘烤，以对发生翘曲的PCB单元板进行校直，所述返直步骤中烘烤温度低于所述加烤步骤烘烤温度。

进一步地，所述PCB基板上设置有沉镍金区与非沉镍金处理区，在所述阻焊层制作步骤之后，在所述沉镍金步骤之前还包括遮挡步骤，在所述遮挡步骤中，将选择性油墨喷涂至所述非沉镍金处理区表面，以遮挡所述非沉镍金处理区。

进一步地，在所述沉镍金步骤之后，在所述加烤步骤之前还包括褪膜步骤，在所述褪膜步骤中，使用褪膜药水除去附着在非沉镍金处理区表面的选择性油墨，以暴露出所述非沉镍金处理区。

进一步地，在所述锣板步骤之后，所述返直步骤之前还包括第一酸洗步骤，在所述第一酸洗步骤中利用酸性溶液除对PCB基板进行洗涤，以除去加烤步骤中PCB基板表面的氧化物。

进一步地，在所述返直步骤之后，还包括第二酸洗步骤，在所述第二酸洗步骤中利用酸性溶液除对PCB单元板进行洗涤，以除去返直步骤中PCB单元板表面的氧化物。

进一步地，在所述加烤步骤中，采用立式炉对PCB基板进行烘烤，烘烤温度为170℃-200℃，烘烤时间为60min-120min。

进一步地，在所述返直步骤中，将PCB基板放入返直炉中，烘烤温度为165℃，烘烤时施加的气压为5bar-8bar，烘烤时间为2-2.5小时，并充入氮气。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本申请通过在返直步骤前增加加烤步骤，对PCB基板进行初步烘烤，从而提高阻焊层的玻璃化转变温度，使其高于返直步骤中的烘烤温度，以避免其在返直步骤中发生融化，使得相邻PCB基板之间的阻焊层粘连在一起，PCB基板上出现露铜；同时，返直步骤中无需采用纸将相邻PCB单元板分开，能够避免返直后PCB单元板上的铜面出现污染。

附图说明

图1为本发明的PCB印制电路板制作工艺的流程图；

图2为对涂布有GEC50阻焊油墨的PCB单元板试验后的ANOVA分析图

图3为返直前后表面接触角数据的变化图；

图4为返直前后Tg值的变化图；

图5为采用本发明的PCB印制电路板制作工艺与原生产制造工艺生产产品的不良对比柱状图；

图6为采用本发明的PCB印制电路板制作工艺生产产品的尺寸涨缩图；

图7为采用本发明的PCB印制电路板制作工艺与原生产制造工艺生产产品的不良率对比线性图。

图示：1、阻焊层制作步骤；2、遮挡步骤；3、沉镍金步骤；4、褪膜步骤；5、加烤步骤；6、锣板步骤；7、第一酸洗步骤；8、返直步骤；9、第二酸洗步骤。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-7所示，在PCB印制电路板生产过程中，为保证成品板的涨缩尺寸能够满足客户要求的公差(一般控制±3mil)，会在PCB基板分割成PCB单元板后，增加返直烤板的流程，将板内的热应力进行释放，以能够对发生板弯板翘的PCB单元板等进行校直，从而保证成品板尺寸符合客户要求。现有PCB印制电路板生产过程如下：阻焊层制作步骤1→沉镍金步骤3→锣板步骤6→返直步骤8。

而在现有PCB印制电路板生产流程中存在以下两种缺陷：

A、在返直过程中，阻焊油墨在返直时，容易在高温的作用下发生融化，从而导致相邻PCB单元板上的阻焊层粘接在一起，导致PCB单元板上出现露铜。

B、而为解决相邻PCB单元板粘接问题，现有技术中通常是在相邻PCB单元板之间放置隔纸，以将PCB单元板隔开，但是放入隔纸后，阻焊油墨层以及PCB单元板上的铜面都会被污染，且由于生产加工方面的要求，现有加入隔纸的操作通常由人工进行，耗费时间较多。

C、且返直步骤8中如果采用隔纸(复印纸)的方式，返直之后，PCB单元板的尺寸公差超出规格范围±3mil。

针对上述技术问题，本申请公开了一种PCB印制电路板制作工艺，其包括以下步骤：

阻焊层制作步骤1：在PCB基板上喷涂阻焊油墨，并对涂抹阻焊油墨后的PCB基板进行烘烤处理，以使阻焊油墨固化；

沉镍金步骤3：将PCB基板浸入沉镍金药水中进行沉镍金处理，以在PCB基板表面沉上镍金层；

加烤步骤5：对沉有镍金层的PCB基板进行烘烤；具体地，采用立式炉对PCB基板进行烘烤，烘烤温度为170℃-200℃高于返直步骤8中烘烤温度，烘烤时间为60min-120min；

锣板步骤6：将烘烤后PCB基板分割成PCB单元板，在此步骤中，使用者将PCB基板置于锣板机内，由锣板机将PCB板分割为PCB单元板；

第一酸洗步骤7，在所述第一酸洗步骤7中利用酸性溶液除对PCB基板进行洗涤，以除去加烤步骤5中出现在PCB基板表面的氧化物；

返直步骤8：对PCB单元板进行烘烤，以对发生翘曲的PCB单元板进行校直，在返直步骤8中，工作人员将PCB基板放入返直炉中，烘烤温度为165℃，返直过程中，相邻PCB单元板之间无需用隔纸分开，烘烤时施加的气压为5-8bar，烘烤时间为2-2.5小时，并充入氮气；

第二酸洗步骤9，在所述第二酸洗步骤9中利用酸性溶液除对PCB单元板进行洗涤，以除去PCB单元板表面的氧化物，以便于后期处理。

由于传统工艺中，需要在返直步骤中往相邻PCB单元板之间加入隔纸，以将相邻PCB单元板隔开，而采用隔纸将PCB单元板隔开，但是放入隔纸后，阻焊油墨层以及PCB单元板上的铜面都会被污染，通俗的做法是去除隔纸，但是去除隔纸后，相邻PCB上的阻焊层将会发生融化，导致PCB板表面出现露铜，针对这个问题，本申请在传统PCB生产工艺的基础上增加了加烤步骤，以在通过在返直前，通过加烤来提高阻焊层的玻璃化转变温度，以避免返直步骤中阻焊层发生融化；具体地，在本申请中加烤温度为170℃-200℃其高于返直步骤中的烘烤温度，通过对PCB基板施加高于返直时烘烤温度的温度进行烘烤，使得阻焊层的玻璃化转变温度能够高于返直步骤中的烘烤温度，从而能够避免其在返直时被融化，进而避免相邻PCB单元板之间的阻焊层粘连在一起PCB单元板上出现露铜，同时，由于返直时阻焊层不会融化，故在返直时使用者可以无需在PCB单元板之间设置隔纸，用于将相邻PCB单元板隔开，有效降低劳动成本，同时避免设置隔纸时容易出现的铜面污染问题。

此外，针对表面无需全部沉镍金的产品，本申请在PCB基板上设置有沉镍金区与非沉镍金处理区，且在所述阻焊层制作步骤1之后，在所述沉镍金步骤3之前还设置有遮挡步骤2，在所述遮挡步骤2中，将选择性油墨喷涂至所述非沉镍金处理区表面，以遮挡所述非沉镍金处理区，避免非沉镍金处理区被金属覆盖，不利于后续加工，同时在所述沉镍金步骤3之后，在所述加烤步骤5之前还包括褪膜步骤4，在所述褪膜步骤4中，使用褪膜药水除去附着在非沉镍金处理区表面的选择性油墨，以暴露出所述非沉镍金处理区，从而方便后续加工操作，在本申请中褪膜药水采用碱性褪膜药水，选择性油墨采用选择性化金油墨。

试验分析

对加烤步骤在PCB板生产流程中顺序不同，建立对照组并进行对比分析，试验结果如下：

本申请SM为阻焊层制作步骤1，UV为UV灯照射，IR为回流焊，加烤为加入烘烤。

对上述数据进行ANOVA分析，ANOVA分析图如图2所示，ANOVA分析结果：

1、在烘板返直过程，采用隔纸的方式，成品油墨粘板露铜的比例是0％；

2、如采用不隔纸的方式，褪膜后加烤，成品油墨的粘板露铜比例是0％；

3、采用不隔纸的方式进行烤板返直，显著因子为褪膜后加烤的参数；

基于上述的ANONA的分析，现在对方案8-11与现有生产条件进行重复验证，并且在返直前后的Tg值以及表面接触角进行对比：

表面接触角数据变化图，如图3所示，返直前后Tg值如图4所示。

通过上述数据可以发现

A、如果不通过加烤(SM后加烤和返直前加烤)，因SM烤板返直之前油墨的Tg为142.13℃，经过烤板返直后，Tg只能升高到162.69℃，基本在返直步骤的烘烤温度(165℃)范围内，阻焊油墨将发生融化并相融，因此出现了粘板露铜；

B、通过加烤的方式(SM后加烤和返直前加烤)，加烤温度为165℃时，返直之前油墨的Tg能够升高到162℃-163℃，仍低于返直步骤的烘烤温度(165℃)范围内，经过返直后，阻焊油墨表面仍然出现互相相融的状况出现粘板露铜；

C、通过加烤的方式(SM后加烤和返直前加烤)，加烤温度为175℃时，返直之前阻焊油墨的Tg能够升高到173.98℃-176.58℃，高于烤板返直的温度(165℃)，粘板露铜比例将有所下降；

D：通过加烤的方式(SM后加烤和返直前加烤)，加烤温度为175℃时，采用SM后加烤的粘板露铜的比例(30％)要高于返直前加烤的露铜比例(0％)。

此外，SM后加烤，阻焊油墨表面的接触角由返直前的61.332°，上升到72.301°；而返直前加烤，阻焊油墨表面的接触角由返直前的68.365°，上升到87.062°；而阻焊油墨表面的接触角的大小与阻焊油墨互相相融的概率有关，且表现为阻焊油墨表面的接触角越大，阻焊油墨互相相融的概率越低，增加阻焊油墨表面的接触角有助于降低阻焊油墨互相相融的概率。

E：综合以上几个测试方案，改善板面粘板露铜，最优的方案为：不隔纸烤板返压的方式，需要在返直前加烤，加烤温度为175℃，时间为90min。

通过上述试验数据可以发现改善GEC50油墨PCB单元板其返直中的粘板露铜和铜面污染，最优的方案为：不隔纸烤板返压的方式，同时需要在返直前增加烤板175℃*90min。

现将上述方案进行小批量投入到生产试验，小批量测试和生产的品质情况如图5-7所示，通过图示可以发现优化后的方案成品板面粘板比例，基本为0％，与不隔纸的方式的相当，铜面污染的比例：有明显的下降，由之前的8.50％下降到0.63％-0.83％，板翘不良的比例：改善前后，板翘比例基本变化不大，并没有恶化的情况，成品涨缩尺寸：优化后的方式，IR后的尺寸都能够满足±3mil的公差范围。

综合上述，通过在沉镍金步骤3后增加加烤步骤5，能够满足阻焊油墨无变色，PCB单元表面油墨无粘板露铜和剥离，成品尺寸能够满足IR后Pad到pad，孔到孔的成品尺寸都能够满足按照+/-3mil的规格控制要求，同时简化现有的PCB板生产流程，取消隔纸的操作，减少了人为隔纸过程擦花的比例，同时也大大降低铜面污染的不良比例，与传统PCB板生产流程相比，采用本申请PCB板生产流程能够极大降低铜面污染，降低生产成本，同时无需进行隔纸的操作，减少人力。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于包括以下步骤：

阻焊层制作步骤：在PCB基板上喷涂阻焊油墨，并对涂抹阻焊油墨后的PCB基板进行烘烤处理，以使阻焊油墨固化；

沉镍金步骤：将PCB基板浸入沉镍金药水中进行沉镍金处理，以在PCB基板表面沉上镍金层；

加烤步骤：对沉有镍金层的PCB基板进行烘烤；

锣板步骤：将烘烤后PCB基板分割成PCB单元板；

返直步骤：对PCB单元板进行烘烤，以对发生翘曲的PCB单元板进行校直，所述返直步骤中烘烤温度需低于所述加烤步骤中的烘烤温度。

2.根据权利要求1所述的一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于：所述PCB基板上设置有沉镍金区与非沉镍金处理区，在所述阻焊层制作步骤之后，在所述沉镍金步骤之前还包括遮挡步骤，在所述遮挡步骤中，将选择性油墨喷涂至所述非沉镍金处理区表面，以遮挡所述非沉镍金处理区。

3.根据权利要求2所述的一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于：在所述沉镍金步骤之后，在所述加烤步骤之前还包括褪膜步骤，在所述褪膜步骤中，使用褪膜药水除去附着在非沉镍金处理区表面的选择性油墨，以暴露出所述非沉镍金处理区。

4.根据权利要求1所述的一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于：在所述锣板步骤之后，所述返直步骤之前还包括第一酸洗步骤，在所述第一酸洗步骤中利用酸性溶液除对PCB基板进行洗涤，以除去加烤步骤中PCB基板表面的氧化物。

5.根据权利要求1所述的一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于：在所述返直步骤之后，还包括第二酸洗步骤，在所述第二酸洗步骤中利用酸性溶液除对PCB单元板进行洗涤，以除去返直步骤中PCB单元板表面的氧化物。

6.根据权利要求1所述的一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于：在所述加烤步骤中，采用立式炉对PCB基板进行烘烤，烘烤温度为170℃-200℃，烘烤时间为60min-120min。

7.根据权利要求1所述的一种PCB印制电路板制作工艺，其特征在于：在所述返直步骤中，将PCB基板放入返直炉中，烘烤温度为165℃，烘烤时施加的气压为5bar-8bar，烘烤时间为2-2.5小时，并充入氮气。