CN113473718A - 一种电路板阻焊图案的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电路板阻焊图案的制作方法，本方法先制作比相应焊盘略小的阻焊图案，然后用激光光蚀去除工艺修整阻焊图案，从而得到与焊盘近乎等大或重合的阻焊图案；阻焊图案的制作及修整范围由制作过程的加工误差t₀和修整过程的加工误差t₄共同决定。本发明所述的电路板阻焊图案的制作方法在降低制作阻焊图形制作的成本、提高效率和精度的同时，兼顾工艺能力，同时修整后的阻焊图案尺寸准确、光滑，无毛刺。

Description

一种电路板阻焊图案的制作方法

技术领域

本发明属于电路板生产领域，尤其是涉及一种电路板阻焊图案的制作方法。

背景技术

印制电路板被称为电子产品的母板，是一种基础性部件，用以实现元器件安装固定和相互间电气连接。印制电路板不通用，每种电子产品都需要根据各自产品的特点定制生产，是影响电子产品质量、成本的重要因素。整个电路板生产围绕导电图案、导电孔、阻焊图案和焊接区表面处理，以及层压、成型等制造过程进行。

阻焊图案制作历来属于电路板行业的关键工序之一，其制作复杂度，技术难度和良品率对每一个电路板厂都是重要考验。当前业界主流的制作的工艺，以图形转移和化学加工手段去间接地制造阻焊图案，包括阻焊涂覆、曝光、显影等工序。

这种制作过程使用菲林作为图形转移的工具，通过曝光机将图形转印到电路板的阻焊层上。这个过程由于菲林工具及曝光工艺的特点，无法消除光的折射衍射产生的影响，因而无法显示出高精度的阻焊图案。业界还采用DI曝光机作为传统曝光机的代替，可以曝光出高精度的阻焊图形，但是设备昂贵，且效率低下。阻焊图案无论是使用平行光曝光机或者DI机曝光后，都需要经过弱碱性的显影液对经过曝光后的阻焊图形的做显影处理，由于流体本身的物理性质限制以及显影设备的结构问题，造成其较大的加工误差。

电子行业为避免电路板在组装过程出现焊接问题，要求电路板的焊盘上无阻焊剂残留。因此业界在通过图形转移的方法制作阻焊图案的过程中，采用负公差制作比相应焊盘略大的阻焊图案，以此消除因加工误差造成阻焊剂残留在焊盘上的可能性。但这也直接造成阻焊图案精度不高，制约了电子行业的小型化，密集化的发展。聚焦激光光斑直接小，加工精度高，加工路径直接来自CAD数据，能控制加工深度，有只去除指定材料层，而不伤底层的功能，可以用于去除涂覆于焊接区表面上的阻焊剂层。当前，业界也在尝试使用单独使用激光直接烧蚀焊盘上的阻焊剂，制作高精度阻焊图形，但由生产效率较低，尚未得到大规模应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电路板阻焊图案的制作方法，能够制作出与焊盘近乎等大或重合的阻焊图案，提高了阻焊图案的精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电路板阻焊图案的制作方法，该方法先制作比相应焊盘略小的阻焊图案，然后利用激光光蚀工艺修整阻焊图案，从而得到与焊盘近乎等大或重合的阻焊图案；

包括如下步骤：

S1、制作阻焊图案：

在电路板1上制作具有正公差的阻焊图案，阻焊图案的形状与相应焊盘一致，尺寸比相应焊盘略小，焊盘四边被阻焊剂覆盖；

S2、修整阻焊图案：

通过激光光蚀修整阻焊图案，去除焊盘四边残留的阻焊剂，修整后的阻焊图案与相应焊盘近乎等大或重合。

进一步，所述阻焊图案的制备方法采用全板涂敷阻焊剂和曝光显影相结合，或使用预设掩蔽图案的丝网直接漏印阻焊图案，或使用打印设备制作阻焊图案。

进一步，所述阻焊图案比相应焊盘单边小P₀，P₀为加工余量，t₀是制作阻焊图案的加工误差，0≤P₀≤t₀。

电路板厂家根据生产实际情况可在0到t₀范围内选择，加工余量P₀越大，精度越高，生产效率越低。其极限情况下选择加工误差t₀作为加工余量P₀时，步骤S1所制作的阻焊图案比相应焊盘略小，经过步骤S2激光修整后的阻焊开口与相应焊盘等大且重合，如图1，但是此时需激光加工的面积最大，生产效率最低；当选择0作为加工余量P₀时，步骤S1所制作的阻焊图案与相应焊盘等大但可能不重合，也就是会有些许阻焊剂覆盖在焊盘上，经过步骤S2激光修整后可能比相应焊盘单边大t₀，如图2，此时需激光修整的面积最小，生产效率最高。

当0＜P₀＜t₀，经过步骤S2激光修整后的阻焊图案可能比相应焊盘单边大t₀-P₀，也就是P₀越接近t₀阻焊图案与相应焊盘尺寸差越小，精度就越高。

进一步，所述制作阻焊图案4的加工误差t₀由其形状误差和位置误差共同决定：

其中，t₁为生产工艺引起的阻焊图案的形状误差；t₂为由于涨缩不同引起的阻焊图案与相应焊盘的位置误差；t₃为机器对位精度。

当采用曝光显影工艺制作阻焊图案，其加工误差t₀(当前业界可控制到75μm以内)，可根据公式2计算，影响加工误差的形位误差如下所列：

由于曝光过程散射及显影过程的生产工艺引起的阻焊图案的形状误差t₁，通常为25μm；

菲林与电路板由于涨缩不同引起的阻焊图案与相应焊盘的位置误差t₂，通常为50μm；

CCD自动曝光机对位精度t₃，通常为50μm。

当采用预设掩蔽图案的丝网直接漏印制作阻焊图案，其加工误差t0(当前业界可控制到103μm)，也可根据公式2计算，影响加工误差的形位误差如下所列：

丝印过程油墨在掩蔽图案下面渗透造成的阻焊图案的形状误差t1，通常为75μm；

掩蔽图案与电路板由于涨缩不同引起的阻焊图案与相应焊盘的位置误差t2，通常为50μm；

丝印机的对位精度t3，通常为50μm。

进一步，所述阻焊图案比相应焊盘单边小P₀，即焊盘四周形成单边小P₀+t₀的回字形或者环形的阻焊剂残留区，激光光蚀的修整区的范围P₁由阻焊剂残留区和激光光蚀的加工误差t₄共同确定，

激光光蚀的加工误差t₄通常为15μm。

阻焊图案比相应焊盘单边小P₀，而在制备阻焊图案的过程中，不能完全保证阻焊图案与焊盘的中心重合，极限情况是阻焊图案的一边或两边与焊盘重合，最终对各种情况集合，得到焊盘四周形成单边小P₀+t₀的回字形或者环形的阻焊剂残留区。

进一步，该方法还包括对于公差要求大于2t₀的精度要求不高的区域，使用曝光显影或预设掩蔽图案丝网漏印的方法一次性做出负公差阻焊图案；对于公差要求小于2t₀的对精度要求高的区域先进行步骤S1制作正公差阻焊图案，再进行步骤S2用激光修整阻焊图案。

进一步，所述S2步骤中激光去除阻焊剂时，所用聚焦激光光功率密度大于去除阻焊剂所需的最低功率密度，优选大于去阻焊剂所需最低光功率密度的1.2倍且低于或接近于去除其所包覆的金属层所需最低光功率密度。

可以使用同一种波长、脉冲宽度的激光，以及不同波长、脉冲宽度的激光，在不同的光斑直径、焦深，以及不同光功率密度等参数下完成激光去除或切割加工。

所用激光加工设备能根据阻焊图案的结构，以单位面积上能量和功率为恒量，在线变换与材料相互作用的光斑直径；所用激光加工设备由数据获取与处理软件系统、设备操作软件系统，以及激光光源、光束整形及传输系统、激光聚焦系统、工件夹持及自动和手动上料与下料系统，工件定位及与光束间的运动与控制系统，视觉检测以及激光功率监测及补偿系统，清洁、恒温系统，激光及设备安全使用系统等组成。

为提高激光光蚀过程的精度，其对位点不仅可以利用生产板(panel)板边的光标定或对位孔，还可以利用拼板(set)板边的光标点或者对位孔。

相对于现有技术，本发明所述的电路板阻焊图案的制作方法具有以下优势：

本发明所述的电路板阻焊图案的制作方法先制作比相应焊盘略小的具有正公差的阻焊图案，此阻焊图案会覆盖焊盘的四边，然后利用激光光蚀工艺修整阻焊图案，从而得到与焊盘近乎等大或重合的阻焊图案，在降低制作阻焊图形制作的成本、提高效率和精度的同时，兼顾工艺能力。同时修整后的阻焊图案尺寸准确、光滑，无毛刺及侧蚀。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为P₀＝t₀时激光修正后的电路板示意图；

图2为P₀＝0时激光修正后的电路板示意图；

图3为制作阻焊图案后的电路板示意图；

图4为利用曝光显影方法制作的具有负公差的阻焊图案示意图。

附图标记说明：

1-电路板；2-焊盘；3-阻焊剂；4-阻焊图案；5-阻焊剂残留区。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种电路板阻焊图案的制作方法，该方法先制作比相应焊盘2略小的阻焊图案4，然后利用激光光蚀工艺修整阻焊图案4，从而得到与焊盘近乎等大的阻焊图案4；阻焊图案的制作及修整范围由制作过程的加工误差t₀和修整过程的加工误差t₄共同决定；

包括如下步骤：

S1、制作阻焊图案4：

在电路板1上制作具有正公差的阻焊图案4，阻焊图案4的形状与相应焊盘2一致，尺寸比相应焊盘2单边小P₀，焊盘2四边被阻焊剂3覆盖；0≤P₀≤t₀，t₀是制作阻焊图案4的加工误差；

t₀由其形状误差和位置误差共同决定：

其中，t₁为生产工艺引起的阻焊图案的形状误差；t₂为由于涨缩不同引起的阻焊图案与相应焊盘的位置误差；t₃为机器对位精度；

S2、修整阻焊图案4：

通过激光光蚀修整阻焊图案4，去除焊盘2四边残留的阻焊剂3，修整后的阻焊图案4与相应焊盘3近乎等大。

由S1制作的阻焊图案4在焊盘2上形成单边小P₀+t₀的回字形或者环形的阻焊剂残留区5，如图3所示，激光光蚀的修整区的范围P₁由阻焊剂残留区5和激光光蚀的加工误差t₄共同确定，

实施例1

一种电路板阻焊图案的制作方法，包括如下步骤：

(1)阻焊剂涂敷：

通过丝网印刷的方法对待加工的电路板进行涂覆阻焊剂3，采用43T网纱将感光油墨均匀涂敷电路板1两面后，静置20min；

(2)阻焊剂预固化：

将阻焊剂3涂敷后的电路板1在烤箱中70℃烘烤25min，目的是将湿阻焊剂的溶剂蒸发掉，板面阻焊初步硬化准备曝光；

(3)阻焊图案曝光：

根据客户资料及曝光显影的加工误差t₀制作曝光工具菲林(film)，菲林上的阻焊图案4比相应焊盘2单边小P₀，P₀＝t₀＝75μm(各个工厂的加工误差略有不同，一般为75μm)；将菲林贴在板面或者是曝光机上进行曝光；

(4)阻焊图案显影：

没有被紫外光固化的阻焊剂被弱碱性显影液冲刷掉，焊盘的四边有阻焊剂残留；

(5)阻焊图案完全固化：

将显影后的电路板1放置在150℃烤箱中烘烤60min，使阻焊剂完全固化；

(6)利用激光修整阻焊图案：

将阻焊剂3固化完全后的电路板1放置在激光设备上，激光设备依据预先输入的图形数据生成加工区域P₁；

根据公式

计算可得P₁为151μm，并对电路板上焊盘四边上的阻焊剂残留区5如图3所示，即距焊盘2四边为P₀+t₀＝150μm宽的回字形或环形区域进行光蚀；

所采用的激光发生器为紫外激光器，激光功率为15瓦，波长355纳米，光斑大小为20微米。

制作出的阻焊剂图案如图1所示。

实施例2

一种电路板阻焊图案的制作方法，包括如下步骤：

(1)制作阻焊图案：

根据客户资料及加工误差制作预设掩蔽图案的丝网，其掩蔽图案的尺寸比相应焊盘2单边小P₀，P₀＝t₀＝100μm(各个工厂的加工误差略有不同，一般为100μm)，通过丝网漏印的工艺直接在电路板上制作出阻焊图案；

(2)阻焊层完全固化：

将阻焊图形制作完成的电路板放置在150℃烤箱中烘烤60min，使阻焊剂完全固化；

(3)利用激光修整阻焊图案：

将阻焊剂固化完全后的电路板放置在激光设备上，激光设备依据预先输入的图形数据生成激光光蚀的修整区P₁；

根据公式

计算可得P₁为201μm，并对电路板上焊盘四边上的阻焊剂残留区5，如图3所示，即距焊盘2四边为P₁＝201μm宽的回字形或环形区域进行光蚀；

所采用的激光发生器为紫外激光器，激光功率为15瓦，波长355纳米，光斑大小为20微米。

制作出的阻焊剂图案如图1所示。

实施例3

一种电路板阻焊图案的制作方法，包括如下步骤：

(1)阻焊剂涂敷：

通过丝网印刷的方法对待加工的电路板进行涂覆阻焊剂3，采用43T网纱将感光油墨均匀涂敷电路板1两面后，静置20min；

(2)阻焊剂预固化：

将阻焊剂3涂敷后的电路板1在烤箱中70℃烘烤25min，目的是将湿阻焊剂的溶剂蒸发掉，板面阻焊初步硬化准备曝光；

(3)阻焊图案曝光：

根据曝光显影的加工误差t₀对客户资料中的阻焊图形进行分析，确认只有BGA位的阻焊图案精度要求高于2t₀(各个工厂的加工误差t₀略有不同，一般为75μm)，属于焊盘密集区；其他阻焊图案精度要求低于2t₀，属于焊盘非密集区。据此制作曝光工具菲林(film)，菲林上的密集区(BGA位)阻焊图案4比相应焊盘2单边小P₀，P₀＝75μm；菲林上其他阻焊图案比相应焊盘单边大t₀，t₀＝75μm，将菲林贴在板面或者是曝光机上进行曝光；

(4)阻焊图案显影：

没有被紫外光固化的阻焊剂被弱碱性显影液冲刷掉，非密集区阻焊图案制作完成，密集区焊盘的四边有阻焊剂残留，有待下一步修整；

(5)阻焊图案完全固化：

将显影后的电路板1放置在150℃烤箱中烘烤60min，使阻焊剂完全固化；

(6)利用激光修整阻焊图案：

将阻焊剂3固化完全后的电路板1放置在激光设备上，激光设备依据预先输入的密集区的图形数据生成加工区域P₁；

根据公式

计算可得P₁为151μm，并对电路板上焊盘四边上的阻焊剂残留区5，如图3所示，即距焊盘2四边为P₀+t₀＝150μm宽的回字形或环形区域进行光蚀；

所采用的激光发生器为紫外激光器，激光功率为15瓦，波长355纳米，光斑大小为20微米。

制作出的阻焊剂图案包含图1和图2两种情况。

对比例曝光显影工艺制作阻焊图案

采用曝光显影工艺制作阻焊图案，其加工误差t₀当前业界可控制到75μm以内。

若菲林上制作的阻焊图案的尺寸与焊盘尺寸完全一致，由于加工误差存在，必然会使得焊盘上有阻焊剂，这是不被允许的。

因此便制作菲林上的阻焊图案比相应焊盘单边大75μm，这样就使得菲林上的阻焊图案比焊盘大一圈，而由于曝光显影工艺本身还存在75μm的加工误差，这就使得实际制作出来的阻焊图案4与焊盘2之间的最大距离可能是2t₀，也就是d＝150μm，如图4所示。

因此，传统的曝光显影工艺制作的阻焊图案4总是与焊盘2大，对于要求精度更高的电路板来说是达不到要求的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：该方法先制作比相应焊盘2略小的阻焊图案4，然后利用激光光蚀工艺修整阻焊图案4，从而得到与焊盘近乎等大或重合的阻焊图案4；

包括如下步骤：

S1、制作阻焊图案4：

在电路板1上制作具有正公差的阻焊图案4，阻焊图案4的形状与相应焊盘2一致，尺寸比相应焊盘2略小，焊盘2四边被阻焊剂3覆盖；

S2、修整阻焊图案4：

通过激光光蚀修整阻焊图案4，去除焊盘2四边残留的阻焊剂3，修整后的阻焊图案4与相应焊盘2近乎等大或重合。

2.根据权利要求1所述的电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：所述阻焊图案的制备方法采用全板涂敷阻焊剂和曝光显影相结合，或使用预设掩蔽图案的丝网直接漏印阻焊图案，或使用打印设备制作阻焊图案。

3.根据权利要求1所述的电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：所述阻焊图案4比相应焊盘2单边小P₀，P₀为加工余量，t₀是制作阻焊图案4的加工误差，0≤P₀≤t₀。

4.根据权利要求3所述的电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：所述制作阻焊图案4的加工误差t₀由其形状误差和位置误差共同决定：

其中，t₁为生产工艺引起的阻焊图案的形状误差；t₂为由于涨缩不同引起的阻焊图案与相应焊盘的位置误差；t₃为机器对位精度。

5.根据权利要求3所述的电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：所述阻焊图案4比相应焊盘2单边小P₀，即焊盘四周形成单边小P₀+t₀的回字形或者环形的阻焊剂残留区5，激光光蚀的修整区的范围P₁由阻焊剂残留区5和激光光蚀的加工误差t₄共同确定，

6.根据权利要求1所述的电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：该方法还包括对于公差要求大于2t₀的精度要求不高的区域，使用曝光显影或预设掩膜图案丝网漏印的方法一次性做出负公差阻焊图案，即阻焊图案比相应焊盘单边大t₀；对于公差要求小于2t₀的对精度要求高的区域先进行步骤S1制作正公差阻焊图案，再进行步骤S2用激光修整阻焊图案。

7.根据权利要求1所述的电路板阻焊图案的制作方法，其特征在于：所述S2步骤中激光去除阻焊剂时，所用聚焦激光光功率密度大于去除阻焊剂所需的最低功率密度，优选大于去阻焊剂所需最低光功率密度的1.2倍且低于或接近于去除其所包覆的金属层所需最低光功率密度。

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