CN113677101A - 一种超薄玻璃基材的pcb板制作方法及多层pcb板制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法,包括:将超薄玻璃减薄加工成预设厚度的PCB基材;对PCB基材进行切割,将PCB基材加工成目标形状;用高导电金属油墨在PCB基材上印刷金属图形;在PCB基材的保护区域上印刷保护油墨;将PCB基材放进沉铜容器内,在PCB基材的非保护区域的表面形成预设厚度的铜膜。相较于传统技术而言,本方法优化了工序步骤,无需曝光显影、蚀刻等工序,使其制作成本大幅度降低,效率显著提高。

Description

一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法及多层PCB板制作方法
技术领域
本发明涉及电路板制造领域,具体而言,涉及一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法及多层PCB板制作方法。
背景技术
由于电子科技的快速发展,PCB板正向着小型化、多功能、高集成度和大功率的方向不断改进,因此,对PCB板耐热性能的要求也越来越高。现有的电子设备,它的大量的线路往往集中在很小的PCB板上,工作时元器件产生大量的热量,尤其是大功率元器件长期工作时产生的热量会软化基材,发生短路,从而损坏元器件。传统PCB板耐化学性局限,元器件长期受潮,或化学成分接触,容易腐蚀软化等,影响产品寿命。
另外,随着PCB板逐渐小型化,产品表面孔位排布密集,孔的加工良率及耗时导致成本较高,目前工艺多采用钻孔和模冲,耗时长,同时现有工艺步骤多。
而且,随着电子设备小型化,PCB板需要不断的缩小空间,减小厚度,现有PCB板的厚度较大,目前常用的在0.5~6.4mm,主要应用的是1.6mm左右。再一个,产品外形设计也越来越多样,电子多呈曲面异形发展,柔性PCB应用越来越广,因此对于产品既要满足柔性,又要满足常规PCB板耐热,耐化学性,阻燃,还要易加工,带一定刚性供能装配及电路正常运转,技术上还有很大空间去突破。
发明内容
本发明旨在提供一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法及多层PCB板制作方法,优化PCB板制作工艺。
本发明提供的一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法,包括:
将超薄玻璃减薄加工成预设厚度的PCB基材;
对PCB基材进行切割,将PCB基材加工成目标形状;
用高导电金属油墨在PCB基材上印刷金属图形;
在PCB基材的保护区域上印刷保护油墨;
将PCB基材放进沉铜容器内,在PCB基材的非保护区域的表面形成铜膜;
作为优选的技术方案,所述“对PCB基材进行切割”包括:
对PCB基材进行激光切割,激光切割具有速度快,精度高的优点,切割速度大约1m/s,比传统工艺快十倍以上,显著提高生产效率。
作为优选的技术方案,所述激光切割采用UV皮秒激光切割,波长为355nm,功率20-50w,频率为1MHz,重复频率为400KHz~1MHz。
作为优选的技术方案,所述“将PCB基材加工成目标形状”包括:
对PCB基材的外形及孔形进行加工,将PCB基材加工成目标形状。
作为优选的技术方案,所述“用高导电金属油墨在PCB基材上印刷金属图形”包括:
根据预设电路图形在网板上设置金属油墨图形,然后将网板印刷在PCB基材表面,使PCB基材表面形成一层金属图形,之后对PCB基材上的金属图形进行烘烤固化。由于是在切割之后,有针对的去印刷金属膜,使得金属材料的利用率达到80%,金属材料被充分利用,相较于传统工艺而言,无蚀刻浪费,成本低。
作为优选的技术方案,所述高导电金属油墨包括铜浆油墨或银浆油墨或金浆油墨。
作为优选的技术方案,所述“在PCB基材的保护区域上印刷保护油墨”包括:
确定PCB基材上除焊点区域和孔区域以外的部分为保护区域;
根据保护区域,在网板上设置对应的保护油墨图形;
将网板印刷在PCB基材的表面,使保护油墨覆盖在PCB基材的保护区域上。
作为优选的技术方案,所述保护油墨为耐高温电镀油墨。
作为优选的技术方案,所述PCB板制作方法还包括丝印字符,将文字内容丝印在PCB板表面。
作为优选的技术方案,所述预设厚度为0.03~0.07mm。
还提供一种多层PCB板制作方法,包括如上所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法中的步骤;
其中,在所述步骤四与步骤五之间,所述多层PCB板制作方法还包括:
将PCB基材表面活化处理,清洁脏污杂质对表面进行黑化或棕化处理,提升表面的粗糙度和粘性;
交替叠加多块PCB基材。
作为优选的技术方案,所述“交替叠加多块PCB基材”包括:
用定位销的将多块PCB基材固定,再压合形成多层结构的PCB板。利用本方案的方法同样可加工多层PCB板结构,印刷保护油墨后压合,多层PCB基材以定位销的方式固定,可以保证孔位的叠合精度。
综上所述,本发明相较于传统工艺而言,由于采用了超薄玻璃作为基材,使得基材厚度大幅减小,在切割加工上,能够选择精度更高的激光切割。而传统工艺中,由于基材厚度的限制,在钻孔加工时,安装孔、电路孔位多采用CNC加工钻通,因PCB板上孔位数量巨大,目前都是CNC精雕,不可避免的耗时长,成本高。而本方案的激光切割速度快,精度高,切割速度大约1m/s,比传统工艺快十倍以上。
另外,传统工艺往往先是整面沉铜,使其表面大范围覆盖铜,之后通过蚀刻等工序,将多余部位的铜通过蚀刻去除,一般会将90%的铜附着再蚀刻去除,这样会消耗大量的沉铜炉液和蚀刻液,造成大量材料浪费,且工序复杂,成本高昂。而本方案中,通过预设金属图形,再有针对性的印刷,使用的金属材料其利用率高达百分之80,无蚀刻浪费。同时,还优化工序步骤,无需曝光显影、蚀刻等工序,综合二者,使其制作成本大幅度降低,效率显著提高。
并且,由于电子科技的快速发展,PCB板正向着小型化、多功能、高集成度和大功率的方向不断改进,多层PCB板有着越来越广泛的应用需求,而本方法同样还可加工多层结构,只需要增加固定步骤,无需额外调整,在印刷保护油墨后,将多块PCB基材压合,并通过定位销的方式即可保证孔位叠合精度,适用范围广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例一的PCB板制作方法流程图;
图2为实施例二的多层PCB板制作方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
发明人在日常研究中发现,随着PCB板逐渐小型化,产品表面孔位排布密集,孔的加工良率及耗时导致成本较高,目前工艺多采用钻孔和模冲,耗时长,同时现有工艺步骤多。
而且,随着电子设备小型化,PCB板需要不断的缩小空间,减小厚度,现有PCB板的厚度较大,目前常用的在0.5~6.4mm,主要应用的是1.6mm左右。再一个,产品外形设计也越来越多样,电子多呈曲面异形发展,柔性PCB应用越来越广,因此对于产品既要满足柔性,又要满足常规PCB板耐热,耐化学性,阻燃,还要易加工,带一定刚性供能装配及电路正常运转。
基于上述的局限性,发明人设计了一种新的PCB板制作方法,具体如下实施例所述。
实施例一
如图1所示,本实施例提出一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其中,PCB板的基材以超薄玻璃为原材料,这种新材料的耐热性能以及耐化学性能较好,同时耐潮,用该种材料制作的PCB板,其使用寿命相较于传统的PCB板而言,大大增加。并且,由于该种材料的良好性能,使得加工工序减少,而且,在加工过程中用到的金属材料也大幅降低,从而降低了加工成本。
上述PCB板制作方法包括以下步骤:
减薄步骤、将超薄玻璃减薄加工成预设厚度的PCB基材;
切割步骤、对PCB基材进行切割,将PCB基材加工成目标形状;加工时,需要对PCB基材的外形及孔形进行加工,从而将PCB基材加工成目标形状。
印刷金属膜步骤、用高导电金属油墨在PCB基材上印刷金属图形;
根据预设电路图形在网板上设置金属油墨图形,然后将网板印刷在PCB基材表面,使PCB基材表面形成一层金属图形,之后对PCB基材上的金属图形进行烘烤固化;常见的,所述高导电金属油墨包括铜浆油墨或银浆油墨或金浆油墨。
印刷保护油墨步骤、在PCB基材的保护区域上印刷保护油墨;
确定PCB基材上除焊点区域和孔区域以外的部分为保护区域;
根据保护区域,在网板上设置对应的保护油墨图形;
将网板印刷在PCB基材的表面,使保护油墨覆盖在PCB基材的保护区域上;常见的,所述保护油墨为耐高温电镀油墨。
沉铜步骤、将PCB基材放进沉铜容器内,在PCB基材的非保护区域的表面形成铜膜。
为了便于本领域技术人员理解与实施,本实施例给出新方法的具体实施方式,应当注意的是,其他具有相同效果的实施方式依然属于本实施例的保护范围。
在实际应用中,新工艺实施方式如下:
1、提供PCB基材,以UTG超薄玻璃为原材,原材料玻璃厚度0.3~0.7mm,为高铝硅玻璃,通过对玻璃减薄加工形成厚度为0.03~0.07mm的PCB基材;
2、激光切割PCB基材外形及孔形,孔位精度0.01mm,激光切割采用UV皮秒激光切割,355nm波长,功率20-50w,频率为1MHz,重复频率为400KHz~1MHz;
3、预先设计电路图形,然后用特定的铜浆或银浆或金浆等高导电金属油墨将电路图形设置在网板上,将网板的金属图形印刷在PCB基材上,形成一层2-30um的金属膜,并烘烤固化;
4、确定需要裸露焊点区域和孔区域,其他部分为保护区域,根据这两个在网板上预先设计保护油墨图形,保护油墨为一种特定耐高温电镀油墨,在沉铜工艺时,表面不附着铜层,将网板印刷在PCB基材的表面,使保护油墨覆盖在PCB基材的保护区域上。
5、将PCB基材置于沉铜缸内,将丝印裸露的区域和孔内壁进行金属化,形成一层2-6um的铜膜,实现上下两层金属图形的连通;
6、丝印字符,将需要的文字印刷在PCB板表面;
实施例二
本实施例提供一种多层PCB板制作方法,如图2所示,包括如上所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法中的步骤;
其中,在所述印刷保护油墨步骤与沉铜步骤之间,所述多层PCB板制作方法还包括:
将PCB基材表面活化,多块PCB基材交替叠加,以定位销的方式固定,保证多层复合精度,再压合形成多层结构的PCB。
沉铜,将多层结构置于沉铜缸内,孔内壁金属化,形成一层2-6um的铜膜,实现多层金属图形与金属图形的连通。
综上所述,本发明相较于传统工艺而言,由于采用了超薄玻璃作为基材,使得基材厚度大幅减小,在切割加工上,能够选择精度更高的激光切割。而传统工艺中,由于基材厚度的限制,在钻孔加工时,安装孔、电路孔位多采用CNC加工钻通。本方案的激光切割速度快,精度高,切割速度大约1m/s,比传统工艺快十倍以上。
另外,传统工艺往往先是整面沉铜,使其表面大范围覆盖铜,之后通过蚀刻等工序,将多余部位的铜通过蚀刻去除,一般会将90%的铜附着再蚀刻去除,这样会消耗大量的沉铜炉液和蚀刻液,造成大量材料浪费,且工序复杂,成本高昂。而本方案中,通过预设金属图形,再有针对性的印刷,使用的金属材料其利用率高达80%,无蚀刻浪费。同时,还优化工序步骤,无需曝光显影、蚀刻等工序,综合二者,使其制作成本大幅度降低,效率显著提高。
并且,由于电子科技的快速发展,PCB板正向着小型化、多功能、高集成度和大功率的方向不断改进,多层PCB板有着越来越广泛的应用需求,而本方法同样还可加工多层结构,只需要增加固定步骤,无需额外调整,在印刷保护油墨后,将多块PCB基材压合,并通过定位销的方式即可保证孔位叠合精度,适用范围广泛。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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 (12)

1.一种超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,包括:
步骤一:将超薄玻璃减薄加工成预设厚度的PCB基材;
步骤二:对PCB基材进行切割,将PCB基材加工成目标形状;
步骤三:用高导电金属油墨在PCB基材上印刷金属图形;
步骤四:在PCB基材的保护区域上印刷保护油墨;
步骤五:将PCB基材放进沉铜容器内,在PCB基材的非保护区域的表面形成铜膜。
2.根据权利要求1所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,步骤一中所述“对PCB基材进行切割”包括:
对PCB基材进行激光切割。
3.根据权利要求2所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,所述激光切割采用UV皮秒激光切割,波长为355nm,功率20-50w,频率为1MHz,重复频率为400KHz~1MHz。
4.根据权利要求1所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,步骤二中所述“将PCB基材加工成目标形状”包括:
对PCB基材的外形及孔形进行加工,将PCB基材加工成目标形状。
5.根据权利要求1所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,步骤三中所述“用高导电金属油墨在PCB基材上印刷金属图形”包括:
根据预设电路图形在网板上设置金属油墨图形,然后将网板印刷在PCB基材表面,使PCB基材表面形成一层金属图形,之后对PCB基材上的金属图形进行烘烤固化。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,所述高导电金属油墨包括铜浆油墨或银浆油墨或金浆油墨。
7.根据权利要求1所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,步骤四中所述“在PCB基材的保护区域上印刷保护油墨”包括:
确定PCB基材上除焊点区域和孔区域以外的部分为保护区域;
根据保护区域,在网板上设置对应的保护油墨图形;
将网板印刷在PCB基材的表面,使保护油墨覆盖在PCB基材的保护区域上。
8.根据权利要求7所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,所述保护油墨为耐高温电镀油墨。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,所述PCB板制作方法还包括丝印字符,将文字内容丝印在PCB板表面。
10.根据权利要求1-5任意一项所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法,其特征在于,所述预设厚度为0.03~0.07mm。
11.一种多层PCB板制作方法,其特征在于,所述方法包括如权利要求1至5以及7、8中任意一项所述的超薄玻璃基材的PCB板制作方法中的步骤;
其中,在所述步骤四与步骤五之间,所述多层PCB板制作方法还包括:
将PCB基材表面活化处理,增加PCB基材表面的粗糙度和粘性;
交替叠加多块PCB基材。
12.根据权利要求11所述的多层PCB板制作方法,其特征在于,所述“交替叠加多块PCB基材”包括:
用定位销将多块PCB基材固定,再压合形成多层结构的PCB板。
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