CN113692131A - 一种用激光加工电镀孔抗镀及导电图案的制电路板方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用激光加工电镀孔抗镀及导电图案的制电路板方法，钻孔并在孔及板面沉积薄金属层，贴非光敏掩蔽膜，激光去除遮盖孔壁的掩蔽层露出孔壁后，只电镀加厚孔内导电层，在孔壁上电镀可焊性金属，用激光制导电图案，往非线路区域上涂覆非光敏阻焊剂，在组装现场用激光制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；本发明能整体上优化并缩短电路板板制造流程，提升质量和效率，降低成本，环境友好。用非光敏材料作为抗电镀材料，只电镀加厚孔内导电层，只在孔壁上电镀可焊性金属，用激光制造电镀孔图案、导电图案、阻焊图案，步骤少，成本低，可制造更精细电路板。适合各种电路板大批量生产，也适合电路板样品及小批量、多品种制作。
Description
技术领域
本发明涉及一种用激光加工电镀孔抗镀及导电图案的制电路板方法，直接选择性去除材料，只电镀孔，属于电路板制作技术领域。
背景技术
本发明用激光直接去除材料技术制造电路板，能只电镀孔壁，不经图形转移过程，直接制造阻焊和导电图案。
其制造流程是：在完成钻孔的双面、多层电路板的在制产品上沉积起始导电层，化学镀或电镀薄铜→贴抗电镀掩蔽膜→激光去除孔区域上的抗电镀掩蔽膜层，为药液进孔开窗，制出电镀孔壁的图案→电镀，在孔壁上沉积铜加厚孔壁→在孔壁上电镀沉积可焊性金属层→激光去除非线路区域上的抗电镀掩蔽膜层→激光去除非线路区域的铜箔，制出导电图案→往非线路区域上涂覆并固化阻焊材料→在组装现场用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理→向连接盘上添加焊料，进行元件贴装、插装，进行重熔焊接及或波峰焊接。
本发明可用于替代各种减成法制孔金属印制电路板技术，起始原料为覆导电金属箔材料，包括各种刚性覆铜板、挠性覆铜板，或刚挠结合板。本发明利用激光加工技术，利用同一非光敏材料掩膜，分别作为电镀孔壁的图案、阻焊图案，能够控制孔壁铜厚，能更好地满足对电子产品对电路板的电气要求，适合电路板小批量、多品种生产，也适合电路板批量制造。
电子产品从概念到成品一般要经历设计、备料和组装三个阶段。
物理设计结束后，就要进行物料准备，包括选择和定制各种元器件、接插件、显示模块以及其它功能模块等等。其中，最重要的物料之一就是裸电路板，因为裸电路板用来支承元器件并起着元器件管脚间的电气互联作用，是影响电子产品的质量、可靠性以及整个制造过程的难易程度、成本高低、速度的快慢的关键因素，必须按照设计要求和产品的属性定制。裸电路板，简称裸板，指尚未安装元器件的电路板，也称印制电路板、印刷电路板、印刷线路板、印制板、电路板、线路板、印刷板。裸板一般由专业制造印制电路板的厂家按需定制。以多层电路板为例，裸板制造的工艺流程大致为：制造内层导电图案—黑化/棕化及层压—在多层覆铜箔绝缘基板上钻孔—进行孔金属化—制作外层导电图案并退除金属抗蚀膜或有机抗蚀膜—涂覆阻焊剂—制作阻焊图案及生成焊接区—对焊接区表面进行可焊性涂覆处理—制作标记符号—出货给组装阶段的厂家。
电子产品的组装，即把各种物料装、配、组合在一起，并通过钎焊、紧固、粘接等连接手段实现物料之间位置的固定和对应的电气连接和功能的配合。狭义上，常将把元器件安装及焊接到电路板上的组装过程称作装联。装联元器件之后的产品，一般称为组装板。在不需要区分的场合，裸电路板和组装板通称为电路板。
以前的装联技术，以通孔插装方法为主，即把各种元器件、接插件、功能模块等的管脚插入到裸板的安装孔中，再用焊料把这些管脚与孔壁和焊盘钎焊在一起，从而把元器件固定在电路板上，并通过电路板上的焊盘、互连线、中继孔实现元器件管脚间的电气互连。目前的电子产品，更多地采用表面安装技术进行装联，即，先在电路板连接盘-即焊盘上涂覆焊锡膏，然后把各种元器件、接插件、功能模块等的管脚对应放置在连接盘的焊锡膏层之上，最后再对电路板进行加热，使焊锡膏中的粉状或颗粒状的固体金属锡/锡合金熔化，熔化的焊料浸润元器件的端电极/管脚和电路板焊盘，冷却成固体金属时把元器件的端电极与连接盘钎焊在一起，从而把元器件贴装固定于电路板表面，并通过电路板上的焊盘、导线、孔构成的导电通道，实现元器件间的电气互连。电路板的组装或在专业组装厂家进行，或由电子产品开发机构自行完成。以SMT技术为例，电路板的装联工艺流程大致为：来自裸板制造厂的电路板—往焊接盘上漏印焊锡膏—拾取元器件并将其贴覆于电路板表面—加热使焊锡膏重熔回流实现管脚与焊盘的钎焊。
整体考虑电路板的裸板制造和元器件组装过程，可以看出，裸电路板制造的关键是导电图形制作、层压、钻孔及孔金属化、阻焊图案制作及可焊性涂覆等过程，而涂覆焊锡膏、贴插元器件、焊接则是装联生产阶关键流程。再进一步分析，可以知道，这些过程本质上都是为了实现元器件的安装固定和元器件之间的电气互连两个目的。其中，导电图案制造关乎电路板线路的精细程度和电气性能；阻焊图案的制造、可焊性涂覆虽然是在裸板阶段完成，但却是装联阶段生产的基础；而钻孔及孔金属化则一方面影响着电路板的连接密度、机械性能、应用环境，及插装件的安装固定时的匹配度，另一方面决定着电路板各个水平导电层间Z方向互连的电气性能以及可靠性高低，并且，还直接影响着电路板的水平方向电气连接导电图案制造过程的难易程度。
随着社会经济的进步，对电子产品的要求越来越高，元件越来越小，功能越来越强，管脚数越来越多，对导电图案、阻焊图案的要求越来越精细、准确，对孔的要求也越来越小、越深，不论是在裸板制造阶段，还是元器件组装阶段，各个制程问题又互相影响，使得电路板制造的技术难度越来越大。
比如，目前的孔金属化制程，为了满足Z向电气互连物理载体达到最低可靠性和电气要求，即孔壁导电层达到最低厚度，必须用电镀技术往孔壁上沉积金属铜，而电镀过程需要导电通道，现有的技术，不论是图形电镀、全板电镀蚀刻制导电图形法，还是激光选择性去除铜箔制导电图案法，都不得不用基材上原有的铜箔作为孔壁上镀铜的电源线，在电镀铜加厚孔壁导电层过程同时，板面固有铜箔基础上，必定会与孔壁同步增加导电层厚度，而且，由于电力线分步的因素，还由于电镀过程的深度能力和均镀能力限制，使得最终板面沉积层的厚度会大于孔壁沉积层。IPC-6012标准中，对金属化孔壁厚有明确的要求，至少为20μm。现在的电路板制程，深镀能力有限，当孔壁铜厚达到20μm时，板面增加的铜厚度超出孔壁铜厚，与材料原有铜箔厚度18um相加后，总铜厚超过40μm，甚至达到50um。然而，这种电镀加厚孔必须同步加厚板面原始铜箔技术，并没有因为消耗了铜资源而增强电路板的性能，并没有降低后续制程的难度，恰恰相反，这样的制程在以下几个方面，对电路板性能和制程有负面影响：
第一，孔壁导电层厚度比板面导电层厚度小，造成Z向导电链路与X、Y平面导电链路电性能不一致。第二，电路板电镀孔壁工序产生的导电层，成了未来导电图形导电层的顶层，在趋肤效应的作用下，是频率较高的电信号传输的主要介质，而电路板生产中用电镀技术沉积出铜层的质量，比材料原有的用电铸或压延技术制造出的铜箔的纯度略低，晶体略粗糙，电气和机械性能质量略差，因此，导电层厚度的增加反而不利于信号高速、高频传输。第三，铜箔厚度的增加及其导致的侧向蚀刻是一种制约导电图案精细度的因素，用化学蚀刻技术制造导电图案过程中，蚀刻液与铜箔接触进行蚀刻，蚀刻除了垂直向铜箔深度进行，由于蚀刻液与导线两侧面接触，使得蚀刻同时也在导线的两个侧向进行，被蚀刻的铜层越厚，时间越长，侧向蚀刻现象越严重，侧向蚀刻不仅减小了导线宽度，严重时还会产生断线。第四，铜箔厚而不匀，是用激光制导电图案技术广泛应用的瓶颈，显然，铜箔越厚，需要的激光能量就越大，需要加工的遍数就越多，加工过程会越慢；铜箔厚度越不均匀，光蚀过程越难，要么是铜箔厚度较大区域出现施加激光功率过小，去铜不净，残留铜影响绝缘性能现象，要么是铜箔厚度较小区域出现施加激光功率过大，烧蚀铜箔下面的绝缘材料，影响电路板质量现象。
现有的技术，导电图案制造过程的问题在于，传统蚀刻方法过程复杂，需要先用图形转移过程制造抗蚀掩膜，图形转移过程又需要使用光敏材料，还需要先制造用于选择性曝光用的掩膜版，且蚀刻制出导电图形后需要将抗蚀掩膜去除，伴随蚀刻出现的欠蚀刻、过蚀刻、侧蚀刻、蚀刻不匀现象常常使得质量控制各因素间顾此失彼，问题重重；而激光直接去除有机材料制抗蚀刻掩膜、抗电镀掩膜、阻焊掩膜，以及直接去除导电铜箔方法制导电图形过程虽然简单，但因为激光光斑直径小，需要逐点逐线加工，速度慢，效率低。此外，在激光直接去除导电铜箔方法制导电图形加工中，因为基板上的铜箔层在孔金属化后厚度变得更厚、厚度更不均匀，激光能量很难实时做相应变化，难以保证去除质量。
阻焊图案制作以及可焊性涂覆的问题在于，和制造导电图形一样，传统技术制阻焊图案，是一个图形转移过程，需要使用光敏材料，还需要先制造用于选择性曝光的掩膜版，烘烤、曝光效果相互干涉，使得质量控制左右为难，阻焊剂上焊盘一类的缺陷频频出现。而无论是用热风整平、还是用化学镍金技术进行可焊性涂覆都存在着成份复杂，过程繁琐，会带来焊接机理不清而影响可靠性的困惑。
申请号为CN201410190917.2的发明人公布了一种电路板选择性电镀导电孔的方法，适合于高分子导电膜法直接电镀孔金属化工艺。其技术方案为，用抗电镀的，抗高分子导电膜沉积的，并且可以剥离的材料，即可剥胶和涂覆有硅橡胶粘接剂的聚酯薄膜，掩蔽住板面所有区域，钻孔后露出孔壁表面。因为这些材料具有抗沉积高分子导电膜需要的前处理且抗高分子导电膜沉积的性质，在后续的高分子导电膜直接电镀流程中，会只在孔壁上添加高分子导电膜，电镀时，电镀电源借助板面铜箔作为导电链接通道，向孔壁提供电流，实现只往孔壁上沉积铜的电镀加工。问题是，高分子导电膜法直接电镀的孔金属化工艺，需要用高锰酸根浓度为100g/L及以上溶液在温度为摄氏90度条件下处理70秒钟，无论是对可剥胶，还是对粘合聚酯薄膜的胶粘剂都会产生破坏性氧化作用，使与基材附着力本来就不大的掩蔽材料与覆铜箔结合力下降，出现离骨、分层、成缝、开口现象，必将导致掩蔽板面效果差，电镀铜加厚孔壁后，由于溶液渗入、漫流、浸泡等作用，反而会加重覆铜箔板板面铜箔厚薄不一的问题。此外，高分子导电膜法直接电镀孔金属化工艺适用范围有限，不适合多层电路板，综合考虑质量、成本等等因素，更需要解决传统的化学沉铜孔金属化技术、黑孔直接电镀孔金属化技术、钯膜法直接电镀孔金属化技术面临的只金属化和电镀孔壁难题。因为这些技术，在孔金属化前，都需要进行酸、碱或有机溶剂处理，显然，上述应用可剥性胶状材料的技术方案强度不足，尚不能应用于主流的孔金属化技术中，必须另外寻找更适合的材料和方法。
综上所述，不难看到，当前的电路板制造技术中包含着一系列的间接加工、化学处理、湿法制造流程。这些单功能流程各有各的固有技术局限，而且，它们之间相互牵制，互为结果，是限制更高质量、更高效率、更加环境友好的根本原因，既需要对各个单功能流程进行改进、更新，还需要在整体上综合优化，升级。
发明内容
针对现有技术不能只电镀加厚孔的不足，本发明开发了一种新型制造方法，本发明的技术方案如下：
一种用激光加工电镀孔抗镀及导电图案的制电路板方法，钻孔并在孔及板面沉积薄金属层，贴非光敏掩蔽膜，激光去除遮盖孔壁的掩蔽层露出孔壁后，只电镀加厚孔内导电层，在孔壁上电镀可焊性金属，用激光制导电图案，往非线路区域上涂覆非光敏阻焊剂，在组装现场用激光制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；其步骤为：
(1)在完成钻孔的双面、多层电路板的在制产品上沉积起始导电层，电镀铜至厚度可耐受后续工序；
(2)往板面上贴非光敏有机膜，作为抗电镀掩蔽膜；
(3)用激光去除覆盖在孔壁区域的掩蔽材料，制出抗电镀图案，用激光去除电镀夹具夹持点表面的抗电镀掩蔽膜层，露出与电镀夹具接触区域的铜表面；
(4)电镀，在孔壁上沉积铜加厚导电层至终检需要的厚度；
(5)电镀，在孔壁上沉积可焊性金属；
(6)用激光去除非线路区域上的抗电镀掩蔽膜；
(7)用激光去除非线路区域的铜箔，制出导电图案；
(8)往非线路区域上涂覆并一次性固化非光敏阻焊剂；
(9)在组装现场用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；
(10)向连接盘上添加焊料，进行元件贴装、插装，进行重熔焊接及或波峰焊接。
所述的步骤(2)的非光敏有机膜由不同形态和成份的若干层组成，其中，与电路板接触的层具备粘性和流动性。
所述的步骤(2)的非光敏有机膜具备抗/防镀性能、阻/防焊接性能，覆在线路区域的抗电镀掩蔽膜不需要去除，作为线路区域的阻焊膜。
所述的步骤(2)包括用电泳、真空镀膜、气相沉积技术往板面及孔壁沉积非光敏有机成膜物质；包括使用现有技术涂覆液体光敏材料和干性光敏膜。
所述的步骤(8)涂覆方法包括喷印、漏印；涂覆厚度达到其固化后与线路上的掩蔽膜平齐或按设计要求。
所述的步骤(7)、(8)包括制出导电图案后，用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜。
所述的步骤(7)、(8)还包括用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜后，应用现有技术和材料全板面涂覆并一次性固化光敏的和非光敏的阻焊剂。
所述的步骤(8)还包括在裸板制造场所，应用现有技术和材料全部涂覆并一次性固化光敏的和非光敏的阻焊剂后，用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁处理。
具体说明如下：
本发明，一种用激光加工电镀孔抗镀及导电图案的制电路板方法，包括用非光敏材料做掩蔽膜以及激光光蚀去除该掩蔽膜露出孔；包括只电镀加厚孔内导电层；包括用激光制导电图案；包括只往非线路区域上涂覆非光敏阻焊剂；包括在组装现场用激光制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，能达到整体上缩短制造流程，提升质量和效率，降低成本，环境友好的目标。
步骤(1)在完成钻孔的双面、多层电路板的在制产品上沉积起始导电层，电镀铜至厚度可耐受后续工序；
在起始导电层上制作薄铜的目的是为了增加制程的可靠性，其厚度达到保证过程可靠的下限即可，例如，传统的化学沉铜后，或用碳膜法黑孔化后，电镀1μm-5μm薄铜。
步骤(2)往板面上贴非光敏有机膜，作为抗电镀掩蔽膜；
现有技术一般采用光致干膜作为抗电镀掩膜，光致干膜为三层结构，光敏胶涂层在载膜和保护膜之间，由胶粘剂和光聚合单体等组成，形成图案过程较复杂，要经过光绘制版、贴膜、曝光、显影工序；而且，价格贵，强度不高且厚度较大，一般在20μm以上，分辨率受限，掩蔽效果较差。本发明的掩蔽膜不需要具备光敏感性能，一般的预涂覆压敏涂层膜、热敏涂层膜即可满足要求，热压涂覆，激光直接去除形成图案，流程简单；并且，分辨率高，价格便宜，强度较高，掩蔽能力好，可以分步去除，经受多次电镀过程。例如，热压贴厚度为20μm热敏PI、PVC、PC、PET、PP膜作为抗电镀掩膜，也可以使用派瑞林做掩膜。
所述的步骤(2)的非光敏有机膜由不同形态和成份的若干层组成，其中，与电路板接触的层具备粘性和流动性。非光敏有机膜具备抗/防镀性能、阻/防焊接性能，覆在线路区域的抗电镀掩蔽膜不需要去除，作为线路区域的阻焊膜。
所述的步骤(2)包括用电泳、真空镀膜、气相沉积技术往板面及孔壁沉积非光敏有机成膜物质；包括使用现有技术涂覆液体光敏材料和干性光敏膜。
步骤(3)用激光去除覆盖在孔壁区域的掩蔽材料，制出抗电镀图案，用激光去除电镀夹具夹持点表面的抗电镀掩蔽膜层，露出与电镀夹具接触区域的铜表面；
激光去除孔区域上的抗电镀掩蔽膜层，为药液进孔开窗。例如，用波长1064nm的脉冲IR激光，以孔内径为外轮廓，环切成块去除或光蚀逐点去除掩盖在孔壁上的掩蔽膜，露出孔壁。为了解决电镀孔壁时，总面积过小，电力线分步不均，电流密度不容易控制等问题，可在制作孔壁电镀图案时，用激光去除非线路部分无电气功能的死铜区域，或其导电层需要去除且不对后续去除过程产生负面影响的区域，或铜厚不影响其功能的区域，或增加铜厚对功能有正面影响的区域上的抗电镀掩孔膜，增加导电区域面积，分散电力线，形成有利于镀孔壁的平衡电镀过程的图案。
用激光制电镀孔壁的图案也包括去除非线路且与线路间隔大于30μm以上，优选间隔大于50μm的无电气功能的死铜区域，或其导电层需要去除且不对后续去除过程产生负面影响的区域，或铜厚不影响其功能的区域，或增加铜厚对功能有正面影响的区域上的抗电镀掩孔膜，形成有利于镀孔壁的平衡电镀图案。
步骤(4)电镀，在孔壁上沉积铜加厚导电层至终检需要的厚度；
本步骤的控制点是电镀时间。此时，板面上除孔壁和电镀平衡块以外，全部区域上都有掩膜覆盖，掩膜是绝缘材料，虽然与电镀药液接触，但表面上沉积不上铜，因此，只有孔壁和平衡块在电镀过程中能沉积铜，电镀时间足够，就能在孔壁上获得足够厚度的铜沉积层，达到了选择性控制孔壁铜厚的目的。
步骤(5)电镀，在孔壁上沉积具有抗蚀性及可焊性金属；
电镀的金属，需要具备步骤(7)所需要的抗蚀性，同时，也应在电路板运输、存储时对相应区域起保护作用，在电路板组装时起增加焊接区的可钎焊性的功能。
本发明使用非光敏抗镀材料，掩蔽能力好，可以经受更长的电镀时间，也可以耐受更严苛的镀液及操作条件。此外，本发明的技术，因为板面其它区域有高聚物薄膜掩蔽，可以只在孔壁，以及电镀平衡块表面上沉积金属，镀覆面积相对小，节约物料。因此，可选同时具有抗蚀性、保护性，又具有可焊性金属的品种更多，例如镍和金。
步骤(6)用激光去除非线路区域上的有机膜材料，露出非线路铜，得到抗蚀刻掩蔽图案；
用激光去除非线路区域上的抗电镀掩蔽膜时，当需要去除的区域周长与聚焦激光光束直径比值较小时，优选小于10时，用聚焦激光束采用逐点逐线光蚀法去除基材表面上的掩蔽膜以及其下的导电金属铜；需要去除的区域周长与聚焦激光光束直径比值较大时，优选大于15时，先用聚焦激光束沿需要去除区域包络线内侧并以该包络线为界逐点光蚀去除基材表面上的掩蔽膜以及其下的导电金属铜，直至在该区域上未被去除的部分周围形成闭合的绝热沟道，再用低于去除金属铜所需最低光光功率密度但直径较大的激光光束加热未被去除的区域，使其上的抗电镀掩蔽膜与其下的导电金属铜同时脱离基材表面被去除。
用激光去除非线路区域上的抗电镀掩蔽膜时，保持所用聚焦激光光功率密度大于去除有机材料所需的最低功率密度，优选大于去有机材料所需最低光功率密度的1.2倍且低于或接近于去除其下所覆盖的金属层所需最低光功率密度，根据去除的区域形状和尺寸改变聚焦激光光束直径，以降低或去除激光加工区域的搭接，提高加工效率。激光去除非线路区域上的抗电镀掩蔽膜时也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。
步骤(7)用激光去除非线路区域的铜箔，制出导电图案。
步骤(7)包括制出导电图案后，用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜。
因为本发明能够选择性地电镀孔，所以用激光去除非线路区域的导电材料的技术更容易实施。现在通用的制造电路板技术，在孔金属化电镀过程之后，由于孔化系统均镀能力的限制，在同一块基板材料上的不同区域，铜的沉积速度不同，导致总导电层厚度出现较大差异。这样，用激光光蚀去除非线路部分的导电层时，如果激光参数不随铜厚变化，要么导致总铜厚度大的部位去铜不净，残留铜影响绝缘性能，要么导致对总铜厚度小的部位施加能量过大，烧蚀绝缘材料问题。
实施本发明选择性电镀孔和导电图案的技术方案，可以不在非线路区域，特别是可以不在激光光蚀去除路径上沉积铜，保持激光光蚀路径下导电层为原始铜箔，厚度均匀，降低激光加工难度。本发明采用德中技术的分条与剥离法/Striping&Stripping，先用激光光蚀，逐点、逐层地将导电材料汽化，形成封闭的分隔线，把需要去除的导电层区域细分为相互绝热的面积在某确定范围内的小片，称为分条/Striping；然后，再用激光去加热小片，降低小片与基板的结合力，使其成片脱离基板，称为剥离/Stripping。
实施激光分条与剥离技术，并不一定先去掉非线路区域的抗电镀掩蔽膜，例如，用紫外波段激光加工，或皮秒激光在分条时，可将掩蔽膜和其下的铜箔层一起用激光光蚀汽化，直至绝缘基材层止，形成绝热沟道；剥离时，对掩蔽膜和其下的铜箔层一起加热，通过热变形和与绝缘基材的结合力的降低，成块剥离。为了适合激光加工，抗电镀掩蔽膜可以选择有颜色的材料，以产生更好的吸收效果。
激光去除非线路区域上的铜箔时保持所用聚焦激光光功率密度大于去除导电金属铜层所需最低光功率密度，并小于去除导电金属铜层所需最低光功率密度的3倍，根据去除的区域形状和尺寸改变聚焦激光光束直径，以降低或去除激光加工区域的搭接，提高加工效率。激光去除非线路区域上的铜箔时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。
步骤(8)往非线路区域上涂覆并一次性固化非光敏阻焊剂；
步骤(8)还包括用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜后，应用现有技术和材料全板面涂覆并一次性固化光敏的和非光敏的阻焊剂。
现有技术一般采用液体光敏油墨作为阻焊剂，阻焊剂中含有胶粘剂和光聚合单体，形成图案过程非常复杂，要经过涂覆、预烘、曝光、显影、固化等多道工序；而且，价格贵，分辨率不高，在细节距连接盘之间涂覆质量很难保证。本发明的阻焊剂不需要具备光敏感性能，一般的预涂覆压敏涂层膜、热敏涂层膜即可满足要求，价格便宜，分辨率高，可以制作精细的图案结构。此外，本发明采用热压涂覆，不需要额外的固化过程，阻焊图案留待元件组装前现场用激光制作，流程简单。例如，热压贴厚度为20μm-200μm热敏PI、PVC、PC、PET、PP膜作为阻焊剂，也可以使用派瑞林做阻焊剂。
所述的步骤(8)涂覆方法包括喷印、漏印；涂覆厚度达到其固化后与线路上的掩蔽膜平齐或按设计要求。
步骤(9)在组装现场用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；
本步骤，可以在同一设备一步完成，也可以在不同设备上分两步进行，即，第一步：制作阻焊图案，生成焊接区：用一种激光选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊剂涂覆层，制作出阻焊图案，生成焊接区；第二步，对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用另一种激光去除焊接区表面的阻焊剂残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。
步骤(10)向连接盘上添加焊料，进行元件贴装、插装，进行重熔焊接及或波峰焊接。
本发明能整体上优化并缩短电路板板制造流程，提升质量和效率，降低成本，环境友好。用非光敏材料作为抗电镀材料，只电镀加厚孔内导电层，只在孔壁上电镀可焊性金属，用激光制造电镀孔图案、导电图案、阻焊图案，步骤少，成本低，可以制造更精细电路板。本发明适合各种电路板大批量生产，也适合电路板样品及小批量、多品种制作。
本发明的优点和效果是：
1、本发明可以选择性地电镀孔，镀层厚度控制容易，特别是可以只电镀加厚孔，能解决孔壁镀层厚度偏薄问题，能解决孔壁镀层厚度与线路镀铜厚度不一致问题。
2、本发明使用激光直接去除方法制造电镀孔壁图案，可以使用非光敏材料作为抗电镀材料，降低成本，而且耐电镀性能好，可以制造更厚的孔壁导电层。
3、本发明实现只电镀孔，非线路部分导电层厚度不增加，适合使用激光直接去非线路部位的铜箔制造导电图案，不需要去除抗电镀材料，步骤少，可以制造更精细的导电图案。
4、本发明在激光制造导电图案时，可以同时去除抗电镀掩膜，不再需要专门的去膜过程，步骤少。
5、本发明用预涂热敏、压敏阻焊材料的薄膜作为阻焊剂，分别用不同波长、脉冲宽度、功率密度的激光制造阻焊图案，效率更高，处理的效果更好。
附图说明
图1：实施例1工艺流程图；
图2：实施例2工艺流程图；
其中：1、绝缘基板 2、覆铜板铜层 3、起始导电层 4、电镀薄铜 5、抗电镀掩蔽膜6、孔电镀层 7、可焊性金属 8、阻焊材料层 9、经清洁和可焊性处理的表面 10、焊料 11、元件
附图中A\B\C\D\E\F\G\H每个字母都是各个步骤对应的是局部放大示意图。
具体实施方式
以下将结合实施实例，对本发明做进一步的说明。下述的实施实例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施实例来限定本发明的保护范围。
实施例1
电子工业中常用覆铜板为基础材料制作电路板，覆铜板包括绝缘基板1和覆铜板铜层2。
本实施例以双面印制电路板为例，具体加工步骤如下：
(1)电路板基材覆铜板包括绝缘基板1和覆铜板铜层2，覆铜板完成钻孔，在完成钻孔的双面电路板的在制产品上沉积起始导电层3，电镀铜至厚度可耐受后续工序，形成电镀薄铜4。；
在起始导电层上制作薄铜的目的是为了增加制程的可靠性，其厚度达到保证过程可靠的下限即可。
将完成钻孔的双面板黑孔后进行电镀。具体地，将钻完孔的双面板进行刷板，去除孔口毛刺，同时对板面进行清洁。然后正常黑孔、电镀铜，电镀参数：10ASF*30min，孔内镀层厚度约5um。
(2)往板面上贴非光敏高聚物薄膜，作为抗电镀掩蔽膜5。
现有技术一般采用光致干膜作为抗电镀掩膜，光致干膜为三层结构，光敏胶涂层在载膜和保护膜之间，由胶粘剂和光聚合单体等组成，形成图案过程较复杂，要经过光绘制版、贴膜、曝光、显影工序；而且，价格贵，强度不高且厚度较大，一般在20μm以上，分辨率受限，掩蔽效果较差。本发明的掩蔽膜不需要具备光敏感性能，一般的预涂覆压敏涂层膜、热敏涂层膜即可满足要求，热压涂覆，激光直接去除形成图案，流程简单；并且，分辨率高，价格便宜，强度较高，掩蔽能力好，可以分步去除，经受多次电镀过程。例如，热压贴厚度为20μm热敏PI、PVC、PC、PET、PP膜作为抗电镀掩膜，也可以使用派瑞林做掩膜。
对已镀完薄铜的双面进行刷板，对双面板表面进行粗化和清洁处理，增强铜面与将要贴合的高聚物薄膜的结合力。然后通过贴膜机在双面覆铜板上热压贴合具有抗电镀性能的高聚物薄膜RPET，博膜厚度约10um，贴合参数：压力15kg/cm2，温度95℃，速度100mm/min。
(3)用激光去除覆盖在孔壁区域的掩蔽材料，制出抗电镀图案，用激光去除电镀夹具夹持点表面的抗电镀掩蔽膜层，露出与电镀夹具接触区域的铜表面。用激光去除孔区域上的抗电镀掩蔽膜层，为药液进孔开窗。
具体地，本实施例采用20W紫外纳秒激光机去除孔壁区域、电镀夹具夹持点、电镀平衡块上的RPET薄膜，将电路板置于激光设备吸附台上，导入激光加工的工程资料数据，将电路板与加工数据精准对位，激光光蚀去除RPET薄膜。顶面加工完成后，翻转电路板，同样的方法去除覆铜板底面薄膜。加工参数如下：
(4)电镀，在孔壁上沉积铜加厚导电层至终检需要的厚度，形成孔电镀层6。
本步骤的控制点是电镀时间。此时，板面上除孔壁和电镀平衡块以外，全部区域上都有掩膜覆盖，掩膜是绝缘材料，虽然与电镀药液接触，但表面上沉积不上铜，因此，只有孔壁和平衡块在电镀过程中能沉积铜，电镀时间足够，就能在孔壁上获得足够厚度的铜沉积层，达到了选择性控制孔壁铜厚的目的。
因电镀面积较小，因此此步骤采用小电流密度进行电镀，电镀参数为：10ASF*120min，孔内镀层厚度约25um。
(5)在孔壁上电镀具有抗蚀性及可焊性金属，形成可焊性金属7。
电镀的金属，需要具备步骤(7)所需要的抗蚀性，同时，也应在电路板运输、存储时对相应区域起保护作用，在电路板组装时起增加焊接区的可钎焊性的功能。
本发明使用非光敏抗镀材料，掩蔽能力好，可以经受更长的电镀时间，也可以耐受更严苛的镀液及操作条件。此外，本发明的技术，因为板面其它区域有高聚物薄膜掩蔽，可以只在孔壁，以及电镀平衡块表面上沉积金属，镀覆面积相对小，节约物料。因此，可选同时具有抗蚀性、保护性，又具有可焊性金属的品种更多，例如镍和金。
根据电镀面积和镀层厚度要求，在孔壁以及焊盘上电镀软金，作为可焊性金属保护层。电镀软金参数：0.3ASD*10min，孔内镀层厚度约2um。
(6)用激光去除非线路区域上的有机膜材料，露出非线路铜，得到抗蚀刻掩蔽图案。
具体地，本实施例采用20W紫外纳秒激光机去除非线路区域上的RPET薄膜，将电路板置于激光设备吸附台上，导入激光加工的工程资料数据，将电路板与加工数据精准对位，激光光蚀去除RPET薄膜。顶面加工完成后，翻转电路板，同样的方法去除覆铜板底面薄膜。加工参数如下：
| 功率/W | 频率/kHz | 脉宽/ns | 加工速度/mm/s | 加工次数 |
| 5.5 | 150 | 20 | 800 | 1 |
(7)激光去除非线路区域上的铜箔，制出导电图案。
具体地，本实施例采用20W红外纳秒激光机去除非线路区域上的铜箔，制作导电图案。本实施例中激光去除区域的导电层为原始铜箔，厚度均匀，大大降低了激光加工难度。加工参数如下：
| 阶段 | 功率/W | 频率/kHz | 脉宽/ns | 加工速度/mm/s | 加工次数 | 备注 |
| 包络绝缘 | 15 | 200 | 100 | 800 | 1 | 聚焦 |
| 分条分片 | 15 | 200 | 100 | 800 | 1 | 聚焦 |
| 加热剥离 | 30 | 200 | 100 | 900 | 1 | 离焦 |
(8)往非线路区域上涂覆并一次性固化非光敏阻焊剂，形成阻焊材料层8；
现有技术一般采用液体光敏油墨作为阻焊剂，阻焊剂中含有胶粘剂和光聚合单体，形成图案过程非常复杂，要经过涂覆、预烘、曝光、显影、固化等多道工序；而且，价格贵，分辨率不高，在细节距连接盘之间涂覆质量很难保证。本发明的阻焊剂不需要具备光敏感性能，一般的预涂覆压敏涂层膜、热敏涂层膜即可满足要求，价格便宜，分辨率高，可以制作精细的图案结构。此外，本发明采用热压涂覆，不需要额外的固化过程，阻焊图案留待元件组装前现场用激光制作，流程简单。例如，热压贴厚度为20μm-200μm热敏PI、PVC、PC、PET、PP膜作为阻焊剂，也可以使用派瑞林做阻焊剂。
使用静电喷涂工艺在双面板非线路区域上喷涂苏州广信感光新材料股份有限公司的型号为KSM-386热固性油墨，并一次性全固化，固化条件：150℃*30min，阻焊油墨厚度约20um。
(9)在组装现场用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，形成经清洁和可焊性处理的表面9；
本步骤，可以在同一设备一步完成，也可以在不同设备上分两步进行，即，第一步：制作阻焊图案，生成焊接区：用一种激光选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊剂涂覆层，制作出阻焊图案，生成焊接区；第二步，对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用另一种激光去除焊接区表面的阻焊剂残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。
具体地，首先用激光去除焊接区导电体上的RPET薄膜，去除参数同步骤(6)，然后换一种单脉冲能量更小的紫外皮秒激光对焊接区域进行清洁和可焊性处理，加工参数如下：
| 功率/W | 频率/kHz | 脉宽/ps | 加工速度/mm/s | 加工次数 |
| 10 | 1000 | 12 | 2000 | 1 |
(10)向连接盘上添加焊料10，进行元件11贴装、插装，然后进行重熔焊接和选择性波峰焊接。
实施例2
电子工业中常用覆铜板为基础材料制作电路板，覆铜板包括绝缘基板1和覆铜板铜层2。
本实施例以已经完成内层线路制作的四层电路板为例，具体加工步骤如下：
(1)电路板基材覆铜板包括绝缘基板1和覆铜板铜层2，覆铜板完成钻孔，在完成钻孔的四层电路板的在制产品上沉积起始导电层3，电镀铜至厚度可耐受后续工序，形成电镀薄铜4。
在起始导电层上制作薄铜的目的是为了增加制程的可靠性，其厚度达到保证过程可靠的下限即可。具体地，将钻完孔的电路板进行刷板，去除孔口毛刺，同时对板面进行清洁。然后经除胶渣后进行沉铜电镀，电镀参数：10ASF*35min，孔内镀层厚度约5um。
(2)往板面上贴非光敏高聚物薄膜，作为抗电镀掩蔽膜5。
将电镀完薄铜的四层电路板刷板后烘干，然后热压贴合抗电镀的高聚物薄膜RPP，贴合参数：压力15kg/cm2，薄膜厚度约10um，温度95℃，速度100mm/min。
(3)用激光去除覆盖在孔壁区域的掩蔽材料，制出抗电镀图案，用激光去除电镀夹具夹持点表面的抗电镀掩蔽膜层，露出与电镀夹具接触区域的铜表面。
具体地，本实施例采用20W紫外纳秒激光机去除孔壁区域、电镀夹具夹持点、电镀平衡块上的RPP薄膜，将电路板置于激光设备吸附台上，导入激光加工的工程资料数据，将电路板与加工数据精准对位，激光光蚀去除RPP薄膜。顶面加工完成后，翻转电路板，同样的方法去除底面薄膜。加工参数如下：
| 功率/W | 频率/kHz | 脉宽/ns | 加工速度/mm/s | 加工次数 |
| 6.5 | 200 | 20 | 600 | 1 |
(4)电镀，在孔壁上沉积铜加厚导电层至终检需要的厚度，形成孔电镀层6。
本步骤的控制点是电镀时间。此时，板面上除孔壁和电镀平衡块以外，全部区域上都有掩膜覆盖，掩膜是绝缘材料，虽然与电镀药液接触，但表面上沉积不上铜，因此，只有孔壁和平衡块在电镀过程中能沉积铜，电镀时间足够，就能在孔壁上获得足够厚度的铜沉积层，达到了选择性控制孔壁铜厚的目的。
因电镀面积较小，因此此步骤采用小电流密度进行电镀，电镀参数为：10ASF*120min，孔内镀层厚度约25um。
(5)在孔壁上电镀具有抗蚀性及可焊性金属，形成可焊性金属7。
电镀的金属，需要具备步骤(7)所需要的抗蚀性，同时，也应在电路板运输、存储时对相应区域起保护作用，在电路板组装时起增加焊接区的可钎焊性的功能。
本发明使用非光敏抗镀材料，掩蔽能力好，可以经受更长的电镀时间，也可以耐受更严苛的镀液及操作条件。此外，本发明的技术，因为板面其它区域有高聚物薄膜掩蔽，可以只在孔壁，以及电镀平衡块表面上沉积金属，镀覆面积相对小，节约物料。因此，可选同时具有抗蚀性、保护性，又具有可焊性金属的品种更多，例如镍和金。
根据电镀面积和镀层厚度要求，在孔壁以及焊盘上电镀软金，作为可焊性金属保护层。电镀软金参数：0.3ASD*15min，孔内镀层厚度约2um。
(6)用激光去除非线路区域上的有机膜材料，露出非线路铜，得到抗蚀刻掩蔽图案。
用激光将四层电路板非线路区域上的RPP抗电镀掩蔽膜去除，去除方法和参数同步骤(3)。
(7)激光去除非线路区域上的铜箔，制出导电图案。
具体地，本实施例采用20W红外纳秒激光机去除非线路区域上的铜箔，制作导电图案。本实施例中激光去除区域的导电层为原始铜箔，厚度均匀，大大降低了激光加工难度。加工参数如下：
(8)整板涂覆并一次性固化非光敏阻焊剂，形成阻焊材料层8。
本实施例以在四层电路板上整板压合PI薄膜作为阻焊剂。具体地，在压合PI膜之前，先用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜，去除方法和参数同步骤(3)，然后再使用层压机对完成叠片的电路板及PI膜进行压合，PI膜为杜邦生产的Kapton HN膜，厚度为25um，层压时使用硅橡胶垫作为热压合衬垫。压合前需要用激光把RPP掩蔽膜全部去除。依据材料特性，热压合阶段及参数如下：
| 序号 | 压合压强(N/cm2) | 压合温度(℃) | 压合时间(分钟) |
| 阶段1 | 24 | 80 | 15 |
| 阶段2 | 94 | 140 | 25 |
| 阶段3 | 188 | 180 | 25 |
| 阶段4 | 188 | 220 | 60 |
| 阶段5 | 188→0 | 220→室温 | 45 |
(9)在组装现场用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，形成经清洁和可焊性处理的表面9；
本步骤，可以在同一设备一步完成，也可以在不同设备上分两步进行，即，第一步：制作阻焊图案，生成焊接区：用一种激光选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊剂涂覆层，制作出阻焊图案，生成焊接区；第二步，对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用另一种激光去除焊接区表面的阻焊剂残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。
具体地，本实施例采用20W紫外纳秒激光机进行阻焊图案的制作，将电路板置于激光设备吸附台上，导入激光加工的工程资料数据，将电路板与加工数据精准对位，激光光蚀PI成型阻焊图案。顶面加工完成后，翻转电路板，同样的方法完成底面阻焊图案的制作。加工参数如下：
| 功率/W | 频率/kHz | 脉宽/ns | 加工速度/mm/s | 加工次数 |
| 6 | 200 | 20 | 600 | 1 |
采用紫外皮秒激光对焊接区域进行清洁和可焊性处理，加工参数如下：
| 功率/W | 频率/kHz | 脉宽/ps | 加工速度/mm/s | 加工次数 |
| 10 | 1000 | 12 | 2000 | 1 |
(10)向连接盘上添加焊料10，进行元件11的贴装、插装，然后进行重熔焊接和选择性波峰焊接。
本发明公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (8)
1.一种用激光加工电镀孔抗镀及导电图案的制电路板方法，其特征在于：钻孔并在孔及板面沉积薄金属层，贴非光敏掩蔽膜，激光去除遮盖孔壁的掩蔽层露出孔壁后，只电镀加厚孔内导电层，在孔壁上电镀可焊性金属，用激光制导电图案，往非线路区域上涂覆非光敏阻焊剂，在组装现场用激光制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；其步骤为：
(1)在完成钻孔的双面、多层电路板的在制产品上沉积起始导电层，电镀铜至厚度可耐受后续工序；
(2)往板面上贴非光敏有机膜，作为抗电镀掩蔽膜；
(3)用激光去除覆盖在孔壁区域的掩蔽材料，制出抗电镀图案，用激光去除电镀夹具夹持点表面的抗电镀掩蔽膜层，露出与电镀夹具接触区域的铜表面；
(4)电镀，在孔壁上沉积铜加厚导电层至终检需要的厚度；
(5)电镀，在孔壁上沉积可焊性金属；
(6)用激光去除非线路区域上的抗电镀掩蔽膜；
(7)用激光去除非线路区域的铜箔，制出导电图案；
(8)往非线路区域上涂覆并一次性固化非光敏阻焊剂；
(9)在组装现场用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；
(10)向连接盘上添加焊料，进行元件贴装、插装，进行重熔焊接及或波峰焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤(2)的非光敏有机膜由不同形态和成份的若干层组成，其中，与电路板接触的层具备粘性和流动性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤(2)的非光敏有机膜具备抗/防镀性能、阻/防焊接性能，覆在线路区域的抗电镀掩蔽膜不需要去除，作为线路区域的阻焊膜。
4.根据权利要求所述的方法，其特征是，步骤(2)包括用电泳、真空镀膜、气相沉积技术往板面及孔壁沉积非光敏有机成膜物质；包括使用现有技术涂覆液体光敏材料和干性光敏膜。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤(8)涂覆方法包括喷印、漏印；涂覆厚度达到其固化后与线路上的掩蔽膜平齐或按设计要求。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤(7)、(8)包括制出导电图案后，用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜。
7.根据权利要求1、5或6所述的方法，其特征是，步骤(7)、(8)包括用激光去除板面上全部剩余的抗电镀掩蔽膜后，应用现有技术和材料全板面涂覆并一次性固化光敏的和非光敏的阻焊剂。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征是步骤(8)包括在裸板制造场所，应用现有技术和材料全部涂覆并一次性固化光敏的和非光敏的阻焊剂后，用激光去除焊接区导电体上的有机材料，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁处理。
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