CN114071883A - 一种pcb大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺及pcb加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺及PCB加工方法，包括采用感光油墨进行塞孔、丝印湿膜油墨、曝光、显影、酸性蚀刻、褪膜的步骤。本发明的湿膜工艺相较于原有的干膜盖孔进行酸性蚀刻的工艺能克服干膜大孔盖孔能力不足的缺陷，同时由于湿膜油墨的厚度更薄，更有利于提高酸性蚀刻线路的制作能力。

Description

一种PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺及PCB加工方法
技术领域
本发明涉及PCB制作领域，尤其涉及一种PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺及PCB加工方法。
背景技术
印制线路板(PCB)被称为电子产品之母，近年来在中国发展迅速。目前，5G通信产业基站建设以及商业化布局在加速进行，5G商用过程中对终端电子消费类(智能手机、穿戴式设备等)、大数据处理与传输通信设备(含服务器，交换机等)，自动驾驶毫米波硬件(激光雷达等)带来巨大的发展空间。同时作为电子产品之母的PCB同步快速发展与产品升级，其中通信类PCB首当其冲，成为PCB最为热门发展方向。
PCB在图形线路制作中，酸性蚀刻是内层图形或部分外层图形制作的主流工艺，采用酸性蚀刻在业内也称为负片蚀刻；PCB设计图形线路面上以及PTH(金属化孔)都需要用抗蚀刻干膜进行覆盖，此干膜作为抗蚀刻干膜进行后段的酸性蚀刻，从而制作出图形以及保护PTH的孔内铜层。
但由于干膜为有机材料存在一定的韧性与强度；由于酸性蚀刻采用喷淋蚀刻药水的方式进行，其干膜在掩盖孔结构时抗蚀刻膜需承受住一定的压力，当通孔孔径越大其承受的压力越大，当超出干膜与孔口边缘干膜与铜的结合力时，干膜将出现破孔(干膜出现剥离或破开)，导致蚀刻药水进行金属化孔内，进而将铜蚀刻形成电路开路。这一问题已成为PCB制造业内在进行酸性蚀刻时的主要技术瓶颈。此外，由于外层酸性蚀刻工艺制作线路时一般采用干膜，其成本高；同时由于干膜厚度一般在30μm附近，对于酸性蚀刻受蚀刻因子影响，厚度越厚蚀刻因子越小，制作线路能力也受到影响。
CN112739039A公开了一种大PTH孔、细线路PCB的制作方法，包括以下步骤：在生产板上钻孔，所钻的孔中包括孔径≥5mm的大孔；通过沉铜和全板电镀使孔金属化；在生产板上贴干膜，而后依次通过曝光和显影去除非大孔处的干膜，形成盖孔干膜，使干膜仅盖住所述大孔；在生产板上涂布湿膜，而后依次通过曝光和显影形成外层线路图形，且外层线路图形中包括包覆住盖孔干膜的盖孔图形；通过酸性蚀刻去除非外层线路图形处的铜层，而后退掉湿膜和干膜，制得精细的外层线路。该专利先用干膜封孔，而后再在板上涂布湿膜，因孔口处的湿膜下方存在干膜，利用干膜的承载和加大孔口处膜的厚度，避免了在后期蚀刻时孔口处的湿膜破损导致孔内铜被蚀刻掉的问题，并采用湿膜和负片工艺制作出精细线路，从而利用干膜和湿膜的组合使用解决了现有技术中不能同时满足大孔径PTH和精细线路制作的问题。但该工艺实际使用时，较难控制孔口处膜的厚度，更难避免厚度过厚导致的蚀刻因子的影响。
目前行业内针对大孔(孔径4.0mm以上，在开窗单边长度一定情况下)的干膜盖孔蚀刻出现的破孔问题，解决的手段与方法并不多。，此问题已经成为整个行业的痛点问题。因此，急需一种全新的工艺针对PCB大孔进行盖孔蚀刻，既能解决干膜可能出现破孔的问题，又不影响制作线路能力。
发明内容：
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，既能解决干膜可能出现破孔的问题，又不影响制作线路能力，从而实现湿膜油墨作为抗蚀刻油墨在工艺方法上的应用。
本发明的另一目的在于提供一种PCB加工方法。
为实现以上发明目的，本发明采用以下的技术方案：
一种PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，包括以下步骤：
S01塞孔：采用感光油墨进行丝印塞孔，将PCB上目标大孔塞满；
S02丝印湿膜油墨：采用感光油墨进行丝印湿膜油墨，涂覆整个PCB产品的表面；
S03曝光：按PCB设计的目标线路图形进行曝光处理；
S04显影：使用弱碱性溶液使未产生光聚合交联反应的湿膜反应溶解掉，露出铜箔层；
S05酸性蚀刻：将产品进行酸性蚀刻，将显影后露出的铜箔层溶解，露出介质层表面；
S06褪膜：将孔内以及产品表面的湿膜油墨进行化学去除，从而形成PCB所需要的线路图形。
在一个具体的实施方案中，所述大孔的通孔孔径≥4.0mm。
在一个具体的实施方案中，所述S01塞孔中塞孔后静置5-10min，在60℃-90℃优选70℃温度下预烤10-20min。
在一个具体的实施方案中，所述S02丝印湿膜油墨中湿膜油墨的厚度为7-12μm。
在一个具体的实施方案中，所述S02丝印湿膜油墨后静置5-10min，在60℃-90℃优选70℃温度下预烤10-20min。
在一个具体的实施方案中，所述S03曝光中采用LDI曝光机或UV平行光曝光机进行曝光，曝光后静置10-30min。
在一个具体的实施方案中，所述S04显影中采用质量浓度为1-2％的Na2CO3溶液进行显影，显影压力为1-3kg/cm2，显影速度1-3m/min。
在一个具体的实施方案中，所述S05酸性蚀刻中的蚀刻药水为HCl+CuCl2，蚀刻压力2-5kg/cm2，蚀刻温度30-40℃。
在一个具体的实施方案中，所述S06褪膜中采用质量浓度为3-5％的NaOH溶液进行腿膜，腿膜压力1-3kg/cm2。
本发明的再一方面，一种PCB加工方法，包括前述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺。
现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的湿膜工艺解决了干膜盖孔蚀刻时由于存在干膜掩孔能力边界导致部分大孔出现破孔的制程技术问题，大大地提升了制程良率。
2)本发明采用湿膜工艺进行外层酸性蚀刻线路制作，湿膜与干膜相比成本更低，可有效地降低成本。
3)本发明的湿膜工艺的湿膜厚度一般为7-12μm，相比于干膜的厚度15μm以上，由于抗蚀保护层的厚度越厚对于酸性蚀刻方法其蚀刻因子越小，越不利于精细线路制作，因此采用感光湿膜油墨可提升线路的制作能力。
附图说明
图1为现有技术酸性蚀刻制作线路的流程示意图。
图2为本发明湿膜工艺的流程示意图。
其中，S1-来料产品、S2-干膜贴膜、S3-干膜曝光显影、S4-酸性蚀刻、S5-褪膜、S01-塞孔、S02-丝印湿膜油墨、S03-曝光显影、S04-酸性蚀刻、S05-褪膜。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明的权利要求范围内其他任何公知的改变。
现有技术的酸性蚀刻制作线路如图1所示，S1步骤的来料产品任选地经过打磨处理等，在PTH孔表面进行S2干膜贴膜步骤，再经过S3干膜曝光显影步骤、S4酸性蚀刻步骤、S5褪膜步骤得到PCB所需要的线路图形。
但目前PCB采用干膜盖孔进行酸性蚀刻时存在的干膜盖孔能力面对大孔盖孔时存在的问题以及外层无法进行湿膜抗蚀油墨应用的痛点，开发了一种新型的工艺技术路线达到解决上述问题的目的。
如图2所示，本发明的湿膜工艺包括S1来料产品经过步骤S01的感光湿膜油墨塞孔步骤，将PTH大孔塞满感光湿膜油墨加以保护，从而避免了干膜破孔导致后续铜箔被蚀刻形成的开路制程缺陷；塞孔后进行S02丝印湿膜油墨步骤，在整个产品的表面涂覆湿膜感光油墨；再进行S03曝光显影步骤，按PCB设计的目标线路图形进行曝光处理，再使用弱碱性溶液使未产生光聚合交联反应的湿膜反应溶解掉，露出铜箔层；S04酸性蚀刻步骤，将产品进行酸性蚀刻，将显影后露出的铜箔层溶解，露出介质层表面；S05褪膜步骤，将孔内以及产品表面的湿膜油墨进行化学去除，从而形成PCB所需要的线路图形。
本发明的关键在于采用感光湿膜油墨代替现有技术的干膜，并先将通孔采用感光湿膜油墨对PTH大孔进行填塞后，将通孔进行保护，没有像常规的干膜掩孔必然存在盖孔能力的极限那样，本发明的湿膜工艺能应对更大孔的酸性蚀刻制程能力，同时面临的风险更小，使得制程的良率大大提升。
具体地，步骤S01塞孔：采用感光油墨进行丝印塞孔，丝印可采用36T(43T)网版，印刷速度20-50mm/sec；印刷压力4-7kgf/cm2；网版与产品间距2-5mm；产品塞孔后静置5-10min；预烤温度70℃、预烤时长10-20min。通过该步骤，采用感光油墨进行丝印塞孔，将PCB上目标大孔塞满，加以保护。
步骤S02丝印湿膜油墨：采用感光油墨进行丝印油墨，涂覆在整个产品表面，丝印可采用36T(43T)网版，印刷速度20-50mm/sec；印刷压力4-7kgf/cm2；网版与产品间距2-5mm；产品涂覆后静置5-10min；预烤温度70℃、预烤时长10-20min。
其中，感光湿膜油墨优选为粘度大于100dPa.S、优选100-200dPa.S的感光油墨，有利于塞孔填充。其中，步骤S01和步骤S02中的感光湿膜油墨可以相同也可以不同，优选两步选用相同的感光湿膜油墨。
步骤S03曝光显影：采用LDI曝光机或UV平行光曝光机进行曝光，曝光后静置10-30min；采用1-2％质量浓度的Na2CO3溶液进行显影，显影压力1-3kg/cm2、显影速度1-3m/min。
步骤S04酸性蚀刻：将产品进行酸性蚀刻，其中，蚀刻所用药水为本领域常用的标准药水HCl+CuCl2；蚀刻压力2-5kg/cm2，蚀刻温度30-40℃，通过该步骤将显影后露出的铜箔层溶解，露出介质层表面。
步骤S05褪膜：将孔内以及产品表面的湿膜油墨进行化学去除，从而形成PCB所需要的线路图形。其中，采用质量浓度为3-5％的NaOH溶液进行腿膜，腿膜压力为1-3kg/cm2。
通过本发明的一种实现PCB大孔进行盖孔蚀刻的湿膜工艺方法，相较于原有的干膜盖孔进行酸性蚀刻的工艺能提升其大孔的盖孔能力以及酸性蚀刻线路的制作能力，制程良率也大幅提高。
其中，常规干膜工艺的最大盖孔直径仅为4.0mm，而本发明的油墨塞孔后最大盖孔直径可达4.0-8.0mm；对应地，常规干膜工艺量产外层线路一次良率仅为70-85％，而本发明的油墨塞孔后可达80-90％。
除有特别说明外，本发明的曝光显影、酸性蚀刻、褪膜等操作均为现有技术的常规操作，相关设备或工艺也可参考现有技术。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01塞孔：采用感光油墨进行丝印塞孔，将PCB上目标大孔塞满；
S02丝印湿膜油墨：采用感光油墨进行丝印湿膜油墨，涂覆整个PCB产品的表面；
S03曝光：按PCB设计的目标线路图形进行曝光处理；
S04显影：使用弱碱性溶液使未产生光聚合交联反应的湿膜反应溶解掉，露出铜箔层；
S05酸性蚀刻：将产品进行酸性蚀刻，将显影后露出的铜箔层溶解，露出介质层表面；
S06褪膜：将孔内以及产品表面的湿膜油墨进行化学去除，从而形成PCB所需要的线路图形。
2.根据权利要求1所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述大孔的通孔孔径≥4.0mm。
3.根据权利要求1或2所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S01塞孔中塞孔后静置5-10min，在60℃-90℃温度下预烤10-20min。
4.根据权利要求1或2所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S02丝印湿膜油墨中湿膜油墨的厚度为7-12μm。
5.根据权利要求4所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S02丝印湿膜油墨后静置5-10min，在60℃-90℃温度下预烤10-20min。
6.根据权利要求1或2所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S03曝光中采用LDI曝光机或UV平行光曝光机进行曝光，曝光后静置10-30min。
7.根据权利要求1或2所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S04显影中采用质量浓度为1-2％的Na2CO3溶液进行显影，显影压力为1-3kg/cm2，显影速度1-3m/min。
8.根据权利要求1或2所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S05酸性蚀刻中的蚀刻药水为HCl+CuCl2，蚀刻压力2-5kg/cm2，蚀刻温度30-40℃。
9.根据权利要求1或2所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺，其特征在于，所述S06褪膜中采用质量浓度为3-5％的NaOH溶液进行腿膜，腿膜压力1-3kg/cm2。
10.一种PCB加工方法，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的PCB大孔盖孔蚀刻的湿膜工艺。
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