CN114096080A - 印刷电路板中厚孔铜的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤：开料与烘烤、机械钻孔：利用钻孔机在基板上钻出用于层间连接的通孔、一次线路：前处理、压干膜、曝光、显影、电镀和退膜处理、树脂塞孔：利用树脂塞孔机将需要塞孔的通孔内塞满树脂、陶瓷研磨、电镀和二次线路：压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理。本制作工艺中电镀孔铜时，将面铜覆干膜并孔口开窗处理，因此在电镀孔铜时不会增加面铜的厚度，孔铜可以根据需要电镀任意的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板，具体涉及一种印刷电路板中厚孔铜的制作工艺。
背景技术
现代的PCB要求尺寸小、布线密度高，线路设计越来越细；而布线密度与表面铜厚是相矛盾的，布线密度越高，表面的铜厚需要越薄，反之亦然；随着布线密度增高对孔铜厚(金属化孔的孔壁铜厚)提出了更高的要求，现有技术中，正常生产的面铜比孔铜厚。因此在PCB生产中就出现了这一矛盾现象：随着人们对细线路的追求，需要面铜的厚度减薄而孔铜的厚度增厚，但目前工艺中，在满足客户孔铜厚度要求时，面铜同时增厚而很难生产出细线路。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，该制作工艺将面铜和孔铜分开电镀，使得两者的厚度不受工艺的限制，从而得到具有厚孔铜、薄面铜的印刷电路板，满足了客户需求。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1：开料与烘烤：将基板裁切成一定的尺寸，并放于烘箱中烘烤，所述基板包括芯板和面铜；
步骤2：机械钻孔：利用钻孔机在基板上钻出用于层间连接的通孔；
步骤3：一次线路：通过前处理、压干膜、曝光、显影、电镀和退膜处理，在干膜上制作出孔口开窗并将步骤2中形成的通孔壁镀上一层铜层，而形成具有导电性的通孔；
步骤4：树脂塞孔：利用树脂塞孔机将需要塞孔的通孔内塞满树脂15，塞孔后对基板进行烘烤，使得孔内树脂凝固；
步骤5：陶瓷研磨：利用研磨机对烘烤后板面上的树脂凸点进行研磨，研磨后孔内树脂与板面齐平；
步骤6：电镀：对面铜进行电镀处理，在面铜表面形成一层铜镀层，使得面铜的铜厚达到预设的厚度；
步骤7：二次线路：对电镀后的面铜进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到具有线路的成品印刷电路板。
优选地，上述步骤3中一次线路具体包括如下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对面铜表面进行粗化；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于面铜表面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除，在干膜上形成孔口开窗，便于通孔镀铜处理；
(5)镀铜：化学铜：在通孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除。
优选地，上述步骤4树脂塞孔工艺具体为：将产品固定在树脂塞孔机台面的导气垫板上，产品的底面朝上，而向产品中通孔内塞入树脂，导通孔中树脂饱满度达到100-110％。
优选地，上述步骤4树脂塞孔工艺中的具体工艺参数为：所述树脂的油墨粘度为450-550dpa.s、真空度为30-60pa、刮刀厚度为15-30mm、刮刀角度为2-5°、刮刀速度为15-30mm/s、工作环境温度为常温，烘烤条件为：温度130-160℃、时间40-60min。
优选地，上述步骤4树脂塞孔工艺中的具体工艺参数为：所述树脂的油墨粘度为500dpa.s、真空度为45pa、刮刀厚度为25mm、刮刀角度为3°、刮刀速度为10mm/s、工作环境温度为25℃，烘烤条件为：温度150℃、时间50min。
优选地，在上述步骤5陶瓷研磨工艺中，所述研磨机为八轴研磨机，且研磨机采用陶瓷刷包裹不织布对树脂凸点进行研磨。
优选地，上述步骤6中电镀具体包括如下步骤：
(1)去胶渣：清洁面铜表面，除去板面上杂质，以利于后续化学铜顺利附着；
(2)化学铜：在面铜表面通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层，以利于后续电化学铜顺利镀上；
(3)电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层，使得孔口进行盖孔电镀。
优选地，上述步骤7中二次线路具体包括如下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对面铜表面进行粗化；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于面铜表面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
(5)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成线路的制作，得到具有线路的基板；
(7)AOI：AOI系统对照蚀刻后线路与原始的设计线路之间的差异，对铜面上的线路进行检验。
本发明的有益效果是：本发明通过开料与烘烤、机械钻孔、一次线路、树脂塞孔、陶瓷研磨、电镀和二次线路得到具有厚孔铜的印刷电路板，本制作工艺中电镀孔铜时，将面铜覆干膜并孔口开窗处理，因此在电镀孔铜时不会增加面铜的厚度，孔铜可以根据需要电镀任意的厚度，为了保证通孔的信赖性，使用树脂将导通孔填满，因此孔不易爆裂，采用了VIPPO的工艺，即在pad上钻via孔，再用电镀盖孔的工艺，得到合适的面铜厚度。因此本发明中将面铜和孔铜分开电镀，使得两者的厚度不受工艺的限制，从而得到具有厚孔铜、薄面铜的PCB，满足了客户厚孔铜要求的条件下，也能够在薄面铜上制作出细线路，解决了目前的一大难题。本发明得到的PCB极大地提升了细线生产的能力、提升了孔信耐性，孔不易发生爆裂情况，而且提升了线路的良率，不易出现蚀刻不净的情况。
附图说明
图1为本发明中成品的结构示意图；
图2为本发明中基板的结构示意图；
图3为本发明中基板开孔后的结构示意图；
图4为本发明中基板一次线路后的结构示意图；
图5为本发明中基板塞孔后的结构示意图；
图6为本发明中基板电镀后的结构示意图；
图中：10-基板，11-芯板，12-面铜，13-通孔，14-干膜，15-树脂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
实施例：如图1-6所示，一种印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1：开料与烘烤：将基板10裁切成一定的尺寸，并放于烘箱中烘烤，所述基板10包括芯板11和面铜12；开料的目的是方便后续设备加工；烘烤的条件为：温度为122-148℃，烘烤的时间为2-4h；对基板进行烘烤以消除基板的应力防止基板翘曲，提高基板尺寸稳定性，减少基板的涨缩；所述基板10的铜层数没有限定，可为双层板或者多层板；
步骤2：机械钻孔：如图3所示，利用钻孔机在基板10上钻出用于层间连接的通孔13；Genesis系统将设计的CAM钻孔资料处理成可供钻孔机的工作资料，钻孔机读取程序后根据坐标钻出所需的孔；
步骤3：一次线路：如图4所示，通过前处理、压干膜、曝光、显影、电镀和退膜处理，在干膜14上制作出孔口开窗并将步骤2中形成的通孔壁镀上一层铜层，而形成具有导电性的通孔13；此工艺目的是为了在干膜上进行孔口开窗并对单独对孔壁进行电镀，在本工艺中电镀前，在面铜12上贴覆了一层干膜14，并在干膜上进行孔口开窗，因此电镀时只对孔壁进行镀铜，可以根据需求来电镀出合适的通孔镀铜厚度，此步骤可以单独形成厚孔铜以满足客户需求；
步骤4：树脂塞孔：如图5所示，利用树脂塞孔机将需要塞孔的通孔内塞满树脂15，塞孔后对基板进行烘烤，使得孔内树脂凝固；
步骤5：陶瓷研磨：利用研磨机对烘烤后板面上的树脂凸点进行研磨，研磨后孔内树脂与板面齐平；
步骤6：电镀：如图6所示，对面铜12进行电镀处理，在面铜表面形成一层铜镀层，使得面铜的铜厚达到预设的厚度；此步骤单独对面铜12进行电镀，因此可以根据需求电镀任意厚度的铜层，以满足细线路的要求；
步骤7：二次线路：对电镀后的面铜12进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到具有线路的成品印刷电路板，如图1所示。二次线路的目的是在面铜上制作出图像线路，本制作工艺中电镀孔铜时，将面铜覆干膜并孔口开窗处理，因此在电镀孔铜时不会增加面铜的厚度，孔铜可以根据需要电镀任意的厚度，为了保证通孔的信赖性，使用树脂将导通孔填满，因此孔不易爆裂，采用了VIPPO(via-in-padplatedover)的工艺，即在pad上钻via孔，再用电镀盖孔的工艺，得到合适的面铜厚度。因此本发明中将面铜和孔铜分开电镀，使得两者的厚度不受工艺的限制，从而得到具有厚孔铜、薄面铜的PCB，满足了客户厚孔铜要求的条件下，也能够在薄面铜上制作出细线路，解决了目前的一大难题。本发明得到的PCB极大地提升了细线生产的能力、提升了孔信耐性，孔不易发生爆裂情况，而且提升了线路的良率，不易出现蚀刻不净的情况。
上述步骤3中一次线路具体包括如下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板10进行清洗，再利用硫酸溶液对面铜12表面进行粗化；对板面即面铜表面进行清洗以去除其上的附着物，如污渍、氧化物等；利用硫酸溶液微蚀可以使铜面粗化，增加与干膜的附着力，主要的化学反应为：Cu+H2O2→CuO+H2O；CuO+H2SO4→CuSO4+H2O；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于面铜12表面上；在铜面层A上压覆一层感光干膜14，作为后续影像转移使用，当干膜受热后，具有流动性和一定的填充性，利用此特性将其以热压的方式贴附于板面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；LDI曝光机(Laser Direcl Imaging激光直接成像)利用紫外线(UV)的能量完成图形转移；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除，在干膜上形成孔口开窗，便于通孔镀铜处理；经过曝光的干膜不与显影液反应，显影主要化学反应：R-COOH+Na2CO3→R-COO-Na++2NaHCO3；
(5)镀铜：化学铜：在通孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；即将原非金属化孔壁金属化，以利于后续电化学铜顺利镀上；电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层；在电镀槽内，对于溶液中的铜离子成分，利用施加交流电的方式(阴极得电子镀铜，阳极失电子溶铜)，将其均匀还原在铜表面及孔内，达到规格要求铜层厚度；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除。
上述步骤4树脂塞孔工艺具体为：将产品固定在树脂塞孔机台面的导气垫板上，产品的底面朝上，而向产品中通孔13内塞入树脂，导通孔中树脂饱满度达到100-110％。
上述步骤4树脂塞孔工艺中的具体工艺参数为：所述树脂的油墨粘度为450-550dpa.s、真空度为30-60pa、刮刀厚度为15-30mm、刮刀角度为2-5°、刮刀速度为15-30mm/s、工作环境温度为常温，烘烤条件为：温度130-160℃、时间40-60min。
上述步骤4树脂塞孔工艺中的具体工艺参数为：所述树脂的油墨粘度为500dpa.s、真空度为45pa、刮刀厚度为25mm、刮刀角度为3°、刮刀速度为10mm/s、工作环境温度为25℃，烘烤条件为：温度150℃、时间50min。
在上述步骤5陶瓷研磨工艺中，所述研磨机为八轴研磨机，且研磨机采用陶瓷刷包裹不织布对树脂凸点进行研磨。
上述步骤6中电镀具体包括如下步骤：
(1)去胶渣：清洁面铜12表面，除去板面上杂质，以利于后续化学铜顺利附着；
(2)化学铜：在面铜表面通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层，以利于后续电化学铜顺利镀上；
(3)电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层，使得孔口进行盖孔电镀。在电镀槽内，对于溶液中的铜离子成分，利用施加交流电的方式(阴极得电子镀铜，阳极失电子溶铜)，将其均匀还原在铜表面，达到规格要求铜层厚度。
上述步骤7中二次线路具体包括如下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对面铜表面进行粗化；对板面进行清洗以去除其上的附着物，如污渍、氧化物等；利用硫酸溶液微蚀可以使铜面粗化，增加与干膜的附着力，主要的化学反应为：Cu+H2O2→CuO+H2O；CuO+H2SO4→CuSO4+H2O；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于面铜表面上；在面铜12上压覆一层感光干膜，作为后续影像转移使用，当干膜受热后，具有流动性和一定的填充性，利用此特性将其以热压的方式贴附于板面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；LDI曝光机(Laser Direcl Imaging激光直接成像)利用紫外线(UV)的能量完成图形转移；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；经过曝光的干膜不与显影液反应，显影主要化学反应：R-COOH+Na2CO3→R-COO-Na++2NaHCO3；
(5)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；主要化学反应：3Cu+NaClO3+6HCl→3CuCl2+3H2O+NaCl；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成线路的制作，得到具有线路的基板；
(7)AOI：AOI系统对照蚀刻后线路与原始的设计线路之间的差异，对铜面上的线路进行检验。AOI为Automatic Optical Inspection自动光学检验)，Genesis系统将原始的设计线路的CAM资料处理成检测用的参考资料，输出给AOI系统。AOI系统利用光学原理，对照蚀刻后线路与设计线路之间的差异，对短路、断路、缺口等不良进行判别。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：开料与烘烤：将基板(10)裁切成一定的尺寸，并放于烘箱中烘烤，所述基板(10)包括芯板(11)和面铜(12)；
步骤2：机械钻孔：利用钻孔机在基板(10)上钻出用于层间连接的通孔13；
步骤3：一次线路：通过前处理、压干膜、曝光、显影、电镀和退膜处理，在干膜(14)上制作出孔口开窗并将步骤2中形成的通孔壁镀上一层铜层，而形成具有导电性的通孔(13)；
步骤4：树脂塞孔：利用树脂塞孔机将需要塞孔的通孔内塞满树脂(15)，塞孔后对基板进行烘烤，使得孔内树脂凝固；
步骤5：陶瓷研磨：利用研磨机对烘烤后板面上的树脂凸点进行研磨，研磨后孔内树脂与板面齐平；
步骤6：电镀：对面铜(12)进行电镀处理，在面铜表面形成一层铜镀层，使得面铜的铜厚达到预设的厚度；
步骤7：二次线路：对电镀后的面铜(12)进行压干膜、曝光、显影、蚀刻和退膜处理，得到具有线路的成品印刷电路板。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：上述步骤3中一次线路具体包括如下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板(10)进行清洗，再利用硫酸溶液对面铜(12)表面进行粗化；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于面铜(12)表面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除，在干膜上形成孔口开窗，便于通孔镀铜处理；
(5)镀铜：化学铜：在通孔内通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层；电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除。
3.根据权利要求1所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：上述步骤4树脂塞孔工艺具体为：将产品固定在树脂塞孔机台面的导气垫板上，产品的底面朝上，而向产品中通孔(13)内塞入树脂，导通孔中树脂饱满度达到100-110％。
4.根据权利要求3所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：上述步骤4树脂塞孔工艺中的具体工艺参数为：所述树脂的油墨粘度为450-550dpa.s、真空度为30-60pa、刮刀厚度为15-30mm、刮刀角度为2-5°、刮刀速度为15-30mm/s、工作环境温度为常温，烘烤条件为：温度130-160℃、时间40-60min。
5.根据权利要求5所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：上述步骤4树脂塞孔工艺中的具体工艺参数为：所述树脂的油墨粘度为500dpa.s、真空度为45pa、刮刀厚度为25mm、刮刀角度为3°、刮刀速度为10mm/s、工作环境温度为25℃，烘烤条件为：温度150℃、时间50min。
6.根据权利要求1所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：在上述步骤5陶瓷研磨工艺中，所述研磨机为八轴研磨机，且研磨机采用陶瓷刷包裹不织布对树脂凸点进行研磨。
7.根据权利要求1所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：上述步骤6中电镀具体包括如下步骤：
(1)去胶渣：清洁面铜(12)表面，除去板面上杂质，以利于后续化学铜顺利附着；
(2)化学铜：在面铜表面通过化学作用沉积上一层薄层均匀、具有导电性的化学铜层，以利于后续电化学铜顺利镀上；
(3)电镀铜：在化学铜层表面通过电镀方式镀上一层电镀铜层，使得孔口进行盖孔电镀。
8.根据权利要求1所述的印刷电路板中厚孔铜的制作工艺，其特征在于：上述步骤7中二次线路具体包括如下步骤：
(1)前处理：利用含有双氧水的清洗液对基板进行清洗，再利用硫酸溶液对面铜表面进行粗化；
(2)压干膜：利用热压的方式将感光干膜贴附于面铜表面上；
(3)曝光：使用LDI曝光机将感光干膜中的光敏物质进行聚合反应，从而使设计的图形转移到感光干膜上；
(4)显影：利用显影液与未曝光干膜的皂化反应，将其去除；
(5)蚀刻：通过蚀刻机将氯化铜药水喷洒在铜面上，利用药水与铜的化学反应，对未被干膜保护的铜面进行蚀刻，形成线路；
(6)腿模：通过褪膜机将NaOH或KOH药水喷淋在板面上，利用药水与干膜的化学反应将干膜去除，完成线路的制作，得到具有线路的基板；
(7)AOI：AOI系统对照蚀刻后线路与原始的设计线路之间的差异，对铜面上的线路进行检验。
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