CN114158195B - 一种激光辅助制作精密线路的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光辅助制作精密线路的方法，包括以下步骤：提供一生产板，在生产板上所需制作的线路包括线路间距＞50μm的粗线路以及线路间距≤50μm的精密线路；在生产板上贴膜并进行曝光处理，完成粗线路和精密线路的曝光，且精密线路之间的间隙部分也全部被曝光；对生产板进行显影和蚀刻处理，蚀刻时的蚀刻量控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；采用激光烧蚀精密线路之间的间隙部分，以去除精密线路间隙处的膜和部分铜层；再次对生产板进行蚀刻处理和退膜，在生产板上形成粗线路和精密线路。本发明通过优化工艺流程，依次采用激光烧蚀和化学蚀刻两种组合去铜的方式，可以实现间距≤50微米的精密线路的制作，材料及加工成本低，流程简单。
Description
技术领域
本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种激光辅助制作精密线路的方法。
背景技术
21世纪已进入了高度信息化的社会，信息消费的需求愈加旺盛，高速化、高性能化和轻薄短小化是未来电子产品的主流发展趋势，微电子封装技术也在高速发展，更轻、更薄及封装密度更高的器件应用越来越多，促使作为电子元器件支撑平台的电路板必须向高密度、高集成和细微化的方向转变；因此，电路板的布线密度越来越精密，线宽和间距逐步向微米级超精密方向发展。
目前主流的印制电路板精密线路制作有两种方法和流程。一种是负片流程：前流程(覆铜板开料→压合→钻孔)→化学沉铜→电镀→贴干膜→曝光→显影→蚀刻→退膜；另一种是正片流程：前流程(覆铜板开料→压合→钻孔)→化学沉铜→电镀→贴干膜→曝光→显影→镀铜/镀锡→蚀刻→退膜。
传统电子电路的布线技术主要基于减成法和半加成法工艺，而SAP(半加成法)和m-SAP(改进SAP法)都需要使用到化学铜、闪蚀、电镀、微蚀等湿法技术，采用化学蚀刻的方法就必然会存在侧蚀问题，侧蚀的大小跟铜厚密切相关，底铜厚度低于12μm就又存在铜箔制造、压合加工的难度；且为增大铜箔与基材的结合力，采用铜箔表面粗化、树脂表面粗化的方式，这些都会增加加工成本，而且粗化的表面对信号的传输有不良影响；上述工艺步骤还存在工序复杂、能耗高、成本高以及环境污染严重等问题。
在电路板的制造过程中，精密线路是指间距小于等于50微米的线路，因为采用蚀刻的方式会存在侧蚀问题，在铜厚要求比较大的情况下，只采用蚀刻的方法难以制造精密线路。
采用减成法，用薄的抗蚀膜、真空蚀刻、二流体蚀刻等方法可以提高蚀刻因子到2以上，50微米的铜厚极限只能做到75微米的间距，难以做出更精细的线路出来；也有的采用半加成法或者改良型半加成法来制作精细线路，但是增加了图形电镀和减铜的加工流程，控制难度高，质量问题多，成本高。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种激光辅助制作精密线路的方法，通过优化工艺流程，依次采用激光烧蚀和化学蚀刻两种组合去铜的方式，可以实现间距≤50微米的精密线路的制作，材料及加工成本低，流程简单。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光辅助制作精密线路的方法，包括以下步骤：
S1、提供一需制作线路的生产板，所述生产板上所需制作的线路包括线路间距＞50μm的粗线路以及线路间距≤50μm的精密线路；
S2、在生产板上贴膜；
S3、对生产板进行曝光处理，完成所述粗线路和精密线路的曝光，且精密线路之间的间隙部分也全部被曝光；
S4、对生产板进行显影和蚀刻处理，以蚀刻去除粗线路间隙处的部分铜层，蚀刻时的蚀刻量控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；
S5、采用激光烧蚀精密线路之间的间隙部分，以去除精密线路间隙处的膜和部分铜层，铜层的烧蚀深度控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；
S6、再次对生产板进行蚀刻处理和退膜，在生产板上形成粗线路和精密线路。
进一步的，步骤S1和S2之间还包括以下步骤：
S11、对生产板进行棕化处理。
进一步的，步骤S1中，所述生产板的外层铜厚为53μm；步骤S2中，膜采用20μm厚的干膜。
进一步的，步骤S4中，蚀刻量控制在35μm。
进一步的，步骤S5中，采用UV激光进行烧蚀，且铜层的烧蚀深度控制在≥35μm。
进一步的，步骤S5中，精密线路间隙处的铜层余厚≤粗线路间隙处的铜层余厚。
本发明还提供了另一种激光辅助制作精密线路的方法，包括以下步骤：
S01、在生产板上涂敷抗蚀膜，而后通过曝光工序完成线路曝光；
S02、采用激光烧蚀线路之间的间隙部分，以去除线路间隙处的膜和部分铜层，铜层的烧蚀深度控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；
S03、而后对生产板进行蚀刻处理和退膜，以蚀刻去除线路间隙处的铜层，在生产板上形成精密线路。
进一步的，步骤S01中，在贴膜前先对生产板进行棕化处理。
进一步的，步骤S02和S03之间还包括以下步骤：
S021、对生产板进行显影处理，形成线路图形。
进一步的，步骤S02中，激光采用UV激光。
本发明还提供了一种电路板，在电路板上制作有根据上述任一项所述的制作方法制成的精密线路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过优化工艺流程，依次采用激光烧蚀和化学蚀刻两种组合去铜的方式，即先采用激光烧蚀掉精密线路间隙处的部分铜层，而后再利用化学蚀刻去掉铜层余厚，这样减少了后期蚀刻时所需去除的铜层厚度，可有效减少侧蚀量，可以实现间距≤50微米的精密线路的制作，材料及加工成本低，且流程简单；还在贴膜前先对板进行棕化处理，利用棕化膜增强吸收激光能量，以提高激光对铜层的烧蚀能力，提高了生产效率；而采用UV激光进行烧蚀，其激光束的焦斑直径只有20-25微米，在特别要求下可以做到10微米，便于实现精密线路的制作。
另外，将板上具有的线路间距＞50μm的粗线路和线路间距≤50μm的精密线路进行分开制作，先通过曝光、显影使粗线路间隙处的铜层线路，再蚀刻去除粗线路间隙处的部分铜层，待通过激光烧蚀掉精密线路间隙处的部分铜层后，再对板进行化学蚀刻以去除粗线路间隙处和精密线路间隙处的铜层余厚，从而采用上述方法将粗线路和精密线路分开制作，即仅在精密线路处采用激光烧蚀和化学蚀刻去除间隙部分铜层的方式，因激光的焦斑很小，整板的线路均采用激光烧蚀去除部分铜层的方式时效率就会很低，可见采用上述方式减少了激光烧蚀所需去除的铜层面积，避免整板均采用激光烧蚀时导致的效率低下问题，从而在确保精密线路制作的同时有效提高了生产效率。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例1
本实施例所示的一种激光辅助制作精密线路的方法，依次包括以下处理工序：
(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板的厚度为0.5mm，芯板两表面的铜层厚度均为0.5oz。
(2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
(3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成生产板，在生产板上所需制作的外层线路包括线路间距＞50μm的粗线路以及线路间距≤50μm的精密线路。
(4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工。
(5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。
(6)全板电镀：以18ASF的电流密度进行全板电镀120min，加厚孔铜和板面铜层的厚度，且全板电镀后板面铜层的厚度为53μm。
(7)制作外层线路(负片工艺)：具体包括以下步骤：
a、先对生产板进行棕化处理，以在生产板的板面上形成一层棕化膜，用于后期激光烧蚀吸收激光能量；而后在生产板上贴20μm厚的感光干膜；
b、采用全自动曝光机和负片线路菲林，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)在生产板上完成包括粗线路和精密线路位置处的外层线路曝光，且精密线路之间的间隙部分的干膜也全部被曝光；
c、对生产板进行显影处理，形成外层线路图形，该外层线路图形中的粗线路、精密线路以及精密线路间隙部分处的铜层均不显露，被曝光后的干膜覆盖保护住；
d、对生产板进行蚀刻处理，以蚀刻去除粗线路间隙处以及外层线路图形以外其它铜面的部分铜层，蚀刻时的蚀刻量控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；蚀刻量优选为35μm，即蚀刻处的铜层余厚为18μm；
e、采用UV激光烧蚀精密线路之间的间隙部分，以去除精密线路间隙处的干膜和部分铜层，铜层的烧蚀深度控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；铜层的烧蚀深度优选为35μm，即烧蚀处的铜层余厚为18μm；在一具体的实施例中，精密线路间隙处的铜层余厚≤粗线路间隙处的铜层余厚。
f、再次对生产板进行蚀刻处理和退膜，蚀刻时的蚀刻量控制在18μm，以将前面分别通过蚀刻和烧蚀后余留下的铜层余厚部分去除，在生产板上形成包括粗线路和精密线路的外层线路。
(8)阻焊、丝印字符：在生产板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，在TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。
(9)表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。
(10)电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。
(11)成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。
(12)FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。
(13)FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。
(14)包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。
实施例2
本实施例所示的一种激光辅助制作精密线路的方法，其内层线路要整体制成精密线路，依次包括以下处理工序：
(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板的厚度为0.5mm，芯板两表面的铜层厚度均为35μm。
(2)内层线路制作(负片工艺)：具体包括以下步骤：
a、先对芯板进行棕化处理，以在芯板的板面上形成一层棕化膜，用于后期激光烧蚀吸收激光能量；而后在芯板上涂敷上5-10μm厚的抗蚀膜，该抗蚀膜优选为湿膜；
b、采用全自动曝光机和负片线路菲林，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)在芯板上完成内层线路曝光；
c、采用UV激光烧蚀内层线路之间的间隙部分，以去除内层线路间隙处的湿膜和部分铜层，铜层的烧蚀深度控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；铜层的烧蚀深度优选为18μm，即烧蚀处的铜层余厚为17μm；
d、而后对芯板进行蚀刻处理和退膜，蚀刻时的蚀刻量控制在17μm，以蚀刻去除内层线路间隙处的铜层余厚部分，在芯板上形成线路间距≤50μm的精密内层线路；
(3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成生产板，在生产板上所需制作的外层线路包括线路间距＞50μm的粗线路以及线路间距≤50μm的精密线路。
(4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工。
(5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。
(6)全板电镀：以18ASF的电流密度进行全板电镀120min，加厚孔铜和板面铜层的厚度。
(7)制作外层线路(正片工艺)：外层图形转移，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形；外层图形电镀，然后在生产板上分别镀铜和镀锡，根据要求的完成铜厚设定电镀参数，镀铜是以1.8ASD的电流密度全板电镀60min，镀锡是以1.2ASD的电流密度电镀10min，锡厚3-5μm；然后再依次退膜、蚀刻和退锡，在生产板上蚀刻出外层线路；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷
(8)阻焊、丝印字符：在生产板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，在TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。
(9)表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。
(10)电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。
(11)成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。
(12)FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。
(13)FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。
(14)包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。
实施例3
本实施例所示的一种激光辅助制作精密线路的方法，其与实施例2的不同之处在于，步骤c和d之间还包括以下步骤：
c1、对芯板进行显影处理，以使内层线路图形以外的铜面全部显露，进而通过后面的蚀刻将显露的铜层蚀刻去除。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种激光辅助制作精密线路的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、提供一需制作线路的生产板，所述生产板上所需制作的线路包括线路间距＞50μm的粗线路以及线路间距≤50μm的精密线路；
S2、在生产板上贴膜；
S3、对生产板进行曝光处理，完成所述粗线路和精密线路的曝光，且精密线路之间的间隙部分也全部被曝光；
S4、对生产板进行显影和蚀刻处理，以蚀刻去除粗线路间隙处的部分铜层，蚀刻时的蚀刻量控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；
S5、采用激光烧蚀精密线路之间的间隙部分，以去除精密线路间隙处的膜和部分铜层，铜层的烧蚀深度控制在大于线路铜厚的一半且不露底层基材；
S6、再次对生产板进行蚀刻处理和退膜，在生产板上形成粗线路和精密线路。
2.根据权利要求1所述的激光辅助制作精密线路的方法，其特征在于，步骤S1和S2之间还包括以下步骤：
S11、对生产板进行棕化处理。
3.根据权利要求1所述的激光辅助制作精密线路的方法，其特征在于，步骤S1中，所述生产板的外层铜厚为53μm；步骤S2中，膜采用20μm厚的干膜。
4.根据权利要求3所述的激光辅助制作精密线路的方法，其特征在于，步骤S4中，蚀刻量控制在35μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的激光辅助制作精密线路的方法，其特征在于，步骤S5中，采用UV激光进行烧蚀，且铜层的烧蚀深度控制在≥35μm。
6.根据权利要求1所述的激光辅助制作精密线路的方法，其特征在于，步骤S5中，精密线路间隙处的铜层余厚≤粗线路间隙处的铜层余厚。
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