CN114286523B - 一种印刷电路板的制作方法及印刷电路板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种印刷电路板的制作方法及印刷电路板，所述印刷电路板的制作方法包括如下步骤：在双面板基材的两侧贴干膜后并在干膜上开设窗口，窗口处露出双面板基材的基材铜；进行图形电镀使得在窗口处得到铜垫后揭掉干膜；压合介质层和铜箔；对准铜垫处开设盲孔；在盲孔孔壁处进行沉铜、闪镀；填孔电镀。本发明的一种印刷电路板的制作方法，通过先制作铜垫，在铜垫的基础上开设盲孔，降低了原本所需开设的盲孔深度，使填孔电镀的药水能到达盲孔最底部，优化填孔效果，减少孔内气泡，填孔电镀后减少或避免孔凹陷及孔凸等问题，有利于制得性能更优的印刷电路板，从而提升产品功能；无需利用造价更高的设备和昂贵的药水，有利于降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于印刷电路板加工技术领域，具体涉及一种印刷电路板的制作方法及采用该制作方法制备得到的印刷电路板。
背景技术
印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB，印刷电路板）的电子设备原件，在电路连接方面主要通过同面线路连接和垂直钻孔导通后连接，钻孔是PCB业界的一个重点领域，它关系到线路导通的稳定性，使元器件正常工作从而达到所使用的效果，如果需要实现多层之间在垂直方向上的电器连接或实现元器件的信号传播，一般要求较高的盲孔纵横比。然而盲孔技术一般只针对纵横比小于0.8的浅盲孔有成熟的制作工艺，而纵横比大于0.8的盲孔制作工艺，虽然借助好的设备和成本较高的填孔药水能达到一定的改善作用，但在如何有效降低企业生产成本及生产工艺的稳定监控过程还是会产生很多不稳定因素，这会导致四线测试有盲孔凹陷、低阻测试时阻值偏高等诸多问题。
此外，在盲孔电镀工艺中，若要制备高纵横比的盲孔，则会使得盲孔的孔径小而深度高，这使得在电镀时，电镀药水很难到达盲孔的孔底，这就会导致盲孔经常会出现包芯即盲孔中间有空洞，从而在盲孔内镀铜后产生盲孔凹陷或盲孔孔凸。且包芯的存在会降低信号传输速率并降低导线的电子迁移耐力，同时存在一定的机械强度方面的安全隐患，盲孔凹陷会在表面SMT（Surface Mounted Technology，表面贴装技术）打件时产生熔锡空洞，盲孔孔凸又会影响元件的平整度，直接影响到电子元件的组装，产生功能性不良等问题。如果在此基础上再增加叠孔制作势必会造成产品功能更加恶化。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种新的印刷电路板的制作方法及印刷电路板，其能够解决现有技术中在较厚的多层板中制作高纵横比的盲孔时，由于盲孔较深导致填孔药水无法到达盲孔孔底的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种印刷电路板的制作方法，包括如下步骤：
在双面板基材的两侧贴干膜后并在干膜上开设窗口，窗口处露出双面板基材的基材铜；进行图形电镀后在窗口处得到铜垫，再揭掉干膜；压合介质层和铜箔；对准铜垫处开设盲孔；在盲孔孔壁处进行沉铜、闪镀；再进行填孔电镀。
通过先制作铜垫，再在铜垫的基础上开设盲孔并填孔电镀，减小了原本所需制作的完整盲孔的深度，将现有技术中盲孔的最底端的直径最小的地方以铜垫的形式先制作完成，随后在铜垫的基础上开设盲孔时，盲孔的深度变低，使得电镀药水容易到达盲孔孔底，填孔的操作变容易，从而提升填孔效果，减少孔内产生气泡的风险，避免电镀后的盲孔凹陷或孔凸的问题，使得PCB具有良好的平整度。
具体地，本发明的一种印刷电路板的制作方法包括以下步骤：
步骤1：取一块双面板基材，在双面板基材的两侧贴干膜；
步骤2：在干膜上选取一处部位先进行曝光再进行显影，以在该干膜处开设窗口，使窗口处的双面板基材的基材铜露出；
步骤3：进行图形电镀，使得在窗口处得到铜垫，再揭掉其余干膜；
步骤4：在具有铜垫的双面板基材的两侧压合介质层和铜箔；
步骤5：对准铜垫处，在铜箔边缘进行靶冲；
步骤6：靶冲后在铜箔表面进行棕化，紧接着进行激光开设盲孔，再去棕化、除胶（除去孔壁及孔底处浮离的粉尘）；
步骤7：在盲孔的孔壁处先进行沉铜得到第一铜部，再进行闪镀得到第二铜部；
步骤8：在盲孔处进行填孔电镀，使盲孔内布满电镀铜直至盲孔填平。
双面板基材包括三层结构：基材铜-FR4（玻璃纤维+树脂）-基材铜。内层线路采用杜邦8338干膜制作，这样不会造成铜垫PAD的损伤等问题，在窗口处进行图形电镀时的对位精度要求为25μm，且在图形电镀得到铜垫时要求不影响内层线路的干膜填充。
步骤4中压合的介质层包括覆盖膜和PP（Polypropylene，聚丙烯）层，在具有铜垫的双面板基材的两侧依次压合覆盖膜、PP层和铜箔。其中，覆盖膜包括面层和位于面层下方的粘接层，粘接层通过将面层加热后得到。压合完成后做热应力测试检查产品是否有气泡分层等不良问题，保证整板面介质厚度均匀性一致。
完成步骤4的压合后，利用X-射线进行靶冲，即在铜箔表面的边缘处做标记进行初步定位，便于后续盲孔的开设。靶冲时不做中心补偿以保证靶孔无冲偏、毛刺等不良问题。靶冲的同时测量板边和板中心的涨缩规格极差，控制涨缩规格极差在万分之三内，保证激光盲孔时无孔偏等不良问题，若板长超过360 mm时则要做分区激光靶冲，保证激光盲孔无偏位。
由于铜箔表面未做任何处理时是反光面，会对入射的激光进行反射导致无法开孔、操作人员受到危害或损伤设备镜片，故在铜箔边缘处进行棕化处理，通过化学反应在铜箔表面产生一层有机棕化膜，能够避免铜箔表面反光，便于激光开孔。本发明的一些实施例中，开设盲孔采用的是二氧化碳激光开孔。完成开孔后，再进行去棕化、除胶，即利用SPS（聚二硫二丙烷磺酸钠）对棕化膜进行微蚀，再去除孔壁及孔底处浮离的粉尘。此外，在盲孔制作完成后增加AOI（Automated Optical Inspection，自动光学检测）盲孔检验，以确保制作的盲孔符合要求。
步骤7中在填孔电镀前先在盲孔的内壁做沉铜和闪镀，是因为盲孔内壁本身是绝缘的，在盲孔内填孔电镀时无法使盲孔的内壁附着有铜，这样会影响产品的线路导通，因此先利用沉铜和闪镀使得盲孔内壁镀上一层导电的铜。
根据本发明的一些优选实施方面，所述盲孔的形状为倒圆台状，所述盲孔包括上孔口和下孔口，所述下孔口与上孔口的孔径比为0.75~0.95：1。盲孔的上孔口的孔径大于下孔口的孔径，设置下孔口与上孔口的孔径比为0.75~0.95：1，这样可以在填孔电镀时使电镀药水容易到达盲孔孔底，使得填孔效果更好，减少孔内产生气泡、盲孔凹陷等问题。
根据本发明的一些优选实施方面，所述铜垫的直径大于所述下孔口的直径，所述铜垫的高度小于所述盲孔的高度；所述盲孔的中心线所在的平面与所述铜垫的圆心所在的平面重合；铜垫的高度为20~30μm。铜垫的直径大于下孔口的直径且盲孔的中心线所在的平面与铜垫的圆心所在的平面重合，有利于保证在开设盲孔时，盲孔的下孔口能够更好地对准铜垫，减小对准误差；优选为盲孔的中心与铜垫的中心对准。铜垫的高度小于盲孔的高度，且铜垫高度在20~30μm之间，铜垫高度过大会影响后续的线路制作，此外，若一味地增加铜垫的高度，也会导致埋孔的铜厚必定超出要求范围；铜垫的高度过小则失去了增加铜垫的意义。
根据本发明的一些优选实施方面，所述铜垫与盲孔的高度之和与所述上孔口的孔径的比值>0.8，所述铜垫与所述盲孔的高度之比为0.20~0.43。本发明的一些实施例中，高纵横比的盲孔指铜垫与盲孔的高度之和与盲孔上孔口的孔径（即为盲孔的孔径）的比值>0.8，主要在0.8~1之间。铜垫与盲孔的高度之比为0.20~0.43，本发明的一些实施例中，铜垫与盲孔的总高度在100~120μm之间，控制铜垫的高度在20~30μm之间，根据铜垫的高度和总高，再开设相应高度的盲孔，能够有效减小高纵横比盲孔的深度，优化填孔效果。
根据本发明的一些优选实施方面，完成所述步骤6中的棕化后，所述铜箔的实际厚度与理论厚度的差值为-1~1μm。在铜箔上进行棕化，通过化学反应在铜箔表面生成棕化膜时会影响铜箔的厚度，使其厚度变薄，理论上反应后铜箔的厚度是可估算的，当实际的铜箔厚度与理论厚度之间的误差范围在-1~1μm之间时，都是符合要求的。在该范围内，有利于保证棕化后得到的棕化膜的颜色均匀一致，避免出现星点露铜或板面污染以及出现滚轮印等外观不良问题；况且反应后铜箔的厚度太厚或者太薄均会影响盲孔的孔形以及成孔的品质。
根据本发明的一些优选实施方面，所述第二铜部的厚度为3~6μm。沉铜时应选择低应力化学铜，增加闪镀流程，且要求闪镀后的第二铜部的厚度为3~6μm，有利于避免孔底有分层等功能性不良问题。
另一方面，本发明还提供了一种印刷电路板，该印刷电路板通过如上所述的制作方法制作所得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种印刷电路板制作方法，通过先制作铜垫，再在铜垫的基础上开设盲孔，减小了原本所需开设的盲孔的深度，使得填孔电镀的电镀药水能够到达盲孔孔底，优化填孔效果，减少孔内气泡，填孔电镀后减少或避免孔凹陷及孔凸等问题，有利于制得性能更优的印刷电路板，从而提升产品功能；无需利用造价更高的设备和昂贵的药水，有利于降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明优选实施例中经步骤1后得到的具有干膜的双面板基材结构示意图；
图2为本发明优选实施例中经步骤2后得到具有窗口的双面板基材的结构示意图；
图3为本发明优选实施例中经步骤3图形电镀后得到的具有铜垫的双面板基材的结构示意图；
图4为本发明优选实施例中经步骤3揭掉干膜后得到的具有铜垫的双面板基材的结构示意图；
图5为本发明优选实施例中压合覆盖膜后的双面板基材的结构示意图；
图6为本发明优选实施例中压合PP和铜箔后的双面板基材的结构示意图；
图7为本发明优选实施例中经步骤6开设盲孔后得到的双面板基材的结构示意图；
图8为本发明优选实施例中经步骤7后得到的盲孔内具有第一铜部和第二铜部的双面板基材的结构示意图；
图9为本发明优选实施例中经步骤8后得到的盲孔内布满电镀铜的双面板基材的结构示意图；
附图中，干膜-1，窗口-11，双面板基材-2，基材铜-21，铜垫-3，覆盖膜-4，面层-41，粘接层-42，PP-5，铜箔-6，盲孔-7，第二铜部-71，电镀铜-72。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一 一种电路板
本实施例中的印刷电路板包括结构为基材铜21-FR4（玻璃纤维+树脂）-基材铜21的双面板基材2，双面版基材2的两个基材铜21的表面设置有铜垫3，铜垫2及基材铜21的表面依次压合有覆盖膜4、PP5及铜箔6。其中，覆盖膜4包括面层41和位于面层41下方的粘接层42，类似于胶带的结构，其中，粘接层42需要通过将面层41加热后得到。从最外层的铜箔6向铜垫3处开设倒圆台状的盲孔7，盲孔7的内壁上包括第一铜部和第二铜部71，盲孔7的内部通过电镀填充有电镀铜72，充满整个盲孔7。
实施例二 电路板的制作方法
本实施例提供了一种包含有高纵横比盲孔7的电路板的制作方法：（以铜垫3加盲孔7的总高度为100μm，盲孔7孔径100μm，即纵横比为1为例），具体包括如下步骤：
步骤1：取一块结构为基材铜21-FR4（玻璃纤维+树脂）-基材铜21的双面板基材2，在双面板基材2的两侧贴杜邦8338干膜1；
步骤2：在干膜1上选取一处形状为圆形的部位（直径为130μm）先进行曝光再进行显影，曝光显影后该处的干膜1被消除，以在该干膜1处开设窗11口，使窗口11处的双面板基材2的基材铜21露出；
步骤3：在窗口11处进行图形电镀，得到高度为20μm的铜垫3后揭掉其余干膜1；图形电镀时的对位精度要求为25μm，且不影响内层线路的干膜1填充；
步骤4：在具有铜垫3的双面板基材2的两侧由内向外依次压合覆盖膜4、PP 5（介质层为绝缘的覆盖膜和PP）、铜箔6；压合完成后做热应力测试检查产品是否有气泡分层等不良问题，保证厚度均匀一致；
步骤5：对准铜垫3处，在铜箔6的边缘处进行X-射线靶冲以初步定位盲孔7的位置；靶冲的同时测量板边和板中心的涨缩规格极差，控制涨缩规格极差在万分之三内，保证激光盲孔7时无孔偏等不良问题；
步骤6：靶冲后在铜箔6的表面进行棕化，对表面反光的铜箔6进行处理使其表面反应生成一层棕化膜，紧接着进行二氧化碳激光开设高度为80μm，孔径为100μm（盲孔7的上孔口孔径为100μm）的盲孔7，再利用SPS微蚀棕化膜进行去棕化、除胶；盲孔7开设完成后增加AOI盲孔7检验，以确保制作的盲孔7符合要求；
步骤7：在盲孔7的孔壁处先利用低应力化学铜进行沉铜得到第一铜部，再增加闪镀流程得到厚度为4μm的第二铜部71；通过沉铜和闪镀使盲孔7内壁布满铜，确保电流传输，同时避免孔底填孔电镀时出现分层；
步骤8：在盲孔7处进行填孔电镀，使盲孔内布满电镀铜72，得到填孔均匀、表面平整无凹陷或孔凸的镀铜后的高纵横比盲孔7。
本实施例中盲孔7的下孔口的直径为80μm，铜垫3的直径为130μm，即保证在开设盲孔7时，当盲孔7对准铜垫3的中心位置时，铜垫3两侧还各留有25μm的空间，以控制开孔时的对位误差，保证盲孔7的下孔口能够完全被铜垫3覆盖。此外，本实施例中，在铜箔6上进行棕化后，实际的铜箔6厚度与理论厚度之间的误差范围在-1~1μm之间，保证棕化后得到的棕化膜的颜色均匀一致，避免出现外观不良问题，以及盲孔7的孔形和品质不良问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种印刷电路板的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
在双面板基材的两侧贴干膜后并在干膜上开设窗口，窗口处露出双面板基材的基材铜；进行图形电镀后在窗口处得到铜垫，再揭掉干膜；压合介质层和铜箔；对准铜垫处开设盲孔，所述盲孔的中心线所在的平面与所述铜垫的圆心所在的平面重合；在盲孔孔壁处进行沉铜、闪镀；再进行填孔电镀；
所述盲孔包括上孔口和下孔口，所述铜垫与盲孔的高度之和与所述上孔口的孔径的比值>0.8。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在干膜上开设窗口是通过曝光、显影实现的。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述对准铜垫处开设盲孔的步骤之前，还包括在铜箔表面进行靶冲并在靶冲后进行棕化的步骤；所述开设盲孔的步骤之后还包括去棕化、除胶的步骤。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述沉铜的步骤之后得到第一铜部，所述闪镀的步骤之后得到第二铜部。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述盲孔的形状为倒圆台状，所述下孔口与上孔口的孔径比为0.75～0.95:1。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述铜垫的直径大于所述下孔口的直径，所述铜垫的高度小于所述盲孔的高度。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述铜垫与所述盲孔的高度的比值为0.20～0.43；所述铜垫的高度为20～30μm。
8.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，完成所述棕化后，所述铜箔的实际厚度与理论厚度的差值为-1～1μm。
9.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述第二铜部的厚度为3～6μm。
10.一种利用如权利要求1～9任意一项所述的制作方法制作的印刷电路板。
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