CN114630514B - 一种通过磁场实现pcb芯板定位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，包括以下步骤：在芯板的板边制作内层图形线路，内层图形线路包括定位线圈以及与定位线圈连接的正负极引线；将多个制作完成的芯板和半固化片依次交替叠放；通过正负极引线向定位线圈通入电流，相邻定位圈的电流方向相同；采用热熔固化方式，将芯板和半固化板粘结在一起。本发明基于电磁感应原理来实现各层芯板之间相互吸引，从而起到对位作用，来解决因设备打洞精度不足，芯板套入销钉对人员技能要求高，员工的主观意愿不易控制，套破风险大，芯板滑移风险大的问题。

Description

一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法
技术领域
本发明涉及印刷电路加工技术领域，具体涉及一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法。
背景技术
随着电子信息技术的发展，越来越多的领域用到多层PCB。对比常规线路板，高层线路板板件更厚、层数更多、线路和过孔更密集、单元尺寸更大、介质层更薄等，内层空间、层间对准度、阻抗控制以及可靠性要求更为严格，为了克服上述问题，压合段的层间定位精度显得尤为重要。
常用的层间定位方式主要包括：四槽定位(Pin LAM)、热熔、铆合、热熔与铆钉结合，不同产品结构采用不同的定位方式。对于高层板通常采用Pin定位方式，或使用热熔+铆合方式制作，来提高定位精度。
Pin定位：利用 PE冲孔机冲出定位孔，叠板时将定位销塞入载盘的嵌套内，通过人员手动组合的方式将芯板一张一张的套入定位销上，完成整个BOOK的叠合，热熔固定后完成PCB的层压。但实际上PE冲孔机的冲孔是有精度能力的，经常出现偏移的情况并且整个对位过程需要员工手动操作，对人员的要求较高，如果作业未同步，会存在拉扯定位孔，导致定位孔撕裂，层压过程种出现层间偏差，影响产品的良率（如图1所示）。
铆和：在芯板和PP片板预先制作铆钉孔，芯板铆钉孔是采用冲孔机冲制或钻孔机钻铣而成，PP片一般使用钻孔机钻铣而成。铆合预排时，按一定顺序将板边已制作铆钉孔的芯板和PP套放在铆钉机下的模针上，然后利用气压按钮，铆针套在下模针上，上模针下压冲制铆钉开花铆合固定芯板和PP。
现有技术的缺陷和不足：设备冲孔精度不足，芯板套入销钉对人员技能要求高，员工的主观意愿不易控制，芯板破损和滑移风险大。
发明内容
本发明的目的提供一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供的一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，包括以下步骤：
在芯板的板边制作内层图形线路，内层图形线路包括定位线圈以及与定位线圈连接的正负极引线；
将多个制作完成的芯板和半固化片依次交替叠放；
通过正负极引线向定位线圈通入电流，相邻定位圈的电流方向相同；
采用热熔固化方式，将芯板和半固化板粘结在一起。
在一些实施方式中，芯板的每个板边至少设有2个内层图形线路。
在一些实施方式中，内层图形线路呈梳子状，由正负极引线构成梳背、定位线圈构成的多个梳齿以及相邻梳齿之间形成的梳槽构成。
在一些实施方式中，梳背的长度a为400-480mil，梳背的宽度b为40mil，梳齿的宽度c为40mil，梳槽的宽度d为40mil。
在一些实施方式中，内层图形线路通过以下步骤制备而成：
通过机械磨板去除芯板铜面上的污染物，同时通过化学反应剂增加铜面粗糙度；
用感光抗蚀干膜覆盖芯板铜面，干膜厚度为1.2-1.5mil，压膜轮温度为100-125℃，进板温度为20-50℃，出板温度为60-70℃，压膜速度为1.8-3.4m/min；
通过LDI曝光机使芯板上内层图形线路部分的干膜进行反应、固化，曝光机的波长为320-400nm，曝光能量为35-40mj/cm2；
将未受曝光的干膜冲洗掉，使非内层图形线路部分线露出，显影剂为浓度为0.8-1.2wt%的Na2CO3，显影槽PH≥10.5；
利用蚀刻液将非内层图形线路部分露出的铜蚀刻掉，留下内层图形线路部分，蚀刻液为CuCl、HCl以及NaClO3的混合液；
通过强碱溶液将覆盖在内层图形线路上的抗蚀刻干膜去掉，得到制作完成的芯板。
在一些实施方式中，机械磨板为尼龙磨刷，化学反应剂为酸性药水。
在一些实施方式中，强碱溶液为浓度为2-3%的NaOH溶液。
在一些实施方式中，
将多个制作完成的芯板和半固化片依次交替叠放于带有可通电探针的载具中，通电探针可接触于内层图形线路的接头处，载具的尺寸大小与芯板的尺寸一致；
载具接通电源，通过正负极引线向定位线圈通入电流，相邻定位圈的电流方向相同。
有益效果：
本申请提供一种基于电磁感应原理来实现各层芯板之间相互吸引，从而起到对位作用，来解决因设备打洞精度不足，芯板套入销钉对人员技能要求高，员工的主观意愿不易控制，套破风险大，芯板滑移风险大的问题。
人员只需将芯板和半固化片叠放在相应尺寸大小的载具中，降低在PIN定位中芯板套破的风险，在叠放完成后的载具中通入同方向的电流，各层芯板的定位图形可通过安培力的作用紧密贴合在一起，实现自动定位，解决由于板件在内层加工过程中涨缩对PE冲孔机孔位精度的影响，导致定位过程中出现层偏的现象，同时提升人员效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明型的技术方案，下面将对实施例或现有技术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型的一些实施例，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它附图。
图1是本发明背景技术中Pin定位的结构示意图；
图2是本发明一实施例中内层图形线路的结构示意图；
图3是本发明一实施例中制作完成的芯板的结构示意图；
图4是本发明中同向电流导线相互吸引的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明型实施例中的附图，对发明型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型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明型保护的范围。
实施例1：如图2和3所示
步骤1. 板边定位图形设计：将板边图案需求提供给设计部门，在非客户图形的内层Gerber资料上添加所需图形线路，芯板20的每个板边设有2个内层图形线路10；
内层图形线路10包括正负极引线11和定位线圈12两部分，该内层图形线路10呈梳子状，由正负极引线11构成梳背、定位线圈12构成的多个梳齿以及相邻梳齿之间形成的梳槽构成；其中，梳背的长度a为400-480mil，梳背的宽度b为40mil，梳齿的宽度c为40mil，梳槽的宽度d为40mil。
步骤2. 内层图形线路制作：包括前处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻；
2.1. 前处理：通过机械磨板去除铜面上的污染物，结合化学反应剂增加铜面粗糙度,以利于后续贴膜制程加工，常用的研磨为尼龙磨刷，化学反应剂为酸性药水；
2.2. 贴膜：用感光抗蚀干膜（型号为FD-2740SN/FD-2730SN）覆盖保护起来，常用厚度为1.2-1.5mil，压膜轮温度为100-125℃，进板温度为20-50℃，出板温度为60-70℃，压膜速度为1.8-3.4m/min；
2.3. 曝光：通过LDI曝光机产生一定波长的光使芯板上内层图形线路的干膜进行反应、固化，常用的波长为320-400nm，优选为366 nm，曝光能量35-40mj/cm2；
2.4. 显影：将未受曝光的干膜冲洗掉，使非内层图形线路部分线露出，便于被蚀刻去除，常用显影剂为浓度为0.8-1.2wt%的Na2CO3，优选为1wt%，显影槽pH≥10.5；
2.5. 蚀刻：利用蚀刻液将显后的非内层图形线路露出的铜蚀刻掉，留下内层图形线路，蚀刻液主要组成为CuCl2、HCl以及NaClO3；
2.6. 去膜：通过强碱溶液（一般为NaOH溶液，浓度为2-3%）将覆盖在内层图形线路上的抗蚀刻干膜去掉，得到内层芯板；
步骤3. 叠板：蚀刻后的芯板和半固化片按客户要求层次规则依次叠放在带有可通电探针的载具中，通电探针可接触在板边内层图形线路的接头处，载具的尺寸大小与core尺寸一致，通电探针和内部线路为导电材料，外部可接触区域均为绝缘材料。
步骤4. 通电定位：将步骤3中的装有叠构芯板载具接通电源，流入定位图形为同向直流电，电流大小为6A；
步骤5. 邦定点固化：将步骤4中定位好的叠构，采用常用的热熔固化方式，将热熔点的半固化片融化，并结合一定的压力，将芯板与半固化片粘结固定在一起，热熔温度250-300℃；
步骤6. 取板：将固定好的芯板和半固化片层从热熔机上取下。
其中，如图4所示：在相邻导线中通入正向电流，对图4中的左导线进行分析，由安培定则可知，该导线处在相邻导线垂直纸面向里的磁场中（不是匀强磁场），然后由左手定则判断左导线所受安培力向右，同理可以判断右导线所受安培力方向向左，因此同向电流导线相互吸引。由此我们在板边设计如图2的铜线图案，通入同向电流，则上下相邻层次该区域的铜线因为受到安培力的影响，相互吸引叠合在一起，即可保证对位精度又可消除由于销钉定位造成芯板破损的风险。
本发明实施例的方法，人员只需将芯板和半固化片叠放在相应尺寸大小的载具中，降低在PIN定位中芯板套破的风险，在叠放完成后的载具中通入同方向的电流，各层芯板的定位图形可通过安培力的作用紧密贴合在一起，实现自动定位，解决由于板件在内层加工过程中涨缩对PE冲孔机孔位精度的影响，导致定位过程中出现层偏的现象，同时提升人员效率。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在芯板的板边制作内层图形线路，所述芯板的每个板边至少设有2个内层图形线路，所述内层图形线路包括定位线圈以及与所述定位线圈连接的正负极引线，所述内层图形线路呈梳子状，由所述正负极引线构成梳背、所述定位线圈构成的多个梳齿以及相邻所述梳齿之间形成的梳槽构成，所述梳背的长度a为400-480mil，所述梳背的宽度b为40mil，所述梳齿的宽度c为40mil，所述梳槽的宽度d为40mil；
将多个制作完成的芯板和半固化片依次交替叠放；
通过所述正负极引线向所述定位线圈通入电流，上下相邻所述定位线圈的电流方向相同；
采用热熔固化方式，将所述芯板和半固化板粘结在一起。
2.根据权利要求1所述的一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，其特征在于，所述内层图形线路通过以下步骤制备而成：
通过机械磨板去除芯板铜面上的污染物，同时通过化学反应剂增加铜面粗糙度；
用感光抗蚀干膜覆盖所述芯板铜面，所述干膜厚度为1.2-1.5mil，压膜轮温度为100-125℃，进板温度为20-50℃，出板温度为60-70℃，压膜速度为1.8-3.4m/min；
通过LDI曝光机使芯板上内层图形线路部分的干膜进行反应、固化，所述曝光机的波长为320-400nm，曝光能量为35-40mj/cm2；
将未受曝光的干膜冲洗掉，利用显影剂使非内层图形线路部分线露出，所述显影剂为浓度为0.8-1.2wt%的Na2CO3，显影槽PH≥10.5；
利用蚀刻液将非内层图形线路部分露出的铜蚀刻掉，留下内层图形线路部分，蚀刻液为CuCl、HCl以及NaClO3的混合液；
通过强碱溶液将覆盖在内层图形线路上的抗蚀刻干膜去掉，得到制作完成的芯板。
3.根据权利要求2所述的一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，其特征在于，所述机械磨板为尼龙磨刷，所述化学反应剂为酸性药水。
4.根据权利要求2所述的一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，其特征在于，所述强碱溶液为浓度为2-3%的NaOH溶液。
5.根据权利要求1所述的一种通过磁场实现PCB芯板定位的方法，其特征在于，
将多个制作完成的芯板和半固化片依次交替叠放于带有可通电探针的载具中，所述通电探针可接触于所述内层图形线路的接头处，所述载具的尺寸大小与所述芯板的尺寸一致；
所述载具接通电源，通过所述正负极引线向所述定位线圈通入电流，相邻所述定位线圈的电流方向相同。
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