CN115003039B - 一种厚铜hdi电路板及其精细线路的制作方法 - Google Patents

一种厚铜hdi电路板及其精细线路的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于印制电路板制作技术领域，公开了一种厚铜HDI电路板及其精细线路的制作方法。采用对2‑3μm的铜箔载体进行电镀加厚铜的方式替代常规铜箔或反转铜箔，在蚀刻药水中进行反应时，更好提升了精细线路制作品质。本发明的厚铜电路板为线路铜厚≥18微米以上的PCB电路板，根据工程设计，厚铜电路板为多层HDI结构，具体技术方案主要包含叠层结构设计、铜箔加工制作以及工艺流程设计来解决了厚铜HDI板线路加工难的问题。本发明解决了厚铜HDI板使用传统工艺无法制作精细线路的缺点，从而提高工厂厚铜HDI板工艺加工制程能力。

Description

一种厚铜HDI电路板及其精细线路的制作方法
技术领域
本发明属于印制电路板制作技术领域，尤其涉及一种厚铜HDI电路板及其精细线路的制作方法。
背景技术
随着电子技术的不断发展，芯片的布线密度越来越高，因此要求电路板制作的线路也越来越细。目前，行业制作精细线路主要有减成法、半加成法(SAP)和改良型半加成法(mSAP)，其中半加成法(SAP)和改良型半加成法(mSAP)方法最大的问题都在于需要投资高价值的设备及设施，同时需要较高的洁净等级条件，如果环境不理想，会导致干膜显影出的线间距的地方出现明显的杂物，最终电镀不良导致开路。采用减成法的制作方式可解决投资成本高的问题，但对于铜越厚的电路板，制作精细线路则越困难。
现有技术通常采用常规铜箔或反转铜箔(RTF)来进行线路制作，此类铜箔表面的牙根比较粗大，而且晶粒尺寸也很大，晶界少，线路底部容易出现铜牙残留，导致线路短路的风险非常高，而且由于基底铜箔较厚的原因，意味着线路在蚀刻缸内的时间较长，铜与蚀刻药水的作用时间长，蚀刻药水的水平方面的攻击明显增多，线路的中上部分被过度蚀刻，最终导致线路形状与要求的矩形相距甚远。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术厚铜HDI板采用常规或反转铜箔制作厚铜板导致的线路短路等品质不良。
(2)现有技术厚铜HDI板蚀刻线路时，由于铜层较厚，线路的顶部易被腐蚀，最终形成的线路极易出现开路、线路形状与要求的矩形相距不符等缺陷。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种厚铜HDI电路板及其精细线路的制作方法。
所述技术方案如下：该适用厚铜HDI板精细线路的制作方法包括以下步骤：
S1，铜箔加工，将铜箔的一面采用电镀的方式把铜层加厚至厚铜HDI板制作所需的铜层厚度；
S2，覆铜基板的制作，将电镀有加厚铜层的铜箔载体与半固化片、芯板进行一次压合，获得覆铜基板；
S3，将上述覆铜基板经前处理后，在待制作线路面贴上干膜；
S4，对覆铜基板进行曝光和显影；
S5，利用真空蚀刻的方式将非线路区域蚀刻掉，露出导电线路部分；
S6，将完成蚀刻的覆铜基板进行退干膜，完成厚铜电路板的线路制作。
在一个实施例中，在步骤S1中，所述铜箔为载体铜箔，所述铜箔的厚度为2μm-3μm。
在一个实施例中，在步骤S2中，将铜箔载体与半固化片以及芯板进行一次压合，分别构成L1层、L2-L3层、L4层结构的覆铜基板；
所述铜箔载体、半固化片、芯板的压合顺序任意替换。
在一个实施例中，在步骤S2中，所述电镀加厚铜层为耐碱性腐蚀金属层，厚度为18μm-60μm；所述铜箔与电镀加厚铜层构成铜箔载体。
在一个实施例中，在步骤S3中，将上述覆铜基板经前处理包括：水洗、微蚀、烤板前处理；在待制作线路面贴上一层厚度15μm的干膜，贴干膜条件为：温度100℃，压力6.1kg/cm2，传输速度1.2m/min。
在一个实施例中，在步骤S4中，曝光采用LDI曝光机，能量为30mJ，线宽加放10±2μm；其中显影点为30％-50％，显影速度为3.1m/min。
在一个实施例中，在步骤S5中，蚀刻液组成为：Cu2+150g/L-160g/L、HCl1.9mol/L-2.3mol/L；在蚀刻前，先采用蚀刻量曲线法计算，对蚀刻因子的变化进行模拟和试验，再根据实际板厚，将横坐标或者竖坐标的侧蚀量缩减为：0μm～5μm、5μm～10μm、10μm～15μm、15μm～20μm和20μm～25μm。
在一个实施例中，在步骤S6将完成蚀刻的覆铜基板进行退干膜后，根据叠层结构设计将各层使用熔合定位，按热压的方式进行二次压合，对压合后的厚铜板经裁切、打靶、铣边后完成母板制作；对母板进行盲孔加工、外层钻通孔、填孔电镀和树脂塞孔，完成厚铜HDI板产品的制作。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述适用厚铜HDI板精细线路的制作方法制作的适用厚铜HDI板精细线路，其特征在于，所述适用厚铜HDI板精细线路至少包括：芯板、半固化片、电镀加厚铜层、铜箔以及覆盖膜；所述铜箔与电镀加厚铜层构成铜箔载体。
在一个实施例中，所述芯板≥3张；
所述半固化片≥6张，厚度为7-12μm，树脂含量60％-78％；
所述铜箔≥4张，所述铜箔的至少一面均设置有电镀加厚铜层；
所述覆盖膜≥4张，均为厚度15μm的PI干膜。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明的厚铜电路板为线路铜厚≥18微米以上的PCB电路板，根据工程设计，厚铜电路板为多层HDI结构，对厚铜HDI板进行线路制作，具体技术方案主要包含叠层结构设计、铜箔加工制作以及工艺流程设计来解决了厚铜HDI板线路加工难的问题。
第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明通过上述技术方案，解决了厚铜HDI板(≥18微米以上的铜箔)使用传统减成法工艺无法制作精细线路的缺点，从而提高工厂厚铜HDI板工艺加工制程能力；
本发明采用对2-3μm的铜箔载体进行电镀加厚铜的方式替代常规铜箔或反转铜箔，在满足厚铜HDI板对铜层设计要求的同时，由于铜箔的加厚铜面材料为耐碱性腐蚀金属，在线路蚀刻时，蚀刻药水只对铜箔载体反应，有效提高线路制作的生产效率。且由于2-3μm铜箔的牙根非常小，晶粒尺寸也小，晶界多，在蚀刻药水中进行反应时，更好提升了精细线路制作品质。
第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：在＞18μm的厚铜板上制作出≤20μm/20μm的精细线路。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法流程图；
图2是本发明实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路的层间叠板结构示意图；
图3是本发明实施例提供的铜箔载体的结晶结构示意图；
图4(a)是本发明实施例提供的铜箔载体的结晶结构中2-3μm的铜箔载体3电镀加厚铜层5放大电镜图；
图4(b)是本发明实施例提供的铜箔载体的结晶结构中2-3μm的铜箔载体3电镀加厚铜层5微观电镜图；
图5(a)是本发明实施例提供的反转铜箔的结晶结构中现有技术直接选用18μm的反转铜箔的放大电竞图；
图5(b)是本发明实施例提供的反转铜箔的结晶结构中利用现有技术的方法直接选用18μm的反转铜箔的微观电镜图；
图中：1、芯板；2、半固化片；3、铜箔；4、覆盖膜；5、电镀加厚铜层；6、铜箔载体。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一、解释说明实施例：
本发明的厚铜电路板为线路铜厚≥18微米以上的PCB电路板，根据工程设计，厚铜电路板为多层HDI结构，对厚铜HDI板进行线路制作，具体技术方案主要包含叠层结构设计、铜箔加工制作以及工艺流程设计来解决了厚铜HDI板线路加工难的问题。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法包括以下步骤：
S1，铜箔加工，将铜箔3的一面采用电镀的方式将铜层加厚至所述厚铜HDI板制作所需的铜层厚度；
S2，覆铜基板的制作，将电镀有加厚铜层5的铜箔载体6与半固化片2、芯板1进行一次压合，获得覆铜基板；
S3，将上述覆铜基板经前处理后，在待制作线路面贴上干膜；
S4，对覆铜基板进行曝光和显影；
S5，利用真空蚀刻的方式将非线路区域蚀刻掉，露出导电线路部分；
S6，将完成蚀刻的覆铜基板进行退干膜，完成厚铜电路板的线路制作。
实施例2
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，步骤S1中，所述铜箔3为超薄载体铜箔，厚度为2μm-3μm。
实施例3
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，在步骤S2中，将铜箔载体6采用半固化片的方式与芯板进行一次压合，形成L1层、L2-L3层、L4层结构的覆铜基板，压合结构为铜箔载体的加厚铜面、半固化片、芯板。
实施例4
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，在步骤S2中，所述电镀加厚铜层5为耐碱性腐蚀金属层，厚度为18μm-60μm；所述铜箔3与电镀加厚铜层5构成铜箔载体6。
实施例5
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，在步骤S3中，将上述覆铜基板经水洗、微蚀、烤板前处理；在待制作线路面贴上一层厚度15μm的干膜，贴干膜条件为：温度100℃，压力6.1kg/cm2，传输速度1.2m/min。
实施例6
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，在步骤S4中，曝光采用LDI曝光机，能量30mJ，线宽加放10±2μm；其中显影点为30％-50％，显影速度为3.1m/min。
实施例7
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，在步骤S5中，蚀刻液组成为：Cu2+150g/L-160g/L、HCl1.9mol/L-2.3mol/L；在蚀刻前，先采用蚀刻量曲线法计算，对蚀刻因子的变化进行模拟和试验，再根据实际板厚，将横坐标或者竖坐标的侧蚀量缩减为：0μm～5μm、5μm～10μm、10μm～15μm、15μm～20μm和20μm～25μm。
实施例8
基于在本发明实施例1记载的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，进一步优选地，在步骤S6将完成蚀刻的覆铜基板进行退干膜后，根据叠层结构设计将各层使用熔合定位，按热压的方式进行二次压合，对压合后的厚铜板经裁切、打靶、铣边后完成母板制作；对母板进行盲孔加工、外层钻通孔、填孔电镀和树脂塞孔，完成厚铜HDI板产品的制作。
在本发明实施例中，根据叠层结构设计将各层使用熔合定位，按热压的方式进行整板压合，对压合后的厚铜板经裁切、打靶、铣边后完成母板(L1层-L4层)制作。对母板(L1层-L4层)进行盲孔加工、外层钻通孔、填孔电镀和树脂塞孔等，至最终完成厚铜HDI板产品的制作。
实施例9
如图2所示，本发明实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路包含芯板1至少三张、半固化片2至少六张、铜箔3至少四张以及覆盖膜4至少四张；所述铜箔3与电镀加厚铜层6构成铜箔载体6，如图3所示。
在本发明实施例中，L2与L3压合形成的复合层的厚度大于L1、L4层；
具体地所述L2与L3压合形成的复合层为双面结构，铜层厚度为30μm；L1、L4层芯板的铜层厚度均为15μm。
所述的半固化片2为1-6张，厚度均为1/2mil(12μm)，树脂含量60％-78％；
所述铜箔3包括第一铜箔、第二铜箔、第三铜箔、第四铜箔，厚度均为3μm的铜箔载体，所述铜箔的至少一面均设置有电镀加厚铜层5；
所述覆盖膜4包括第一覆盖膜、第二覆盖膜、第三覆盖膜、第四覆盖膜规格一样，均为厚度15μm的PI干膜；
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
实施例10
在本发明实施例中，其中铜箔3加工制作包括，选取铜箔材料厚度为2-3μm的铜箔载体来替代常规铜箔或反转铜箔，进一步地将所述叠层设计所需的铜箔的一面采用电镀的方式将铜层加厚至所需要的线路铜层厚度，具体可根据厚铜板铜层设计加厚至18μm-60μm，所述铜箔的加厚铜面材料为耐碱性腐蚀金属。
二、应用实施例：
本发明应用实施例还提供了一种利用上述实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路制备的计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器。
本发明应用实施例还提供了一种利用上述实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路制备的信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施通信，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。
本发明应用实施例还提供了一种利用上述实施例提供的适用厚铜HDI板精细线路制备的一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施通信。
三、实施例相关效果的证据：
实验表明
图4(a)是本发明实施例提供的铜箔载体的结晶结构中2-3μm的铜箔载体3电镀加厚铜层5放大电镜图；图4(b)是本发明实施例提供的铜箔载体的结晶结构中2-3μm的铜箔载体3电镀加厚铜层5微观电镜图；
图5(a)是本发明实施例提供的反转铜箔的结晶结构中现有技术直接选用18μm的反转铜箔的放大电竞图；5(b)是本发明实施例提供的反转铜箔的结晶结构中现有技术直接选用18μm的反转铜箔的微观电镜图。
通过图4(a)、图4(b)可清晰的看出，3μm铜箔的牙根非常小，晶粒尺寸也小，晶界多，有利于精细线路制作。
反之图5(a)、5(b)反转铜箔不仅牙根粗大，而且晶粒尺寸也很大，晶界少，在蚀刻反应发生时，线路底部容易出现铜牙残留，导致短路风险升高，可见基底铜箔的牙根和晶格对精细线路的制作有明显的影响。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，其特征在于，所述适用厚铜HDI板精细线路的制作方法包括以下步骤：
S1，铜箔加工，将铜箔（3）的一面采用电镀的方式把铜层加厚至厚铜HDI板制作所需的铜层厚度，形成铜箔载体（6）；
S2，覆铜基板的制作，将铜箔载体（6）电镀有加厚铜层（5）的一侧与半固化片（2）、芯板（1）进行一次压合，获得覆铜基板；
S3，将上述覆铜基板经前处理后，在铜箔（3）的另一面贴上干膜；
S4，对覆铜基板进行曝光和显影；
S5，利用真空蚀刻的方式将非线路区域蚀刻掉，露出导电线路部分；
S6，将完成蚀刻的覆铜基板进行退干膜，完成厚铜电路板的线路制作；
在步骤S1中，所述铜箔（3）为载体铜箔，所述铜箔（3）的厚度为2μm-3μm；
在步骤S5中，蚀刻液组成为：Cu2+150g/L-160g/L、HCl1.9mol/L-2.3mol/L；在蚀刻前，先采用蚀刻量曲线法计算，对蚀刻因子的变化进行模拟和试验，再根据实际板厚，将横坐标或者竖坐标的侧蚀量缩减为：0μm～5μm、5μm～10μm、10μm～15μm、15μm～20μm或20μm～25μm。
2.根据权利要求1所述的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，其特征在于，在步骤S2中，将铜箔载体（6）与半固化片（2）以及芯板（1）进行一次压合，分别构成L1层、L2-L3层、L4层结构的覆铜基板；
所述铜箔载体（6）、半固化片（2）、芯板（1）的压合顺序任意替换。
3.根据权利要求1所述的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，其特征在于，在步骤S2中，所述电镀加厚铜层（5）为耐碱性腐蚀金属层，厚度为18μm-60μm；所述铜箔（3）与电镀加厚铜层（5）构成铜箔载体（6）。
4.根据权利要求1所述的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，其特征在于，在步骤S3中，将上述覆铜基板经前处理包括：水洗、微蚀、烤板前处理；在待制作线路面贴上一层厚度15μm的干膜，贴干膜条件为：温度100℃，压力6.1kg/cm2，传输速度1.2m/min。
5.根据权利要求1所述的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，其特征在于，在步骤S4中，曝光采用LDI曝光机，能量为30mJ，线宽加放10±2μm；其中显影点为30%-50%，显影速度为3.1m/min。
6.根据权利要求1所述的适用厚铜HDI板精细线路的制作方法，其特征在于，在步骤S6将完成蚀刻的覆铜基板进行退干膜后，根据叠层结构设计将各层使用熔合定位，按热压的方式进行二次压合，对压合后的厚铜板经裁切、打靶、铣边后完成母板制作；对母板进行盲孔加工、外层钻通孔、填孔电镀和树脂塞孔，完成厚铜HDI板产品的制作。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述适用厚铜HDI板精细线路的制作方法制作的适用厚铜HDI板精细线路，其特征在于，所述适用厚铜HDI板精细线路至少包括：芯板（1）、半固化片（2）、电镀加厚铜层（5）、铜箔（3）以及覆盖膜（4）；所述铜箔（3）与电镀加厚铜层（5）构成铜箔载体（6）。
8.根据权利要求7所述的适用厚铜HDI板精细线路，其特征在于，
所述芯板（1）≥3张；
所述半固化片（2）≥6张，厚度为7-12μm，树脂含量60%-78%；
所述铜箔（3）≥4张，所述铜箔（3）的至少一面均设置有电镀加厚铜层（5）；
所述覆盖膜（4）≥4张，均为厚度15μm的PI干膜。
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