CN115066112B - 一种耐高压平面变压器的pcb板制作方法 - Google Patents

一种耐高压平面变压器的pcb板制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，涉及PCB板制作方法技术领域，该一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法包括以下步骤：S1：芯板线路制作；S2：第一次压合形成基板；S3：基板顶层和底层电路制作；S4：第二次压合绝缘层形成多层板；S5：于多层板上钻导通孔；S6：对导通孔沉铜、镀铜；S7：制作导电焊接盘；S8：负片蚀刻得到导电焊接盘；S9：后续常规加工；其通过采用本申请的PCB板制作方法，将平面变压器PCB板最外绝缘层使用第三半固化片和第四半固化片替代，解决了PCB板外层线路绝缘层在制作中绝缘性不佳的技术问题，保证了PCB板装配磁芯后的绝缘效果，固化体绝缘层厚度满足绝缘性能要求。

Description

一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法
技术领域
本发明涉及PCB板制作方法领域技术，尤其是指一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法。
背景技术
PCB板为印制电路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。平面变压器的PCB板是指在印制电路板上做出初级和次级线圈，将各层线圈压合组成的专用电路板，使用时将上、下磁芯嵌入到PCB板中即可实现磁通和电压变比的功能，平面变压器具有体积小、功率密度大和磁路短的优点，是目前手机移动设备快速充电器的重要器件；装配时将磁芯嵌入到电路板设计的凹槽内，磁芯体表面与电路板直接接触；当设备发生故障时，通过的电流将击穿电路板绝缘层，导通磁芯造成漏电，甚至引发火灾。
现有技术中，PCB板表面的绝缘层主要是涂覆防焊油墨经烘烤固化来实现，涂覆油墨一般厚度在20μm左右，为提高绝缘性都会采取加厚油墨层来解决，但油墨涂覆过程极易产生微小的气泡，烘烤固化后气泡破裂，导致油墨层局部变薄，且无法察觉，使用时依然有漏电的风险；因此，针对这一现状，迫切需要开发一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，以满足实际需要。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其通过采用本申请的PCB板制作方法，将平面变压器PCB板最外绝缘层使用第三半固化片和第四半固化片替代，解决了PCB板外层线路绝缘层在制作中绝缘性不佳的技术问题，保证了PCB板装配磁芯后的绝缘效果，固化体绝缘层厚度满足绝缘性能要求。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其包括以下步骤：
S1：芯板线路制作：选择第一导电板和第二导电板开料，于第一导电板和第二导电板均制作内层图形，按照制作的内层图形进行图形蚀刻，于第一导电板和第二导电板上均形成包含连接盘和线路的图形；
S2：第一次压合形成基板：于第一导电板和第二导电板之间设置有第一半固化片，于第一导电板上表面覆盖第一导电片，于第二导电板下表面覆盖第二导电片，将第一导电片、第一导电板、第一半固化片、第二导电板和第二导电片进行压合，使其结合为一体形成内含线路的基板；
S3：基板顶层和底层电路制作：于基板顶层和底层制作线路图形，按照制作的线路图形进行第二次蚀刻，于基板顶层和底层形成线路图形；
S4：第二次压合绝缘层形成多层板：将形成顶层和底层线路的基板上表面依次叠合第三半固化片和第三导电片，于基板的下表面依次叠合第四半固化片和第四导电片；叠合完成后进行第二次压合，使其相融为一体形成多层板；压合的条件：采用压力机预升温至160℃，待材料进入压力机腔体后立即开始预压并排出腔体内空气，使内部实现真空状态，抽真空至60-70mmHg并保持；预压压力为0.56-0.7MPa，预压时间为7-8min，预压结束后逐步转为全压，全压压力为1.12-1.4MPa，加热至200℃时需保持80-120min，使第一半固化片、第三半固化片和第四半固化片彻底受热固化并粘结形成固化体绝缘层；
S5：于多层板上钻导通孔：于多层板上进行钻孔，钻孔后多层板内线路实现导通；
S6：对导通孔沉铜、镀铜：于导通孔侧壁进行化学沉铜，再采用化学电解铜的工艺方法，对多层板表面及导通孔侧壁进行电镀，使得导通孔能够导电，以实现多层板层间线圈的电流导通；
S7：制作导电焊接盘：对多层板进行贴覆感光干膜，于多层板表面对应不需保留的线路位置贴附底片，将多层板进行紫外光曝光，最后将多层板进行显影；
S8：负片蚀刻得到导电焊接盘：对完成显影的多层板负片图形进行线路蚀刻，最后去除感光干膜，得到所需焊接的导电焊接盘，蚀刻后多层板顶层和底层仅留下所需焊接的导电焊接盘，其余部分为半固化片受热固化后留下的固化体绝缘层，该固化体绝缘层厚度为40-200μm；
S9：后续常规加工：完成步骤S8之后进行阻焊、字符烤板、喷锡、锣板、洗板、包装前所有外观检验、成品出厂检验及包装。
作为一种优选方案：所述S5中导通孔包括导电圆孔和元器件引脚插孔，该导通孔侧壁与连接盘侧壁间隔大于等于0.2mm。
作为一种优选方案：所述S6中导通孔侧壁的铜厚度为0.2-0.5μm；导通孔侧壁电镀后铜厚度为5-8μm。
作为一种优选方案：所述S2和S4中的第一半固化片、第三半固化片和第四半固化片均采用玻纤浸渍树脂，该玻纤浸渍树脂经热处理后制成薄片材料。
作为一种优选方案：所述第一半固化片、第三半固化片和第四半固化片在压合受热过程分为如下三个阶段：A阶段为在室温下能够完全流动的液体树脂，这是玻纤布浸胶时状态；B阶段为环氧树脂部分交联处于半固化状态，在加热至80-120℃时又能恢复到液体状态，在此阶段树脂在压力作用下流动到PCB线路缝隙中；C阶段为树脂全部交联状态，在加热到140℃以上时，树脂会再次固化，即最终形态。
作为一种优选方案：所述S7中感光干膜厚度为40微米，将多层板进行紫外光曝光：将需要保留的线路部分上的感光干膜被紫外光照射，不需要保留的线路部分上的感光干膜被底片遮挡，不被紫外光照射，感光干膜被照射部分光阻产生聚合。
作为一种优选方案：所述S7中多层板显影去除未被紫外光照射部分的感光干膜，对被照射部分光阻产生聚合的感光干膜进行保留。
作为一种优选方案：所述S8中负片蚀刻包括酸性蚀刻和退膜，该退膜采用强碱性药水。
作为一种优选方案：所述S1中第一导电板和第二导电板均为覆铜板。
作为一种优选方案：所述S2和S4中第一导电片、第二导电片、第三导电片和第四导电片均采用铜箔。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，通过采用本申请的PCB板制作方法，将平面变压器PCB板最外绝缘层使用第三半固化片和第四半固化片替代，在步骤S4中，当温度加热至80-120℃时，第三半固化片和第四半固化片成流体状态，在压力作用下树脂逐步流入线路缝隙中填充，PCB板处于压机腔体真空环境下，杜绝气泡产生；解决了PCB板外层线路绝缘层在制作中绝缘性不佳的技术问题，主要针对平面变压器的PCB板表面高度绝缘特性的要求，常规电路板涂覆防焊油墨甚至加厚油墨层依然无法彻底解决漏电问题，主要是油墨绝缘层涂覆时有气泡产生，烘烤后气泡破裂导致油墨局部变薄导致绝缘不良；保证了PCB板装配磁芯后的绝缘效果，固化体绝缘层厚度满足绝缘性能要求。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
附图说明
图1为本发明之一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法流程图；
图2为本发明之一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法原理示意图；
图3为本发明之导通孔侧壁与连接盘侧壁间隔示意图。
附图标识说明：
图中：10、第一导电板；11、第二导电板；20、第一半固化片；21、第三半固化片；22、第四半固化片；30、第一导电片；31、第二导电片；32、第三导电片；33、第四导电片；40、基板；50、多层板；51、导通孔；52、导电焊接盘；53、固化体绝缘层。
具体实施方式
本发明如图1至图3所示，一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其包括以下步骤：
S1：芯板线路制作：选择第一导电板10和第二导电板11开料，于第一导电板10和第二导电板11均制作内层图形，按照制作的内层图形进行图形蚀刻，于第一导电板10和第二导电板11上均形成包含连接盘和线路的图形，第一导电板10和第二导电板11均为覆铜板。
S2：第一次压合形成基板40：于第一导电板10和第二导电板11之间设置有第一半固化片20，于第一导电板10上表面覆盖第一导电片30，于第二导电板11下表面覆盖第二导电片31，将第一导电片30、第一导电板10、第一半固化片20、第二导电板11和第二导电片31进行压合，使其结合为一体形成内含线路的基板40。
S3：基板40顶层和底层电路制作：于基板40顶层和底层制作线路图形，按照制作的线路图形进行第二次蚀刻，于基板40顶层和底层形成线路图形。
S4：第二次压合绝缘层形成多层板50：将形成顶层和底层线路的基板40上表面依次叠合第三半固化片21和第三导电片32，于基板40的下表面依次叠合第四半固化片22和第四导电片33；叠合完成后进行第二次压合，使其相融为一体形成多层板50；压合的条件：采用压力机预升温至160℃，待材料进入压力机腔体后立即开始预压并排出腔体内空气，使内部实现真空状态，抽真空至60-70mmHg并保持；预压压力为0.56-0.7MPa，预压时间为7-8min，预压结束后逐步转为全压，全压压力为1.12-1.4MPa，加热至200℃时需保持80-120min，使第一半固化片20、第三半固化片21和第四半固化片22彻底受热固化并粘结形成固化体绝缘层53；第一导电片30、第二导电片31、第三导电片32和第四导电片33均采用铜箔。
该第一半固化片20、第三半固化片21和第四半固化片22均采用玻纤浸渍树脂，该玻纤浸渍树脂经热处理后制成薄片材料，该第一半固化片20、第三半固化片21和第四半固化片22在压合受热过程分为如下三个阶段：A阶段为在室温下能够完全流动的液体树脂，这是玻纤布浸胶时状态；B阶段为环氧树脂部分交联处于半固化状态，在加热至80-120℃时又能恢复到液体状态，在此阶段树脂在压力作用下流动到PCB线路缝隙中；C阶段为树脂全部交联状态，在加热到140℃以上时，树脂会再次固化，即最终形态。
当温度加热至80-120℃时，第三半固化片21和第四半固化片22成流体状态，在压力作用下树脂逐步流入线路缝隙中填充，PCB板处于压机腔体真空环境下，杜绝气泡产生；解决了PCB板外层线路绝缘层在制作中绝缘性不佳的技术问题，主要针对平面变压器的PCB板表面高度绝缘特性的要求，常规电路板涂覆防焊油墨甚至加厚油墨层依然无法彻底解决漏电问题，主要是油墨绝缘层涂覆时有气泡产生，烘烤后气泡破裂导致油墨局部变薄导致绝缘不良；保证了PCB板装配磁芯后的绝缘效果，固化体绝缘层53厚度满足绝缘性能要求。
S5：于多层板50上钻导通孔51：于多层板50上进行钻孔，钻孔后多层板50内线路实现导通；该导通孔51包括导电圆孔和元器件引脚插孔，该导通孔51侧壁与连接盘侧壁间隔大于等于0.2mm。
S6：对导通孔51沉铜、镀铜：于导通孔51侧壁进行化学沉铜，再采用化学电解铜的工艺方法，对多层板50表面及导通孔51侧壁进行电镀，使得导通孔51能够导电，以实现多层板50层间线圈的电流导通；导通孔51侧壁的铜厚度为0.2-0.5μm；导通孔51侧壁电镀后铜厚度为5-8μm，保证了导通孔51侧壁的导电性能。
S7：制作导电焊接盘52：对多层板50进行贴覆感光干膜，于多层板50表面对应不需保留的线路位置贴附底片，将多层板50进行紫外光曝光，最后将多层板50进行显影；感光干膜厚度为40微米，将多层板50进行紫外光曝光：将需要保留的线路部分上的感光干膜被紫外光照射，不需要保留的线路部分上的感光干膜被底片遮挡，不被紫外光照射，感光干膜被照射部分光阻产生聚合；多层板50显影去除未被紫外光照射部分的感光干膜，对被照射部分光阻产生聚合的感光干膜进行保留。
S8：负片蚀刻得到导电焊接盘52：对完成显影的多层板50负片图形进行线路蚀刻，最后去除感光干膜，得到所需焊接的导电焊接盘52，蚀刻后多层板50顶层和底层仅留下所需焊接的导电焊接盘52，其余部分为半固化片受热固化后留下的固化体绝缘层53，该固化体绝缘层53厚度为40-200μm；负片蚀刻包括酸性蚀刻和退膜，该退膜采用强碱性药水；蚀刻后未贴覆感光干膜而裸露的部分第三导电片32和第四导电片33被蚀刻干净，酸性蚀刻会直接对铜产生咬蚀，退膜采用强碱性药水，能够去除产生聚合的感光干膜，经过负片蚀刻的板件，原感光干膜覆盖部分会保留下来，最后通过去膜工艺去除感光干膜，得到所需焊接导电焊接盘52，经5000V电压测试无异常。
S9：后续常规加工：完成步骤S8之后进行阻焊、字符烤板、喷锡、锣板、洗板、包装前所有外观检验、成品出厂检验及包装。
本发明的设计重点在于，通过采用本申请的PCB板制作方法，将平面变压器PCB板最外绝缘层使用第三半固化片和第四半固化片替代，在步骤S4中，当温度加热至80-120℃时，第三半固化片和第四半固化片成流体状态，在压力作用下树脂逐步流入线路缝隙中填充，PCB板处于压机腔体真空环境下，杜绝气泡产生；解决了PCB板外层线路绝缘层在制作中绝缘性不佳的技术问题，主要针对平面变压器的PCB板表面高度绝缘特性的要求，常规电路板涂覆防焊油墨甚至加厚油墨层依然无法彻底解决漏电问题，主要是油墨绝缘层涂覆时有气泡产生，烘烤后气泡破裂导致油墨局部变薄导致绝缘不良；保证了PCB板装配磁芯后的绝缘效果，固化体绝缘层厚度满足绝缘性能要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：芯板线路制作：选择第一导电板和第二导电板开料，于第一导电板和第二导电板均制作内层图形，按照制作的内层图形进行图形蚀刻，于第一导电板和第二导电板上均形成包含连接盘和线路的图形；
S2：第一次压合形成基板：于第一导电板和第二导电板之间设置有第一半固化片，于第一导电板上表面覆盖第一导电片，于第二导电板下表面覆盖第二导电片，将第一导电片、第一导电板、第一半固化片、第二导电板和第二导电片进行压合，使其结合为一体形成内含线路的基板；
S3：基板顶层和底层电路制作：于基板顶层和底层制作线路图形，按照制作的线路图形进行第二次蚀刻，于基板顶层和底层形成线路图形；
S4：第二次压合绝缘层形成多层板：将形成顶层和底层线路的基板上表面依次叠合第三半固化片和第三导电片，于基板的下表面依次叠合第四半固化片和第四导电片；叠合完成后进行第二次压合，使其相融为一体形成多层板；压合的条件：采用压力机预升温至160℃，待材料进入压力机腔体后立即开始预压并排出腔体内空气，使内部实现真空状态，抽真空至60-70mmHg并保持；预压压力为0.56-0.7MPa，预压时间为7-8min，预压结束后逐步转为全压，全压压力为1.12-1.4MPa，加热至200℃时需保持80-120min，使第一半固化片、第三半固化片和第四半固化片彻底受热固化并粘结形成固化体绝缘层；
S5：于多层板上钻导通孔：于多层板上进行钻孔，钻孔后多层板内线路实现导通；
S6：对导通孔沉铜、镀铜：于导通孔侧壁进行化学沉铜，再采用化学电解铜的工艺方法，对多层板表面及导通孔侧壁进行电镀，使得导通孔能够导电，以实现多层板层间线圈的电流导通；
S7：制作导电焊接盘：对多层板进行贴覆感光干膜，于多层板表面对应不需保留的线路位置贴附底片，将多层板进行紫外光曝光，最后将多层板进行显影；
S8：负片蚀刻得到导电焊接盘：对完成显影的多层板负片图形进行线路蚀刻，最后去除感光干膜，得到所需焊接的导电焊接盘，蚀刻后多层板顶层和底层仅留下所需焊接的导电焊接盘，其余部分为半固化片受热固化后留下的固化体绝缘层，该固化体绝缘层厚度为40-200μm；
S9：后续常规加工：完成步骤S8之后进行阻焊、字符烤板、喷锡、锣板、洗板、包装前所有外观检验、成品出厂检验及包装。
2.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S5中导通孔包括导电圆孔和元器件引脚插孔，该导通孔侧壁与连接盘侧壁间隔大于等于0.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S6中导通孔侧壁的铜厚度为0.2-0.5μm；导通孔侧壁电镀后铜厚度为5-8μm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S2和S4中的第一半固化片、第三半固化片和第四半固化片均采用玻纤浸渍树脂，该玻纤浸渍树脂经热处理后制成薄片材料。
5.根据权利要求4所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述第一半固化片、第三半固化片和第四半固化片在压合受热过程分为如下三个阶段：A阶段为在室温下能够完全流动的液体树脂，这是玻纤布浸胶时状态；B阶段为环氧树脂部分交联处于半固化状态，在加热至80-120℃时又能恢复到液体状态，在此阶段树脂在压力作用下流动到PCB线路缝隙中；C阶段为树脂全部交联状态，在加热到140℃以上时，树脂会再次固化，即最终形态。
6.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S7中感光干膜厚度为40微米，将多层板进行紫外光曝光：将需要保留的线路部分上的感光干膜被紫外光照射，不需要保留的线路部分上的感光干膜被底片遮挡，不被紫外光照射，感光干膜被照射部分光阻产生聚合。
7.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S7中多层板显影去除未被紫外光照射部分的感光干膜，对被照射部分光阻产生聚合的感光干膜进行保留。
8.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S8中负片蚀刻包括酸性蚀刻和退膜，该退膜采用强碱性药水。
9.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S1中第一导电板和第二导电板均为覆铜板。
10.根据权利要求1所述的一种耐高压平面变压器的PCB板制作方法，其特征在于：所述S2和S4中第一导电片、第二导电片、第三导电片和第四导电片均采用铜箔。
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超厚铜多层PCB板制造工艺研究;张强;姚晨;唐琼宁;;印制电路信息(第05期);全文 *

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