CN115151039A - 一种能减少灯芯效应的pcb加工方法 - Google Patents

一种能减少灯芯效应的pcb加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，包括以下步骤：(1)覆铜板切割：基板在投料生产时，按设计好的图纸要求进行裁剪；(2)前处理；(3)内层线路形成：按顺序依次包括贴干膜、内层曝光、显影、蚀刻、去干膜和清洗六个步骤；(4)AOI检查；(5)黑化/棕化处理：按顺序依次包括黑化、清洗、干燥三个步骤；(6)层压：按顺序依次包括预叠板、叠板、压合三个步骤；(7)后处理。该能减少灯芯效应的PCB加工方法通过在投料生产时，将玻璃纤维和树脂比例设定为2∶1，增加树脂的含量，使得填充密度增大，减少孔隙，从而减少灯芯效应。

Description

一种能减少灯芯效应的PCB加工方法
技术领域
本发明属于PCB加工技术领域，具体涉及一种能减少灯芯效应的PCB加工方法。
背景技术
CAF实际上是在偏压(直流电压或脉冲电压)的作用下，基板中的铜和所吸附的空气中游离水分等发生了电化学反应，生成的铜离子在毛细作用下，沿着基板表面或基板内部的界面或通道的迁移所引起的短路或电气性能下降的现象。CAF的形成条件需要具备：水蒸气、电压差、高温、裸露的金属Cu、PCB板材缝隙通道、电解质。当以上条件皆失效时则居高电位阳极的铜金属会先氧化成为Cu+或Cu+2并沿着已形成的不良通道的玻璃纱束向阴极慢慢迁移，而阴极的电子也会往阳极移动，路途中的铜离子遇到电子时即会还原出铜金属，并逐渐从阳极往阴极长出铜膜，并在两端沿着纱束逐渐形成下路短接。影响产品可靠性。在PCB的加工处理过程中，因PCB基材中玻璃纤维纱缺少树脂的填充或者有孔隙，在进行导通孔的电镀过程中，铜离子往玻璃纤维纱方向渗透，使玻璃纤维纱之间的孔隙中有铜的填充，即出现灯芯效应，随着时间推移，铜离子不断迁移，最终形成CAF通道。
因此，需要一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，来减少铜离子往玻璃纱方向渗透。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，用于缓解减少灯芯效应，提高PCB的质量。
本发明提供了一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，包括以下步骤：
(1)覆铜板切割：基板在投料生产时，按设计好的图纸要求进行裁剪；
(2)前处理：由于芯板厚度通常＜0.5mm，无法通过物理磨板处理表面，只能用化学方法处理：用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其它有机污物，然后用酸性溶液去除铜面氧化层，最后再进行微蚀处理以得到与干膜具有同等优良粘附性能的充分粗化的表面；
(3)内层线路形成：按顺序依次包括贴干膜、内层曝光、显影、蚀刻、去干膜和清洗六个步骤；
(4)AOI检查：利用卤素灯照射板面，对内层线路进行短路、断路、残铜的检查，对于线路短路的不良进行修理；
(5)黑化/棕化处理：按顺序依次包括黑化、清洗、干燥三个步骤；
(6)层压：按顺序依次包括预叠板、叠板、压合三个步骤；
(7)后处理：按顺序依次包括钻孔、清洗钻污、镀铜三个步骤。
进一步的，所述步骤(1)的投料生产时的玻璃纤维和树脂比例为2∶1。
进一步的，所述步骤(5)的具体步骤如下：
a.黑化/棕化时形成的保护膜均匀，且颜色统一，收板时用珍珠棉分层保护，不能有擦花；
b.务必烘烤干内层芯板上的水汽，防止爆板；
c.黑化/棕化后水洗段使用DI水洗，不能含有杂物，影响PP粘结片与铜箔的结合。
进一步的，所述步骤(6)的具体步骤如下：
a.使用低轮廓铜箔，在介质层厚度相同的情况下，相对增加了两层铜箔间间距；
b.优化压合叠构，不同铜厚的线路与适当含胶的PP相匹配，减少线路间间隙；
c.优化压合程式，最佳时间上压，适当的压力，确保层压压力不会导致流胶异常，同时填满线路间隙。
进一步的，所述步骤(7)中钻孔的具体步骤如下：
A、钻孔前，在板面垫上一层水溶性铝板，下面垫上垫木；
B、下板后照X-RAY检查内层孔偏，如果内层孔偏严重，会导致孔与内层线路间隙太近，随着时间也会发生钻孔CAF异常；
C、送首件到物测室打孔粗切片，孔粗超标同样会导致钻孔CAF异常；
其中，钻孔CAF解决方案：
A.钻带优化：
1).密集孔区域孔间距＜0.35mm时跳孔生产(跳孔间距＞6.0mm)；
2).密集孔钻孔生产抽T处理；
3).压合后打靶时严格区分生产板的涨缩等级，减少不同涨缩系数混板影响；
B.钻孔管控：
1).优化钻孔参数，降低钻孔粗糙度、玻纤发白数据不良，孔粗数据越大，灯芯效应越明显，发生CAF的机率就越大；
2).定期保养钻机，使其性能稳定(CPK＞＝1.67)；
3).使用水溶性铝片。
进一步的，所述步骤(7)中清洗钻污的具体步骤如下：
A、利用沉铜磨板线对钻孔后的基板进行清洗，超声波打碎孔壁表面的依附物，高压水洗将附者在孔壁和基板表面的板粉清洗干净，同时清洗掉孔壁表面的水溶性膜；
B、利用验孔机对孔内品质检查，验孔机的圆孔毛刺阈值设置为10mi l，可将孔内毛刺异常排查出来，通过切片分析孔内披锋来源和孔粗状况，减少异常板的流失。
进一步的，所述步骤(7)中镀铜的具体步骤如下：
A、去毛头和去膠渣，将钻孔后浸润的树脂外侧的铜丝及未切断的玻璃布去除，用于防止镀孔不良，再利用高锰酸钾去除钻孔时高温形成的膠渣；
B、除胶渣过度将导致玻璃纤维中超量渗铜，如果孔与孔、孔与线之间的绝缘防火墙处太薄弱，出现CAF的几率增大；
C、化学铜和镀铜，通过化学沉积的方式使孔壁表面沉积上20-40micro inch厚度的化学铜，再镀上0.6-1mil的厚度的铜以保证20-40micro inch厚度的化学铜不被后续制作过程破坏造成孔破。
有益效果：本发明通过在投料生产时，将玻璃纤维和树脂比例设定为2∶1，增加树脂的含量，使得填充密度增大，减少孔隙，从而减少灯芯效应；并且在利用激光开孔机对基板进行开孔时，开孔范围设置为在1平方米上开20-70万个孔，避免因孔与孔相距太近时，使得其间板材的绝缘品质变差而增加灯芯效应现象；另外，对开孔后的基板孔径进行检查时，利用针棒蘸取树脂对孔壁进行润滑浸湿，针棒的直径是孔眼直径的一半，且针棒外侧裹有棉纱，这样利用树脂将通过开孔后的基板截面裸露的玻璃纤维封住，减少铜离子从截面处渗透，进一步减少灯芯效应，提高PCB的生产质量。
附图说明
图1为本发明加工方法的流程图；
图2为偏孔示意图；
图3为孔粗示意图；
图4为玻纤发白示意图；
图5为水溶性铝片示意图；
图6为除胶过度示意图；
图7为除胶过渡灯芯明显示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例和附图1-7对本发明进行详细的描述：一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，包括以下步骤：
(1)覆铜板切割：基板在投料生产时，按设计好的图纸要求进行裁剪；投料生产时的玻璃纤维和树脂比例为2∶1；
(2)前处理：由于芯板厚度通常＜0.5mm，无法通过物理磨板处理表面，只能用化学方法处理：用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其它有机污物，然后用酸性溶液去除铜面氧化层，最后再进行微蚀处理以得到与干膜具有同等优良粘附性能的充分粗化的表面；
(3)内层线路形成：按顺序依次包括贴干膜、内层曝光、显影、蚀刻、去干膜和清洗六个步骤；
(4)AOI检查：利用卤素灯照射板面，对内层线路进行短路、断路、残铜的检查，对于线路短路的不良进行修理；
(5)黑化/棕化处理：按顺序依次包括黑化、清洗、干燥三个步骤；具体步骤如下：
a.黑化/棕化时形成的保护膜均匀，且颜色统一，收板时用珍珠棉分层保护，不能有擦花；
b.务必烘烤干内层芯板上的水汽，防止爆板；
c.黑化/棕化后水洗段使用DI水洗，不能含有杂物，影响PP粘结片与铜箔的结合；
(6)层压：按顺序依次包括预叠板、叠板、压合三个步骤；具体步骤如下：
a.使用低轮廓铜箔，在介质层厚度相同的情况下，相对增加了两层铜箔间间距；
b.优化压合叠构，不同铜厚的线路与适当含胶的PP相匹配，减少线路间间隙；
c.优化压合程式，最佳时间上压，适当的压力，确保层压压力不会导致流胶异常，同时填满线路间隙；
(7)后处理：按顺序依次包括钻孔、清洗钻污、镀铜三个步骤。
步骤(7)中钻孔的具体步骤如下：
A、钻孔前，在板面垫上一层水溶性铝板，下面垫上垫木，目的为避免钻头直接与板面接触时造成批锋，起一个缓冲作用；
B、下板后照X-RAY检查内层孔偏，如果内层孔偏严重，会导致孔与内层线路间隙太近，随着时间也会发生钻孔CAF异常，如图2；
C、送首件到物测室打孔粗切片，孔粗超标同样会导致钻孔CAF异常，如图3、图4。
其中，钻孔CAF解决方案：
A.钻带优化：
1).密集孔区域孔间距＜0.35mm时跳孔生产(跳孔间距＞6.0mm)；
2).密集孔钻孔生产抽T处理；
3).压合后打靶时严格区分生产板的涨缩等级，减少不同涨缩系数混板影响；
B.钻孔管控：
1).优化钻孔参数，降低钻孔粗糙度、玻纤发白数据不良，孔粗数据越大，灯芯效应越明显，发生CAF的机率就越大；
2).定期保养钻机，使其性能稳定(CPK＞＝1.67)；
3).使用水溶性铝片，如图5，从上至下依次设置水溶性润滑层、铝箔和覆铜板，可以有效固定钻咀，防止偏摆；有效润滑钻咀，吸走钻咀热量。
步骤(7)中清洗钻污的具体步骤如下：
A、利用沉铜磨板线对钻孔后的基板进行清洗，超声波打碎孔壁表面的依附物，高压水洗将附者在孔壁和基板表面的板粉清洗干净，同时清洗掉孔壁表面的水溶性膜；
B、利用验孔机对孔内品质检查，验孔机的圆孔毛刺阈值设置为10mil，可将孔内毛刺异常排查出来，通过切片分析孔内披锋来源和孔粗状况，减少异常板的流失。
步骤(7)中镀铜的具体步骤如下：
A、去毛头和去膠渣，将钻孔后浸润的树脂外侧的铜丝及未切断的玻璃布去除，用于防止镀孔不良，再利用高锰酸钾去除钻孔时高温形成的膠渣；
B、除胶渣过度将导致玻璃纤维中超量渗铜，如果孔与孔、孔与线之间的绝缘防火墙处太薄弱，出现CAF的几率增大，如图6、图7；
C、化学铜和镀铜，通过化学沉积的方式使孔壁表面沉积上20-40micro inch厚度的化学铜，再镀上0.6-1mil的厚度的铜以保证20-40micro inch厚度的化学铜不被后续制作过程破坏造成孔破。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)覆铜板切割：基板在投料生产时，按设计好的图纸要求进行裁剪；
(2)前处理：由于芯板厚度通常＜0.5mm，无法通过物理磨板处理表面，只能用化学方法处理：用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其它有机污物，然后用酸性溶液去除铜面氧化层，最后再进行微蚀处理以得到与干膜具有同等优良粘附性能的充分粗化的表面；
(3)内层线路形成：按顺序依次包括贴干膜、内层曝光、显影、蚀刻、去干膜和清洗六个步骤；
(4)AOI检查：利用卤素灯照射板面，对内层线路进行短路、断路、残铜的检查，对于线路短路的不良进行修理；
(5)黑化/棕化处理：按顺序依次包括黑化、清洗、干燥三个步骤；
(6)层压：按顺序依次包括预叠板、叠板、压合三个步骤；
(7)后处理：按顺序依次包括钻孔、清洗钻污、镀铜三个步骤。
2.根据权利要求1所述的一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于：所述步骤(1)的投料生产时的玻璃纤维和树脂比例为2∶1。
3.根据权利要求1所述的一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体步骤如下：
a.黑化/棕化时形成的保护膜均匀，且颜色统一，收板时用珍珠棉分层保护，不能有擦花；
b.务必烘烤干内层芯板上的水汽，防止爆板；
c.黑化/棕化后水洗段使用DI水洗，不能含有杂物，影响PP粘结片与铜箔的结合。
4.根据权利要求1所述的一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于，所述步骤(6)的具体步骤如下：
a.使用低轮廓铜箔，在介质层厚度相同的情况下，相对增加了两层铜箔间间距；
b.优化压合叠构，不同铜厚的线路与适当含胶的PP相匹配，减少线路间间隙；
c.优化压合程式，最佳时间上压，适当的压力，确保层压压力不会导致流胶异常，同时填满线路间隙。
5.根据权利要求1所述的一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于，所述步骤(7)中钻孔的具体步骤如下：
A、钻孔前，在板面垫上一层水溶性铝板，下面垫上垫木；
B、下板后照X-RAY检查内层孔偏，如果内层孔偏严重，会导致孔与内层线路间隙太近，随着时间也会发生钻孔CAF异常；
C、送首件到物测室打孔粗切片，孔粗超标同样会导致钻孔CAF异常；
其中，钻孔CAF解决方案：
A.钻带优化：
1).密集孔区域孔间距＜0.35mm时跳孔生产(跳孔间距＞6.0mm)；
2).密集孔钻孔生产抽T处理；
3).压合后打靶时严格区分生产板的涨缩等级，减少不同涨缩系数混板影响；
B.钻孔管控：
1).优化钻孔参数，降低钻孔粗糙度、玻纤发白数据不良，孔粗数据越大，灯芯效应越明显，发生CAF的机率就越大；
2).定期保养钻机，使其性能稳定(CPK＞＝1.67)；
3).使用水溶性铝片。
6.根据权利要求1所述的一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于，所述步骤(7)中清洗钻污的具体步骤如下：
A、利用沉铜磨板线对钻孔后的基板进行清洗，超声波打碎孔壁表面的依附物，高压水洗将附者在孔壁和基板表面的板粉清洗干净，同时清洗掉孔壁表面的水溶性膜；
B、利用验孔机对孔内品质检查，验孔机的圆孔毛刺阈值设置为10mil，可将孔内毛刺异常排查出来，通过切片分析孔内披锋来源和孔粗状况，减少异常板的流失。
7.根据权利要求1所述的一种能减少灯芯效应的PCB加工方法，其特征在于，所述步骤(7)中镀铜的具体步骤如下：
A、去毛头和去膠渣，将钻孔后浸润的树脂外侧的铜丝及未切断的玻璃布去除，用于防止镀孔不良，再利用高锰酸钾去除钻孔时高温形成的膠渣；
B、除胶渣过度将导致玻璃纤维中超量渗铜，如果孔与孔、孔与线之间的绝缘防火墙处太薄弱，出现CAF的几率增大；
C、化学铜和镀铜，通过化学沉积的方式使孔壁表面沉积上20-40 micro inch厚度的化学铜，再镀上0.6-1mil的厚度的铜以保证20-40 micro inch厚度的化学铜不被后续制作过程破坏造成孔破。
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