CN116669333A - 一种通孔分段导通式pcb板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通孔分段导通式PCB板及其制作方法，制作方法包括步骤：在子板表面需要钻孔的位置设置覆盖区域大于钻孔区域的金属箔圆片，得到预处理子板；将第一外层板、至少一张预处理子板和第二外层板依次叠放并压合，得到母板；在母板上需要钻孔的位置钻通孔，并对通孔进行金属化处理，然后通过酸蚀刻去除钻通孔后金属箔圆片的残留部分，形成将通孔分段的凹槽；对分段的通孔进行电镀，然后对凹槽和电镀后的通孔进行树脂塞孔。本发明通过设置分段导通式通孔，使每个子板中的线路图形能够通过孔铜独立导通，解决背钻工艺背钻两次对位精度差、背钻深度难以控制和背钻产生孔内铜丝的问题，以及机钻盲孔工艺存在纵横比AR限制的问题。
Description
技术领域
本发明属于PCB板技术领域，具体涉及一种通孔分段导通式PCB板及其制作方法。
背景技术
现代电子产品体积越来越小，PCB(印制电路板)的体积也不断的向着小而密集的方向发展，所以封装内的布线密度不断增加。而随着数字信号传输速率的不断提高，信号的上升沿越来越短，过孔对传输线特征阻抗的影响越来越明显。
如图1所示，电流流过导通孔1时，整个导通孔1都是导电的；但是根据PCB板的设计，整个导通孔1是不需要完全导通的，所以当导通孔1中通入高频电流时，不需要导通的部分导通孔1会形成电感阻抗，影响高频电流信号的传输。
目前业内一般采用背钻工艺和机钻盲孔工艺进行钻孔，克服高速信号过孔的高频损耗问题，但背钻工艺和机钻盲孔工艺均存在一定的缺陷。
如图2所示，背钻工艺是先钻出通孔2，然后在通孔2中进行电镀，形成导通孔1，然后钻去导通孔1不需要导通的部分的孔铜；钻去多余的孔铜后可以减少电感阻抗对高频电流信号传输的影响，但是背钻工艺存在背钻两次对位精度差、背钻深度难以控制、背钻产生孔内铜丝等问题。
如图3所示，机钻盲孔工艺是先钻出盲孔3，然后在盲孔3中进行孔金属化和电镀形成导通孔1；目前业内机钻盲孔工艺钻出的盲孔的纵横比AR(AR＝孔深度/孔径)最大为1.5，这是因为当孔径不变时，盲孔深度越深，化学药水越难进入，因此进行孔金属化时越困难，所以机钻盲孔工艺存在纵横比AR的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种通孔分段导通式PCB板及其制作方法，解决背钻工艺背钻两次对位精度差、背钻深度难以控制和背钻产生孔内铜丝的问题，以及机钻盲孔工艺存在纵横比AR限制的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，包括以下步骤：在子板表面需要钻孔的位置设置覆盖区域大于钻孔区域的金属箔圆片，得到预处理子板；将第一外层板、至少一张预处理子板和第二外层板依次叠放并压合，得到母板；在母板上需要钻孔的位置钻通孔，并对通孔进行金属化处理，然后通过酸蚀刻去除钻通孔后金属箔圆片的残留部分，形成将通孔分段的凹槽；对分段的通孔进行电镀，然后对凹槽和电镀后的通孔进行树脂塞孔，得到通孔分段导通式PCB板。
进一步的是，预处理子板的制作方法包括：将子板、半固化片和金属箔依次叠放并压合；在金属箔表面压合干膜，然后对干膜进行曝光和显影，得到完成显影的线路图形；通过酸蚀刻对完成显影的线路图形进行蚀刻，腐蚀掉干膜覆盖区域以外的金属箔，保留钻通孔位置的金属箔，得到金属箔圆片；通过碳酸钠溶液去掉金属箔上的干膜，得到预处理子板。
进一步的是，所述金属箔的厚度记为c，所述金属箔与子板间半固化片的厚度记为d，所述电镀后的通孔内电镀层的厚度记为e，则3e<c<0.5d。
进一步的是，酸蚀刻所用的酸蚀刻液为浓度是5％～20％的稀硫酸或稀盐酸。
进一步的是，母板的具体制作方法包括：在第一外层板、各层预处理子板及第二外层板间叠放半固化片，压合后得到母板；所述第一外层板和第二外层板为覆铜基板或铜箔。
进一步的是，通孔的直径记为a密耳，金属箔圆片的直径记为b密耳，b≥a+10。
进一步的是，金属箔包括铝箔、锌箔和铁箔中的一种。
进一步的是，所述树脂塞孔所用的树脂为环氧树脂胶系或酚醛树脂胶系。
进一步的是，所述金属化处理的方法包括：对通孔进行无电金属化处理后，将母板浸没在电镀铜液中进行预电镀铜。
进一步的是，所述无电金属化处理的方法包括化学铜法、黑孔法、高分子导电膜法中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的PCB板在钻孔时，只需要钻一个贯通母板上下表面的通孔即可，所以不存在对位精度差、背钻深度难以控制、背钻产生孔内铜丝的问题，因此能够克服背钻工艺的缺点。
2、通过设置凹槽，用于将通孔分段；电镀后，通孔不同段的电镀层因为凹槽的存在而不能导通，则可依照孔内导通的部分进行分段设计电路，所以不会产生无效电路；同时本发明的PCB板在钻孔时，只需要钻一个贯通上下表面的通孔即可，和盲孔相比化学药水更容易进入通孔中；所以本发明的PCB板在钻孔时没有纵横比的限制，能够克服机钻盲孔工艺的缺点。
3、通过进行树脂塞孔，在凹槽和通孔中填充树脂，可以将通孔固化下来，加强通孔的信赖性。
附图说明
图1为背景技术中在PCB板上钻通孔的结构示意图。
图2为背景技术中通过背钻工艺在PCB板上钻孔的结构示意图。
图3为背景技术中通过机钻盲孔工艺在PCB板上钻孔的结构示意图。
图4为本发明实施例一中PCB板制作方法的流程图。
图5为本发明实施例一中预处理子板的流程图。
图6为本发明实施例一中制作预处理子板的结构示意图。
图7为本发明实施例一中压合干膜的结构示意图。
图8为本发明实施例一中通过蚀刻保留钻孔位置金属箔的结构示意图。
图9为本发明实施例一中制作母板的结构示意图。
图10为本发明实施例一中钻通孔后PCB板的结构示意图。
图11为本发明实施例一中金属化处理后PCB板的结构示意图。
图12为本发明实施例一中酸蚀刻后PCB板的结构示意图。
图13为本发明实施例一中电镀铜后PCB板的结构示意图。
图中编号：导通孔1、通孔2、盲孔3、子板4、第一外层板5、金属箔6、半固化片7、干膜8、第二外层板9、凹槽10、金属化薄铜层11、孔铜12。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
如图4所示，本实施例提供一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，步骤如下：
步骤1、制作子板。
将铜箔、半固化片、已经制作好线路图形的内层板、外层钢板等材料按工艺要求叠合，叠放顺序是从下至上依次是钢板、铜箔、半固化片、内层板、半固化片、铜箔和钢板；其中内层板可以是多个，当内层板是多个时，相邻内层板之间设置半固化片；然后将铜箔、半固化片和内层板压合为一体结构，制成子板。
步骤2、制作预处理子板。如图5所示，具体步骤如下：
(1)如图6所示，将子板4、半固化片7和金属箔6依次叠放并压合。
(2)如图7所示，在金属箔6表面压合干膜8，然后对干膜8进行曝光和显影，得到完成显影的线路图形，显影的线路图形为圆形，其设置在需要钻孔的位置，且覆盖区域需大于钻孔区域。
(3)如图8所示，通过酸蚀刻对完成显影的线路图形进行蚀刻，腐蚀掉干膜8覆盖区域以外的金属箔，保留钻通孔位置的金属箔6，即得到覆盖区域大于钻孔区域的金属箔圆片(金属箔圆片与显影的线路图形的形状相同)；通过碳酸钠溶液去掉金属箔上的干膜8，得到预处理子板。
所述金属箔由在酸溶液中比铜活泼的金属制成；金属箔可以是铝箔、锌箔和铁箔中的一种，在本实施例中金属箔选用锌箔。
步骤3、制作母板。
如图9所示，将第一外层板5、半固化片7、至少一张预处理子板(各预处理子板间设置半固化片)、半固化片7和第二外层板9依次叠放并压合，得到母板。
在本实施例中，预处理子板的数量为1个，在其他实施例中，可以根据PCB板的设计增加预处理子板的数量。
在本实施例中，第一外层板5为覆铜板，第二外层板9为铜箔。在其他实施例中，可以根据PCB板的设计进行变化。
步骤4、钻孔与金属化处理。
如图10所示，在母板上需要钻孔的位置钻通孔。在本实施例中，通孔的直径记为a密耳，a的取值范围为0.15mm～10mm，金属箔的直径记为b密耳，b＝a+0.25mm，b≥a+10。
如图11所示，对通孔进行金属化处理，具体的，先对通孔进行无电金属化处理，然后将母板浸没在电镀铜液中进行预电镀铜，得到金属化薄铜层11。
其中，无电金属化处理的方法包括三种：(1)化学铜法；(2)黑孔法；(3)高分子导电膜法。可根据生产需要，任选一种方法。在本实施例中，选用化学铜法进行无电金属化处理；处理过程中，在通孔内壁上化学沉积活化钯，活化钯可以催化化学铜的沉积，形成导电种子层，进行后续电镀工艺。
步骤5、蚀刻。
如图12所示，通过酸蚀刻去除钻通孔后金属箔圆片的残留部分，形成将通孔2分段的凹槽10。
所述步骤2和步骤5中酸蚀刻所用的酸蚀刻液为浓度是5％～20％的稀硫酸或稀盐酸，在本实施例中，选取浓度是10％的稀硫酸作为酸蚀刻液。
步骤6、电镀铜。
如图13所示，对分段的通孔进行电镀铜，形成孔铜12。
步骤7、树脂塞孔。
对凹槽10和电镀铜后的通孔2进行树脂塞孔，加强通孔信赖性，即得到通孔分段导通式PCB板。树脂塞孔所用的树脂为环氧树脂胶系或酚醛树脂胶系，在本实施例中，选用环氧树脂胶系。
工作原理：
本发明在预处理子板中设置覆盖区域大于钻孔区域的金属箔圆片，当钻孔结束后，金属箔圆片的中部被钻去，留在PCB板中的金属箔呈环状；然后通过金属化处理，在整个通孔的内壁上形成金属化铜层，由于金属化铜层的厚度较小，不会阻碍酸蚀刻液对环状金属箔的蚀刻，所以酸蚀刻液会腐蚀掉环状金属箔；同时原来附着在金属箔上的部分金属化铜层因失去附着点而消失，因此，酸蚀刻后，能够在通孔内壁的周向上蚀刻出呈环形的凹槽，原来能够完全导通的金属化铜层被凹槽分隔为不能相互导通的若干段。在酸蚀刻前，金属箔圆片均位于两个半固化片之间；酸蚀刻后，相应的凹槽也位于两个半固化片之间。此时进行电镀形成孔铜，不同段的孔铜因为凹槽的存在而不能导通，同一段因为孔铜的存在而能够独立导通；所以每个子板中的所有线路图形能够通过相应段的孔铜导通，不同子板间的线路图形因为凹槽的存在而不能导通。
实施例二：
本实施例提供一种通孔分段导通式PCB板，本实施例的PCB板通过实施例一的制作方法获得。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在子板表面需要钻孔的位置设置覆盖区域大于钻孔区域的金属箔圆片，得到预处理子板；
将第一外层板、至少一张预处理子板和第二外层板依次叠放并压合，得到母板；
在母板上需要钻孔的位置钻通孔，并对通孔进行金属化处理，然后通过酸蚀刻去除钻通孔后金属箔圆片的残留部分，形成将通孔分段的凹槽；
对分段的通孔进行电镀，然后对凹槽和电镀后的通孔进行树脂塞孔，得到通孔分段导通式PCB板。
2.根据权利要求1所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述预处理子板的制作方法包括：
将子板、半固化片和金属箔依次叠放并压合；
在金属箔表面压合干膜，然后对干膜进行曝光和显影，得到完成显影的线路图形；
通过酸蚀刻对完成显影的线路图形进行蚀刻，腐蚀掉干膜覆盖区域以外的金属箔，保留钻通孔位置的金属箔，得到金属箔圆片；
通过碳酸钠溶液去掉金属箔上的干膜，得到预处理子板。
3.根据权利要求2所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述金属箔的厚度记为c，所述金属箔与子板间半固化片的厚度记为d，所述电镀后的通孔内电镀层的厚度记为e，则3e<c<0.5d。
4.根据权利要求1所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述酸蚀刻所用的酸蚀刻液为浓度是5％～20％的稀硫酸或稀盐酸。
5.根据权利要求1所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述母板的具体制作方法包括：在第一外层板、各层预处理子板及第二外层板间叠放半固化片，压合后得到母板；所述第一外层板和第二外层板为覆铜基板或铜箔。
6.根据权利要求1所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述通孔的直径记为a密耳，金属箔圆片的直径记为b密耳，b≥a+10。
7.根据权利要求1所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述金属箔包括铝箔、锌箔和铁箔中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述金属化处理的方法包括：对通孔进行无电金属化处理后，将母板浸没在电镀铜液中进行预电镀铜。
9.根据权利要求8所述的一种通孔分段导通式PCB板的制作方法，其特征在于，所述无电金属化处理的方法包括化学铜法、黑孔法、高分子导电膜法中的一种。
10.一种通孔分段导通式PCB板，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述方法制作得到。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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