CN116828826B - 一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，涉及多层柔性印制电路板盲孔工艺技术领域，目的是在多层柔性印制电路板盲孔工艺上进行改进以降低成本并提升良率，包括以下步骤：进行多层柔性印制电路板制作；对多层柔性印制电路板进行减铜操作；在多层柔性印制电路板的两面进行对向非对称激光钻孔，获取两个盲孔；进行盲孔清洁；进行盲孔填铜。本发明具有节约成本、产品可靠性更高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及多层柔性印制电路板盲孔工艺技术领域，具体而言，涉及一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法。
背景技术
随着科技的发展和消费观念的转变，消费电子产品加速往小型化、薄型化、多功能化转变，因此电子器件的集成度也越来越高。
柔性印制电路板作为电子器件的载体和电气互连的重要部件，其布线密度、焊盘密度、导通孔的密度直接影响电子器件的集成度。其中导通孔之盲孔对集成度的提高起到至关重要的作用，相对通孔来说，他可以减少各层线路的布线面积，增加布线密度，缩小印制电路板的体积。目前有一些印制电路为了增加集成密度，遂将导通孔设计在焊盘上，特别是BGA焊盘上。这种导通孔需要导通多层线路，若是采用通孔，则在焊接的时候孔内因无法填满焊锡而留下空洞，影响产品可靠性和使用寿命；若是采用填孔，则需要专门的深孔填孔线，增加企业成本，同时也有良率降低的风险；若是采用盲孔叠孔技术，一层一层往上叠，工艺繁琐，成本高且良率低。
为了解决以上问题，需要在多层柔性印制电路板盲孔工艺上进行改进和优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其目的是在多层柔性印制电路板盲孔工艺上进行改进以降低成本并提升盲孔良率。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，包括以下步骤：
进行多层柔性印制电路板制作；
对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作；
在所述多层柔性印制电路板的两面进行对向非对称激光钻孔，获取两个盲孔；
进行盲孔清洁；
进行盲孔填铜。
优选地，所述对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作的方法为：
通过蚀刻减薄所述多层柔性印制电路板的顶面和底面的两层铜层的厚度。
优选地，所述进行对向非对称激光钻孔的方法为：
先后从所述多层柔性印制电路板的两面的铜层处进行钻孔，分别获取一个所述盲孔；两个所述盲孔的孔径不同。
优选地，两个所述盲孔分别具有大孔径和小孔径，且小孔径不小于大孔径的a%，a的取值为70-90。
优选地，所述从所述多层柔性印制电路板的两面的铜层处进行钻孔的方法为采用皮秒紫外激光钻孔机进行钻孔；
且先钻取具有小孔径的盲孔，再钻具有大孔径的盲孔。
优选地，每个所述盲孔的采取以下步骤：
通过高能量毫秒激光烧蚀所述多层柔性印制电路板的表面的铜层；
通过低能量皮秒激光烧蚀所述多层柔性印制电路板的树脂层；
通过三维立体显微镜检查盲孔质量以及盲孔底部的残渣。
优选地，所述进行盲孔清洁的方法包括以下步骤：
进行微蚀；
进行等离子除胶；
进行水平除胶；
进行微蚀。
优选地，所述微蚀的厚度为1微米。
优选地，所述进行盲孔填铜的方法包括：
通过水平沉铜将盲孔金属化；
进行填孔电镀。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明进行了填孔，可以避免空洞引起的焊锡鼓泡、开裂、焊锡浸孔、焊锡溶蚀孔口镀铜等风险；
本发明两个通孔孔径不同且先钻小孔径，可以增强减薄后盲孔底铜的机械强度，降低盲孔底铜因被外力冲击而破裂的风险；
本发明可以彻底除去盲孔底部的碳渣和熔铜内夹杂的残碳，避免降低盲孔的电镀铜与底铜结合力；
本发明的钻孔方式可以降低盲孔底部的铜包碳杂质含量，同时通过加大真空吸风量，使得气化的废气能快速排出，增加氧气补进盲孔的速度，促进残碳气化排出；
本发明的盲孔技术下生产出的多层柔性印制电路板良率高，且在使用中可以降低企业成本；
本发明设计合理、涉及的工艺流程易于实现，便于推广和实施。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法的流程示意图；
图2为本发明提供的实施例中获取的两个盲孔的结构示意图；
图3为本发明提供的实施例4中进行盲孔清洁的流程示意图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，参阅图1，包括以下步骤：
步骤S1：进行多层柔性印制电路板制作；
步骤S2：对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作；
步骤S3：在所述多层柔性印制电路板的两面进行对向非对称激光钻孔，获取两个盲孔；
步骤S4：进行盲孔清洁；
步骤S5：进行盲孔填铜。
传统的工艺方案通常有电镀通孔和填孔两种：
电镀通孔方案是在三层板组装后钻通孔，然后电镀通孔，形成空心的环形电镀铜；由于通孔中心存在空洞，里面有空气或水膜，在后续表面贴装元器件（SMT）时，空气受热膨胀或水膜气化导致体积膨胀，有引起焊锡鼓泡、开裂、爆孔的风险。孔口铜箔薄弱处，因焊锡对铜溶蚀作用，会使孔口铜箔进一步减薄，在受到机械冲击、热冲击的情况下，容易产生裂纹，降低通孔的可靠性。另外，空洞里面容易藏污纳垢，残留药水和湿气，可能会腐蚀焊盘，降低可靠性和使用寿命。焊盘上的通孔，在丝印阻焊油墨的时候，可能会漏墨，造成交叉污染或孔内油墨残留等风险。
电镀填孔方案是在三层板组装后钻通孔，然后电镀填铜，形成实心的柱状电镀铜；良好的填铜可以避免上述空洞所产生的风险，但是通孔填铜本身技术要求高，需要单独调试电镀液配方和电镀参数，增加专门的填铜线，增加企业成本。填铜时在孔中间有形成空洞的风险。采用一般的镀铜线，难以实现良好的填铜，特别是高厚径比的多层板。
本实施例的基本原理如下：
本实施例的步骤S1中可以先制作多层柔性印制电路板。具体可以包括以下步骤：下料、压膜、曝光、DES、线路AOI、覆盖膜清洁、覆盖膜、等离子、超粗化、贴纯胶、组合叠板、传压、裁边和撕承载膜。
在获取初步制作完成的多层柔性印制电路板后，通过步骤S2的减铜操作，这一步的目的在于可以再填铜厚得到较薄的面铜，保留原有的FPC薄型化特点；
接着，参阅图2，在步骤S3采用对向钻盲孔和双面同时电镀填铜技术来处理多层柔性印制电路板的焊盘导通孔，这一步主要是在焊盘上下两面同一位置用进行钻盲孔的操作，中间层的铜箔不钻透，然后再电镀填铜，即可得到焊接良好的焊盘导通孔。
然后通过步骤S4进行盲孔清洁；因为在进行钻盲孔操作的时候，熔化的铜会包裹部分碳渣，冷却后沉积在盲孔底部，形成一层铜包碳的杂质层。这层杂质层会降低盲孔的电镀铜与底铜结合力，在外力、热冲击或热疲劳的情况下可能会导致盲孔开裂、甚至分层开路，因此需要去除这些碳渣等异物，提升产品良率；
最后，再通过步骤S5进行盲孔填铜，可以使焊盘焊接更加牢固，避免空洞引起的焊锡鼓泡、开裂、焊锡浸孔、焊锡溶蚀孔口镀铜等风险。本实施例的双面盲孔同时电镀填铜，可使用一般的盲孔填铜线，避免重新布置深孔电镀填铜线，可节约企业成本，增加盲孔良率。
本发明的原位对向盲孔叠孔技术所得到的导通孔在焊盘表面光滑平整。盲孔底部无黑线、裂纹。从切片形貌上看，质量表现比传统工艺获取的通孔方案更加优异。并且在热应力测试、高温高湿、冷热冲击、回流焊、耐电压等性能测试方便也有优秀的表现，具体测试结果如下：
如表1为热应力测试阻值结果，该测试方法是产品在烤箱以125±5℃烘烤3H，回流焊3次后，放入干燥器中冷却至室温，在288±5℃，浸锡10s，分别循环5次、10次记录前后阻值变化，结果符合阻值变化率＜10%且切片无盲孔裂纹。
表1热应力测试阻值结果
表2为“可靠性测试---高温高湿+冷热冲击+回流焊”阻值结果，测试方法为产品在烤箱以125±5℃烘烤2H，然后将恒温箱设定为40±2℃，相对湿度90-95%，进行冷热冲击，回流焊5次，10次，15次分别提取阻值结果。测试结果显示经过“高温高湿+冷热冲击+回流焊”测试后阻值变化均在10%以内，盲孔切片无裂纹。
表2 “可靠性测试---高温高湿+冷热冲击+回流焊”阻值结果
在耐电压测试中也无电火花机穿现象。在回流焊+高温高湿+冷热冲击测试中经过“回流焊+高温高湿+冷热冲击”测试后阻值变化均在10%以内，盲孔切片无裂纹。
综上所述，本实施例的优点在于可以避免通孔的空洞带来的负面隐患，还能使用常规的浅孔填铜线来填铜，达到节约成本、增加效率、提升产品可靠性的目的。
实施例2
本实施例基于实施例1的技术方案，对对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作的方法进行进一步说明。
在本实施例中，所述对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作的方法为：
通过蚀刻减薄所述多层柔性印制电路板的顶面和底面的两层铜层的厚度。
实施例3
本实施例基于实施例1的技术方案，对进行对向非对称激光钻孔的方法进行进一步说明。
作为优选方案，所述进行对向非对称激光钻孔获取盲孔的方法为：
先后从所述多层柔性印制电路板的两面的铜层处进行钻孔，分别获取一个所述盲孔；两个所述盲孔的孔径不同。
另外，在本实施例中，两个所述盲孔分别具有大孔径和小孔径，且小孔径不小于大孔径的a%，a的取值为70-90。这里可以根据生产需求确定标准，例如优选为小孔径不小于大孔径的80%。
这里的大小孔径的设置，简要概况，就是绝缘层较厚、钻孔较深的一面，孔径会设置大一点，另一面孔径小一点。小孔径盲孔的孔壁树脂可以为大孔径提供机械支撑，保证盲孔底部铜箔有足够的机械强度，避免因大面积悬空而被外力击穿，影响填铜质量。并且可以吸收部分热量，降低熔铜量，进而降低熔铜包埋残碳的风险。在后续微蚀后，盲孔底铜会减薄，这种上下孔径不对等的结构也可以增强减薄后盲孔底铜的机械强度，降低盲孔底铜因被外力冲击而破裂的风险。
特别说明的是，在盲孔底铜强度足够的时候，两个盲孔可以孔径相等
在进行钻孔的时候，所述从所述多层柔性印制电路板的两面的铜层处进行钻孔的方法为采用皮秒紫外激光钻孔机进行钻孔；
且先钻取具有小孔径的盲孔，再钻具有大孔径的盲孔。
进一步地，每个所述盲孔的采取以下步骤：
通过高能量毫秒激光烧蚀所述多层柔性印制电路板的表面的铜层；
通过低能量皮秒激光烧蚀所述多层柔性印制电路板的树脂层；
通过三维立体显微镜检查盲孔质量以及盲孔底部的残渣。
如果采用一般的激光钻孔方法，在第二面盲孔钻完后，第一面盲孔底部的残碳量要比第二面的高出5%。这是因为在第二次钻盲孔时，底铜对面的靠近孔壁的树脂被余热少量碳化，附着在底铜上。
所以本实施例采用皮秒激光来烧蚀树脂层，可在热量还来不及扩散之前将树脂气化，如此，可降低熔铜，降低盲孔底部的铜包碳杂质含量；同时通过加大真空吸风量，使得气化的废气能快速排出，增加氧气补进盲孔的速度，促进残碳气化排出。
实施例4
本实施例基于实施例1的技术方案，对进行盲孔清洁的方法进行进一步说明。
作为本实施例的优选方案，参阅图3，所述进行盲孔清洁的方法包括以下步骤：
进行微蚀；
进行等离子除胶；
进行水平除胶；
进行微蚀。
进一步地，所述微蚀的厚度为1微米。
本实施例依次采用微蚀-等离子除胶-水平除胶-微蚀的残碳清洁流程，可以彻底除去盲孔底部的碳渣和熔铜内夹杂的残碳。前序步骤会有激光烧蚀盲孔内的树脂，此时，盲孔底部会同时产生熔化的铜和碳化的树脂。此时，熔化的铜会包裹部分碳渣，冷却后沉积在盲孔底部，形成一层铜包碳的杂质层。这层杂质层会降低盲孔的电镀铜与底铜结合力，在外力、热冲击或热疲劳的情况下可能会导致盲孔开裂、甚至分层开路。只有将薄层的熔铜蚀刻掉，才能暴露处残碳，进而用等离子和水平除胶将其去除。
实施例5
本实施例基于实施例1的技术方案，对进行盲孔填铜的方法进行进一步说明。
在本实施例中，所述进行盲孔填铜的方法包括：
通过水平沉铜将盲孔金属化；
进行填孔电镀。
本实施例双面盲孔同时电镀填铜，可使用一般的盲孔填铜线，避免重新布置深孔电镀填铜线，可节约企业成本，增加盲孔良率。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
进行多层柔性印制电路板制作；
对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作；
在所述多层柔性印制电路板的两面进行对向非对称激光钻孔，获取两个盲孔；
进行盲孔清洁；
进行盲孔填铜；
所述进行对向非对称激光钻孔的方法为：
先后从所述多层柔性印制电路板的两面的铜层处进行钻孔，分别获取一个所述盲孔；两个所述盲孔的孔径不同；
两个所述盲孔分别具有大孔径和小孔径，且小孔径不小于大孔径的a%，a的取值为70-90；
所述从所述多层柔性印制电路板的两面的铜层处进行钻孔的方法为采用皮秒紫外激光钻孔机进行钻孔；
且先钻取具有小孔径的盲孔，再钻具有大孔径的盲孔。
2.根据权利要求1所述的一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其特征在于，所述对所述多层柔性印制电路板进行减铜操作的方法为：
通过蚀刻减薄所述多层柔性印制电路板的顶面和底面的两层铜层的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其特征在于，每个所述盲孔的采取以下步骤：
通过高能量毫秒激光烧蚀所述多层柔性印制电路板的表面的铜层；
通过低能量皮秒激光烧蚀所述多层柔性印制电路板的树脂层；
通过三维立体显微镜检查盲孔质量以及盲孔底部的残渣。
4.根据权利要求1所述的一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其特征在于，所述进行盲孔清洁的方法包括以下步骤：
进行微蚀；
进行等离子除胶；
进行水平除胶；
进行微蚀。
5.根据权利要求4所述的一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其特征在于，所述微蚀的厚度为1微米。
6.根据权利要求1所述的一种多层柔性印制电路板原位对向盲孔叠孔方法，其特征在于，所述进行盲孔填铜的方法包括：
通过水平沉铜将盲孔金属化；
进行填孔电镀。
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