CN116916534A - 一种充电桩用超厚铜pcb及其制作方法 - Google Patents

一种充电桩用超厚铜pcb及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充电桩用超厚铜PCB及其制作方法,所述制作方法包括以下步骤:按叠板顺序将内层子板和外层铜箔通过半固化片依次叠合后压合,形成生产板,且外层铜箔的厚度≥8oz;在生产板上钻孔后,依次通过沉铜和全板电镀将孔壁铜层镀至设计所需的厚度;在生产板两表面上的外层线路图形之间的线隙处进行控深铣,以形成线隙槽,线隙槽的深度大于外层铜箔厚度的一半且小于外层铜箔厚度,线隙槽的宽度小于设计所需的线隙宽度;在生产板上贴膜,再通过曝光和显影形成外层线路图形,而后蚀刻去除线隙槽底部余留的外层铜箔厚度,退膜后得到铜厚≥8oz的外层线路。本发明方法解决了现有常规蚀刻工艺制作超厚铜PCB时由于侧蚀过大导致的毛边问题。

Description

一种充电桩用超厚铜PCB及其制作方法
技术领域
本发明涉及印制线路板制作技术领域,具体涉及一种充电桩用超厚铜PCB及其制作方法。
背景技术
为满足新能源汽车等设备快速充电的要求,充电桩一般要设计过大电流及大电压,作为充电桩核心部件的PCB,则要求设计≥8oz的厚铜要求。
印制电路板的常规蚀刻设备及药水,对2oz以下的铜厚蚀刻效果较好,对于3-6oz的厚铜板需要多次蚀刻,即便如此,由于存在侧蚀,蚀刻后的毛边基本在0.15-0.2mm,极大影响电气安全距离。当铜厚达到8oz以上的超厚铜时,继续沿用此方法,蚀刻后毛边极大,达到铜厚的50%-60%。充电桩设备为满足高压高电流的需求,在设计上铜厚都在8oz及以上,采用传统蚀刻方法,会造成电气安全距离缩短,高电压下会导致飞弧效应,对于高端设备充电总线来说非常致命。
目前有采用两面蚀刻制作厚铜板的方法,先蚀刻一面铜厚,保留底铜厚度2-3oz,将第一次蚀刻铜跟PP压合,再蚀刻另一面,此方法可以有效改善部分线路蚀刻毛边,但厚铜位置压合填胶,存在填胶空洞、和层间介质不好控制等问题,影响充电桩电气性能(介质过厚浪费成本及充电过程中的电能损耗,介质过薄又存在高压击穿介质层的风险,存在安全隐患),同时正反面进行两次蚀刻容易导致铜层超差,给生产搬运过程也带来了报废风险。
综上,1、传统蚀刻方法蚀刻毛边很大,会造成电气安全距离缩短,使用风险高;2、采用先蚀刻一面铜,预留2-3oz在压合,存在介质厚度不够,导致高压击穿存在安全隐患,另外压合面铜厚大于0.1mm及以上时,存在蚀刻槽位PP添加不均匀、气泡、缺胶和空洞等品质问题,导致设备服务期间宕机。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷,提供一种充电桩用超厚铜PCB的制作方法,解决了现有常规蚀刻工艺制作超厚铜PCB时由于侧蚀过大导致的毛边问题,还解决了通过提前蚀刻再压合的两面蚀刻工艺导致压合填胶不足等影响线路板品质和电气性能的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种充电桩用超厚铜PCB的制作方法,包括以下步骤:
S1、按叠板顺序将内层子板和外层铜箔通过半固化片依次叠合后压合,形成生产板;其中,所述外层铜箔的厚度≥8oz;
S2、在生产板上钻孔,而后依次通过沉铜和全板电镀将孔壁铜层镀至设计所需的厚度;
S3、在生产板两表面上的外层线路图形之间的线隙处进行控深铣,以形成线隙槽,线隙槽的深度大于外层铜箔厚度的一半且小于外层铜箔厚度,线隙槽的宽度小于设计所需的线隙宽度;
S4、在生产板上贴膜,而后通过曝光和显影形成外层线路图形,以使线隙槽显露出来,再通过蚀刻去除线隙槽底部余留的外层铜箔厚度,退膜后得到铜厚≥8oz的外层线路。
进一步的,步骤S3中,控深铣的线隙槽深度控制在≥0.2mm。
进一步的,步骤S3中,线隙槽底部的铜层余厚控制在0.075-0.125mm。
进一步的,步骤S3中,控深铣的铣刀宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm,以使线隙槽的宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm。
进一步的,步骤S3中,控深铣时在对应设计所需的线隙中部处进行走刀,以使线隙槽的两边到外层线路图形处均余留有供蚀刻时被蚀刻的侧蚀量。
进一步的,步骤S4中,贴膜后,通过曝光和显影在对应线隙槽的位置处进行开窗,以使线隙槽显露出来,且开窗的宽度与线隙槽的宽度相同。
进一步的,步骤S4之后还包括以下步骤:
S5、在生产板上依次进行阻焊层制作、表面处理和成型工序,制得充电桩用超厚铜PCB。
进一步的,所述内层子板为芯板或由半固化片将芯板和铜箔压合为一体的多层板,且芯板在压合前已制作了内层线路。
第二方面,本发明还提供了一种充电桩用超厚铜PCB,采用如第一方面任一项所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法制作而成。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明中,压合时采用厚度≥8oz的外层铜箔进行压合,使生产板的外层铜厚满足设计要求,依次钻孔、沉铜和全板电镀后,先利用成型控深铣方法在铜面形成线路图形,而线隙处形成线路槽,从而降低线隙处所需蚀刻去除的铜层能厚度,减少后期蚀刻时的侧蚀量,解决由于侧蚀过大导致的毛边问题,且相对现有中通过提前蚀刻再压合的两面蚀刻工艺制作超厚铜线路来说,本发明方法是在压合后再制作外层线路的,不存在压合填胶的情况,解决了由于压合填胶不足而影响线路板品质和电气性能的问题。
其次,通过控制线隙槽底部的铜层余留厚度为0.075-0.125mm,在蚀刻该厚度的铜层时,单边蚀刻量(残留毛边)为0.03-0.04mm,再加上成型对位公差±0.015mm,因此使铣的线隙宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm为佳,使线隙槽的两边均余留有供蚀刻时被蚀刻的侧蚀量,提高外层线路制作的精度和减少侧蚀产生的毛边;后期蚀刻时在膜上的开窗设计成与线隙槽的宽度等大,降低侧蚀量。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容,下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例
本实施例所示的一种线路板的制作方法,其中包括杂色油墨阻焊过程,依次包括以下处理工序:
(1)开料:按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板,芯板的厚度为0.5mm,芯板两表面的铜层厚度均为0.5oz。
(2)内层线路制作(负片工艺):内层图形转移,用垂直涂布机涂布感光膜,感光膜的膜厚控制8μm,采用全自动曝光机,以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形;内层蚀刻,将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路,内层线宽量测为3mil;内层AOI,然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理,无缺陷的产品出到下一流程。
(3)压合:棕化速度按照底铜铜厚棕化,将芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合,然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合,形成生产板;其中,外层铜箔的厚度≥8oz。
(4)钻孔:根据现有的钻孔技术,按照设计要求在生产板上进行钻孔加工。
(5)沉铜:利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜,背光测试10级,孔中的沉铜厚度为0.5μm。
(6)全板电镀:以18ASF的电流密度进行全板电镀120min,加厚孔铜和板面铜层的厚度,以将孔铜厚度镀至设计所需的厚度。
(7)制作外层线路(正片工艺):包括以下步骤:
a、通过成型工序,采用铣刀在生产板两表面上的外层线路图形之间的线隙处(即线路之间的空隙处)进行控深铣,以形成线隙槽,线隙槽的深度大于外层铜箔厚度的一半且小于外层铜箔厚度,保留一定的铜层余厚,避免控深铣伤到下面的基材层,线隙槽的宽度小于设计所需的线隙宽度,控深铣时在对应设计所需的线隙中部处进行走刀,以使线隙槽的两边到外层线路图形处均余留有供蚀刻时被蚀刻的侧蚀量。
上述中,控深铣的线隙槽深度控制在≥0.2mm,具体深度根据外层铜箔的厚度来调整,只需确保线隙槽底部的铜层余厚控制在0.075-0.125mm即可。
上述中,根据线隙槽底部的铜层余留厚度0.075-0.125mm,在蚀刻该厚度的铜层时,对线隙槽两边的单边蚀刻量(残留毛边)为0.03-0.04mm,再加上成型对位公差±0.015mm,因此选择控深铣的铣刀宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm为佳,使铣的线隙宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm,提高外层线路制作的精度和减少侧蚀产生的毛边;以外层铜箔厚度8oz以及所需制作的外层线路的线宽线隙均为0.45mm为例,选择刃宽为0.35mm的铣刀进行控深铣,使铣后的线隙槽宽度为0.35mm。
b、在生产板上贴膜,采用全自动曝光机和负片线路菲林,以5~7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光,经显影,在生产板上形成外层线路图形,以使线隙槽显露出来,再通过蚀刻去除线隙槽底部余留的外层铜箔厚度,退膜后得到铜厚≥8oz的外层线路,且线宽线线隙可满足0.45/0.45mm的要求。
上述中,贴膜后,通过曝光和显影在对应线隙槽的位置处进行开窗,以使线隙槽显露出来,且开窗的宽度与线隙槽的宽度相同。
c、外层AOI,使用自动光学检测系统,通过与CAM资料的对比,检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷。
(8)阻焊、丝印字符:在生产板的表面丝印阻焊油墨后,并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理,使阻焊油墨固化成阻焊层;具体为,在TOP面阻焊油墨,TOP面字符添加"UL标记",从而在不需焊接的线路和基材上,涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层,同时起美化外观的作用。
(9)表面处理(沉镍金):阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理,均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层,镍层厚度为:3-5μm;金层厚度为:0.05-0.1μm。
(10)电测试:测试成品板的电气导通性能,此板使用测试方法为:飞针测试。
(11)成型:根据现有技术并按设计要求锣外形,外型公差+/-0.05mm,制得线路板。
(12)FQC:根据客户验收标准及我司检验标准,对线路板外观进行检查,如有缺陷及时修理,保证为客户提供优良的品质控制。
(13)FQA:再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。
(14)包装:按照客户要求的包装方式以及包装数量,对线路板进行密封包装,并放干燥剂及湿度卡,然后出货。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、按叠板顺序将内层子板和外层铜箔通过半固化片依次叠合后压合,形成生产板;其中,所述外层铜箔的厚度≥8oz;
S2、在生产板上钻孔,而后依次通过沉铜和全板电镀将孔壁铜层镀至设计所需的厚度;
S3、在生产板两表面上的外层线路图形之间的线隙处进行控深铣,以形成线隙槽,线隙槽的深度大于外层铜箔厚度的一半且小于外层铜箔厚度,线隙槽的宽度小于设计所需的线隙宽度;
S4、在生产板上贴膜,而后通过曝光和显影形成外层线路图形,以使线隙槽显露出来,再通过蚀刻去除线隙槽底部余留的外层铜箔厚度,退膜后得到铜厚≥8oz的外层线路。
2.根据权利要求1所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,步骤S3中,控深铣的线隙槽深度控制在≥0.2mm。
3.根据权利要求2所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,步骤S3中,线隙槽底部的铜层余厚控制在0.075-0.125mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,步骤S3中,控深铣的铣刀宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm,以使线隙槽的宽度比设计所需的线隙宽度小0.1mm。
5.根据权利要求4所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,步骤S3中,控深铣时在对应设计所需的线隙中部处进行走刀,以使线隙槽的两边到外层线路图形处均余留有供蚀刻时被蚀刻的侧蚀量。
6.根据权利要求1所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,步骤S4中,贴膜后,通过曝光和显影在对应线隙槽的位置处进行开窗,以使线隙槽显露出来,且开窗的宽度与线隙槽的宽度相同。
7.根据权利要求1所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,步骤S4之后还包括以下步骤:
S5、在生产板上依次进行阻焊层制作、表面处理和成型工序,制得充电桩用超厚铜PCB。
8.根据权利要求1所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法,其特征在于,所述内层子板为芯板或由半固化片将芯板和铜箔压合为一体的多层板,且芯板在压合前已制作了内层线路。
9.一种充电桩用超厚铜PCB,其特征在于,采用如权利要求1-8任一项所述的充电桩用超厚铜PCB的制作方法制作而成。
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