CN117156726A - 一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，包括以下步骤：进行开料、第一次减铜、钻孔、第一次沉铜、树脂塞孔、陶瓷磨板、第二次减铜、工具配套、内光成像、内层蚀刻检验以及冲孔后，得到若干覆铜芯板；提供若干PET膜，将若干覆铜芯板分别与若干PET膜通过半固化片进行预压，得到若干复合板；对若干复合板进行激光钻孔，得到若干带有盲孔的复合板；对若干带有盲孔的复合板进行铜浆塞孔、烘板以及辅料配套后，得到若干铜浆塞孔复合板；将若干铜浆塞孔复合板进行预叠、层压，得到多层板；对多层板进行加工处理，得到基于铜浆烧结的多层印制线路板。本发明达到实现盲/埋孔任意层互连，并且减少压合次数的目的。
Description
技术领域
本发明涉及多层印制线路板加工技术领域，具体涉及一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法。
背景技术
当代印制板面临着电子元件高集成化，组装技术高速发展(THT→SMT→CSP)等挑战，其发展的特点可简化为：“密、薄、平”并以“密”为主导(核心)而迅速发展着。PCB高精度高密度化技术意味着要采用细密的导线与间距技术、微小孔技术、狭小环宽(或“无”环宽)技术和埋、盲孔技术等来达到高密度化。
其中，埋、盲、通孔结合的技术是提高PCB密度的最有效方法，它通过减少通孔数量和依靠精确设置埋孔来达到目的。埋/盲孔都采用微小孔，因而除可以提高布线密度外，埋/盲孔一般采用“最近”内层间互连，大大减少通孔形成的数量，隔离盘的设置也将大大减少，从而增加了板内有效布线和层间互连的数量，大大提高了互连密度。
但是，伴随着产品进一步向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的发展，多层板盲/埋孔任意层互连设计应运而生，这对于PCB制造是一个重大挑战，传统的加工技术已经逐渐无法满足客户产品的设计需求。
针对多层板盲/埋孔任意层互连设计，现有的多层印制线路板加工方法为：基于传统的层压方法再根据叠层的需要，进行分次层压。该加工方法具有一定的工艺局限性，无法实现盲/埋孔任意层互连，因此，开发出一种能实现盲/埋孔任意层互连的多层印制线路板加工方法显得尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，用于解决现有的多层印制线路板加工方法无法实现盲/埋孔任意层互连的技术问题，从而达到实现盲/埋孔任意层互连，并且减少压合次数的目的。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，包括以下步骤：
进行开料、第一次减铜、钻孔、第一次沉铜、树脂塞孔、陶瓷磨板、第二次减铜、工具配套、内光成像、内层蚀刻检验以及冲孔后，得到若干覆铜芯板；
提供若干PET膜，将所述若干覆铜芯板分别与所述若干PET膜通过半固化片进行预压，得到若干复合板；
对所述若干复合板进行激光钻孔，得到若干带有盲孔的复合板；
对所述若干带有盲孔的复合板进行铜浆塞孔、烘板以及辅料配套后，得到若干铜浆塞孔复合板；
将所述若干铜浆塞孔复合板进行预叠、层压，得到多层板；
对所述多层板进行加工处理，得到所述基于铜浆烧结的多层印制线路板。
作为本发明优选的实施方式，在进行内光成像时，包括：
采用全自动曝光机，以6格曝光尺完成内层线路曝光，显影后根据内层铜的厚度确定蚀刻参数，基于所述蚀刻参数蚀刻出内层线路图形，内层线宽量测为2.5-3.5mil。
作为本发明优选的实施方式，在对所述多层板进行加工处理时，包括：
对所述多层板进行钻孔、沉铜、外光成像、镀铜锡、碱性蚀刻、外层蚀刻检验、阻焊、沉镍金、测试、铣边以及最终检验。
作为本发明优选的实施方式，在对所述多层板进行外光成像、镀铜锡、碱性蚀刻时，包括：
在所述多层板的表面贴干膜；
采用外层线路菲林进行对位后，采用全自动曝光机以6格曝光尺完成外层线路曝光；
通过显影除去未被光固化的干膜，得到带有外层线路图形的多层板；
对所述带有外层线路图形的多层板分别进行电镀铜和电镀锡，电镀铜的工艺参数包括：电流大小为：1.7-2.0ASD，时间为55-65min，电镀锡的工艺参数包括：1.1-1.4ASD，时间为8-12min，锡厚为4-6μm；
褪去多层板上的干膜，通过碱性蚀刻除去多层板上裸露出的铜层，褪去线路上覆盖的锡层，完成所述碱性蚀刻。
作为本发明优选的实施方式，在对所述多层板进行阻焊、沉镍金、测试、铣边以及最终检验时，包括：
在完成外层蚀刻检验的多层板上，采用白网印刷阻焊油墨后，沉镍金，得到沉镍金多层板，检测所述沉镍金多层板的电气性能；
检测通过后，对所述沉镍金多层板铣外型，外型公差控制在±0.03mm，得到成品板；
对所述成品板的外观性进行最终检验。
作为本发明优选的实施方式，在通过半固化片进行预压时，所述预压的工艺参数包括：温度为125±2℃，压力为2.5±0.2kg/cm2，时间为120±10s。
作为本发明优选的实施方式，在对所述若干复合板进行激光钻孔时，包括：
采用UV激光对所述若干复合板进行钻孔；
所述UV激光的工艺参数包括：能量为0.6±0.1W，频率为35-45KHz，切割速度为400±20mm/s，螺旋圈数为15±2圈。
作为本发明优选的实施方式，在对所述若干带有盲孔的复合板进行铜浆塞孔时，包括：
对所述若干带有盲孔的复合板进行第一次铜浆塞孔、静止、第二次铜浆塞孔以及铜浆塞孔检验。
作为本发明优选的实施方式，在进行第一次铜浆塞孔时，包括：
将网版置于带有盲孔的复合板上，利用胶刀对铜浆进行刮刷，将所述铜浆塞入盲孔中，所述胶刀与所述网版平面之间的角度为50-60°，所述胶刀的速度为25mm/s～35mm/s，循环5-7次，所述铜浆的粘度为30±2dpa.s；
进行第一次焗板，工艺参数包括：温度为55-65℃，时间为12-18min。
作为本发明优选的实施方式，在进行第二次铜浆塞孔时，包括：
将网版置于带有盲孔的复合板上，采用钢刀对铜浆进行刮刷，将所述铜浆塞入盲孔中，所述钢刀与所述网版平面之间的角度为50-60°，所述钢刀的速度为25mm/s～35mm/s，循环1-2次，所述铜浆的粘度为30±2dpa.s；
剥离复合板上的PET膜，进行第二次焗板，工艺参数包括：温度为85-95℃，时间为27-33min。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)现有技术在进行多层印制线路加工时，根据叠层的需要，再基于传统的层压方法进行分次层压，而这种制备工艺是无法实现盲/埋孔任意层互连的；而本发明则是对若干覆铜芯板进行激光钻孔后，得到若干带有盲孔的复合板，再将若干带有盲孔的复合板进行铜浆塞孔，得到若干铜浆塞孔复合板并进行层压，从而得到多层板，该加工方法在加工顺序上明显不同于现有的多层印制线路加工方法，而本发明基于该加工顺序以及铜浆固化后的导电性，从而实现盲/埋孔任意层互连；
(2)本发明在得到若干带有盲孔的复合板前，还将若干覆铜芯板分别与若干PET膜通过半固化片进行预压，得到若干复合板，并在第二次铜浆塞孔时剥离复合板上的PET膜，再进行第二次焗板，从而防止导电铜浆印刷后污染半固化片，出现层压时板件异物，影响结合力，造成孔与孔之间短路，另外还可以保证孔内导电铜浆填充饱满；
(3)本发明在对盲孔进行铜浆塞孔时，采用的是两次塞孔方式，从而有效解决在进行铜浆塞孔时，塞孔容易出现凹陷的问题；并且本发明在第一次铜浆塞孔时通过采用胶刀，并且对胶刀的角度、速度以及铜浆的粘度做了具体的限定，从而在确保大部分的铜浆进入到塞孔内的同时，还有效避免在多次刮浆循环中造成多层板的板面受损；
(4)本发明在第二次铜浆塞孔时通过采用钢刀，从而基于钢刀的高硬度，在刮浆时产生更大的作用力，进一步夯实盲孔内的铜浆，以及提高填充区域的平整度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1-是本发明实施例的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法的步骤图；
图2-是本发明实施例的芯板的结构示意图；
图3-是本发明实施例的复合板的结构示意图；
图4-是本发明实施例的带有盲孔的复合板的结构示意图；
图5-是本发明实施例的铜浆塞孔复合板的结构示意图；
图6-是本发明实施例的基于铜浆烧结的多层印制线路板的结构示意图；
图7-是本发明实施例的多层印制线路板铜浆烧结的实物图。
附图标号说明：1、覆铜芯板；2、半固化片；3、PET膜；4、盲孔；5、铜浆；6、芯板；7、基铜；8、孔铜。
具体实施方式
本发明所提供的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1：进行开料、第一次减铜、钻孔、第一次沉铜、树脂塞孔、陶瓷磨板、第二次减铜、工具配套、内光成像、内层蚀刻检验以及冲孔后，得到若干覆铜芯板1，如图2所示，若干覆铜芯板1包括芯板6、基铜7以及孔铜8；
步骤S2：提供若干PET膜3，将若干覆铜芯板1分别与若干PET膜3通过半固化片2进行预压，得到若干复合板，如图3所示；
步骤S3：对若干复合板进行激光钻孔，得到若干带有盲孔4的复合板，如图4所示；
步骤S4：对若干带有盲孔4的复合板进行铜浆5塞孔、烘板以及辅料配套后，得到若干铜浆5塞孔复合板，如图5所示；
步骤S5：将若干铜浆5塞孔复合板进行预叠、层压，得到多层板；
步骤S6：对多层板进行加工处理，得到基于铜浆5烧结的多层印制线路板，如图6所示。
在上述步骤S1中，在进行内光成像时，包括：
采用全自动曝光机，以6格曝光尺完成内层线路曝光，显影后根据内层铜的厚度确定蚀刻参数，基于蚀刻参数蚀刻出内层线路图形，内层线宽量测为2.5-3.5mil。
通过本发明的加工方法所得到的多层印制线路板的铜浆5烧结效果，如图7所示。由图7可看出，通过本加工方法能得到良好的铜浆5烧结效果，从而基于盲孔4内固化后的铜浆5实现良好的盲/埋孔任意层互连。
在上述步骤S6中，在对多层板进行加工处理时，包括：
对多层板进行钻孔、沉铜、外光成像、镀铜锡、碱性蚀刻、外层蚀刻检验、阻焊、沉镍金、测试、铣边以及最终检验。
进一步地，在对多层板进行外光成像、镀铜锡、碱性蚀刻时，包括：
在多层板的表面贴干膜；
采用外层线路菲林进行对位后，采用全自动曝光机以6格曝光尺完成外层线路曝光；
通过显影除去未被光固化的干膜，得到带有外层线路图形的多层板；
对带有外层线路图形的多层板分别进行电镀铜和电镀锡，电镀铜的工艺参数包括：电流大小为：1.7-2.0ASD，时间为55-65min，电镀锡的工艺参数包括：1.1-1.4ASD，时间为8-12min，锡厚为4-6μm；
褪去多层板上的干膜，通过碱性蚀刻除去多层板上裸露出的铜层，褪去线路上覆盖的锡层，完成碱性蚀刻。
具体地，上述所提供的电镀铜和电镀锡的工艺参数能确保多层板得到厚度足够的铜层和锡层。
进一步地，在对多层板进行阻焊、沉镍金、测试、铣边以及最终检验时，包括：
在完成外层蚀刻检验的多层板上，采用白网印刷阻焊油墨后，沉镍金，得到沉镍金多层板，检测沉镍金多层板的电气性能；
检测通过后，对沉镍金多层板铣外型，外型公差控制在±0.03mm，得到成品板；
对成品板的外观性进行最终检验。
在上述步骤S2中，在通过半固化片2进行预压时，预压的工艺参数包括：温度为125±2℃，压力为2.5±0.2kg/cm2，时间为120±10s。
在上述步骤S3中，在对若干复合板进行激光钻孔时，包括：
采用UV激光对若干复合板进行钻孔；
UV激光的工艺参数包括：能量为0.6±0.1W，频率为35-45KHz，切割速度为400±20mm/s，螺旋圈数为15±2圈。
具体地，采用CO2激光钻孔速度快，但是在处理表面为铜层的线路板材料时工序复杂，一般需要开铜窗口或是对铜层进行黑氧化处理。开铜窗法通过光化学方法制成窗口，再采用激光烧除窗口内基板材料形成微盲孔。由于基板材料涨缩和图像转移所采用的底片变形，会产生窗口偏差。
本发明为了进一步提高加工精度和质量，需要使用更短波长的激光，即紫外(UV)激光来进行微细加工。UV激光因波长短、材料吸收率高、加工速度快、热影响区小、可聚焦光斑尺寸小等特点，微加工时容易获得较高的加工精度和质量。
使用UV激光进行钻孔时，激光功率、频率、切割速度等主要参数对加工效果有着明显的影响。本发明基于上述的加工参数进行钻孔，首先保证了激光加工盲孔具有较高的重复性，另外得到的盲孔4中心没有发黑区域，孔底中心区域光滑平整。本发明还对激光加工的螺旋圈数进行了限定，从而解决盲孔4中心处过深的问题。
在上述步骤S4中，在对若干带有盲孔4的复合板进行铜浆5塞孔时，包括：
对若干带有盲孔4的复合板进行第一次铜浆5塞孔、静止、第二次铜浆5塞孔以及铜浆5塞孔检验。
进一步地，在进行第一次铜浆5塞孔时，包括：
将网版置于带有盲孔4的复合板上，利用胶刀对铜浆5进行刮刷，将铜浆5塞入盲孔4中，胶刀与网版平面之间的角度为50-60°，胶刀的速度为25mm/s～35mm/s，循环5-7次，铜浆5的粘度为30±2dpa.s；
进行第一次焗板，工艺参数包括：温度为55-65℃，时间为12-18min。
进一步地，在进行第二次铜浆5塞孔时，包括：
将网版置于带有盲孔4的复合板上，采用钢刀对铜浆5进行刮刷，将铜浆5塞入盲孔4中，钢刀与网版平面之间的角度为50-60°，钢刀的速度为25mm/s～35mm/s，循环1-2次，铜浆5的粘度为30±2dpa.s；
剥离复合板上的PET膜3，进行第二次焗板，工艺参数包括：温度为85-95℃，时间为27-33min。
具体地，本发明通过铜浆5塞孔来实现不同层盲/埋孔间的任意互连。导电铜浆5是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂。它可以将多种导电材料连接在一起，使被连接材料间形成电的通路。要使导电铜浆5成为具有导电性的电路，必须将导电铜浆5固化或干燥使铜导电塞孔胶层中的铜粒子相互稳定接触才能达到导电贯通。导电铜浆5在固化或干燥前，导电粒子在胶粘剂中是分离存在的，相互间没有连续接触，因而处于绝缘状态。导电铜浆5固化或干燥后，由于溶剂的挥发和胶粘剂的固化而引起胶粘剂体积的收缩，使导电粒子相互间呈稳定的连续状态，因而表现出导电性。
本发明在对盲孔4进行铜浆5塞孔时，采用的是两次塞孔方式，该方式可以有效解决在进行铜浆5塞孔时，塞孔容易出现凹陷的问题。本发明在第一次铜浆5塞孔时所采用的是胶刀，其原因在于：在进行第一次铜浆5塞孔需要将大部分的铜浆5都塞到盲孔4内，因此需要多次循环(5-7次)才能确保大部分的铜浆5进入到塞孔内。钢刀的硬度明显大于胶刀，若在第一次铜浆5塞孔时，就采用钢刀，并且还进行多次循环，必然容易造成多层板的板面受损。因此，本发明采用胶刀作为第一次铜浆5塞孔的刮浆工具，能确保不会因为多次循环从而导致多层板的板面受损。
进一步地，本发明还对采用胶刀进行刮浆时的角度、速度以及铜浆5的粘度均做了具体的限定，从而使得大部分的铜浆5在5-7次的循环中，能进入到盲孔4中。
更进一步地，本发明在在第二次铜浆5塞孔时所采用的是钢刀，其原因在于：盲孔4在经过第一次铜浆5塞孔后，基本已被铜浆5填充，但仍有少部分区域未被铜浆5填充，因此需要进行第二次铜浆5塞孔。而钢刀相较于胶刀，具有更高的硬度，因此在刮浆时所产生的作用力会更大，本发明采用钢刀作为二次铜浆5塞孔的刮浆工具，不仅仅能将铜浆5填充上述少部分区域内，并且还能基于钢刀的高硬度，进一步夯实盲孔4内的铜浆5，以及提高填充区域的平整度。
本发明将第二次铜浆5塞孔的循环次数限定为1-2次，从而有效避免由于钢刀的高硬度对多层板的板面造成损伤。另外，本发明还对采用钢刀进行刮浆时的角度、速度以及铜浆5的粘度均做了具体的限定，从而确保在1-2次循环中，能完成盲孔4内所有区域的铜浆5填充。
剥离复合板上的PET膜3，该步序的设计有以下几方面的考虑，首先，可以防止导电铜浆5印刷后污染半固化片2，出现层压时板件异物，影响结合力；其次，导电铜浆5本身具有导电作用，板面残留导电铜浆5后容易造成孔与孔之间短路，影响网络设计，出现电性能问题，再者，PET膜3本身具有一定的厚度，在印刷完成后将其撕除，会在激光孔上部导电铜浆5呈现一定的高度，导电铜浆5在烘烤和层压过程中由于溶剂蒸发，导电材质会下沉，突出的部分可以保证孔内导电铜浆5填充饱满。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
进行开料、第一次减铜、钻孔、第一次沉铜、树脂塞孔、陶瓷磨板、第二次减铜、工具配套、内光成像、内层蚀刻检验以及冲孔后，得到若干覆铜芯板；
提供若干PET膜，将所述若干覆铜芯板分别与所述若干PET膜通过半固化片进行预压，得到若干复合板；
对所述若干复合板进行激光钻孔，得到若干带有盲孔的复合板；
对所述若干带有盲孔的复合板进行铜浆塞孔、烘板以及辅料配套后，得到若干铜浆塞孔复合板；
将所述若干铜浆塞孔复合板进行预叠、层压，得到多层板；
对所述多层板进行加工处理，得到所述基于铜浆烧结的多层印制线路板。
2.根据权利要求1所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在进行内光成像时，包括：
采用全自动曝光机，以6格曝光尺完成内层线路曝光，显影后根据内层铜的厚度确定蚀刻参数，基于所述蚀刻参数蚀刻出内层线路图形，内层线宽量测为2.5-3.5mil。
3.权利要求1所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在对所述多层板进行加工处理时，包括：
对所述多层板进行钻孔、沉铜、外光成像、镀铜锡、碱性蚀刻、外层蚀刻检验、阻焊、沉镍金、测试、铣边以及最终检验。
4.根据权利要求3所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在对所述多层板进行外光成像、镀铜锡、碱性蚀刻时，包括：
在所述多层板的表面贴干膜；
采用外层线路菲林进行对位后，采用全自动曝光机以6格曝光尺完成外层线路曝光；
通过显影除去未被光固化的干膜，得到带有外层线路图形的多层板；
对所述带有外层线路图形的多层板分别进行电镀铜和电镀锡，电镀铜的工艺参数包括：电流大小为：1.7-2.0ASD，时间为55-65min，电镀锡的工艺参数包括：1.1-1.4ASD，时间为8-12min，锡厚为4-6μm；
褪去多层板上的干膜，通过碱性蚀刻除去多层板上裸露出的铜层，褪去线路上覆盖的锡层，完成所述碱性蚀刻。
5.根据权利要求3所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在对所述多层板进行阻焊、沉镍金、测试、铣边以及最终检验时，包括：
在完成外层蚀刻检验的多层板上，采用白网印刷阻焊油墨后，沉镍金，得到沉镍金多层板，检测所述沉镍金多层板的电气性能；
检测通过后，对所述沉镍金多层板铣外型，外型公差控制在±0.03mm，得到成品板；
对所述成品板的外观性进行最终检验。
6.根据权利要求1所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在通过半固化片进行预压时，所述预压的工艺参数包括：温度为125±2℃，压力为2.5±0.2kg/cm2，时间为120±10s。
7.根据权利要求1所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在对所述若干复合板进行激光钻孔时，包括：
采用UV激光对所述若干复合板进行钻孔；
所述UV激光的工艺参数包括：能量为0.6±0.1W，频率为35-45KHz，切割速度为400±20mm/s，螺旋圈数为15±2圈。
8.根据权利要求1所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在对所述若干带有盲孔的复合板进行铜浆塞孔时，包括：
对所述若干带有盲孔的复合板进行第一次铜浆塞孔、静止、第二次铜浆塞孔以及铜浆塞孔检验。
9.根据权利要求8所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在进行第一次铜浆塞孔时，包括：
将网版置于带有盲孔的复合板上，利用胶刀对铜浆进行刮刷，将所述铜浆塞入盲孔中，所述胶刀与所述网版平面之间的角度为50-60°，所述胶刀的速度为25mm/s～35mm/s，循环5-7次，所述铜浆的粘度为30±2dpa.s；
进行第一次焗板，工艺参数包括：温度为55-65℃，时间为12-18min。
10.根据权利要求8所述的基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法，其特征在于，在进行第二次铜浆塞孔时，包括：
将网版置于带有盲孔的复合板上，采用钢刀对铜浆进行刮刷，将所述铜浆塞入盲孔中，所述钢刀与所述网版平面之间的角度为50-60°，所述钢刀的速度为25mm/s～35mm/s，循环1-2次，所述铜浆的粘度为30±2dpa.s；
剥离复合板上的PET膜，进行第二次焗板，工艺参数包括：温度为85-95℃，时间为27-33min。
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| CN202311154583.9A CN117156726A (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种基于铜浆烧结的多层印制线路板加工方法 |
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