CN1744794A - 一种阶梯状印刷电路板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阶梯状印刷电路板，包括第一电路板单元和第二电路板单元，所述第一电路板单元与第二电路板单元相固连，且形成阶梯区域；所述阶梯区域表面具有线路图形和阻焊油墨，阶梯区域内部开设通孔。本发明相应公开了一种阶梯状印刷电路板的制造方法。本发明可以较好地解决器件装配到印刷电路板时不出脚及本体过高的问题。

Description

一种阶梯状印刷电路板及其制造方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板设计领域，特别是涉及一种阶梯状印刷电路板及其制造方法。

背景技术

目前，大部分电子设备(小到电子手表、计算器、通用电脑，大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统等)都需要采用印刷电路板(PCB，Printed CircuitBoard)。印刷电路板主要用于集成电路等电子元器件固定装配的机械支撑，以及其间的布线和电气连接。

印刷电路板包括绝缘基材以及在绝缘基材上按预定设计制成的印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形。按照不同的电路配置情形，可以将印刷电路板分为单面板、双面板(Double-sided Printed Board)和多层板(MultilayerPrinted Board)。

请参阅图1，是现有技术的多层印刷电路板的示意图。多层印刷电路板包括内层线路图形110、外层线路图形120、阻焊油墨130和通孔140。其中，通孔140用于连通不同层面的电路。

现有技术中，多层印刷电路板的制造方法包括步骤：

首先进行下料、内层图形制作和内层蚀刻。具体是：先裁切铜箔基板成适合加工生产的尺寸大小；再以适当的温度及压力将干膜光阻贴附其上；将贴好干膜光阻的基板进行曝光；干膜光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应；该区域的干膜光阻在稍后的显影蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂，而将底片上的线路影像移转到板面；最后再将干膜光阻洗除，对于六层(含)以上的内层线路板需要冲出层间线路对位的铆合基准孔。

其次完成后的内层线路板须以玻璃纤维树脂胶片与外层线路铜箔黏合，也就是进行黑化/棕化和层压；具体是：在压合前内层线路板需先经黑(氧)化处理使铜面钝化增加绝缘性，并使内层线路板的铜面粗化以便能和胶片产生良好的黏合性能；叠合时先将六层线路(含)以上的内层线路板成对的铆合，再以适当的温度及压力使胶片硬化黏合，压合后的电路板钻出靶孔做为内外层线路对位的基准孔。

随后钻出电路板层间电路的导通孔道及焊接零件的固定孔。

然后在成型后的层间导通孔道上布建金属铜层以完成层间电路的导通。

然后制作外层图形并进行酸性蚀刻。外层图形在线路影像转移的制作上如同内层线路，但在线路蚀刻上则分成正片与负片两种生产方式。

接着进行阻焊印刷。外层线路完成后需再披覆绝缘的树酯层来保护线路避免氧化及焊接短路，阻焊油墨覆盖大部份的线路铜面仅露出供零件焊接电性测试及电路板插接用的终端接点。

最后，进行外形铣、电测试和包装，得到多层印刷电路板成品。

随着电子产品的高速发展，印制电路板所需实现的功能也越来越强，一定程度上导致层数和厚度的不断提高，从而对后续的组装、结构布局等带来一定的不利影响。目前主要体现在以下两个方面：器件不出脚或器件过高。

请参阅图2，器件20的引脚21都有一定的长度规格，对于引脚21较短的器件20来说，如果组装到较厚的印刷电路板上时，将出不了脚，导致焊接质量无法检验和监控。而且由于难以给器件引脚21直接加热，器件返修、补焊等环节都会受到较大影响。

请参阅图3，针对器件不出脚问题，在业界一般用阶梯孔150来解决。在制造印刷电路板时采取两次钻孔，分别为一个大孔151和一个小孔152。这种方法比较适合于通孔回流焊接工艺，在焊接后通过大孔151来检测小孔151焊点状况。但在波峰焊和手工焊时，焊料会将大孔151一并焊上，无法进行正常检验。

请参阅图4，如果个别器件20的本体22较高，导致后续的结构、布局空间等受到很大影响。此类器件20包括贴装器件(SMD)和插装器件(THD)。

请参阅图5，针对器件过高问题，一种现有技术的方法是通过机械铣槽的方法将印刷电路板特定区域160的厚度减薄。此种方法有一些不利影响，特别是通孔140会受到铣孔机械应力的影响，通孔内的金属层很容易产生裂纹和分离等缺点，因此只实用于一些布线简单、可靠性要求不高的产品上。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种印刷电路板及其制造方法，以较好地解决器件装配到印刷电路板时不出脚及本体过高的问题。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种阶梯状印刷电路板，包括第一电路板单元和第二电路板单元，所述第一电路板单元与第二电路板单元相固连，且形成阶梯区域；所述阶梯区域表面具有线路图形和阻焊油墨，阶梯区域内部开设通孔。

优选地，所述第一电路板单元与第二电路板单元之间具有流动性小于10％的半固化片形成的粘合层。

优选地，所述半固化片的流动性为2％至6％。

优选地，所述第一电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

优选地，所述第二电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

本发明还提供一种阶梯状印刷电路板的制造方法，包括步骤：

1)形成第一电路板单元；形成相对第一电路板单元具有阶梯区域的第二电路板单元；

2)在所述第二电路板单元的阶梯区域内部钻通孔，进行化学沉铜和电镀铜；

3)制作所述第二电路板单元阶梯区域所在层面的线路图形；在所述阶梯区域表面涂布阻焊油墨；

4)压合所述第一电路板单元和第二电路板单元；

5)在第二电路单元的非阶梯区域和第一电路单元钻通孔；在所述阶梯区域贴保护胶带；进行化学沉铜；

6)去除所述保护胶带，进行电镀铜或进行电镀铜，去除所述保护胶带；

7)制作所述第一电路单元和第二电路单元的外层图形。

优选地，所述步骤4)中，压合时采用流动性小于10％的半固化片固连第一电路板单元和第二电路板单元。

优选地，所述半固化片的流动性为2％至6％。

优选地，所述第一电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

优选地，所述第二电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：首先，由于采用本发明制造方法得到的阶梯状印刷电路板具有阶梯区域，相对于非阶梯区域厚度较薄，因此出脚不够长以及高度较高的器件可以安放在此阶梯区域。其次，由于本发明阶梯状印刷电路板的台阶区域和常规线路板外层一样，具有线路图形和阻焊油墨，可以进行正常的布线和器件焊接。再次，相对现有技术的阶梯孔来说，由于器件可以彻底出脚，因此在波峰焊和手工焊时也可以进行正常检验。此外，相对于现有技术的机械铣槽方法来说，不会对通孔内的金属层造成不良影响，可靠性高。

附图说明

图1是现有技术多层印刷电路板的示意图；

图2是器件装配到图1所示多层印刷电路板的示意图；

图3具有阶梯孔的多层印刷电路板的示意图；

图4是器件装配到图1所示多层印刷电路板的示意图；

图5是采用机械铣槽方法加工后的多层印刷电路板的示意图；

图6是本发明阶梯状印刷电路板的示意图；

图7是本发明阶梯状印刷电路板的制造方法的流程图；

图8至图13是本发明阶梯状印刷电路板的制造过程的示意图；

图14器件装配到图6所示阶梯状印刷电路板的示意图；

图15是器件装配到图6所示阶梯状印刷电路板的示意图；

图16是器件装配到图6所示阶梯状印刷电路板的示意图。

具体实施方式

为了解决器件装配到印刷电路板时由于引脚较短而不出脚或者由于本体过高而影响后续安装、结构布局的问题，本发明提出新的印刷电路板制造流程，并相应得到阶梯状印刷电路板。

请参阅图6，阶梯状印刷电路板包括第一电路板单元210和第二电路板单元220，所述第一电路板单元210与第二电路板单元220相固连，且形成阶梯区域230。当器件装配到阶梯状印刷电路板时，引脚较短的器件或本体较高的器件(包括SMD和THD)可以安装在厚度较薄的阶梯区域230，从而可以解决由于不出脚而产生的无法正常检验和监控焊接质量的问题、以及避免由于本体过高而给后续的结构、空间布局带来的不利影响。

第一电路板单元210可以是双面板或多层板；同样，第二电路板单元220页可以是双面板或多层板，本实施例中，第一电路板单元210和第二电路板单元均采用多层板。可以理解，多层板中的层数的数目根据不同的叠层结构和电路配置可以有所变化。

第一电路板单元210包括第一外层图形211、第一内层图形212、阻焊油墨240。所述阻焊油墨240是用于保护印刷电路板板非焊接区的一种耐热绝缘材料。

第二电路板单元220包括第二外层图形221、第二内层图形222、第三外层图形223和阻焊油墨240。

第一和第二电路单元210和220之间通过粘合层250相互压合，所述粘合层250采用的半固化片为低流动性的，为了在制造流程中避免树脂流动到阶梯区域230，其流动性一般在10％以下，优选为2％～6％。

所述阶梯区域230用于安装引脚较短或本体较高的器件，其表面具有阻焊油墨240和线路图形，该线路图形属于第三外层图形223的一部分，也就是说，第三外层图形223形成于阶梯区域230所在层面。

为了完成层间电路的导通，在阶梯区域230的内部开设有通孔260；在非阶梯区域的内部开设有通孔270。该通孔260和270经过化学沉铜等工艺金属化而形成连通层间电路的通道。

请参阅图7，是本发明阶梯状印刷电路板的制造方法的流程图。

请一并参阅图8，首先，形成第一电路板单元210；形成相对第一电路板单元210具有阶梯区域230的第二电路板单元220。

其中，可以采用常规流程来完成第一电路板单元210和第二电路板单元220的成型，此不赘述。此时的第一电路板单元210具有第一内层图形212；第二电路板单元220具有第二内层图形222。

请一并参阅图9，在所述第二电路板单元220的阶梯区域230内部钻通孔260，进行化学沉铜和电镀铜。

该步骤中，可以将第二电路板单元220以钻孔机钻出层间电路的通孔260及焊接零件的固定孔，钻孔时用定位销钉透过先前钻出的靶孔将电路板固定于钻孔机床台上，同时加上平整的下垫板酚醛树酯板或木浆板与上盖板铝板以减少钻孔毛头的发生。

在层间通孔260成型后需于其上布建金属铜层以完成层间电路的导通，先以重度刷磨及高压冲洗的方式清理通孔260上的毛头及孔中的粉屑，再以高锰酸钾溶液去除孔壁铜面上的胶渣，在清理干净的孔壁上浸泡附着上锡钯胶质层，再将其还原成金属钯，将第二电路板单元220浸于化学铜溶液中借着钯金属的催化作用将溶液中的铜离子还原沉积附着于孔壁上形成通孔电路，再以硫酸铜浴电镀的方式将通孔260内的铜层加厚到足够抵抗后续加工及使用环境冲击的厚度。

请一并参阅图10，然后，设置所述第二电路板单元220的阶梯区域230所在层面的线路图形，即第三外层图形223；在所述阶梯区域230的表面涂布阻焊油墨240。

涂布阻焊油墨240的目的是披覆绝缘层来保护第三外层图形223的线路，避免氧化及焊接短路。

涂布前通常需先用刷磨微蚀等方法将第二电路板单元220铜面做适当的粗化清洁处理，而后以网版印刷帘涂静电喷涂等方式将液态阻焊油墨240涂覆于板面上，再预烘干燥阻焊油墨240，最后再加以高温烘烤使阻焊油墨240中的树酯完全硬化。

阻焊油墨240覆盖了大部份的线路铜面仅露出供零件焊接电性测试及电路板插接用的终端接点，该端点需另加适当保护层以避免在长期使用中连通阳极的端点产生氧化物影响电路稳定性及造成安全顾虑。

请一并参阅图11，随后，采用粘合层250压合所述第一电路板单元210和第二电路板单元220，所用的半固化片为低流动性的，其流动性一般在10％以下，典型值为2％～6％，以避免树脂流动到阶梯区域230。

请一并参阅图12，在第二电路单元220的非阶梯区域和第一电路单元210钻通孔270。

随后，进行通孔270的金属化。为了保护阶梯区域230，在所述阶梯区域贴上特殊的保护胶带280，在清洗胶渣后进行化学沉铜。

然后去除所述保护胶带280，进行电镀铜。当然，也可以先进行电镀铜，再去除所述保护胶带280。

请一并参阅图13，随后，在进行外层图形的制作，包括第一电路单元210的第一外层图形211和第二电路单元220的第二外层图形221。

请再次参阅图6，随后，进行阻焊印刷，完成第一外层图形211和第二外层图形221对应区域的阻焊油墨240的涂布。

最后，进行外形铣、电测试和包装，得到阶梯状印刷电路板成品。

采用本发明制造方法得到的印刷电路板，阶梯区域的厚度较薄。引脚不够长以及本体高度较高的器件可以安放在此阶梯区域。由于阶梯区域和常规线路板外层一样，具有线路图形和阻焊油墨，可以进行正常的布线和器件焊接。

请参阅图14，为本体过高的器件安装在本发明阶梯状印刷电路板的示意图。所述器件20装配于阶梯区域230，由于阶梯区域230的厚度较薄，因此可有效克服现有技术中存在的对后续结构、空间布局的不利影响。而且，相对于现有技术的铣槽方法而言，本发明不会对通孔260内的金属层造成影响，且阶梯区域230的表面具有线路图形223和阻焊油墨240，可以进行正常的布线和器件安装。

请参阅图15，为引脚过短的器件安装在本发明阶梯状印刷电路板的示意图。所述器件20装配于阶梯区域230，由于阶梯区域230的厚度较薄，因此可有效克服现有技术中存在的无法对焊接状况进行正常检验和监控的缺陷。

请参阅图16，引脚过短的器件还可以采用另一种方式安装于本发明的阶梯状印刷电路板。

本发明可以应用在印刷电路板设计和加工领域，所得到的阶梯板可应用于任何电子装联工厂的焊接工序中，能有效解决目前器件不出脚、器件高度太高的问题。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阶梯状印刷电路板，其特征在于：包括第一电路板单元和第二电路板单元，所述第一电路板单元与第二电路板单元相固连，且形成阶梯区域；所述阶梯区域表面具有线路图形和阻焊油墨，阶梯区域内部开设通孔。

2.根据权利要求1所述的阶梯状印刷电路板，其特征在于：所述第一电路板单元与第二电路板单元之间具有流动性小于10％的半固化片形成的粘合层。

3.根据权利要求2所述的阶梯状印刷电路板，其特征在于：所述半固化片的流动性为2％至6％。

4.根据权利要求1至3所述的阶梯状印刷电路板，其特征在于：所述第一电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

5.根据权利要求1至3所述的阶梯状印刷电路板，其特征在于：所述第二电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

6.一种阶梯状印刷电路板的制造方法，其特征在于，包括步骤：

1)形成第一电路板单元；形成相对第一电路板单元具有阶梯区域的第二电路板单元；

2)在所述第二电路板单元的阶梯区域内部钻通孔，进行化学沉铜和电镀铜；

3)制作所述第二电路板单元阶梯区域所在层面的线路图形；在所述阶梯区域表面涂布阻焊油墨；

4)压合所述第一电路板单元和第二电路板单元；

5)在第二电路单元的非阶梯区域和第一电路单元钻通孔；在所述阶梯区域贴保护胶带；进行化学沉铜；

6)去除所述保护胶带，进行电镀铜或进行电镀铜，去除所述保护胶带；

7)制作所述第一电路单元和第二电路单元的外层图形。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述步骤4)中，压合时采用流动性小于10％的半固化片固连第一电路板单元和第二电路板单元。

8.根据权利要求7所述的印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述半固化片的流动性为2％至6％。

9.根据权利要求6至8所述的阶梯状印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述第一电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

10.根据权利要求6至8所述的阶梯状印刷电路板的制造方法，其特征在于：所述第二电路板单元是双面印刷电路板或多层印刷电路板。

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