一种线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺的制作方法

一种线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于线路板(PCB)制造工艺技术领域，尤其涉及一种线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺。
【背景技术】
[0002]随着目前电子技术的发展，电子产品几乎必不可少的线路板制造工艺得到了巨大的发展，由单层板到双层板，知道目前最常使用的多层板。在制造双层、尤其是多层板时，需要隔离金属层对各印制电路进行电路连接，因此需要在金属基层设计相应的导电孔。该导电孔必须要经过填充，否则在线路板的后续加工工艺中，尤其是在过波峰焊时，锡的滴漏会造成线路短路。
[0003]现有的塞孔工艺主要存在如下问题:
第一:阻焊塞孔不良，影响板面外观，易造成孔内露铜(“红孔”)现象。
[0004]第二:随着目前线路板市场的不断扩大，盘中孔问题越发突出。如，盘中孔堵孔不实，在后续焊接过程中，孔内易藏锡珠，影响焊接质量。
[0005]第三:堵孔后的阻焊冒出在焊盘上，影响线路板的外观质量及后续焊接的可靠性。

【发明内容】

[0006]为提供一种对双层或者多层线路板导电孔进行填塞的制作工艺，解决现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，包含如下步骤:
步骤一.对线路板基板上需要塞孔的金属化孔进行钻孔；
步骤二.对钻孔后的基板进行沉铜及全板板镀；
步骤三.挡点成像；将沉铜后基材板贴干膜进行一次图形转移，本次的图形转移工序使用专门的挡点底片，将除导电工艺边框以及需要塞孔的金属化孔之外的所有部分进行保护；
步骤四.对需要塞孔的金属化孔进行电镀处理；
步骤五.基板退除表面干膜；
步骤六.金属化孔进行整板树脂塞孔；
步骤七.固化树脂；
步骤八.除去残留基板板面的多余树脂；
进一步的，步骤三中，所述挡点底片上，需要塞孔的金属化孔处焊盘直径比孔径大，优选大 0.1mnin
[0007]进一步的，塞孔时使用半自动丝印机进行操作，将塞孔树脂涂抹在丝网上，使用丝印机刮刀进行往复漏印，直到树脂完全进入孔内。
[0008]进一步的，树脂分三阶段固化:第一阶段的温度为80°C ±2°C、时间为50min±3min ;第二阶段温度为110°C ±3°C、时间为50 min±3 min ;第三阶段温度为1500C ±4°C、时间为 60 min±3 min。
[0009]进一步的，需要提前3-5小时从专用库存冰箱中取出塞孔树脂，放在室温下自然解冻；再使用专用的搅拌机对树脂搅拌15min±3 min ;静置2_3小时，以排除树脂内可能存在的气泡。
[0010]进一步的，步骤四中，电镀的电流密度为2A/dm2，电镀时间为150min。
[0011]进一步的，步骤八中，使用刷磨的方式除去残留板面的多余树脂。
[0012]本发明的有益效果为:
本发明方案探索出了一条在现有设备及生产条件下进行树脂塞孔线路板生产的工艺路线。利用本发明生产的线路板板面平整，外观优良，无塞孔不实或表面残留树脂的现象，且孔内树脂充分塞满，孔内树脂无气泡、内层连接处无孔壁分离等缺陷。
[0013]实施本发明无需购买真空树脂塞孔机，节约了成本，提高了工作效率，且塞孔合格率提高到95%以上。
【具体实施方式】
[0014]本发明的工艺流程如下:
步骤一.对线路板基板上需要塞孔的金属化孔进行钻孔。
[0015]利用钻孔资料进行钻孔加工。
[0016]步骤二.对钻孔后的基板进行沉铜处理，并对沉铜处理的基板进行全板电镀加厚处理。
[0017]步骤三.挡点成像。将沉铜后基材板贴干膜进行图形转移，本次的图形转移工序使用专门的挡点底片，将除导电工艺边框以及需要塞孔的金属化孔之外的所有部分进行保护，使得本次电镀过程仅对于待塞孔的孔壁镀层进行加厚。导电工艺边框主要用来进行电镀的上夹具以及电流分布，保证足够的电镀面积，以使得大型电镀设备能够使用本工艺。在挡点底片上，塞孔处制作直径比孔径大0.1mm的焊盘通过图形转移对塞孔处进行开窗。
[0018]为防止挡点底片变形并方便成像组进行对位，塞孔处制作直径比孔径大的焊盘通过图形转移对塞孔处进行开窗。优选的挡点较塞孔孔径大0.1mm，这样做是为了方便图形转移对位操作以及钻孔时避免钻孔精度带来的误差，提高产品合格率。
[0019]当然，本步骤也可以采用非挡点工艺。电镀加厚以及后续减薄的不均匀主要都是增加蚀刻的难度。现阶段，在制作0.20mm以上的线宽及0.15mm以上间距较为简单。这是因为0.20mm以上线宽线条较宽且0.15mm以上的的间距也便于工程技术人员进行线宽及焊盘的补偿，也便于蚀刻液的交换，蚀刻难度较低。经过实验，本实施例决定将是否采用挡点工艺的界限定位在外层最小线宽< 0.20mm或最小间距< 0.15mm的线路板上。
[0020]步骤四.对需要塞孔的金属化孔进行电镀处理，以局部加厚孔内的铜厚度。
[0021]挡点工艺采用的范围规定以后，下一步的工作是确定一次电镀的电镀参数。第一次电镀是专门针对第一步钻孔钻出的需要树脂塞孔的小孔进行孔壁镀层加厚，以保证树脂塞孔的小孔的电气性能。由于分别采用了挡点和非挡点工艺，故一次电镀的电镀参数也随之有两种情况。
[0022]采用挡点工艺，通过规定挡点底片上底片边框以X-ray孔中心为基准，绘制围绕板边一周且宽度为23mm的工艺边框，这一要求确定了基本的电镀面积为3.5dm2，以避免挡点面积太小，工业生产中无法准确给定电流的情况发生。
[0023]通过实验确定了电镀组电镀参数，无论采用挡点工艺或非挡点工艺，电镀参数均保持一致。具体参数为:电镀电流密度2A/dm2，电镀时间150min ;使用此参数，可以很好的保证小孔的镀层厚度及金属化孔可靠性。
[0024]需要说明的是，由于树脂塞孔线路板在一次电镀后直接进行厚度测试，在厚度测试后将直接进行退膜并树脂塞孔，所以无论是否采用挡点工艺，该步骤都只电镀铜而不镀锡铅合金。
[0025]步骤五.基板退除表面干膜；
步骤六.对金属化孔进行整板树脂塞孔；
选择树脂主要考虑因素有:粘度、气泡消除、热膨胀率、可沉铜性。
[0026]粘度与丝网漏印有密切关系，粘度过大漏印难度加大；粘度过低，流动性太高，难于取得理想的塞孔效果。气泡若不能很好消除，则会影响后期树脂塞孔产品的可靠性。
[0027]通过多方论证和样品试用，本实施例选择了 PHB-3F线路板专用树脂，其好处有:树脂为单组分，操作简便；树脂经过专门的消除气泡处理，固化后无气泡出现；易固化且固化质量好，固化后适应于化学沉铜工艺，铜层在其上附着力好。
[0028]在塞孔前提前3-5小时从专用库存冰箱中取出塞孔树脂，放在室温下自然解冻，解冻后使用专用的搅拌机对树脂搅拌15min±3 min，然后静置2_3小时，以排除树脂内可能存在的气泡。
[0029]在阻焊油墨塞孔的基础上，本实施例进行树脂塞孔的研发共找到了两种塞孔方式:
I)模版塞孔法:
用铝板作为塞孔模版，其上钻孔，钻出定位孔及树脂塞孔的过孔(与线路板上过孔采用相等大小的钻头)。
[0030]用阻焊塞孔相近的方法完成对位并固定线路板与模版，进行树脂丝网漏印，用丝印刮刀多次漏印，待所有过孔均取得理想的塞孔效果后为止。
[0031]模版塞孔法进行树脂塞孔时，先后采用了手工丝印机和半自动丝印机进行实验。通过实验发现，采用手工丝印机进行树脂塞孔时，不仅操作者劳动强度大，而且易出现偏位和塞孔不均现象；而采用半自 动丝印机进行树脂塞孔时，受半自动丝印机台面微动较小和台面光线较暗限制，难以保证对位精度。
[0032]由此可以看出，限制模版法树脂塞孔的主要因素是偏位问题。因此，该方法只适用于少量线路板树脂塞孔，无法进行批量生产。
[0033]2)全板塞孔法:
为了解决塞孔模版与线路板偏位的问题，申请人又试验了全板塞孔法。利用半自动丝印机以丝网漏印的方式将树脂涂覆于线路板表面，通过增加丝印次数，将塞孔树脂挤压入孔内，待所有过孔均取得理想的塞孔效果后为止。
[0034]该方法相比模版塞孔法，很好地解决了偏位问题。与采用手工丝印机进行模版塞孔相比，由于半自动丝印机压力均匀，塞孔状态一致性较好，同时也明显降低了操作者劳动强度。与半自动丝印机进行模版塞孔相比，能明显减少对位时间，杜绝偏位现象。
[0035]经过综合比较，全板塞孔法更适合于实际生产需要，因此本实施例主要采用全板塞孔法进行树脂塞孔线路板生产。
[0036]步骤七.固化树脂。
[0037]树脂分三阶段固化:第一阶段的温度为80°C ±2°C、时间为50min±3min ;第二阶段温度为110°c ±3°C、时间为50 min±3 min ;第三阶段温度为150°C ±4°C、时间为60min±3 min。这种梯度升温固话方式使得树脂充分固化并在固化过程中排出树脂中少量的挥发物质及空气，避免塞孔后树脂出现气泡的现象。
[0038]步骤八.除去残留基板板面的多余树脂；
主要利用刷磨的方式去除。模版塞孔法和全板塞孔法的除胶对比中，两者刷板次数差异不大，故最终采用全板塞孔法。
[0039]以下步骤是根据用户需求进行选择。
[0040]步骤九.通过减薄的方式将铜箔减至所需要厚度。
[0041]减薄是为了便于之后的蚀刻。铜箔的选择不仅有用户要求，还受加工工艺条件的限制。由于采用了挡点和非挡点两种工艺，故铜箔选择也有不同。
[0042]采用挡点工艺，由于被干膜覆盖的基材铜箔不参与加厚过程，铜箔均匀。但除去板面多余塞孔树脂时需要进行多次刷板，如表面铜箔太薄，可能会因刷板而造成板面露基材。故采用挡点工艺时板面统一选择35 μ m铜箔，并在除去板面多余塞孔树脂后进行减薄处理。
[0043]选用非挡点工艺时，由于基材铜箔参与加厚，故按照用户及相关作业指导书要求选择基材铜箔。
[0044]铜箔减薄的具体步骤为:
a.测试减薄前厚度。
[0045]使用表面铜箔测厚仪，按五点法，即上下左右四角加中心点，测试表面镀层厚度，得出减薄前板面铜箔厚度；预先测试蚀刻速率。
[0046]b.取下料组18 μ m/18 μ m(即两面覆铜箔基材板铜箔厚度均为18微米)的边角料作为试验板，测试当前溶液状态下蚀刻18 μ m铜箔的速度；
c.将步骤a测试得出的表面铜箔厚度最厚的线路板作为首件，按步骤b得出的速度进行减薄，减薄后仍按照五点法进行测试，测试结果要求剩余铜箔厚度在13 μ m -23 μ m范围内为合格品。
[0047]优选的，减薄后进行线宽补偿。线宽补偿的目的是为减小蚀刻时对线宽的影响，由于采用了挡点和非挡点两种工艺，故补偿方式也有不同。
[0048]采用挡点工艺，由于被干膜覆盖的基材铜箔不参与加厚过程，故后续减薄较为均匀。外层线宽统一按照减薄到10-20 μm的条件下，补偿为Imil即0.0254mm。
[0049]如采用非挡点工艺，由于基材铜箔参与加厚，故需增加补偿量。根据实验结果，补偿值按照非挡点工艺的补偿值按照基材铜箔厚度12 μ m或18 μ m补偿0.05mm ;35 μ m补偿0.075mm ；70 μπι补偿0.1mm (超过70 μ m需通知技术确认)的原则进行操作。补偿后的最小间距要求大于0.10mm。
[0050]步骤十.第二步钻孔。
[0051]本次钻孔是将无需塞孔的各种金属化或非金属化孔进行钻孔。
[0052]步骤十一.第二次沉铜，将无需塞孔的孔进行沉铜操作。
[0053]步骤十二.铣边框，将线路板裁去层压的多余工艺流胶边，方便后续批量图形转移及电镀上夹具。
[0054]步骤十三.图形转移:外层图形制作。
[0055]步骤十四.第二次电镀:将无需塞孔的孔进行电镀镍金加厚，保证这些孔内镀层厚度及金属化孔可靠性。
[0056]本发明的有益效果为:
本发明方案探索出了一条在现有设备及生产条件下进行树脂塞孔线路板生产的工艺路线。利用本发明生产的线路板板面平整，外观优良，无塞孔不实或表面残留树脂的现象，且孔内树脂充分塞满，孔内树脂无气泡、内层连接处无孔壁分离等缺陷。
[0057]实施本发明无需购买真空树脂塞孔机，节约了成本，提高了工作效率，且塞孔合格率提高到95%以上。
【主权项】
1.一种线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，包含如下步骤: 步骤一.对线路板基板上需要塞孔的金属化孔进行钻孔； 步骤二.对钻孔后的基板进行沉铜及全板板镀； 步骤三.挡点成像；将沉铜后的基板贴干膜进行一次图形转移，本次的图形转移工序使用专门的挡点底片，将除导电工艺边框以及需要塞孔的金属化孔之外的所有部分进行保护； 步骤四.对需要塞孔的金属化孔进行电镀处理； 步骤五.基板退除表面干膜； 步骤六.金属化孔进行整板树脂塞孔； 步骤七.固化树脂； 步骤八.除去残留基板板面的多余树脂。2.如权利要求1所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤三中，所述挡点底片上，需要塞孔的金属化孔处焊盘直径比孔径大。3.如权利要求2所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤三中，所述挡点底片上，需要塞孔的金属化孔处焊盘直径比孔径大0.1_。4.如权利要求1或2或3所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤六中，塞孔时使用半自动丝印机进行操作，将塞孔树脂涂抹在丝网上，使用丝印机刮刀进行往复漏印，直到树脂完全进入孔内。5.如权利要求1或2或3所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤七中，树脂分三阶段固化:第一阶段的温度为80°C ±2°C，时间为50min±3min;第二阶段温度为110°C ±3°C，时间为50 min±3 min ;第三阶段温度为150°C ±4°C，时间为60min±3 min。6.如权利要求1所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤一之前，需要提前3-5小时从专用库存冰箱中取出塞孔树脂，放在室温下自然解冻；再使用专用的搅拌机对树脂搅拌15min±3 min ;静置2_3小时，以排除树脂内可能存在的气泡。7.如权利要求1所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤四中，电镀的电流密度为2A/dm2，电镀时间为150min。8.如权利要求1所述线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，其特征在于，步骤八中，使用刷磨的方式除去残留板面的多余树脂。
【专利摘要】本发明公开了一种线路板导电孔进行树脂塞孔的制造工艺，该方法采用挡点工艺进行金属化孔电镀，利用全板塞孔法进行树脂塞孔。利用本发明生产的线路板板面平整，外观优良，无塞孔不实或表面残留树脂的现象，且孔内树脂充分塞满，孔内树脂无气泡、内层连接处无孔壁分离等缺陷。实施本发明无需购买真空树脂塞孔机，节约了成本，提高了工作效率，且塞孔合格率提高到95%以上。
【IPC分类】H05K3/40
【公开号】CN104883827
【申请号】CN201510305231
【发明人】刘厚文, 付学明, 徐晨, 陈丁琳
【申请人】成都航天通信设备有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月5日