CN102638946A - 一种印制线路板层间铜连接的制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，包括如下步骤：在绝缘层外表面双面涂覆胶粘树脂层与双面粘压离型纸；成孔加工；揭去一面离型纸并涂覆铜层；导电胶体的灌孔；揭去另一面离型纸并涂覆铜层；压合固化。本发明采用简易操作的丝网印刷工艺，结合低流动性的导电胶体，成功替代了传统印制电路板生产工艺中的化学沉镀铜工艺，在性能上可达到铜层的导通性能，在环保方面做到了零排放和零污染，在设备投入和厂房投入方面，减少了投资总额，降低了投资风险，在生产效率方面，为印制电路板的市场需求提供了快速生产及缩短制作周期的条件。

Description

一种印制线路板层间铜连接的制作工艺

技术领域

本发明涉及一种印制线路板层间铜连接的制作工艺。

背景技术

印制电路板是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，其主要作用在于为电子元器件提供电连接。

印制电路板作为电子信息产品的基础配件，其市场需求量已经达到相当规模，并在进一步飞速增长。受益于终端新产品与新市场的轮番支持，全球印制电路板市场增长迅速。电脑及相关产品、通讯类产品和消费电子等产品是印制电路板主要的应用领域。

相比较早传统的电线连接组成线路的方式，印制电路板的的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和劳动生产率。其功能实现主要依靠平面层的线路设计结合纵向层间的孔金属化。

孔金属化，传统工艺又称化学沉镀铜。印制电路板孔金属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。从传统意义上来说，孔金属化是指顶层和底层之间的孔壁上用化学反应将一层薄铜镀在孔的内壁上，使得印制电路板的顶层与底层相互电连接。

化学沉镀铜被广泛应用于有通孔的印制电路板的生产加工中，其过程为通过一系列化学处理方法在非导电基材上沉积一层铜，继而通过后续的电镀方法加厚使之达到设计的特定厚度。

目前在印制电路板行业，化学沉镀铜流程作为其实现层间导通的必需流程，在印制电路板的生产过程占据极其重要的地位，但其过程中也产生了相当的废化学药水。采用传统工艺流程实现印制线路板层间铜连接，具体工艺流程见图1，步骤如下：

1)取材：选用由聚酰亚胺PI薄膜制成的绝缘层，绝缘层厚度为12.5μm～200.0μm，双面涂覆由环氧树脂制成的胶粘树脂层，胶粘树脂层的厚度为10μm～100μm，最外层双面涂覆的铜层厚度均为12～35μm。

2)成孔：使用数控钻机在线路板上钻出通孔，以建立层与层之间的互连通道，孔径的范围设置为0.1～2.0mm。

3)化学沉铜：整孔-微蚀-活化-还原-酸浸-电镀；从图1可看出，在化学沉铜过程共经历了五次化学药水的排放，在已钻孔板孔内侧壁上沉积出一层薄薄的高密度且细致的沉铜层(0.5～4.0μm)。

4)电镀铜：接着通过全板电镀的方法在上述的沉铜层上电镀得到一层5～40μm厚的镀铜层，即完成层间的铜连接。

通过常规性能检测方法测得平均电阻率为0.0169欧姆*平方毫米/米。

在印制电路板飞速发展的同时，在其过程中产生的废化学药水排放对于环境保护造成了巨大的压力，反过来也因环保限制对行业的进一步发展产生了阻力。这其中化学沉镀铜的废液排放占据了相当一部分比例，成为印制电路板进一步发展中亟待解决的一大难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种取代化学沉镀铜流程的印制电路板层间铜连接的新的制作工艺，在保证其产品达到传统制作工艺性能的前提条件下，大幅度缩短生产周期，并极大幅度降低化学污染和环境污染，满足迅速发展的印制电路板市场的需求。

本发明提供了一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，包括如下步骤：

步骤一：在绝缘层外双面涂覆胶粘树脂层与双面粘压离型纸；

步骤二：成孔加工；

步骤三：揭去一面离型纸并在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层；

步骤四：步骤三所涂覆的铜层和成孔加工形成的孔壁围成一个一端封闭的圆柱体结构，在圆柱体结构另一端开口处进行低流动态的导电胶体灌孔；

步骤五：揭去另一面离型纸并在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层；

步骤六：在双面涂覆铜层后进行压合，并使之固化，以完成印制线路板层间铜的连接。

所述导电胶体优选为低流动态的环氧树脂类导电胶体。

所述导电胶体进一步优选为美国CMI/TECHBOND的导电胶。

所述导电胶体的灌孔优选采用丝网印刷法。

所述丝网印刷法优选采用丝网印刷机进行，丝网印刷机的运行参数如下：压力为6.5kgf/cm，速率为4m/min，刮刀角度为15℃。

所述绝缘层优选由玻璃纤维树脂或聚酰亚胺PI薄膜或聚脂PET薄膜制成。

所述胶粘树脂层优选由丙烯酸树脂胶或改性丙烯酸树脂胶或环氧树脂胶制成。

所述成孔加工优选采用数控钻孔或模具冲孔或激光钻孔。

所述步骤三和步骤五中涂覆铜层的厚度均优选为12μm～180μm。

所述涂覆铜层优选采用涂布机进行，涂布机的速率为4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃。

本发明采用简易操作的丝网印刷工艺，结合低流动态的环氧树脂类导电胶体(如美国TECHBOND的导电胶)，成功替代了传统印制电路板生产工艺中的沉镀铜工艺，在性能上等效于铜层的导通性能；在环保方面做到了零排放和零污染；在设备投入和厂房投入方面，减少了投资总额，降低了投资风险；在生产效率方面，为未来印制电路板井喷式的市场需求方面提供了快速生产及缩短制作周期的条件。

附图说明：

图1为现有技术化学沉镀铜实现铜连接的制作工艺流程图；

图2为本发明印制线路板层间铜连接的制作工艺流程图；

图3为本发明印制线路板层间铜连接制作工艺在原材料钻孔后的结构剖视图；

图4为本发明印制线路板层间铜连接制作工艺单面覆铜后的结构剖视图；

图5为本发明印制线路板层间铜连接制作工艺利用导电胶体灌孔后的结构剖视图；

图6为本发明印制线路板层间铜连接制作实现铜连接后的结构剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明：

实施例1

本实施例提供了一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一：取材：在绝缘层外表面双面涂覆胶粘树脂层，然后在最外层外表面双面粘压离型纸；

取由玻璃纤维树脂制成的绝缘层3，厚度为12.5μm，在绝缘层3外表面单面涂覆由丙烯酸树脂胶制成的胶粘树脂层2，所述胶粘树脂层2的厚度为10μm，涂布机速率为4m/mi n，烘道温度为60℃，经烘道初步烘干后在另一面再次涂覆丙烯酸树脂胶制成的胶粘树脂层2，重复前次涂覆操作程序，在双面最外层外表面双面粘压离型纸1，压力为6MPa，温度80℃。

步骤二：成孔加工

接着进行钻孔，通过钻孔可以在线路板上产生一个容许后续工序完成连接线路板的上、下层之间的电性能的通道，钻孔的方式采用数控钻孔，钻孔后可得到通孔4，如图3，通孔4的直径大小为0.60mm。

步骤三：单面覆铜

成孔后揭去一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段对相应的胶粘树脂层2外表面进行单面的覆铜，其具体方法是在涂布机的速率为4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃条件下，将薄铜卷材复合到胶粘树脂层2的外表面，如图4，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层5的厚度为12μm。

步骤四：导电胶体的灌孔

所述步骤三所涂覆的铜层5和步骤二中形成的孔壁围成一个一端封闭的圆柱体结构，在圆柱体结构另一端开口处以丝网印刷法使用环氧树脂类导电胶体6进行灌孔，如图5为灌孔后的剖视图。所述环氧树脂类导电胶体6为美国TECHBOND的导电胶，它具有耐高温、导电性好、散热性高和粘接强度大的特点，可稳定的实现层间的电连通。其中丝网印刷采用普通的丝网印刷机，选用带有对应孔型的铝片进行塞孔的对位印刷，丝网印刷机的运行参数为：压力6.5kgf/cm，速率4m/min，刮刀角度15℃。

步骤五：另一面覆铜

导通孔灌加导电胶体6后，揭去另一面的离型纸1，利用涂布机中的滚压段对相应的胶粘树脂层2外表面涂覆铜层7，其具体方法是在涂布机的速率为4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到胶粘树脂的外表面，如图6，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层7的厚度为12μm。

步骤六：压合固化

将上述双面覆铜的产品经分切形成符合要求的尺寸，尺寸可以为500mm*250mm，采用真空压机在涂覆铜层的外表面进行双面压合，并使之固化，以完成印制线路板层间铜连接，压合固化采用传统压合固化工艺，压合和固化同时进行，压合和固化温度为180℃，压合和固化时间为2小时，压合压力为10Mpa。

性能检测：

将压合固化后产品的正反两面的铜层均蚀刻成导线，具体检测数据如下：

表1

由上可知，正反两面导线长度共约30mm(含导通部分，其长度0.033mm，孔径大小为0.80mm)，导线的截面为矩形，宽度约为2mm，高度0.035mm，测得混合电阻值为0.0062～0.0066欧姆，折合平均电阻率为0.0151欧姆*平方毫米/米。

实施例2

本实施例提供了一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一：取材

取由聚酰亚胺PI薄膜制成的绝缘层3，厚度为200μm，在绝缘层3外表面单面涂覆由改性丙烯酸树脂胶制成的胶粘树脂层2，所述胶粘树脂层2的厚度为100μm，涂布机速率为4m/min，烘道温度为60℃，经烘道初步烘干后在另一面再次涂覆改性丙烯酸树脂胶制成的胶粘树脂层2，重复前次涂覆操作程序，在双面最外层外表面双面粘压离型纸1，压力为6MPa，温度80℃。

步骤二：成孔加工；

接着进行冲孔加工，通过冲孔加工可以在线路板上产生一个容许后续工序完成连接线路板的上、下面或者中间线路层之间的电性能的通道，冲孔方式采用模具冲孔，冲孔后可得到通孔4，如图3，通孔4的直径大小为1mm。

步骤三：单面覆铜

成孔后揭去一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层，其具体方法是在涂布机的速率4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到绝缘层的胶粘树脂的外表面，如图4，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层5的厚度为180μm。

步骤四：导电胶体的灌孔

所述步骤三所涂覆的铜层和步骤二中形成的孔壁围成一个一端封闭的圆柱体结构，在圆柱体结构另一端开口处以丝网印刷法使用环氧树脂类导电胶体6进行灌孔，如图5。所述环氧树脂类导电胶体6为美国TECHBOND的导电胶，它具有耐高温、导电性好、散热性高和粘接强度大的特点，可稳定的实现层间的电连通。其中丝网印刷采用普通的丝网印刷机，选用带有对应孔型的铝片进行塞孔的对位印刷，丝网印刷机的运行参数为：压力6.5kgf/cm，速率4m/min，刮刀角度15℃。

步骤五：另一面覆铜

导通孔灌加导电胶体后，揭去另一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段在相应的胶粘树脂层2外表面涂覆铜层7，其具体方法是在涂布机的速率为4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到胶粘树脂的外表面，如图6，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层7的厚度为180μm。

步骤六：压合固化

将上述双面覆铜的产品经分切形成符合要求的尺寸，尺寸可以为500mm*250mm，采用真空压机在涂覆铜层的外表面进行双面压合，并使之固化，以完成印制线路板层间铜连接。压合固化采用快速压合工艺，先压合后固化，压合时压合温度为180℃，压合时间为120S，压合压力为10MPa，固化时固化温度为160℃，固化时间为90min。

性能检测：

将压合固化后产品的正反两面的两铜层均蚀刻成导线，具体检测数据如下：

表2

由上表可知，导线正反两面长度共约30mm(含导通部分，其长度0.400mm，孔径大小为0.80mm)，导线的截面为矩形，宽度约为2mm，高度0.035mm，测得混合电阻值为0.0062～0.0065欧姆，折合平均电阻率为0.0149欧姆*平方毫米/米。

实施例3

本实施例提供了一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一：取材

取由聚脂PET薄膜制成的绝缘层3，其厚度为80μm，在绝缘层3外表面单面涂覆由环氧树脂胶制成的胶粘树脂层2，所述胶粘树脂层2的厚度为50μm，涂布机速率为4m/min，烘道温度为60℃，经烘道初步烘干后在另一面再次涂覆环氧树脂胶制成的胶粘树脂层2，重复前次涂覆操作程序，在双面最外层外表面双面粘压离型纸1，压力为6MPa，温度80℃。

步骤二：成孔加工；

接着进行钻孔，通过钻孔可以在线路板上产生一个容许后续工序完成连接线路板的上、下面或者中间线路层之间的电性能的通道，钻孔的方式可以采用激光钻孔，钻孔后可得到通孔4，如图3，通孔4的直径大小为2mm。

步骤三：单面覆铜

成孔后揭去一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层，其具体方法是在涂布机的速率4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到绝缘层的胶粘树脂的外表面，如图4，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层5的厚度为72μm。

步骤四：导电胶体的灌孔

所述步骤三所涂覆的铜层和步骤二中形成的孔壁围成一个一端封闭的圆柱体结构，在圆柱体结构另一端开口处以丝网印刷法使用环氧树脂类导电胶体进行塞孔，如图5。所述环氧树脂类导电胶体为美国TECHBOND的导电胶，它具有耐高温、导电性好、散热性高和粘接强度大的特点，可稳定的实现层间的电连通。其中丝网印刷采用普通的丝网印刷机，选用带有对应孔型的铝片进行塞孔的对位印刷，丝网印刷机的运行参数为：压力6.5kgf/cm，速率4m/min，刮刀角度15℃。

步骤五：另一面覆铜

导通孔灌加导电物质后，揭去另一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段在相应的胶粘树脂层2外表面涂覆铜层7，其具体方法是在涂布机的速率为4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到绝缘层的胶粘树脂的外表面，如图6，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层7的厚度为72μm。

步骤六：压合固化

将上述双面覆铜的产品经分切形成符合要求的尺寸，尺寸可以为500mm*250mm，采用真空压机在涂覆铜层的外表面进行双面压合，并使之固化，以完成印制线路板层间铜连接。压合固化采用传统压合固化工艺，压合和固化同时进行，压合和固化温度为180℃，压合和固化时间为2小时，压合压力为10Mpa。

性能检测：

将压合固化后产品的正反两面的两铜层均蚀刻成导线，检测具体数据如下：

表3

由上表可知，导线正反两面长度共约30mm(含导通部分，其长度0.180mm，孔径大小为0.80mm)，导线的截面为矩形，宽度约为2mm，高度0.035mm，测得混合电阻值为0.0062～0.065欧姆，折合平均电阻率为0.0149欧姆*平方毫米/米。

实施例4

本实施例提供了一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一：取材

取由聚酰亚胺PI薄膜制成的绝缘层3，其厚度为150μm，在绝缘层3外表面单面涂覆由丙烯酸树脂胶制成的胶粘树脂层2，所述胶粘树脂层2的厚度为80μm，涂布机速率为4m/min，烘道温度为60℃，经烘道初步烘干后在另一面再次涂覆丙烯酸树脂胶制成的胶粘树脂层2，重复前次涂覆操作程序，在双面最外层外表面双面粘压离型纸1，压力为6MPa，温度80℃。

步骤二：成孔加工；

接着进行钻孔，通过钻孔可以在线路板上产生一个容许后续工序完成连接线路板的上、下面或者中间线路层之间的电性能的通道，钻孔的方式采用模具冲孔(也可采用数控钻孔或激光钻孔)，钻孔后可得到通孔4，如图3，通孔4的直径大小为4mm。

步骤三：单面覆铜

成孔后揭去一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层，其具体方法是在涂布机的速率4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到绝缘层的胶粘树脂的外表面，如图4，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层5的厚度为108μm。

步骤四：导电胶体的灌孔

所述步骤三所涂覆的铜层和步骤二中形成的孔壁围成一个一端封闭的圆柱体结构，在圆柱体结构另一端开口处以丝网印刷法使用环氧树脂类导电胶体进行塞孔，如图5。所述环氧树脂类导电胶体为美国TECHBOND的导电胶，它具有耐高温、导电性好、散热性高和粘接强度大的特点，可稳定的实现层间上下的电连通。其中丝网印刷采用普通的丝网印刷机，选用带有对应孔型的铝片进行塞孔的对位印刷，丝网印刷机的运行参数为：压力6.5kgf/cm，速率4m/min，刮刀角度15℃。

步骤五：另一面覆铜

导通孔灌加导电物质后，揭去另一面的离型纸1，利用涂布机中的卷式滚压段在相应的胶粘树脂层外表面覆铜，其具体方法是在涂布机的速率为4m/mi n，压力为6MPa，烘道温度为60℃下，将薄铜卷材复合到胶粘树脂2的外表面，如图6，使之具有一定的粘结强度，所覆铜层7的厚度为108μm。

步骤六：压合固化

将上述双面覆铜的产品经分切形成符合要求的尺寸，尺寸可以为500mm*250mm，采用真空压机在涂覆铜层的外表面进行双面压合，并使之固化，以完成印制线路板层间铜连接，压合固化采用快速压合工艺，先压合后固化，压合时压合温度为180℃，压合时间为120S，压合压力为10MPa，固化时固化温度为160℃，固化时间为90min。

性能检测：

将压合固化后产品的正反两面的两铜层均蚀刻成导线：具体数据如下：

表4

由上表可知，导线正反两面长度共约30mm(含导通部分，其长度0.310mm，孔径大小为0.80mm)，导线的截面为矩形，宽度约为2mm，高度0.035mm，测得混合电阻值为0.0062～0.0064欧姆，折合平均电阻率为0.0148欧姆*平方毫米/米。

从测试结果可以看出，对比传统工艺，实施例所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺产生的电阻率略微偏低，导电性能不亚于传统工艺产品。同时从实施例以及图1、图2还可以看出，现有技术有多次药水排放造成多次污染，而本发明无化学药水排放，无污染物产生；现有技术生产工艺复杂，生产周期长，而本发明制作工艺简单，可大大缩短生产周期。

Claims (10)

1.一种印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在绝缘层外双面涂覆胶粘树脂层与双面粘压离型纸；

步骤二：成孔加工；

步骤三：揭去一面离型纸并在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层；

步骤四：步骤三所涂覆的铜层和成孔加工形成的孔壁围成一个一端封闭的圆柱体结构，在圆柱体结构另一端开口处进行低流动态的导电胶体灌孔；

步骤五：揭去另一面离型纸并在相应的胶粘树脂层外表面涂覆铜层；

步骤六：在双面涂覆铜层后进行压合，并使之固化，以完成印制线路板层间铜的连接。

2.根据权利要求1所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述导电胶体为低流动态的环氧树脂类导电胶体。

3.根据权利要求2所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述导电胶体为美国CMI/TECHBOND的导电胶。

4.根据权利要求3所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述导电胶体的灌孔采用丝网印刷法。

5.根据权利要求4所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述丝网印刷法采用丝网印刷机进行，丝网印刷机的运行参数如下：压力为6.5kgf/cm，速率为4m/min，刮刀角度为15℃。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述绝缘层由玻璃纤维树脂或聚酰亚胺PI薄膜或聚脂PET薄膜制成。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述胶粘树脂层由丙烯酸树脂胶或改性丙烯酸树脂胶或环氧树脂胶制成。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述成孔加工采用数控钻孔或模具冲孔或激光钻孔。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述步骤三和步骤五中涂覆铜层的厚度均为12μm～180μm。

10.根据权利要求9中所述的印制线路板层间铜连接的制作工艺，其特征在于，所述涂覆铜层采用涂布机进行，涂布机的速率为4m/min，压力为6MPa，烘道温度为60℃。

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