CN108738237A - 一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，包括步骤：开料→切割→化学镍→镀铜→棕化→压合→钻孔→导电膜→板电→外层图形→图形电镀→外层蚀刻→阻焊文字→表面处理→控深铣→成型→清洗→测试→压铆→FQC。本发明通过对铝排表面和铝排位置处的导通孔进行加工工艺优化，有效提高了铝排表面粗糙度，增强了铝排与绝缘层之间的结合，解决了结合力差导致分层、爆板可靠性低的问题，解决了化学沉铜咬蚀铝导致孔壁铜浮离、断裂等问题。从根本上提升产品质量，增强了产品可靠性。

Description

一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法

技术领域

本发明属于硬制电路板设计和制造技术领域，具体涉及的是一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法。

背景技术

印刷电路板简称 PCB，是电子产品的重要部件之一。用印制电路板制造的电子产品具有可靠性高、一致性好、机械强度高、重量轻、体积小、易于标准化等优点。埋嵌金属导体印刷电路板制造技术是实现电子设备向轻量化、小型化、高性能及高可靠性方向发展的关键技术之一。其能大大节省空间，利于电池小型化设计，实现电流和温度的实时采集，以及具备高可靠性、安全性，能够实现自动化安装等优点。因此得以迅速推广，并逐步应用于新能源电动汽车的电池管理***、电控以及电源管理***中。

由于埋嵌金属导体印刷电路板中的金属导体主要是铜和铝，铜铝金属具有良好的导电性和导热性，同时兼具价格和成本，价格又以铝最为便宜，故铝金属埋嵌于印制电路板将被广泛应用。虽然金属铝相比金属铜具有较低的成本和较低的密度，但是铝属于两性活泼金属，既能溶于酸性溶液也能溶于碱性溶液，而且在空气中极易氧化，如果采用常规的PCB制造工艺对其加工，则会因铝排与绝缘层结合力差导致发生分层、爆板，化学沉铜咬蚀铝导致孔壁铜浮离、断裂等问题，因此埋嵌铝排结构印制电路板加工不能采用常规工艺完成，必须加以优化方能保证产品质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，包括步骤：开料→切割→化学镍→镀铜→棕化→压合→钻孔→导电膜→板电→外层图形→图形电镀→外层蚀刻→阻焊文字→表面处理→控深铣→成型→清洗→测试→压铆→FQC。

进一步地，所述埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，包括步骤：

A、选取合金铝板进行激光切割成不同设计尺寸形状的图形；

B、对切割后的合金铝板进行化学沉镍，沉镍厚度控制在3~8um；

C、对步骤B沉镍后的合金铝板在碱性电镀液中进行一次电镀焦铜，铜厚控制在5-10um，然后在酸性电镀液中焦铜表面二次电镀铜5-10um；

D、对上述镀铜合金铝板进行棕化处理；

E、对经过步骤D后的镀铜合金铝板进行烘烤，烘烤温度控制在100~150℃，烘烤时间控制在20~60分钟；

F、根据设计的产品结构将经过E步骤的合金铝板与制作好内层图形的芯板、PP经热熔、预叠、排板、压合固化工艺组合成一埋嵌铝排结构的多层印制电路板；

G、对埋嵌铝排多层印制电路板进行钻孔，其中所钻孔的位置包括铝排位置的孔与非铝排位置的孔；

H、对完成钻孔的铝排多层印制电路板进行导电膜加工，然后进行板电加厚孔内和表层的铜厚以使孔内导通和层间的互联；

I、采用曝光机对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行线路图形转移，并对图形转移后的工作板进行化学显影；

J、采用≤2.0ASD 的电流密度对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行图形电镀铜锡处理；

K、对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行退膜，之后采用碱性蚀刻液对埋嵌铝排多层印制电路板进行碱性蚀刻，将裸露的铜层蚀刻掉，然后对线路表层和孔壁的锡层用专用退锡水进行退锡；

L、对经过步骤K后的高频工作板进行火山灰磨板对铜面清洁处理，处理后的埋嵌铝排多层印制电路板上涂覆厚度在20~60um 之间的感光阻焊油墨；

M、采用曝光机对步骤L 处理后的埋嵌铝排多层印制电路板进行阻焊图形转移，将需要保留的阻焊油墨光固化；

N、对步骤M 后的埋嵌铝排多层印制电路板进行文字丝印、固化阻焊油墨和文字油墨；

O、对步骤N后的埋嵌铝排多层印制电路板进行表面处理，包括化学沉镍金、OSP、HASL、沉锡、沉银等不同类型的表面处理工艺；

P、对步骤O 后的埋嵌铝排多层印制电路板进行控深铣、成型、测试、压铆及外观检查。

进一步地，步骤B中所述对切割后的合金铝板进行化学沉镍，具体包括：上板→除油→热水洗→一级水洗→二级水洗→微蚀→一级水洗→二级水洗→浸酸→一级水洗→二级水洗→预浸→活化→水洗→化学沉镍→一级水洗→二级水洗→下板。

进一步地，步骤B中所述对切割后的合金铝板进行化学沉镍后，所形成的镍层与所述合金铝板之间；以及

所述步骤C中一次电镀焦铜形成的铜层与所述合金铝板上形成的镍层之间；以及

所述步骤C中二次电镀铜形成的铜层与所述一次电镀焦铜形成的铜层之间的结合力满足IPC TM650测试中的镀层结合力标准要求。

进一步地，步骤C中所述对步骤B沉镍后的合金铝板在碱性电镀液中进行一次电镀焦铜，铜厚控制在5-10um，然后在酸性电镀液中焦铜表面二次电镀铜5-10um，具体包括：化学除油→水洗→强浸蚀→水洗→电解除油→水洗→弱浸蚀→中和处理→水洗→一次电镀焦铜→水洗→浸酸→二次电镀铜。

进一步地，所述碱性电镀液为焦磷酸电镀液，其包括焦磷酸铜：100g/L，硫酸铜50-75g/L，焦磷酸钾 350g/L，磷酸氢二钾 40-60g/L，硫酸 2-4g/L。

进一步地，所述酸性电镀液包括硫酸铜60-90g/L，硫酸160-220g/L，氯离子40-80PPM，光剂2-6ml/L。

进一步地，步骤H中所述对完成钻孔的铝排多层印制电路板进行导电膜加工，具体包括：清洁整平→两道水洗→微蚀→两道水洗→氧化→两道水洗→高分子导电膜→两道水洗→烘干。

本发明通过对铝排表面和铝排位置处的导通孔进行加工工艺优化，有效提高了铝排表面粗糙度，增强了铝排与绝缘层之间的结合，彻底解决了结合力差导致发生分层、爆板可靠性低的问题，解决了化学沉铜咬蚀铝导致孔壁铜浮离、断裂等问题。从根本上提升产品质量，增强了产品可靠性。

附图说明

图1为本发明的加工工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对埋嵌金属导体印刷电路板采用常规 PCB制造工艺加工，存在铝排与绝缘层结合力差而产生的分层、爆板，化学沉铜咬蚀铝等现象，导致孔壁铜浮离、断裂的问题。本发明提供了一种埋嵌铝排印制电路板制作工艺方法。

请参阅图1所示，图1为本发明的加工工艺流程图。本发明提供的埋嵌铝排印制电路板制作工艺方法包括有：

开料、切割：选取合金铝板，通过激光切割的方式将其切割成不同设计尺寸形状图形的合金铝板；

其中本实施例中所述的合金铝板是指5052合金铝，形状和尺寸是根据客户设计图形制作要求而切割，尺寸公差一般控制在+/-0.1mm。

化学镍：对切割后的合金铝板进行化学沉镍，沉镍厚度控制在3~8um；

其中所述化学沉镍工艺流程包括：上板→除油→热水洗→一级水洗→二级水洗→微蚀→一级水洗→二级水洗→浸酸→一级水洗→二级水洗→预浸→活化→水洗→化学沉镍→一级水洗→二级水洗→下板。

化学沉镍在合金铝板表面形成的厚度控制在3-8um；而且化学沉镍的镍层与合金铝之间的结合力需要满足IPC TM650相关测试中的镀层结合力标准要求。

镀铜：沉镍后的合金铝板在碱性电镀液中进行一次电镀焦铜，铜厚控制在5-10um；然后在酸性电镀液中焦铜表面二次电镀铜5-10um。

其中电镀铜工艺流程如下：化学除油→水洗→强浸蚀→水洗→电解除油→水洗→弱浸蚀→中和处理→水洗→一次电镀焦铜→水洗→浸酸→二次电镀铜。

本实施例中一次电镀焦铜的厚度控制在5-10um，其采用的碱性电镀液为弱碱性的焦磷酸电镀液，其主要成分为：焦磷酸铜：100g/L,硫酸铜50-75g/L,焦磷酸钾 350g/L,磷酸氢二钾 40-60g/L，硫酸 2-4g/L。

本实施例中二次电镀铜的厚度控制在5-10um，其采用的电镀铜电镀液为酸性电镀液，其对应成分为：硫酸铜60-90g/L，硫酸160-220g/L，氯离子40-80PPM，光剂2-6ml/L。

需要说明的是，一次电镀焦铜形成的铜层与所述合金铝板上形成的镍层之间；以及二次电镀铜形成的铜层与所述一次电镀焦铜形成的铜层之间的结合力满足IPC TM650测试中的镀层结合力标准要求。

棕化：对上述镀铜合金铝板进行棕化处理。

压合：对经过棕化后的镀铜合金铝板进行烘烤，烘烤温度控制在100~150℃，烘烤时间控制在20~60分钟；

根据设计的产品结构将经过烘烤的合金铝板与制作好内层图形的芯板、PP经热熔、预叠、排板、压合固化工艺组合成埋嵌铝排结构的多层印制电路板。其中该过程可能还包括其它芯板图形的制作，芯板和PP的电铣等其它流程，具体设计按客户要求。

钻孔：对埋嵌铝排多层印制电路板进行钻孔，其中所钻孔的位置包括铝排位置的孔与非铝排位置的孔；该过程钻孔要对铝排位置和非铝排位置的孔进行分刀，分不同钻孔参数进行钻孔，防止断刀。

导电膜：对完成钻孔的铝排多层印制电路板进行导电膜加工代替传统的化学沉铜工艺，然后进行板电加厚孔内和表层的铜厚来实现孔内导通和层间的互联。其中导电膜工艺包含：清洁整平→两道水洗→微蚀→两道水洗→氧化→两道水洗→高分子导电膜→两道水洗→烘干。

其中所述导电膜工艺在孔壁表面形成一层导电高分子有机膜，方便后续孔内电镀加厚铜工艺；而且本实施例导电膜工艺不会像传统的化学沉铜工艺攻击铝金属，导致铝被咬蚀沉铜起泡，导电膜具有结合力良好，满足IPC TM650要求的镀层结合力要求。

板电、外层图形：采用曝光机对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行线路图形转移，并对图形转移后的工作板进行化学显影；使用客户设计资料所转化的线路菲林，采用平行曝光机代替传统散射曝光机进行工作板内的线路图形转移，以保障线边的光滑与平整性，曝光之后的工作板需要静放一段时间后才能进行显影；之后使用氯化钠对曝光之后的工作板进行显影，将需要电镀铜锡的区域裸露出来。

图形电镀：采用≤2.0ASD 的电流密度对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行图形电镀铜锡处理。

外层蚀刻：对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行退膜，之后采用碱性蚀刻液对埋嵌铝排多层印制电路板进行碱性蚀刻，将裸露的铜层蚀刻掉，然后对线路表层和孔壁的锡层用专用退锡水进行退锡。

阻焊文字:对高频工作板通过火山灰磨板对铜面清洁处理，处理后的埋嵌铝排多层印制电路板上涂覆厚度在20~ 60um之间的感光阻焊油墨；

其中本实施例要求阻焊线路拐角位置油厚≥20um，保证耐压≥3000V；采用曝光机对埋嵌铝排多层印制电路板进行阻焊图形转移，将需要保留的阻焊油墨光固化；而后对埋嵌铝排多层印制电路板进行文字丝印、固化阻焊油墨和文字油墨。

表面处理：对埋嵌铝排多层印制电路板进行表面处理，包括化学沉镍金、OSP、HASL、沉锡、沉银等不同类型的表面处理工艺。

控深铣：对埋嵌铝排多层印制电路板进行控深铣、成型、测试、压铆及外观检查。

其中控深铣是将铝排露出，方便客户焊接电芯。

压铆：在铝排位置用压铆机将螺杆，压铆螺母，涨铆螺母压嵌进铝排内，压嵌螺杆、螺母需具满足一定扭力标准，方便客户安装固定。

FQC：最后进行检查。

本申请将沉镍后的合金铝板在碱性电镀液中进行一次电镀焦铜，然后在酸性电镀液中对一次电镀焦铜的表面进行二次电镀铜；从而增加了铝排表面以及一次电镀焦铜层表面的粗糙度，增强了铝排与绝缘层之间的结合，解决了结合力差的问题，避免了分层、爆板、孔壁铜浮离、断裂等问题，提升了产品质量，增强了产品可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，其特征在于，包括步骤：

开料→切割→化学镍→镀铜→棕化→压合→钻孔→导电膜→板电→外层图形→图形电镀→外层蚀刻→阻焊文字→表面处理→控深铣→成型→清洗→测试→压铆→FQC。

2.如权利要求1所述的埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，其特征在于，包括步骤：

A、选取合金铝板进行激光切割成不同设计尺寸形状的图形；

B、对切割后的合金铝板进行化学沉镍，在合金铝板上形成的沉镍厚度控制在3~8um；

C、对步骤B沉镍后的合金铝板在碱性电镀液中进行一次电镀焦铜，铜厚控制在5-10um，然后在酸性电镀液中焦铜表面二次电镀铜5-10um；

D、对上述镀铜合金铝板进行棕化处理；

E、对经过步骤D后的镀铜合金铝板进行烘烤，烘烤温度控制在100~150℃，烘烤时间控制在20~60分钟；

F、根据设计的产品结构将经过E步骤的合金铝板与制作好内层图形的芯板、PP经热熔、预叠、排板、压合固化工艺组合成一埋嵌铝排结构的多层印制电路板；

G、对埋嵌铝排多层印制电路板进行钻孔，其中所钻孔的位置包括铝排位置的孔与非铝排位置的孔；

H、对完成钻孔的铝排多层印制电路板进行导电膜加工，然后进行板电加厚孔内和表层的铜厚以使孔内导通和层间的互联；

I、采用曝光机对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行线路图形转移，并对图形转移后的工作板进行化学显影；

J、采用≤2.0ASD的电流密度对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行图形电镀铜锡处理；

K、对上述埋嵌铝排多层印制电路板进行退膜，之后采用碱性蚀刻液对埋嵌铝排多层印制电路板进行碱性蚀刻，将裸露的铜层蚀刻掉，然后对线路表层和孔壁的锡层用专用退锡水进行退锡；

L、对经过步骤K后的高频工作板进行火山灰磨板对铜面清洁处理，处理后的埋嵌铝排多层印制电路板上涂覆厚度在20~60um 之间的感光阻焊油墨；

M、采用曝光机对步骤L 处理后的埋嵌铝排多层印制电路板进行阻焊图形转移，将需要保留的阻焊油墨光固化；

N、对步骤M 后的埋嵌铝排多层印制电路板进行文字丝印、固化阻焊油墨和文字油墨；

O、对步骤N后的埋嵌铝排多层印制电路板进行表面处理，所述表面处理包括化学沉镍金、OSP、HASL、沉锡及沉银中的任意一种；

P、对步骤O 后的埋嵌铝排多层印制电路板进行控深铣、成型、测试、压铆及外观检查。

3.如权利要求2所述的埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，其特征在于，步骤B中所述对切割后的合金铝板进行化学沉镍，具体包括：上板→除油→热水洗→一级水洗→二级水洗→微蚀→一级水洗→二级水洗→浸酸→一级水洗→二级水洗→预浸→活化→水洗→化学沉镍→一级水洗→二级水洗→下板。

4.如权利要求2所述的埋嵌铝排结构印制电路板的制造方法，其特征在于，步骤B中所述对切割后的合金铝板进行化学沉镍后，所形成的镍层与所述合金铝板之间；以及

所述步骤C中一次电镀焦铜形成的铜层与所述合金铝板上形成的镍层之间；以及

所述步骤C中二次电镀铜形成的铜层与所述一次电镀焦铜形成的铜层之间的结合力满足IPC TM650测试中的镀层结合力标准要求。

5.根据权利要求2所述的埋嵌铝排印制电路板生产方法，其特征在于，步骤C中所述对步骤B沉镍后的合金铝板在碱性电镀液中进行一次电镀焦铜，铜厚控制在5-10um，然后在酸性电镀液中焦铜表面二次电镀铜5-10um，具体包括：化学除油→水洗→强浸蚀→水洗→电解除油→水洗→弱浸蚀→中和处理→水洗→一次电镀焦铜→水洗→浸酸→二次电镀铜。

6.根据权利要求5所述的埋嵌铝排印制电路板生产方法，其特征在于，所述碱性电镀液为焦磷酸电镀液，其包括焦磷酸铜：100g/L，硫酸铜50-75g/L，焦磷酸钾 350g/L，磷酸氢二钾 40-60g/L，硫酸 2-4g/L。

7.根据权利要求5所述的埋嵌铝排印制电路板生产方法，其特征在于，所述酸性电镀液包括硫酸铜60-90g/L，硫酸160-220g/L，氯离子40-80PPM，光剂2-6ml/L。

8.根据权利要求2所述的埋嵌铝排印制电路板生产方法，其特征在于，步骤H中所述对完成钻孔的铝排多层印制电路板进行导电膜加工，具体包括：清洁整平→两道水洗→微蚀→两道水洗→氧化→两道水洗→高分子导电膜→两道水洗→烘干。