CN109168267A - 一种高频微波覆铜板蚀刻工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，涉及高频微波产品加工技术领域。该蚀刻工艺包括前处理、修版检测、一次蚀刻、二次蚀刻、冲洗等工序，一次蚀刻：使用针刷式磨板机对覆铜板进行打磨，在覆铜板表面使用喷洒器均匀喷洒一次蚀刻液；二次蚀刻是将覆铜板进行贴膜、曝光、显影处理，浸入二次蚀刻液中，蚀刻过程在超声波清洗器中进行，上下移动覆铜板进行蚀刻，采用程序升温法形成印制图形。本发明通过一次蚀刻实现了覆铜板表面微蚀刻，通过超声波、程序升温结合蚀刻液进行二次蚀刻，得到印制图形，冲洗后检测没有无机盐小分子残留情况发生，该工艺不仅提高了蚀刻效率，而且蚀刻精度高，切片观察铜线边沿整齐，提高了覆铜板的蚀刻效果。
Description
技术领域
本发明涉及高频微波产品加工技术领域，具体涉及一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺。
背景技术
随着电子产品的功能要求越来越多，同时外观上越来越注重短、小、轻、薄，印制电路板行业也不断向着高质量、密集化布局方向发展，高频微波覆铜板也随之应运而生。覆铜板常用作PCB基材，是将补强材料浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料。
高频微波覆铜板的制备工艺一般包括以下流程：1、混胶：将特种树脂、溶剂、填料，按一定比例通过管道用泵打入到混胶桶中进行搅拌；2、上胶烘干：将混合好的胶液用泵打入胶槽中，同时将玻纤布通过上胶机连续浸入到胶槽中，使胶水粘附在玻纤布上；3、粘切片裁剪后叠BOOK；4、转印、蚀刻、钻孔、层压：将组合好的半成品由自动输送机送至热压机进行热压，成为表面铜箔、中间绝缘层的覆铜板成品；5、剪板：冷却之后将拆出的产品多余的边条修掉，裁切成相应尺寸。蚀刻工艺作为覆铜板的关键流程，是将铜板表面覆盖一层菲林膜，经过曝光制版、显影后，将要蚀刻的区域上的薄膜去除，再将铜板放入化学溶液中，暴露的铜面与化学溶液反应而被溶解腐蚀，薄膜覆盖部分被保留下来，从而在铜面上印制出所需的线路图。
现有技术中蚀刻覆铜板采用的蚀刻液主要有CuCl2溶液、H2O2-H2SO4溶液、 FeCl3溶液等。其中，FeCl3溶液由于工艺稳定、操作方便、成本低廉，应用最为广泛。目前高频微波覆铜板的蚀刻工艺中仍然存在以下问题：1、由于采用无机非金属溶液、强酸强氧化剂、无机盐等复配而成的蚀刻液，清洗后的覆铜板表面残留有无机盐和溶液，影响后续工艺的进行和产品的质量，后期污水处理成本也增加了很多；2、通常采用的静态低温蚀刻存在蚀刻速度慢的问题，不仅蚀刻时间长，蚀刻精度差，切片观察也可以看出铜线边沿不整齐，影响了覆铜板的蚀刻效果。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，该工艺由前处理、修版检测、一次蚀刻、二次蚀刻、冲洗等工序组成，通过一次蚀刻实现了覆铜板表面微蚀刻，通过超声波、程序升温结合蚀刻液进行二次蚀刻，得到印制图形，冲洗后检测没有无机盐小分子残留情况发生，该工艺不仅提高了蚀刻效率，而且蚀刻精度高，切片观察铜线边沿整齐，提高了覆铜板的蚀刻效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，包括以下步骤：
1)前处理：按照实际尺寸要求，使用裁板机对覆铜板基材进行裁剪，手工打磨去除四周毛刺；将印制电路板布线图打印到热转印纸上，热转印纸转印到覆铜板上，送入热转印机反复热压三次；待覆铜板冷却后，揭除热转印纸；
2)修版检测：检测覆铜板热转印效果，观察是否存在断线、沙眼情况，若存在，使用油性笔进行描修，若无则直接进入下一工序；
3)一次蚀刻：使用针刷式磨板机对覆铜板进行打磨，在覆铜板表面使用喷洒器均匀喷洒一次蚀刻液，至覆铜板表面的铜层厚度为60-120μm；
4)二次蚀刻：将一次蚀刻后的覆铜板进行贴膜、曝光、显影处理，浸入二次蚀刻液中，蚀刻过程在超声波清洗器中进行，上下移动覆铜板进行蚀刻，采用程序升温法形成印制图形；
5)冲洗：二次蚀刻后的覆铜板放入流动乙醇中冲洗40-60s，接着使用流动丙酮冲洗1-2min，最后使用流水冲洗3-5min即可。
作为本发明进一步的方案，所述步骤1)手工打磨采用目数≥500目的砂纸进行打磨。
作为本发明进一步的方案，所述步骤3)喷洒器距离覆铜板表面的距离为 8-12cm，喷洒器上喷洒孔的孔径为40-60μm。
作为本发明进一步的方案，所述一次蚀刻液由15vt％盐酸、磷酸钾、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、EDTA、水按照质量比5:1:0.3:0.6:0.1:8配制而成。
作为本发明进一步的方案，所述二次蚀刻液由氯化铵、双氧水、49wt％硫酸按照质量比1:18:6配制而成。
作为本发明进一步的方案，所述步骤4)超声波清洗器的超声频率为 40-60kHz，超声功率密度为10-15W/cm2。
作为本发明进一步的方案，所述步骤4)程序升温法具体为：30-35℃保温蚀刻5-8min；以2-3℃/min升温至45-60℃，保温蚀刻3-5min；以3-4℃/min升温至65-75℃，保温蚀刻1-2min。
作为本发明进一步的方案，所述步骤5)流动乙醇、流动丙酮、流水的冲洗压力为4-6KPa。
本发明的有益效果：
1、本发明的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，在现有的蚀刻工艺基础上进行改进，科学合理地设计出由前处理、修版检测、一次蚀刻、二次蚀刻、冲洗等工序组成的工艺路线，通过一次蚀刻实现了覆铜板表面微蚀刻，通过超声波、程序升温结合蚀刻液进行二次蚀刻，得到印制图形，冲洗后检测没有无机盐小分子残留情况发生，该工艺不仅提高了蚀刻效率，而且蚀刻精度高，切片观察铜线边沿整齐，提高了覆铜板的蚀刻效果。
2、前处理步骤中，采用砂纸对裁剪后覆铜板的毛刺进行手工打磨，可以人工控制覆铜板的表面粗糙度和铜层厚度，方便热转印机的热压和转印；修版检测步骤中，进一步杜绝了断线、沙眼等不良情况的发生，保证了后续蚀刻的精确度。
3、一次蚀刻步骤中，喷洒器距离覆铜板表面的距离为8-12cm，喷洒器上喷洒孔的孔径为40-60μm，可以将一次蚀刻液均匀喷洒在覆铜板的表面，保持厚度的均匀。
4、二次蚀刻步骤中，使用超声波结合程序升温进行蚀刻，一方面，超声波会产生空化效应，超声波传播产生的机械振动、微射流、微声流等多极效应，促进蚀刻液的深入蚀刻，另一方面，程序升温过程中采用低温蚀刻时间长，升温后减少蚀刻时间，逐渐提高蚀刻液的反应活性，又不致降低蚀刻精度。
5、冲洗步骤中，使用一定压力的流动乙醇、流动丙酮、流水先后进行冲洗，乙醇和丙酮对大部分水溶性物质和油溶性物质具有良好的溶解性，可以除去覆铜板表面残留的蚀刻液中的无机盐成分、酸碱性小分子，保障了后续钻孔、热压工艺的精度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，包括以下步骤：
1)前处理：按照实际尺寸要求，使用裁板机对覆铜板基材进行裁剪，手工打磨去除四周毛刺；将印制电路板布线图打印到热转印纸上，热转印纸转印到覆铜板上，送入热转印机反复热压三次；待覆铜板冷却后，揭除热转印纸；其中，手工打磨采用目数≥500目的砂纸进行打磨。
2)修版检测：检测覆铜板热转印效果，观察是否存在断线、沙眼情况，若存在，使用油性笔进行描修，若无则直接进入下一工序；
3)一次蚀刻：使用针刷式磨板机对覆铜板进行打磨，在覆铜板表面使用喷洒器均匀喷洒一次蚀刻液，至覆铜板表面的铜层厚度为60-120μm；喷洒器距离覆铜板表面的距离为8-12cm，喷洒器上喷洒孔的孔径为40-60μm，一次蚀刻液由15vt％盐酸、磷酸钾、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、EDTA、水按照质量比 5:1:0.3:0.6:0.1:8配制而成。
4)二次蚀刻：将一次蚀刻后的覆铜板进行贴膜、曝光、显影处理，浸入二次蚀刻液中，蚀刻过程在超声波清洗器中进行，上下移动覆铜板进行蚀刻，采用程序升温法形成印制图形；二次蚀刻液由氯化铵、双氧水、49wt％硫酸按照质量比1:18:6配制而成；超声波清洗器的超声频率为50kHz，超声功率密度为 13W/cm2。程序升温法具体为：32℃保温蚀刻7min；以2.5℃/min升温至55℃，保温蚀刻4min；以3.2℃/min升温至70℃，保温蚀刻1.6min。
5)冲洗：二次蚀刻后的覆铜板放入流动乙醇中冲洗50s，接着使用流动丙酮冲洗2min，最后使用流水冲洗4min即可。其中，流动乙醇、流动丙酮、流水的冲洗压力为4-6KPa。
实施例2
一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，包括以下步骤：
1)前处理：按照实际尺寸要求，使用裁板机对覆铜板基材进行裁剪，手工打磨去除四周毛刺；将印制电路板布线图打印到热转印纸上，热转印纸转印到覆铜板上，送入热转印机反复热压三次；待覆铜板冷却后，揭除热转印纸；其中，手工打磨采用目数≥500目的砂纸进行打磨。
2)修版检测：检测覆铜板热转印效果，观察是否存在断线、沙眼情况，若存在，使用油性笔进行描修，若无则直接进入下一工序；
3)一次蚀刻：使用针刷式磨板机对覆铜板进行打磨，在覆铜板表面使用喷洒器均匀喷洒一次蚀刻液，至覆铜板表面的铜层厚度为60-120μm；喷洒器距离覆铜板表面的距离为8-12cm，喷洒器上喷洒孔的孔径为40-60μm，一次蚀刻液由15vt％盐酸、磷酸钾、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、EDTA、水按照质量比 5:1:0.3:0.6:0.1:8配制而成。
4)二次蚀刻：将一次蚀刻后的覆铜板进行贴膜、曝光、显影处理，浸入二次蚀刻液中，蚀刻过程在超声波清洗器中进行，上下移动覆铜板进行蚀刻，采用程序升温法形成印制图形；二次蚀刻液由氯化铵、双氧水、49wt％硫酸按照质量比1:18:6配制而成；超声波清洗器的超声频率为60kHz，超声功率密度为 15W/cm2。程序升温法具体为：35℃保温蚀刻6min；以2.6℃/min升温至58℃，保温蚀刻4.6min；以4℃/min升温至73℃，保温蚀刻1.2min。
5)冲洗：二次蚀刻后的覆铜板放入流动乙醇中冲洗40s，接着使用流动丙酮冲洗1min，最后使用流水冲洗5min即可。其中，流动乙醇、流动丙酮、流水的冲洗压力为4-6KPa。
实施例3
一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，包括以下步骤：
1)前处理：按照实际尺寸要求，使用裁板机对覆铜板基材进行裁剪，手工打磨去除四周毛刺；将印制电路板布线图打印到热转印纸上，热转印纸转印到覆铜板上，送入热转印机反复热压三次；待覆铜板冷却后，揭除热转印纸；其中，手工打磨采用目数≥500目的砂纸进行打磨。
2)修版检测：检测覆铜板热转印效果，观察是否存在断线、沙眼情况，若存在，使用油性笔进行描修，若无则直接进入下一工序；
3)一次蚀刻：使用针刷式磨板机对覆铜板进行打磨，在覆铜板表面使用喷洒器均匀喷洒一次蚀刻液，至覆铜板表面的铜层厚度为60-120μm；喷洒器距离覆铜板表面的距离为8-12cm，喷洒器上喷洒孔的孔径为40-60μm，一次蚀刻液由15vt％盐酸、磷酸钾、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、EDTA、水按照质量比 5:1:0.3:0.6:0.1:8配制而成。
4)二次蚀刻：将一次蚀刻后的覆铜板进行贴膜、曝光、显影处理，浸入二次蚀刻液中，蚀刻过程在超声波清洗器中进行，上下移动覆铜板进行蚀刻，采用程序升温法形成印制图形；二次蚀刻液由氯化铵、双氧水、49wt％硫酸按照质量比1:18:6配制而成；超声波清洗器的超声频率为40kHz，超声功率密度为 15W/cm2。程序升温法具体为：35℃保温蚀刻6min；以2℃/min升温至60℃，保温蚀刻3min；以4℃/min升温至75℃，保温蚀刻1min。
5)冲洗：二次蚀刻后的覆铜板放入流动乙醇中冲洗60s，接着使用流动丙酮冲洗2min，最后使用流水冲洗4min即可。其中，流动乙醇、流动丙酮、流水的冲洗压力为4-6KPa。
性能测试
蚀刻后铜厚测试：采用螺旋测微仪作为侧厚工具，对实施例1-3中制备的蚀刻后覆铜板厚度t1进行测试，蚀刻前覆铜板厚度为t2，则蚀刻后得到的覆铜板铜厚t＝t1-t2。测试时采用多点测试的方法，每组测试均在边角和中心分别取5点(A、 B、C、D、F)进行测试。测试结果如表1所示。
由上表可以看出，本发明实施例蚀刻后的覆铜板的铜层表面基本保持厚度均匀，平整性良好，而且切片观察铜线边沿整齐，提高了覆铜板的蚀刻效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)前处理：按照实际尺寸要求，使用裁板机对覆铜板基材进行裁剪，手工打磨去除四周毛刺；将印制电路板布线图打印到热转印纸上，热转印纸转印到覆铜板上，送入热转印机反复热压三次；待覆铜板冷却后，揭除热转印纸；
2)修版检测：检测覆铜板热转印效果，观察是否存在断线、沙眼情况，若存在，使用油性笔进行描修，若无则直接进入下一工序；
3)一次蚀刻：使用针刷式磨板机对覆铜板进行打磨，在覆铜板表面使用喷洒器均匀喷洒一次蚀刻液，至覆铜板表面的铜层厚度为60-120μm；
4)二次蚀刻：将一次蚀刻后的覆铜板进行贴膜、曝光、显影处理，浸入二次蚀刻液中，蚀刻过程在超声波清洗器中进行，上下移动覆铜板进行蚀刻，采用程序升温法形成印制图形；
5)冲洗：二次蚀刻后的覆铜板放入流动乙醇中冲洗40-60s，接着使用流动丙酮冲洗1-2min，最后使用流水冲洗3-5min即可。
2.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述步骤1)手工打磨采用目数≥500目的砂纸进行打磨。
3.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述步骤3)喷洒器距离覆铜板表面的距离为8-12cm，喷洒器上喷洒孔的孔径为40-60μm。
4.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述一次蚀刻液由15vt％盐酸、磷酸钾、柠檬酸钠、磷酸二氢钾、EDTA、水按照质量比5:1:0.3:0.6:0.1:8配制而成。
5.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述二次蚀刻液由氯化铵、双氧水、49wt％硫酸按照质量比1:18:6配制而成。
6.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述步骤4)超声波清洗器的超声频率为40-60kHz，超声功率密度为10-15W/cm2。
7.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述步骤4)程序升温法具体为：30-35℃保温蚀刻5-8min；以2-3℃/min升温至45-60℃，保温蚀刻3-5min；以3-4℃/min升温至65-75℃，保温蚀刻1-2min。
8.根据权利要求1所述的高频微波覆铜板的蚀刻工艺，其特征在于，所述步骤5)流动乙醇、流动丙酮、流水的冲洗压力为4-6KPa。
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