CN109379859A - 在pcb基板上的背钻零残铜桩制作工艺 - Google Patents

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朱运辉
唐兵英
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Abstract

本发明提出了一种在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，具体工艺步骤为：准备N层电路板，其中N≥4，在选定位置纵向预设A组断开层，其中A≥1，在断开层的上下两面上放置可溶解材料；将a步骤中原材料压为PCB半成品；将PCB半成品进行机械钻孔；在钻后孔内涂覆高分子导电膜；溶解可溶解材料褪去可溶解片上高分子导电膜；通过电镀将余下的高分子导电膜电镀金属化；对f步骤中半成品进行图形电镀和褪膜蚀刻。现有设计方案是通过机械背钻传输单一信号的过孔，有一定长度的残铜桩.对高速PCB的信号传输有干扰。本专利方案是通过化学方法制作出的多功能孔，零残铜桩，能够满足高速PCB的信号传输。本方法既可制作背钻孔，也可制作多功能孔，同一孔可以传送两个或更多网络的信号。

Description

在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺
技术领域
本发明涉及电路基板优化领域，特别是指一种在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺。
背景技术
随着数据通信与多媒体业务需求的发展，用户越来越不满足仅仅通过语音进行沟通的单一通信方式，人们希望移动通信***能够提供更广泛的业务种类，例如因特网接入、图像传送、视频点播、数据互传，甚至实时地观看电视节目等数据或多媒体业务。同时也希望能够从目前的人与人之间的通信发展到人与机器、甚至机器与机器之间的通信，为此适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的***移动通信(4G)推广应用和5G的开发。对印制线路板的要求越来越小型化、高集成化，多功能化，低损耗和高传输速率，电信设备和计算机外设等高端电子产品的功能越来越强，它们的尺寸和重量却在不断缩减，这只有通过元器件和***基底的集成化和小型化才能得以实现。
4G***具有较高的传输速率和传输质量，能够承载大量的多媒体信息，通讯容量几何倍级递增，因此匹配4G通信的PCB必须高速和大容量才能满足这种需求，因此如何在高的传输速率场景下确保信号不受干扰和损失，这就需要设计新的PCB背钻加工工艺来解决。
现有的多层线路板内层信号传输的导通孔多余铜是通过背钻加工方法去除孔内部分无用的铜。如果不去除多余的铜，当电路信号的频率增加到一定高度后(通常5G以上)，多余的镀铜就相当于天线一样，产生信号辐射对周围的其他信号造成干扰，严重时将影响到线路***的正常工作，为了减小此影响就必须使内层走线的stub尽可能短，越短影响越小，但机械背钻的缺陷是不能完全去除无用铜。它至少剩有2mil以上的残铜(Stub),在传输高速信号时还会不同程度产生噪音干扰，使信号衰减损失。
发明内容
本发明提出一种在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，解决了现有技术中的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，具体工艺步骤为：
a.准备N层电路板，其中N≥4，在选定位置预设A组断开层，其中A≥1，在断开层的上下两面上放置可溶解片；
b.将a步骤中原材料压为半成品；
c.在选定位置上进行机械钻孔；
d.在钻后孔内涂覆高分子导电膜；
e.溶解可溶解材料褪去可溶解片上高分子导电膜；
f.通过直接电镀将余下的高分子导电膜电镀金属化；
g.对f步骤中半成品进行图形电镀、褪干膜和蚀刻。
作为本发明的优选方案，所述溶解片覆盖面超出此位置所钻孔的孔径截面。
作为本发明的优选方案，所述溶解片为不耐碱材质。
作为本发明的优选方案，所述溶解液为碱性溶解液。
有益效果:
本发明提出了一种在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，具体工艺步骤为：准备N层电路板，其中N≥4，在选定位置纵向预设A组断开层，其中A≥1，在断开层的上下两面上放置溶解片；将a步骤中原材料压为半成品；在选定位置上进行机械钻孔；在钻后孔内涂覆高分子导电膜；溶解可溶解材料褪去可溶解片上高分子导电膜；通过直接电镀将余下的高分子导电膜电镀金属化；对f步骤中半成品进行最后褪膜蚀刻。现有设计方案是通过机械背钻传输单一信号的过孔，有一定长度的残铜桩对高速PCB的信号传输有干扰。本专利方案是通过化学方法制作出的多功能孔，零残铜桩，能够满足高速PCB的信号传输。本方法既可制作背钻孔，也可制作多功能孔，同一孔可以传送两个或更多网络的信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明步骤b半成品结构示意图；
图2为本发明步骤c产品结构示意图；
图3为本发明步骤d产品结构示意图；
图4为本发明步骤e产品结构示意图；
图5为本发明步骤f产品结构示意图。
图中，导电铜层1，溶解片2，背钻孔3，高分子导电膜4，断层豁口5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5所示的产品结构，电路板层压时在两个不同的网络信号层之间放入特殊材料通过化学溶解的方法在同一导通孔内断开两个信号层，从而制作出零残铜(ZERO-STUB)的多网络孔。
结构区别：现有设计方案是通过机械背钻传输单一信号的过孔，有一定长度的残铜桩。本专利方案是通过化学方法制作出的多功能孔。零残铜桩(Zero-stub)。
功能区别：
现有设计方案是通过机械背钻传输单一信号的过孔，有一定长度的残铜桩.对高速PCB的信号传输有干扰。本专利方案是通过化学方法制作出的多功能孔，零残铜桩(Zero-stub)，能够满足高速PCB的信号传输。
现有方案同一过孔只能传输一个信号，同一孔传送单一网络信号。本专利方法既可制作背钻孔，也可制作多功能孔，同一孔可以传送两个或更多网络的信号。用非机械方法，在电路板上实现零残铜长度的多功能孔制作工艺技术。凡使用特殊的惰性材料或化学溶解方法实现背钻Zero-stub或多功能孔功能，属于本专利保护范围。
传统的机械背钻孔径是D+8mil，即背钻孔比首钻孔大8mil，且背钻到MNCL层有2mil以上残留铜，本次新技术加工背钻，背钻孔同首钻孔孔径等大,使用新技术背钻后比传统背钻孔到孔之间的空间距离增加8mil，(如图2)可以增加走线数量，从而节约了PCB空间，降低了PCB层数,增加PCB信号传输容量,同时新技术加工背钻的残铜stub可以控制到0mil，避免残铜干扰信号，保证网络信号传输的完整性。
本方案提供一种新的背钻方法，采用本方案可得到同传统背钻孔结构不同的背钻孔结构。用新技术方法制作的背钻孔结构是背钻孔段(NPTH)，信号导通孔(PTH)孔径。用新的特殊材料或可溶解的物料断开MNCL层，实行背钻孔功能。
a)第一步，在至少4层以上的印刷电路板相对应的背钻要求的MNCL层和MNCL-1层的芯板压上特殊的材料后压成半成品。
b)第二步，通过第一次机械钻孔形成设计要求的一次性通孔，该通孔就是成品背钻要求的孔径，按新的背钻工艺要求，其背钻段孔径同传输信号段孔径相同。
c)第三步，将第二步钻的通孔通过无电化学反应在孔壁上形成一层至密的高分子导电膜层；
d)第四步，在第三步的基础上褪去特殊材料(不耐碱，)上的高分子导电膜，保留FR4孔壁上的导电膜层，
e)第五步，通过第1次电镀，使第三步钻的所有通孔金属化。
f)第六步，通过图形转移，图形电镀加厚到成品要求的铜厚，褪膜蚀刻后得到PCB线路图形。
本方案叙述的新的背钻孔方法，由于背钻孔(NPTH)比信号导通孔的孔径相同，可以实现0残铜，也可以实现多功孔功能。
本方案叙述的新的背钻孔方法可以保证高速信号传输的完整性。通过化学的方法而不是机械钻的方法，这就避免了机械钻造成的残铜桩、铜披锋和塞孔，带来了高速信号干扰使信号不完整。
新技术是用化学方法而不是用传统的机械钻的方法除去信号传输孔内的多余的铜桩.新技术为PCB除去信号传输孔多余的铜(STUB)，保证传输信号的完整性和增加PCB单位设计容量开创全新的途径。
1、最大板厚度：10.0+/-10％mm。
2、最大板尺寸：24.0mm*36mm。
3、最小的信号传输孔孔径：0.3mm。
4、最小的背钻孔孔径：0.2mm。
5、纵横比指标：不同的背钻孔径对应的不同纵横比要求。
用非机械方法，在电路板上实现零残铜长度的多功能孔制作工艺技术。凡上文叙述的特殊惰性材料制作背钻孔zero-stub方法，以及本文没有提及的类似的化学方法制作背钻孔zero-stub，都是本发明专利的权利保护范围。
实施例1
如图1-5所示，在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，具体工艺步骤为：
a.准备4层电路板，即其内部设有至少四层导电铜层1，在选定位置预设两组断开层，在断开层的上下两面上放置可溶解片2；
b.将a步骤中原材料压为半成品；
c.在选定位置上进行机械钻孔形成背钻孔3；
d.在钻后孔内涂覆高分子导电膜4；
e.在高分子导电膜内涂覆针对可溶解片的溶解液，溶解片溶解同时带走对应位置的高分子导电膜4，形成断层豁口5；
f.通过直接电镀将余下的高分子导电膜电镀金属化形成金属层；
g.对f步骤中半成品进行图转移、图形电镀、褪膜和蚀刻。
溶解片覆盖面超出此位置所钻孔的孔径截面。
溶解片为不耐碱材质。
溶解液为碱性溶解液。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，其特征在于，具体工艺步骤为：
a.准备N层电路板，其中N≥4，在选定位置预设A组断开层，其中A≥1，在断开层的上下两面上放置可溶解物料；
b.将a步骤中原材料压为PCB半成品；
c.将PCB半成品进行机械钻孔；
d.在钻后孔内涂覆高分子导电膜；
e.溶解可溶解材料褪去可溶解片上高分子导电膜；
f.通过电镀将余下的高分子导电膜电镀金属化；
g.对f步骤中半成品进行图形电镀，褪膜和蚀刻。
2.根据权利要求1所述的在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，其特征在于，所述可溶解片覆盖面超出此位置所钻孔的孔径截面。
3.根据权利要求1所述的在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，其特征在于，所述可溶解片为不耐碱材质。
4.根据权利要求3所述的在PCB基板上的背钻零残铜桩制作工艺，其特征在于，所述溶解液为碱性溶解液。
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