CN114126260A - 一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法 - Google Patents

一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，包括以下步骤：在铜厚为6oz的芯板上制作线宽预大240μm的内层线路图形，再蚀刻制得内层线路；通过半固化片将芯板和厚度为6oz的外层铜箔压合成生产板；对生产板依次全板电镀五次，将板面铜层的厚度加厚至11oz；在板上钻孔、沉铜和全板电镀，将板面铜层的厚度加厚至12oz；在生产板上制作线宽预大480μm的外层线路图形，再蚀刻制得外层线路；采用气压喷涂的方式在板上依次制作第一油墨层和第二油墨层，采用丝网印刷的方式在板上制作第三油墨层；在板上进行表面处理和成型工序，制得超厚铜PCB板。本发明方法通过优化工艺流程和管控各个工序的工艺，以提升PCB的制程能力，实现内层6oz外层12oz的超厚铜PCB的制作。

Description

一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法
技术领域
本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法。
背景技术
印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)，又称印刷电路板，简称电路板或印制板，是电子元器件电气连接的提供者。通常，印制板需要进行阻焊加工，利用涂覆的一层阻焊材料，起到阻焊绝缘，防止线路氧化的作用。
超厚铜电路板，是指内层导电电路层的厚度大于或等于100μm的电路板；超厚铜电路板具有能通过大电流以及散热性好等优点，更好地满足高端市场如汽车电子行业对电路板的需求，有较大的市场发展潜力。
随着印制板制作工艺的发展，目前开始出现外层线路层厚度超过5oz甚至10oz的超厚铜印制板。对于此类超厚铜印制板，受限于现有方法的工艺制程能力，内外层线路制作和阻焊加工均存在非常大的困难，具体问题如下：
1、内层铜厚超过4oz时，采用湿膜制作内层线路存在湿膜脱离的问题；
2、现在铜箔厂商生产的铜箔厚度最高规格为6oz，在外层铜厚要求12oz时，其余6oz需电镀补充，一次电镀存在镀铜厚度和镀铜均匀性的问题；
3、外层线路制作时通常因线路过厚而采取两次蚀刻，但干膜的附着力无法耐住两次蚀刻；
4、板表层的厚铜线路层厚度太大，线路间隙太深，采用丝网印刷进行阻焊加工时，阻焊材料很难充分填充线路间隙尤其是底部，存在底部悬空问题，且导致大量的空隙和气泡存在，而后续对阻焊材料进行固化时，气泡散逸又会严重影响固化质量；最终导致加工形成的阻焊层容易起泡脱落，质量不过关，且阻焊油墨无法盖住线角。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，该方法通过优化工艺流程和管控各个工序的工艺，以提升PCB的制程能力，实现内层6oz外层12oz的超厚铜PCB的制作。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，包括以下步骤：
S1、按拼板尺寸开出芯板，所述芯板两表面的铜层厚度均为6oz；
S2、在芯板上贴干膜，再依次通过曝光和显影形成内层线路图形，所述内层线路图形的线宽在设计所需的基础上预大240μm，而后通过蚀刻制得内层线路，再退膜；
S3、按叠板顺序通过半固化片将芯板和外层铜箔压合成生产板，所述外层铜箔的厚度为6oz；
S4、而后对生产板依次全板电镀五次，每次全板电镀加厚板面铜层1oz，以最终将板面铜层的厚度加厚至11oz；
S5、依次在板上钻孔、沉铜和全板电镀，以将板面铜层的厚度加厚至12oz；
S6、在生产板上贴干膜，再依次通过曝光和显影形成外层线路图形，所述外层线路图形的线宽在设计所需的基础上预大480μm，而后通过蚀刻制得外层线路，再退膜；
S7、采用气压喷涂的方式在板面印刷第一层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成一层120μm厚的第一油墨层；
S8、采用气压喷涂的方式在板上印刷第二层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成一层100μm厚的第二油墨层；
S9、采用丝网印刷的方式在板上丝印第三层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成第三油墨层，并使由所述第一油墨层、第二油墨层和第三油墨层组成的阻焊层厚度达到设计所需的厚度；
S10、在板上依次进行表面处理和成型工序，制得内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板。
进一步的，步骤S2中，显影时的喷淋压力控制在2.0Kg/cm2；蚀刻时的速度控制在1.5m/min。
进一步的，步骤S4中，每次全板电镀时的电流密度控制在3.5ASD，速度为0.7m/min。
进一步的，步骤S4中，每次全板电镀后均更换板上的夹点位置，以使每次全板电镀时的夹点位置不相同。
进一步的，步骤S5中，钻孔后沉铜前，对孔口研磨两次，且两次研磨方向相反，以去除孔口处的披锋。
进一步的，步骤S4和S5中，全板电镀时均采用VCP垂直连续电镀生产线。
进一步的，步骤S6中，显影时的喷淋压力控制在2.0Kg/cm2；蚀刻时的速度控制在0.7m/min。
进一步的，步骤S7和S8中，在印刷第一层油墨和第二层油墨之前均先对生产板进行超粗化处理。
进一步的，步骤S9中，在印刷第三层油墨之前先对生产板进行火山灰磨板处理。
进一步的，步骤S10中，表面处理采用无铅喷锡，且锡厚控制在1-40μm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明首先在制作内层线路和外层线路时改为用干膜制作，解决湿膜脱落的问题；并在内层和外层中分别对线宽预大240μm和480μm，使蚀刻时采用一次蚀刻即可，解决干膜附着无法耐住两次蚀刻的问题；加厚板面铜层时采用多次全板电镀来加厚，且每次加厚的铜厚相同，可解决镀铜层铜厚均匀性的问题；在制作阻焊层时先通过两次气压喷涂制作第一有名才能和第二油墨层，利用气压喷涂的分散和压力使油墨可充分填充线路间的间隙底部，而后在提高丝印的方式印刷最上面一层的油墨层，确保油墨可盖住线角，且采用多次制作油墨层的方式也可避免因油墨层厚度太大而导致固化不良的问题，提高的阻焊层品质，还在每次制作油墨层前均先进行粗化处理，以确保油墨与板面以及油墨与油墨之间结合力良好，避免出现油墨分层的问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例
本实施例所示的一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，依次包括以下处理工序：
(1)开料：按拼板尺寸460mm×620mm开出芯板和外层铜箔，芯板的厚度为0.7mm(该厚度不包括外层铜厚)，芯板两表面的铜层厚度均为6oz，外层铜箔的厚度为6oz。
(2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，在芯板上贴型号为DF40的干膜，采用全自动曝光机和负片线路菲林，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形，该内层线路图形的线宽在设计所需的基础上预大240μm，以作为一次蚀刻时的侧蚀余量，控制在该数值上，可避免蚀刻后出现线幼的问题；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，内层线宽量测为0.4mm；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
上述中，显影时的喷淋压力控制在2.0Kg/cm2；蚀刻时的速度控制在1.5m/min。
(3)压合：压合前，对芯板进行棕化处理，棕化速度为3m/min，将芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成生产板。
(4)全板电镀：采用VCP垂直连续电镀生产线对生产板依次全板电镀五次，每次全板电镀加厚板面铜层1oz，以最终将板面铜层的厚度加厚至11oz；在钻孔前先加厚板面铜层，一是避免孔小的问题，二是避免需制作封孔图形而影响效率。
上述中，每次全板电镀时的电流密度控制在3.5ASD，速度为0.7m/min，利用小电流和低速度进行全板电镀，提高每次电镀后的电镀均匀性；且每次全板电镀后均更换板上的夹点位置，以使每次全板电镀时的夹点位置不相同，确保夹点位置处的铜层厚度差异小，进一步提高镀铜均匀性。
(5)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工，钻孔后对孔口研磨两次，且两次研磨方向相反，以有效去除孔口处的披锋。
(6)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。
(7)全板电镀：采用VCP垂直连续电镀生产线以3.5ASD的电流密度进行全板电镀，加厚孔铜和板面铜层的厚度，以将板面铜层的厚度加厚至12oz，且孔铜厚度为20-25μm。
(8)制作外层线路(负片工艺)：外层图形转移，在生产板上贴型号为DF40的干膜，采用全自动曝光机和负片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形，该外层线路图形的线宽在设计所需的基础上预大480μm，以作为一次蚀刻时的侧蚀余量，控制在该数值上，可避免蚀刻后出现线幼的问题；然后再依次蚀刻和退膜，在生产板上蚀刻出外层线路，外层线宽量测为0.8mm；外层AOI，使用自动光学检测***，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷。
上述中,显影时的喷淋压力控制在2.0Kg/cm2；蚀刻时的速度控制在0.7m/min。
(9)、阻焊、丝印字符：在生产板的表面印刷阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，在TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用；阻焊层的制作过程具体包括以下步骤：
a、对生产板进行超粗化处理，以粗化板面，提高板面与油墨的结合力；而后采用气压喷涂的方式在板面印刷第一层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成一层120μm厚的第一油墨层；后烤时的温度为150℃，时间为30min；
b、对生产板进行超粗化处理，以粗化第一油墨层，提高第一油墨层与后面制作的油墨的结合力；而后采用气压喷涂的方式在板上印刷第二层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成一层100μm厚的第二油墨层；烤时的温度为150℃，时间为30min；
c、对生产板进行火山灰磨板处理，以粗化第二油墨层，提高第二油墨层与后面制作的油墨的结合力；采用丝网印刷的方式在板上丝印第三层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成第三油墨层，并使由第一油墨层、第二油墨层和第三油墨层组成的阻焊层厚度达到设计所需的厚度，其中，线角处的油墨层厚度≥5μm，线路表面的油墨层厚度≥25μm；烤时的温度为150℃，时间为30min。
(10)、表面处理(无铅喷锡)：在阻焊开窗位的焊盘铜面均匀镀上一定要求厚度的锡层，镍层厚度为：1-40μm。
(11)、电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。
(12)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板。
(13)、FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对超厚铜PCB板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。
(14)、FQA：再次抽测超厚铜PCB板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。
(15)、包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按拼板尺寸开出芯板，所述芯板两表面的铜层厚度均为6oz；
S2、在芯板上贴干膜，再依次通过曝光和显影形成内层线路图形，所述内层线路图形的线宽在设计所需的基础上预大240μm，而后通过蚀刻制得内层线路，再退膜；
S3、按叠板顺序通过半固化片将芯板和外层铜箔压合成生产板，所述外层铜箔的厚度为6oz；
S4、而后对生产板依次全板电镀五次，每次全板电镀加厚板面铜层1oz，以最终将板面铜层的厚度加厚至11oz；
S5、依次在板上钻孔、沉铜和全板电镀，以将板面铜层的厚度加厚至12oz；
S6、在生产板上贴干膜，再依次通过曝光和显影形成外层线路图形，所述外层线路图形的线宽在设计所需的基础上预大480μm，而后通过蚀刻制得外层线路，再退膜；
S7、采用气压喷涂的方式在板面印刷第一层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成一层120μm厚的第一油墨层；
S8、采用气压喷涂的方式在板上印刷第二层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成一层100μm厚的第二油墨层；
S9、采用丝网印刷的方式在板上丝印第三层油墨，而后依次通过预烤、曝光、显影和后烤形成第三油墨层，并使由所述第一油墨层、第二油墨层和第三油墨层组成的阻焊层厚度达到设计所需的厚度；
S10、在板上依次进行表面处理和成型工序，制得内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板。
2.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S2中，显影时的喷淋压力控制在2.0Kg/cm2；蚀刻时的速度控制在1.5m/min。
3.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S4中，每次全板电镀时的电流密度控制在3.5ASD，速度为0.7m/min。
4.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S4中，每次全板电镀后均更换板上的夹点位置，以使每次全板电镀时的夹点位置不相同。
5.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S5中，钻孔后沉铜前，对孔口研磨两次，且两次研磨方向相反，以去除孔口处的披锋。
6.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S4和S5中，全板电镀时均采用VCP垂直连续电镀生产线。
7.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S6中，显影时的喷淋压力控制在2.0Kg/cm2；蚀刻时的速度控制在0.7m/min。
8.根据权利要求6所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S7和S8中，在印刷第一层油墨和第二层油墨之前均先对生产板进行超粗化处理。
9.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S9中，在印刷第三层油墨之前先对生产板进行火山灰磨板处理。
10.根据权利要求1所述的内层6oz外层12oz的超厚铜PCB板的制作方法，其特征在于，步骤S10中，表面处理采用无铅喷锡，且锡厚控制在1-40μm。
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