一種印制電路板盲孔和精細線路的加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種制作流程簡單、操作實施容易、可節約制作成本、提高產品品質及生產效率的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法。該印制電路板盲孔和精細線路的加工方法通過燒蝕同時形成盲孔凹槽與精細線路凹槽，不僅能夠大大減小線路的線寬和線距，而且利用電鍍填孔技術對盲孔凹槽和精細線路凹槽共鍍，避免了盲孔填銅后板面銅層偏厚不利于精細線路制作問題，而且精細線路凹槽結構避免了線路加成的夾膜問題和種子層蝕刻造成的線路側蝕問題，提高了印制電路板產品品質和生產效率，降低了制作成本，而且制作流程簡單、操作實施容易。適合在印制電路板制造【技術領域】推廣應用。
【專利說明】一種印制電路板盲孔和精細線路的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及印制電路板制造【技術領域】，具體涉及一種印制電路板盲孔和精細線路的加工方法。
【背景技術】
[0002]芯片的大規模集成化促使電子產品的高密度化與高智能化，作為元器件支撐體與傳輸電信號載體的印制電路板也應逐漸步向微型化、輕量化、高密度與多功能，進而對印制電路板盲孔和精細線路的制作提出了更高的要求。另外，印制電路板的制作涉及機械加工、圖形轉移、電鍍、蝕刻等復雜工藝過程，存在耗能高、污染大等缺點，在節能減排和清潔生產的影響下，只有提高能源使用效率、降低能耗、減少污染物排放和進行相關技術創新，才能保證印制電路板制作的綠色快速發展。
[0003]目前，根據精細線路的制作分類主要有三種方法:減成法、加成法和半加成法。減成法制作盲孔和精細線路是現在印制電路板應用最廣泛的方法，其一般步驟是先制作盲孔，之后經過電鍍填孔技術進行盲孔的電鍍填銅處理，然后通過減薄板面銅厚之后進行圖形轉移，再經過顯影蝕刻后完成盲孔和精細線路的制作，這種制作方法的缺點主要包括:存在工藝流程復雜，生產效率低，而且在對銅箔蝕刻過程中，也會對線路側面蝕刻，大大限制了減成法在精細線路制作中的應用。另外，在保證盲孔填銅質量的前提下，其填銅后的板面銅厚偏厚且不平整，極大影響了精細線路制作；美國陶氏化學指出了下一代填孔技術包括板面高度平整性與較小的面銅厚度，以滿足線路制作精細化的要求，但是這種技術還處于研究階段。
[0004]而對于加成法工藝制作盲孔和精細線路，主要步驟是先在含光敏催化劑的印制電路基板上制作盲孔，然后進行板面的線路圖形曝光與盲孔區域曝光，通過選擇性化學鍍銅得到盲孔和精細線路的制作，這種方法仍然是分兩步實現了盲孔和精細線路的制作，適合制作精細線路，但是如果采用化學鍍銅實現盲孔和線路的共鍍，不僅要求使用特殊基材，制作成本高，而且在盲孔和精細線路的制作過程中，由于鍍銅厚度與盲孔鍍銅所持續時間的差異容易引發盲孔鍍銅不良問題，因此，這種方法現在還不成熟，也未得到廣泛應用。
[0005]半加成法更有利于盲孔和精細線路的制作，這種制作方法的主要特點是:先在介質層與導電層的基板制作出導通盲孔，接著在導通盲孔孔壁形成種子層，然后在基板面貼感光薄膜，通過圖形轉移在基板上形成電鍍阻擋層，再通過圖形電鍍的方式對盲孔和含電鍍阻擋層基板進行共鍍，最后分別去掉阻擋層、種子層。何波等人(印制電路信息，2008，N0.3:29-32)對半加成法制作精細線路的方法進行了報道，但是這種制作方法的缺點在于:所形成的精細線路存在于基板面上，在后續去除阻擋層和種子層蝕刻時，仍然存在蝕刻液攻擊精細線路銅柱側面，造成線路底部與側面向內產生凹蝕，從而使得精細線路銅柱發生側蝕，也限制了在精細線路制作。另外，當盲孔和含電鍍阻擋層基板進行共鍍時，銅在基板面上生長形成精細線路銅柱與填充盲孔形成盲孔銅柱的形成方向不同，在線間距較小區域的電流密度相對較大，使得線路電鍍生長厚度會遠遠大于盲孔填銅，線路容易出現電鍍偏厚導致夾膜問題，肖勁松等人(印制電路信息，2013，N0.2:21-22)對夾膜問題修理進行了研究，但是夾膜去除很難控制，容易蝕刻過度導致線路過薄，也可能由于夾膜嚴重導致短路，進而無法滿足良好的電氣性能。
[0006]針對激光形成線路圖形的制作方法，主要以德國樂普科激光電子的研究最為廣泛，主要包括兩種方法:第一種方法是，首先采用常規方法對線路區域進行貼膜、曝光，用激光直接形成圖形(LDS)技術剝掉抗蝕層，以露出線路圖形部分，然后電鍍加厚LDS技術露出的圖形部分，鍍到最終要求厚度，然后利用電鍍錫作為抗蝕層，最后去膜，腐蝕基材銅從而形成圖形，但是這種方法其實質仍然是半加成法形成線路圖形，在電鍍和腐蝕基材銅的過程中，其線路的夾膜和側蝕缺陷難以避免。第二種方法是采用激光直接成型刻板機LPKFProtoLaser S有選擇性地向基板材料上投照激光,高能激光作用于基板材料的銅導電層，產生光蝕效果，銅導電層被移除掉，形成絕緣區域，而未被激光投照的區域的銅導電層得以保留，這樣就在絕緣材料上制得需要電路圖形，這種方法的主要缺點在于:存在激光燒蝕銅導電層的能量難以控制，直接導致燒蝕過度傷至絕緣層，極易造成板面的不平整性，而且激光大面積燒蝕銅導電層需要更多時間，生產效率低，另外，在實際生產中，為了減少銅導電層對激光的反射，需要對銅導電層進行棕化處理，這不僅增加了制作成本，而且存在棕化廢水對環境的污染，目前，這種方法也僅僅處于試驗階段。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種制作流程簡單、操作實施容易、可節約制作成本、提高產品品質及生產效率的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法。
[0008]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:該印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，包括以下步驟:
[0009]A、制作單面覆銅板，所述單面覆銅板包括介質層以及覆蓋在介質層下表面的銅箔層；
[0010]B:在介質層的上表面通過燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽；
[0011]C:對單面覆銅板的上表面進行鍍銅處理，使介質層的上表面、盲孔凹槽的內表面以及精細線路凹槽的內表面形成銅種子層；
[0012]D:在經過步驟C處理后的單面覆銅板表面貼感光干膜，然后進行曝光處理，露出盲孔凹槽與精細線路凹槽；
[0013]E:對經過步驟D處理后的單面覆銅板進行電鍍填銅處理，將盲孔凹槽與精細線路凹槽填充滿；
[0014]F:對經過步驟E處理后的單面覆銅板進行去膜處理，除去單面覆銅板表面殘留的感光干膜，然后進行快速蝕刻，去除介質層上表面的銅種子層，完成單層電路板的制作。
[0015]進一步的是，在步驟A中，所述介質層為玻璃纖維增強環氧樹脂介質層，并且玻璃纖維增強環氧樹脂介質層的厚度為0.15mm?0.17mm。
[0016]進一步的是，在步驟B中，采用CO2激光器在介質層的上表面燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽。
[0017]進一步的是，在步驟B中，所述精細線路凹槽的燒蝕深度為40 μ m?50 μ m，所述盲孔凹槽由盲孔以及位于盲孔上方的焊盤構成，所述盲孔的底部延伸至銅箔層，且焊盤的孔徑是盲孔孔徑的2?3倍。
[0018]進一步的是，在步驟C中，在對單面覆銅板的上表面進行鍍銅處理之前先對盲孔凹槽與精細線路凹槽進行清洗處理。
[0019]進一步的是，在對盲孔凹槽與精細線路凹槽進行清洗處理時采用等離子清洗處理或者高錳酸鉀清洗處理。
[0020]進一步的是，在步驟C中，首先采用化學鍍銅處理或者濺射方法在單面覆銅板的上表面形成薄銅層，然后使用快速電鍍銅方法加厚薄銅層，從而在介質層的上表面、盲孔凹槽的內表面以及精細線路凹槽的內表面形成所述的銅種子層，并且銅種子層厚度為I?3 μ m0
[0021]進一步的是，在步驟D中，所述曝光處理采用激光直接成像系統完成。
[0022]進一步的是，在步驟E中，所述電鍍填孔處理所使用的鍍液為低酸高銅體系，其中H2SO4的質量濃度為40g/L?60g/L，CuSO4.5H20的質量濃度為180g/L?210g/L ;并且在進行電鍍填孔處理的過程中，電鍍時間為70?80分鐘，電流密度為1.0?1.2A/dm2。
[0023]進一步的是，在步驟F中，快速蝕刻所使用的蝕刻液為H2SO4-H2O2蝕刻液。
[0024]本發明的有益效果:該印制電路板盲孔和精細線路的加工方法通過燒蝕同時形成盲孔凹槽與精細線路凹槽，不僅能夠大大減小線路的線寬和線距，而且利用電鍍填孔技術對盲孔凹槽和精細線路凹槽共鍍，避免了盲孔填銅后板面銅層偏厚不利于精細線路制作問題，而且精細線路凹槽結構避免了線路加成的夾膜問題和種子層蝕刻造成的線路側蝕問題，提高了印制電路板產品品質和生產效率，降低了制作成本，而且制作流程簡單、操作實施容易。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明所述的單面覆銅板結構示意圖；
[0026]圖2是本發明進行燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽后的單面覆銅板結構示意圖；
[0027]圖3是本發明進行鍍銅處理后的單面覆銅板結構示意圖；
[0028]圖4是本發明進行曝光處理后的單面覆銅板結構示意圖；
[0029]圖5是本發明進行電鍍填銅處理后的單面覆銅板結構示意圖；
[0030]圖6是本發明進行去膜處理后并進行快速蝕刻處理后的單面覆銅板結構示意圖；
[0031]圖中標記說明:介質層110、焊盤111、盲孔112、精細線路凹槽113、銅種子層114、感光干膜115、銅箔層210。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0033]該印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，包括以下步驟:
[0034]A、制作單面覆銅板，所述單面覆銅板包括介質層110以及覆蓋在介質層110下表面的銅箔層210，如圖1所示，所述單面覆銅板可以在介質層110上壓合純銅箔制作而成，也可以將雙面覆銅板蝕刻成單面覆銅板；
[0035]B:在介質層110的上表面通過燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽113，如圖2所示；
[0036]C:對單面覆銅板的上表面進行鍍銅處理，使介質層110的上表面、盲孔凹槽的內表面以及精細線路凹槽113的內表面形成銅種子層114，如圖3所示；
[0037]D:在經過步驟C處理后的單面覆銅板表面貼感光干膜115，然后進行曝光處理，露出盲孔凹槽與精細線路凹槽113，如圖4所示；
[0038]E:對經過步驟D處理后的單面覆銅板進行電鍍填銅處理，將盲孔凹槽與精細線路凹槽113填充滿,如圖5所示；
[0039]F:對經過步驟E處理后的單面覆銅板進行去膜處理，除去單面覆銅板表面殘留的感光干膜115，然后進行快速蝕刻，去除介質層110上表面的銅種子層114，如圖6所示，完成單層電路板的制作，若要印制多層電路板，只需在單面覆銅板的上表面層壓介質層110重復步驟B至步驟F即可。
[0040]該印制電路板盲孔和精細線路的加工方法通過燒蝕同時形成盲孔凹槽與精細線路凹槽113，不僅能夠大大減小線路的線寬和線距，而且利用電鍍填孔技術對盲孔凹槽和精細線路凹槽113共鍍，避免了盲孔填銅后板面銅層偏厚不利于精細線路制作問題，而且精細線路凹槽113結構避免了線路加成的夾膜問題和種子層蝕刻造成的線路側蝕問題，提高了印制電路板產品品質和生產效率，降低了制作成本，而且制作流程簡單、操作實施容易。
[0041]所述介質層110可以選有現有的各種能夠用于制作電路板的介質材料，為了提高產品品質，同時便于加工，在步驟A中，所述介質層110優選為玻璃纖維增強環氧樹脂介質層，并且玻璃纖維增強環氧樹脂介質層的厚度為0.15mm?0.17mm。
[0042]在步驟B中，所述盲孔凹槽與精細線路凹槽113的加工方式可以采用現有的各種技術，為了保證加工精度，優選的是，采用CO2激光器在介質層110的上表面燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽113。進一步的是，為了保證廣品品質，在步驟B中，所述精細線路凹槽113的燒蝕深度為40 μ m?50 μ m，所述盲孔凹槽由盲孔112以及位于盲孔112上方的焊盤111構成，所述盲孔112的底部延伸至銅箔層210，且焊盤111的孔徑是盲孔112孔徑的2?3倍，如圖2所示。通過調節CO2激光參數進行盲孔112、焊盤111結構和精細線路凹槽113進行制作，具體采用功率為5600W、脈沖頻率為100HZ、脈沖寬度為3μ S、能量為4.5?6mj、槍數為5或6、光束直徑MASK為1.6?2.5mm的CO2激光束制作盲孔112，所制得的盲孔112孔徑為100?150 μ m ;再調節功率為5600W、脈沖頻率為100HZ、脈沖寬度為6 μ S、能量為9?12mj、槍數為2或3、MASK為5.4mm的CO2激光束制作盲孔112上層的焊盤111結構，其焊盤111孔徑為200 μ m，深度為40 μ m，最后調節功率為5600W、脈沖頻率為100HZ、脈沖寬度為3?4μ S、激光能量為5mj、槍數為3或4、MASK為1.6?1.8mm的CO2激光束燒蝕形成精細線路凹槽113，所制得的線寬和線距為75?100 μ m,深度為40?50 μ m。
[0043]在步驟C中，為了保證鍍銅處理后形成的銅種子層114厚度均勻一致，無凸點，在對單面覆銅板的上表面進行鍍銅處理之前先對盲孔凹槽與精細線路凹槽113進行清洗處理，可以徹底清除燒蝕時留下的殘渣。進一步的是，在對盲孔凹槽與精細線路凹槽113進行清洗處理時采用等離子清洗處理、超聲波清洗處理、高錳酸鉀清洗處理等方式。進一步優選的是采用等離子清洗，具體的，采用氣體體積比CH4:02為100:300，功率為4500W的等離子體對盲孔凹槽和精細線路進行清洗處理60?70分鐘，得到銅附著力較好的盲孔凹槽孔壁和精細線路凹槽113壁。[0044]為了便于加工形成銅種子層114，在步驟C中，首先采用化學鍍銅處理或者濺射方法在單面覆銅板的上表面形成薄銅層，然后使用快速電鍍銅方法加厚薄銅層，從而在介質層110的上表面、盲孔112凹槽的內表面以及精細線路凹槽113的內表面形成所述的銅種子層114，并且銅種子層114厚度為I?3 μ m。
[0045]為了保證曝光處理的精確度，在步驟D中，所述曝光處理采用激光直接成像系統完成。具體的，在經過步驟C處理后的單面覆銅板表面貼感光干膜115后，采用激光直接成像方法使盲孔凹槽與精細線路凹槽113表面的感光干膜115發生曝光化學反應，顯影后去除未發生光化學反應的感光干膜115而露出盲孔凹槽與精細線路凹槽113。
[0046]為了保證電鍍填孔處理的效果，在步驟E中，所述電鍍填孔處理所使用的鍍液為低酸高銅體系，其中H2SO4的質量濃度為40g/L?60g/L，CuSO4.5H20的質量濃度為180g/L?210g/L ;并且在進行電鍍填孔處理的過程中，電鍍時間為70?80分鐘，電流密度為I.0 ?I.2A/dm2。
[0047]再者，為了保證快速蝕刻的效果，在步驟F中，快速蝕刻所使用的蝕刻液為H2SO4-H2O2 蝕刻液。
【權利要求】
1.一種印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于包括以下步驟: A、制作單面覆銅板，所述單面覆銅板包括介質層(110)以及覆蓋在介質層(110)下表面的銅箔層(210)； B、在介質層(110)的上表面通過燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽(113)； C、對單面覆銅板的上表面進行鍍銅處理，使介質層(110)的上表面、盲孔凹槽的內表面以及精細線路凹槽(113)的內表面形成銅種子層(114)； D、在經過步驟C處理后的單面覆銅板表面貼感光干膜(115)，然后進行曝光處理，露出盲孔凹槽與精細線路凹槽(113)； E、對經過步驟D處理后的單面覆銅板進行電鍍填銅處理，將盲孔凹槽與精細線路凹槽(113)填充滿； F、對經過步驟E處理后的單面覆銅板進行去膜處理，除去單面覆銅板表面殘留的感光干膜(115)，然后進行快速蝕刻，去除介質層(110)上表面的銅種子層(114)，完成單層電路板的制作。
2.如權利要求1所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟A中，所述介質層(110)為玻璃纖維增強環氧樹脂介質層，并且玻璃纖維增強環氧樹脂介質層的厚度為0.15mm~0.17mm。
3.如權利要求2所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟B中，采用CO2激光器在介質層(110)的上表面燒蝕形成盲孔凹槽與精細線路凹槽(I 13)。
4.如權利要求3所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟B中，所述精細線路凹槽(I 13)的燒`蝕深度為4(^111~5(^111，所述盲孔凹槽由盲孔(112)以及位于盲孔(112)上方的焊盤(111)構成，所述盲孔(112)的底部延伸至銅箔層(210)，且焊盤(111)的孔徑是盲孔(112)孔徑的2~3倍。
5.如權利要求4所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟C中，在對單面覆銅板的上表面進行鍍銅處理之前先對盲孔凹槽與精細線路凹槽(113)進行清洗處理。
6.如權利要求5所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在對盲孔凹槽與精細線路凹槽(113)進行清洗處理時采用等離子清洗處理或者高錳酸鉀清洗處理。
7.如權利要求6所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟C中，首先采用化學鍍銅處理或者濺射方法在單面覆銅板的上表面形成薄銅層，然后使用快速電鍍銅方法加厚薄銅層，從而在介質層(110)的上表面、盲孔凹槽的內表面以及精細線路凹槽(113)的內表面形成所述的銅種子層(114)，并且銅種子層(114)厚度為I~3 μ m。
8.如權利要求7所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟D中，所述曝光處理采用激光直接成像系統完成。
9.如權利要求8所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟E中，所述電鍍填孔處理所使用的鍍液為低酸高銅體系，其中H2SO4的質量濃度為40g/L~60g/L，CuSO4.5H20的質量濃度為180g/L~210g/L ;并且在進行電鍍填孔處理的過程中，電鍍時間為70~80分鐘，電流密度為1.0~1.2A/dm2。
10.如權利要求9所述的印制電路板盲孔和精細線路的加工方法，其特征在于:在步驟F中，快速蝕刻 所使用的蝕刻液為H2SO4-H2O2蝕刻液。
【文檔編號】H05K3/42GK103491728SQ201310460513
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】何為, 馮立, 陳苑明, 王守緒, 陶志華, 何杰 申請人:電子科技大學