一種基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法
【專利摘要】一種基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，屬于印制電路板【技術領域】。本發(fā)明首先對基材一面采用UV激光進行燒蝕，逐次加工出精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽；再對層間互連微孔凹槽填塞導電油墨并固化；當基材另一面精細線路凹槽加工完，對基材兩面同時進行黑孔化，完成凹槽電鍍銅，再進行印制電路板后續(xù)制作過程。本發(fā)明能夠避免常規(guī)精細線路制作中盲孔填銅后板面銅層偏厚的問題，采用微孔和細線凹槽的一次性加工，可以節(jié)省掉常規(guī)線路制作中曝光、顯影、蝕刻等流程，避免線路加成的夾膜問題及蝕刻時的側蝕問題，簡化了生產工序，減少了工藝生產廢水的產生，降低了制作成本。
【專利說明】-種基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于印制電路板制造【技術領域】，具體涉及一種基于激光凹槽加工工藝的印 制電路板制作方法。

【背景技術】
[0002] 隨著高密度封裝基板的快速發(fā)展，要求元器件中芯片面積與封裝面積相應減小， 提高封裝效率成為必然。要滿足印制電路板輕、薄、短、小、結構靈活的特點，減小基板上的 線寬/線距，制作更加精細的線路成為一種選擇。在常規(guī)線路制作中，側蝕、流程長、污水處 理困難等一直是無法解決的問題，過大的側蝕不僅影響線路的美觀，嚴重者甚至不能滿足 線路傳輸中對于高頻高速信號完整性的傳導要求。流程長不僅增大制作過程中故障發(fā)生的 幾率，也增大了制作的成本。制作工藝中產生的污水種類多，處理成本大，也污染環(huán)境，進而 影響印制電路板產業(yè)的快速發(fā)展。
[0003] 目如，制作精細線路的方法主要有二種：減成法、半加成法和加成法。減成法是使 用最普遍的線路制作方法，它是先用光化學法或絲網漏印法或電鍍法在覆銅板的銅表面轉 移形成電路圖形，再用化學腐蝕的方法將形成電路之外多余的銅層部分蝕刻掉，留下所需 要的電路圖形。但減成法在精細線路制作時側蝕現(xiàn)象最嚴重，容易發(fā)生線路短路、斷路等問 題，銅箔也浪費嚴重。半加成法采用的是通過圖形電鍍在較薄的銅層上加厚線路，并用化學 蝕刻方法將非線路部分的薄銅蝕刻去除。此方法制作的精細線路側蝕較小，線路橫截面基 本呈矩形。但當前超薄銅箔由于成本較高，應用還不普遍，若采用普通覆銅板減銅制作超薄 銅箔，很難保證整板減薄的均勻一致性。圖形電鍍時，對于50μπι以下線寬的精細線路，保 證線路解像度的抗蝕薄干膜很難同時在電鍍線耐酸堿，干膜溶解及滲鍍現(xiàn)象較易發(fā)生。陳 苑明等人（電鍍與精蝕，2012，vol. 34，Ν0. 7:5-9)指出，半加成法制作精細線路應選擇5μπι 以下的超薄銅箔。若采用減銅處理，5 μ m以下厚度較難控制，可能導致銅種子層被剝離，后 續(xù)鍍銅層與基材的結合力較差。加成法是采用化學鍍銅沉積在感光材料上，直接形成電路 圖形與孔金屬化層。在多層電路的制作中，鍍銅厚度與孔金屬化所持續(xù)的時間有差異，容易 引發(fā)孔金屬化問題，銅層與基材的結合力也很難得到保證。由于加成法對基材的特殊要求， 制作成本也很高，暫時還未得到廣泛應用。
[0004] 在印制電路板的制造中，導通孔的制作成敗直接影響電氣連接的性能。數(shù)控鉆孔 與激光鉆孔廣泛應用于微孔制作中。數(shù)控鉆孔能鉆所有材料的孔，但當孔徑小于250 μ m，鉆 孔成本呈指數(shù)級增長，不適宜大批量的微孔生產；C02激光鉆孔可加工50 μ m以上的孔徑， 生產效率高，但C02激光僅適用于樹脂介質層，對于50 μ m?75 μ m之間的微孔，較難控制， 鉆孔后介質材料殘膜或碳化物殘留物較多；UV激光可加工25 μ m直徑的小孔，成型的孔內 干凈無碳化，制作25 μ m?125 μ m之間的孔成本不大，但采用UV激光制作大孔徑鉆孔成本 呈指數(shù)級增長。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)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、制作成本 可控，同時能夠提商廣品品質及生廣效率的，基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方 法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：
[0007] -種基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，包括以下步驟：
[0008] A、采用UV激光對基材的一面進行燒蝕，制作精細線路凹槽，對需要進行兩面連接 的精細線路在原來線路凹槽基礎上進行再次的激光燒蝕制作層間互連微孔凹槽；
[0009] B、對步驟A加工的精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽進行去鉆污處理；
[0010] C、對步驟B去鉆污后的層間互連微孔凹槽填塞導電油墨，然后固化；
[0011] D、對步驟C固化后的基材另一面進行精細線路凹槽加工并去鉆污；
[0012] E、對步驟D去鉆污后的基材兩面的精細線路凹槽進行黑孔化處理，然后對黑孔化 處理后的精細線路凹槽利用電鍍銅工藝填充鍍銅；
[0013] F、對步驟E凹槽電鍍后的印制電路板印刷阻焊油墨，化學鎳金以及外形切割，完 成整個印制電路板的后續(xù)制作過程。
[0014] 進一步的是，在步驟A中，所述基材的厚度為0. 12mm?0.25mm，精細線路凹槽的寬 度為25 μ m?75 μ m，精細線路凹槽的深度為25 μ m?40 μ m。
[0015] 進一步的是，在步驟A中，精細線路凹槽與層間互連微孔凹槽采用疊孔的方式連 接，層間互連微孔凹槽的上孔徑為精細線路凹槽下孔徑的75%?95%。
[0016] 進一步的是，在步驟E中，所述黑孔化過程進行兩次；凹槽電鍍所使用的鍍液為高 銅低酸體系。
[0017] 上述基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，當其用于制作多層印制電路 板時，還包括下述步驟：1)重復步驟A?E，完成所有內層印制電路板的制作；2)采用半固 化片或熱固膠作為粘合劑，將所有內層印制電路板壓合成多層印制電路板；3)再次重復步 驟A?E，在最外層基材上制作精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽，并進行層間互連微孔凹 槽的導電油墨填充及精細線路凹槽填充鍍銅；4)印刷阻焊油墨，化學鎳金以及外形切割， 完成整個多層印制電路板的后續(xù)制作過程。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：
[0019] 本發(fā)明提供的基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，通過UV激光逐次 形成精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽，能夠極大減小線路的線寬和線距；而且填充導電 油墨后對精細線路凹槽進行共鍍，能夠避免常規(guī)生產中鍍銅厚度與孔金屬化所持續(xù)的時間 差異所引發(fā)的孔金屬化問題；線路形成于凹槽中，能夠保證銅鍍層與基材的結合力；凹槽 線路的一次性加工，節(jié)省了曝光、顯影、蝕刻等工序，既縮短了工藝流程，節(jié)省了生產成本， 又減少了工藝廢水的產生；采用全加成法工藝，電鍍銅箔得到了有效利用，避免了減成法、 半加成法中對于銅箔的部分浪費。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明進行印制電路板制作雙面精細線路的基材的結構示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明對基材一面進行精細線路凹槽制作的結構示意圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明對基材中層間互連微孔凹槽制作的結構示意圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明對基材層間互連微孔凹槽填塞導電油墨后的結構示意圖；
[0024] 圖5是本發(fā)明對基材另一面進行精細線路凹槽制作的結構示意圖；
[0025] 圖6是本發(fā)明對基材精細線路凹槽進行電鍍銅后的結構示意圖；
[0026] 圖7是本發(fā)明對內層芯板用于最外層連接的微孔填塞導電油墨后的結構示意圖；
[0027] 圖8是本發(fā)明進行印制電路板外層制作單面精細線路的基材的結構示意圖；
[0028] 圖9是本發(fā)明對內層芯板和外層基材進行壓合后的結構示意圖；
[0029] 圖10是本發(fā)明對外層基材進行精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽制作的結構示 意圖；
[0030] 圖11是本發(fā)明對外層基材用于層間互連微孔凹槽填塞導電油墨后的結構示意 圖；
[0031] 圖12是本發(fā)明對外層基材精細線路凹槽進行電鍍銅后的結構示意圖；
[0032] 圖中標記說明：絕緣介質層101、精細線路凹槽2、層間互連微孔凹槽3、導電油墨 4、黑孔液5、電鍍銅層6、外側絕緣介質層102、粘合劑7。

【具體實施方式】
[0033] 為實施上述目的本發(fā)明采用的技術方案如下：
[0034] 實施方案1
[0035] 參閱圖1至圖6所示，提供一種基于激光凹槽式微孔和細線同步加工的兩層印制 電路板制作方法，包括以下步驟：
[0036] A、開料基材101，如圖1所示，采用UV激光切割機對基材101的一面進行切割，制 作出精細線路凹槽2,如圖2所示，對需要進行兩面連接的精細線路在原來線路凹槽基礎上 進行再次燒蝕，制作出層間互連微孔凹槽3,如圖3所示；
[0037] B、對步驟A加工的凹槽進行去鉆污處理；
[0038] C、對步驟B去鉆污后的層間互連微孔凹槽3填塞導電油墨4,然后固化，如圖4所 示；
[0039] D、對步驟C固化后的基材另一面加工出精細線路凹槽2并去鉆污，如圖5所示；
[0040] E、對步驟D去鉆污后的基材先在黑孔線涂覆黑孔液5,再在垂直連續(xù)電鍍線進行 凹槽鍍銅6,如圖6所示；
[0041] F、對步驟E凹槽電鍍后的印制電路板印刷阻焊油墨，化學鎳金以及外形切割，完 成兩層印制電路板的后續(xù)制作過程。
[0042] 在上述加工過程中，在進行步驟A處理時，對于精細線路的制作選取基材101的厚 度為0· 12mm?0· 25mm，精細線路凹槽2的寬度為25 μ m?75 μ m，精細線路凹槽2的深度 3 25 μ m ~ 40 μ m。
[0043] 進一步的是，在步驟A中，精細線路凹槽2與層間互連微孔凹槽3采用疊孔的方式 連接，層間互連微孔凹槽3的上孔徑為精細線路凹槽2下孔徑的75%?95%，層間互連微 孔凹槽3的深度為基材厚度減去兩面精細線路凹槽深度的剩余值。
[0044] 進一步的是，在步驟A中，為保證精細線路凹槽2制作的精良，UV激光切割機的 參數(shù)為：光斑直徑〇· 〇22mm，功率6W，切割速度160mm/s，激光頻率lOOkHZ，Z軸高度0· 7mm ; 為保證層間互連微孔凹槽3的制作精度，UV激光切割機的參數(shù)為：光斑直徑0. 020mm，功率 6W，切割速度170mm/s，激光頻率lOOkHZ，Z軸高度0· 6mm。
[0045] 為了節(jié)約制作成本，步驟B與步驟D中的去鉆污過程采用超聲波水洗即可達到少 量鉆污的清除要求；步驟D中的精細線路凹槽2切割參數(shù)同步驟A。
[0046] 為了保證層間電氣連接的性能，在步驟C中，只對層間互連微孔凹槽3采用絲網印 刷真空填塞導電油墨4,導電油墨選用銀系導電油墨，固化溫度為150°C?180°C，固化時間 為 45min ?60min〇
[0047] 為了保證精細線路凹槽電鍍銅的填充效果，在步驟E中，黑孔化過程進行兩次，約 lOmin ;凹槽電鍍所使用的鍍液為高銅低酸體系，其中H2S04的質量濃度為30g/L?45g/L， CuS04 · 5H20的質量濃度為190g/L?220g/L，Cl-的質量濃度為5ppm?15ppm ;在凹槽電 鍍過程中，電鍍時間為45min?60min，電流密度為1. 2A/dm2?1. 4A/dm2。
[0048] 實施方案2
[0049] 參閱圖1至圖12所示，提供一種基于激光凹槽式微孔和細線同步加工的四層印制 電路板制作方法，包括以下步驟：
[0050] A、開料基材101，如圖1所示，采用UV激光切割機對基材101的一面進行切割，制 作出精細線路凹槽2,如圖2所示，對需要進行兩面連接的精細線路在原來線路凹槽基礎上 進行再次燒蝕，制作出層間互連微孔凹槽3,如圖3所示；
[0051] B、對步驟A加工的凹槽進行去鉆污處理；
[0052] C、對步驟B去鉆污后的層間互連微孔凹槽3填塞導電油墨4,然后固化，如圖4所 示；
[0053] D、對步驟C固化后的基材另一面加工出精細線路凹槽2并去鉆污，如圖5所示；
[0054] E、對步驟D去鉆污后的基材先在黑孔線涂覆黑孔液5,再在垂直連續(xù)電鍍線進行 凹槽鍍銅6,如圖6所示；
[0055] F、對步驟E電鍍后的基材采用UV激光切割機燒蝕出最外層用于層間互連微孔凹 槽，去鉆污后，采用絲網印刷填塞導電油墨4,并固化，如圖7所示，完成內層印制電路板（芯 板）的制作；
[0056] G、預先開料外層基材102,如圖8所示，將步驟F中完成內層制作的芯板與基材 102采用粘合劑7進行壓合，得到四層印制電路板結構，如圖9所示；
[0057] H、將步驟G中壓合后的印制電路板采用UV激光切割機，燒蝕出最外層的精細線路 凹槽2和層間互連微孔凹槽3,如圖10所示；
[0058] I、將步驟Η中完成最外層凹槽制作的印制電路板去鉆污，再對層間互連微孔凹槽 采用絲網印刷填塞導電油墨4,再固化，如圖11所示；
[0059] J、將步驟I中完成固化的印制電路板先在黑孔線涂覆黑孔液5,再在垂直連續(xù)電 鍍線進行凹槽鍍銅6,如圖12所示；
[0060] Κ、將步驟J中凹槽電鍍后的印制電路板印刷阻焊油墨，化學鎳金以及外形切割， 完成四層印制電路板的后續(xù)制作過程。
[0061] 在上述加工過程中，在進行步驟Α和G處理時，對于精細線路的制作選取內層芯板 基材101的厚度為〇· 12mm?0· 25mm，外層基板102的厚度為0· 12mm?0· 2臟，精細線路凹 槽2的寬度為25 μ m?75 μ m，精細線路凹槽2的深度為25 μ m?40 μ m。
[0062] 進一步的是，在步驟A和Η中，精細線路凹槽2與層間互連微孔凹槽3采用疊孔的 方式連接，層間互連微孔凹槽3的上孔徑為精細線路凹槽2下孔徑的75%?95% ;步驟A 中層間互連微孔凹槽3的燒蝕深度為基材厚度減去兩面精細線路凹槽深度的剩余值，步驟 Η中層間互連微孔凹槽3的燒蝕深度為最外層精細線路凹槽到內層芯板的距離。
[0063] 進一步的是，在步驟A、D和Η中，為保證精細線路凹槽2制作的精良，UV激光 切割機的參數(shù)為：光斑直徑〇. 〇22mm，功率6W，切割速度160mm/s，激光頻率lOOkHZ，Ζ軸 高度〇. 7mm ;為保證層間互連微孔凹槽3制作的精良，UV激光切割機的參數(shù)為：光斑直徑 0. 020_，功率6W，切割速度170mm/s，激光頻率lOOkHZ，Z軸高度0. 6_。
[0064] 為了節(jié)約制作成本，步驟B、D和Η中的去鉆污過程采用超聲波水洗即可達到少量 鉆污的清除要求。
[0065] 為了保證層間電氣連接的性能，在步驟C、F和I中，只對層間互連微孔凹槽3采用 絲網印刷真空填塞導電油墨4,導電油墨選用銀系導電油墨，固化溫度為150°C?180°C，固 化時間為45min?60min ;步驟F中，微孔為后續(xù)最外層用于層間連接的孔的一部分，采用 導電油墨進行全填充。
[0066] 為了保證凹槽電鍍填充的效果，在步驟E和J中，黑孔化過程進行兩次，約lOmin ; 凹槽電鍍使用的鍍液為高銅低酸體系，其中H2S04的質量濃度為30g/L?45g/L，CuS0 4 ·5Η20 的質量濃度為190g/L?220g/L，Cl-的質量濃度為5ppm?15ppm ;在凹槽電鍍過程中，電 鍍時間為45min?60min，電流密度為1. 2A/dm2?1. 4A/dm2。
【權利要求】
1. 一種基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，包括以下步驟： A、 采用UV激光對基材的一面進行燒蝕，制作精細線路凹槽，對需要進行兩面連接的精 細線路在原來線路凹槽基礎上進行再次的激光燒蝕制作層間互連微孔凹槽； B、 對步驟A加工的精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽進行去鉆污處理； C、 對步驟B去鉆污后的層間互連微孔凹槽填塞導電油墨，然后固化； D、 對步驟C固化后的基材另一面進行精細線路凹槽加工并去鉆污； E、 對步驟D去鉆污后的基材兩面的精細線路凹槽進行黑孔化處理，然后對黑孔化處理 后的精細線路凹槽利用電鍍銅工藝填充鍍銅； F、 對步驟E凹槽電鍍后的印制電路板印刷阻焊油墨，化學鎳金以及外形切割，完成整 個印制電路板的后續(xù)制作過程。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，其特征在 于，步驟A中所述基材的厚度為0· 12mm?0· 25mm，所述精細線路凹槽的寬度為25 μ m? 75 μ m，所述精細線路凹槽的深度為25 μ m?40 μ m。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，其特征在 于，步驟A中精細線路凹槽與層間互連微孔凹槽采用疊孔的方式連接，層間互連微孔凹槽 的上孔徑為精細線路凹槽下孔徑的75%?95%。
4. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，其特 征在于，步驟E中所述黑孔化過程進行兩次；凹槽電鍍銅所使用的鍍液為高銅低酸體系。
5. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法，其 特征在于，當所述基于激光凹槽加工工藝的印制電路板制作方法用于制作多層印制電路板 時，還包括下述步驟：1)重復步驟A?E，完成所有內層印制電路板的制作；2)采用半固化 片或熱固膠作為粘合劑，將所有內層印制電路板壓合成多層印制電路板；3)再次重復步驟 A?E，在最外層基材上制作精細線路凹槽和層間互連微孔凹槽，并進行層間互連微孔凹槽 的導電油墨填充及精細線路凹槽填充鍍銅；4)印刷阻焊油墨，化學鎳金以及外形切割，完 成整個多層印制電路板的后續(xù)制作過程。
【文檔編號】H05K3/06GK104093279SQ201410339246
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】何為, 江俊鋒, 王守緒, 陳苑明 申請人:電子科技大學