一种背钻塞孔板及其加工方法与流程

本发明涉及树脂塞孔的技术领域，尤其涉及一种背钻塞孔板及其加工方法。

背景技术：

在PCB的树脂塞孔工艺中，包含了传统的开窗网印塞孔和使用真空塞孔机塞孔两种方法。在加工过程中，线路板必须先后浸泡在沉铜、电镀等水溶液缸中或经过其它水洗工序。在这一过程中，线路板的环氧树脂材料将吸收水分，从而可能影响背钻孔塞孔良率。在背钻孔树脂塞孔后，经过烘板固化时容易出现树脂溢出产生空洞，严重影响背钻孔位置表层的图形布局，如出现塞孔不良在该位置无法布线、焊盘的有效面积减少易出现贴装虚焊现象等等。

在实际生产中，吸水率、背钻孔密集程度和背钻孔深度对空洞的出现难易程度存在一定的影响。通常吸水率高的材料更易出现背钻孔塞孔不良，孤立背钻孔位置较密集背钻孔区域更易出现塞孔不良，背钻孔易出现空洞的是背钻段、而不会在金属化孔一段出现。特别是孤立背钻孔常出现规律性的定点空洞，严重制约线路板整体良率和生产周期。

背钻示意图如图1所示，根据表面张力形变关系，孔口膨胀刚好达到最大表面形变量时，膨胀高度h＝1/2×tanθ×D。

为简化计算模型，达到最大表面张力时，当体积大于该值时即将造成孔破产生空洞，孔口膨胀的形状类似一个圆锥体，膨胀体积的计算公式如式(1)所示：

$V_{max}\≈\frac{1}{3}\×h\×S=\frac{1}{3}\×tan\mathrm{\θ}\×\frac{D}{2}\×\frac{1}{4}{\mathrm{\πD}}^2=\frac{1}{24}{\mathrm{tan\θ\πD}}^3......\left(1\right)$

根据范德华热力学方程式：PV＝nRT推导出最大膨胀体积下的压强的计算公式如式(2)所示：

$P_{max}=\frac{nRT}{V}=\frac{24nRT}{tan\mathrm{\θ}\×{\mathrm{\πD}}^3}......\left(2\right)$

在树脂膨胀过程中，摩擦力相对压力较小，膨胀气体对背钻段和金属化孔段的挤压力与大气压之差有如式(3)和(4)以下关系：

因为背钻孔直径(D)大于通孔直径(d)，显然F合1>F合2,所以树脂更易从背钻段溢出产生空洞，即基材内的水分子易朝非金属化的背钻段逸出。

另外，在实际加工过程中，孤立位置的背钻孔较密集位置的背钻孔更易产生空洞。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种背钻孔塞孔板加工方法，其能有效减少背钻孔空洞的产生。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；

2)烘板：于120-160℃进行烘板；

3)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

4)固化：对填满背钻孔的树脂进行固化处理。

作为优选，步骤2)中，烘板至基板的水分含量≤0.01％。

作为优选，步骤2)中，对于吸水率＞0.1％的基板，烘板6-10h。

作为优选，步骤2)中，对于吸水率≤0.1％的基板，烘板4-6h。

作为优选，步骤4)中，对填满背钻孔的树脂在120-160℃固化40-60min。

作为优选，步骤1)与步骤2)之间还包括以下步骤：在基板的图形区域外开凿若干辅助孔或辅助槽，所述辅助孔为非金属化孔，所述辅助槽为非金属化槽。

作为优选，所述辅助孔的直径为0.8-3mm；所述辅助孔的孔间距为10-20mm；所述辅助槽的槽宽为0.8-3mm；辅助槽的槽间距为10-20mm。

作为优选，所述辅助孔设置于孤立背钻孔附近。

作为优选，步骤1)与步骤2)之间还包括以下步骤：去除基板侧面的铜层。

本发明是基于以下理论研究基础之上进行的：在树脂或油墨未固化前，孔口树脂或油墨存在最大表面张力，假设恰好达到临界条件，体积再膨胀就会把孔口撑破所具有的最大体积为V_max，此时的最大膨胀气压为P_max，并考虑树脂与孔壁的摩擦力，结合上式(1)、(2)和(3)可获得式(5)；

其中：R气体平衡常数8.314、θ表面张力角、π、P₀大气压，T为固化温度。为了保证树脂不溢出，必须控制合力小于0，从式(5)中可以看出，F_合1与n成正关系，与D、h成反关系。背钻孔孔径和深度受设计要求的影响，可调范围有限，为避免空洞的产生，最佳办法是控制气体(包含水分子)的物质的量n，即减少基板的含水量。

本发明的另一目的在于提供上述加工方法获得的背钻塞孔板。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的背钻塞孔板加工方法通过塞孔前烘板，能有效降低基板的含水量，从而可以避免塞孔出现空洞；本发明还通过对不同的板材料的研究，得出了最适的烘板温度和时间；通过在图形区域处设置非金属化孔，可以进一步减少空洞的发生机率。

附图说明

图1为背钻原理示意图，其中，F₁、F₂为气体膨胀对两侧的压力，f₁、f₂为气体膨胀受到最大摩擦力，μ为树脂与孔壁的摩擦力系数，ρ为树脂的密度，g为重力加速度，P为气体膨胀的压力，V为孔口最大表面张力对其它的最大气体膨胀的容忍体积，P₀为大气压，б为树脂表面张力，θ为对应的表面张力角；

图2为实施例1的基板的结构示意图；

图3为实施例4的基板的结构示意图；

图4为含多个图形区域的基板的结构示意图；

其中，各附图标记：101、封边区域；102、辅助孔；201、密集背钻孔；202、背钻位置通孔；203、图形区域；204、孤立背钻孔；211、小背钻孔；212、大背钻孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

本发明提供一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；

2)烘板：于120-160℃进行烘板；

3)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

4)固化：对填满背钻孔的树脂进行固化处理。

本发明提供的背钻塞孔板加工方法通过塞孔前烘板，能有效降低基板的含水量，从而可以避免树脂塞孔出现空洞。步骤2)中，烘干至板材含水量在0.01％以下。

以下具体实施方式中，吸水率＞0.1％的基板，包括但不限于Megtron6、Megtron4等材料制成的基板；吸水率≤0.1％的基板，包括但不限于IT-180A、S1141等环氧树脂制基板。

实施例1

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；基板的结构如图2所示，图形区域203外设有封边区域101，图形区域内设有背钻位置通孔202，包括密集背钻孔201和孤立背钻孔204，其中孤立背钻孔又包括小背钻孔211和大背钻孔212；步骤1)中，在封边区域设有辅助孔102；辅助孔为非金属化孔，辅助孔直径为0.9mm，孔间距为15mm；

2)烘板：于140℃进行烘板；对于吸水率＞0.1％的基板，烘板8h；对于吸水率≤0.1％的基板，烘板5h。

3)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

4)固化：对填满背钻孔的树脂于140℃固化50min。

本实施例加工得到的背钻塞孔板，其背钻塞孔内无可肉眼可见空洞。

实施例2

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；

2)烘板：于160℃进行烘板；对于吸水率＞0.1％的基板，烘板6h；对于吸水率≤0.1％的基板，烘板4h。

3)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

4)固化：对填满背钻孔的树脂于160℃固化60min。

本实施例加工得到的背钻塞孔板，其背钻塞孔内无可肉眼可见空洞。

实施例3

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；

2)烘板：于140℃进行烘板；对于吸水率＞0.1％的基板，烘板8h；对于吸水率≤0.1％的基板，烘板6h。

3)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

4)固化：对填满背钻孔的树脂于140℃固化40min。

本实施例加工得到的背钻塞孔板，其背钻塞孔内无可肉眼可见空洞。

实施例4

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；基板的结构如图4所示，在封边区域设有辅助孔102；辅助孔为非金属化孔，辅助孔直径为2.0mm，孔间距为20mm；辅助孔设置于孤立背钻孔附近；孤立背钻孔的塞孔更容易产生空洞，辅助孔设置于孤立背钻孔附近，有利于提高孤立背钻孔的水分分散能力，从而可避免树脂塞孔在固化过程中出现空洞；

2)烘板：于140℃进行烘板；对于吸水率＞0.1％的基板，烘板8h；对于吸水率≤0.1％的基板，烘板5h。

3)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

4)固化：对填满背钻孔的树脂于150℃固化50min。

本实施例加工得到的背钻塞孔板，其背钻塞孔内无可肉眼可见空洞。

实施例5

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；在基板封边区域设有辅助槽；辅助槽为非金属化槽，辅助槽的槽宽为2mm，槽间距为15mm；

2)去铜层：将基板侧面的铜层去除；

3)烘板：于140℃进行烘板；对于吸水率＞0.1％的基板，烘板8h；对于吸水率≤0.1％的基板，烘板6h；

4)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

5)固化：对填满背钻孔的树脂于160℃固化40min。

本实施例加工得到的背钻塞孔板，其背钻塞孔内无可肉眼可见空洞。

实施例6

一种背钻塞孔板加工方法，包括以下步骤：

1)背钻后镀孔；在基板上对金属化孔进行背钻，背钻段为非金属化孔，余留段保持金属化特征，对金属化孔加厚镀铜；

2)去铜层：将基板侧面的铜层去除；

3)烘板：于140℃进行烘板；对于吸水率＞0.1％的基板，烘板8h；对于吸水率≤0.1％的基板，烘板6h；

4)塞孔：采用树脂对背钻孔进行填满；

5)固化：对填满背钻孔的树脂于160℃固化40min。

本实施例加工得到的背钻塞孔板，其背钻塞孔内无可肉眼可见空洞。

在以上实施例的基础上，所述基板上可设置一个图形区域，也可以如图4所示，设置若干图形区域，在图形区域外，即封边区域或图形区域与图形区域之间增设辅助孔。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。