一种有机光波导埋入式PCB的加工方法与流程

本发明涉及pcb加工技术领域，具体涉及一种有机光波导埋入式pcb的加工方法。

背景技术：

计算系统内部信号传输速度和带宽已日益落后于芯片处理技术，元器件与线路板间的连接、pcb（printedcircuitboard，印制电路板）板内信号的传输，已经成为限制带宽继续拓展的瓶颈因素：传统的电互联，由于存在串扰、噪声、损耗等难以逾越的理论上限，愈发难以满足高速信号发展的需求。

光互联技术在带宽-传输距离上具有电互联无法比拟的巨大优势：带宽大、高互联密度、功耗小、强抗电磁干扰能力等，其在长距离的信号传输和局域网连接中已成功大规模使用。而短距离芯板间光互联，是进一步降低能耗、提高芯板互联密度、解决限制高速信号发展技术瓶颈的有效方案。互联、光传输将大量应用于信号传输与转换元件中，而为节省空降，提高互联密度，光波导埋入式pcb（eopcb）更是大势所趋。

高校及科研院所已经进行大量实验，相关的光波导体系已经日益成熟，但仍未有标准的有机光波导埋入式pcb的生产制造方法。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种有机光波导埋入式pcb的加工方法。

第一方面，提供一种有机光波导埋入式pcb的加工方法，包括：

提供用于构成有机光波导埋入式pcb的多张芯板，所述多张芯板包括至少3张主芯板和1张辅芯板；

利用同一套钻孔系统对所述多张芯板进行钻孔加工，加工出以下几种定位孔：用于层压定位的板边定位孔a，用于有机光波导加工定位和层压定位的板内定位孔b，用于内层芯板铣外形定位用的外形定位孔c，用于芯板内层图形制作定位用的图形定位孔d；

根据所述图形定位孔d进行定位，对所述多张芯板进行内层图形制作，其中，将所述辅芯板表面的铜箔全部蚀刻去除，仅保留绝缘基材部分；

根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将所述辅芯板的中间区域铣下，铣下的中间区域作为有机光波导基材板；

根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将其中1张主芯板的中间区域铣下去除，得到1张中间镂空主芯板，其中间镂空部分的尺寸与所述有机光波导基材板的尺寸相当；

根据所述板内定位孔b进行定位，在所述有机光波导基材板上加工有机光波导线条；

根据所述板边定位孔a和所述板内定位孔b进行定位，将所述至少3张主芯板与多张粘结片按顺序进行叠板，其中，将所述中间镂空主芯板放置在所述至少3张主芯板的中间，将所述有机光波导基材板嵌入所述中间镂空主芯板的中间镂空部分，然后进行压合，制得有机光波导埋入式pcb。

第二方面，提供另一种有机光波导埋入式pcb的加工方法，包括：

提供用于构成有机光波导埋入式pcb的多张芯板，所述多张芯板包括至少3张主芯板和1张辅芯板；

利用同一套钻孔系统对所述多张芯板进行钻孔加工，加工出以下几种定位孔：用于层压定位的板边定位孔a和板内定位孔b，用于内层芯板铣外形定位用的外形定位孔c，用于芯板内层图形制作定位用的图形定位孔d；

根据所述图形定位孔d进行定位，对所述多张芯板进行内层图形制作，其中，在所述辅芯板上制作出用于有机光波导加工定位的铜pad，并将所述辅芯板表面其余部分的铜箔全部蚀刻去除，仅保留绝缘基材部分；

根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将所述辅芯板的中间区域铣下，铣下的中间区域作为有机光波导基材板；

根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将其中1张主芯板的中间区域铣下去除，得到1张中间镂空主芯板，其中间镂空部分的尺寸与所述有机光波导基材板的尺寸相当；

根据所述铜pad进行定位，在所述有机光波导基材板上加工有机光波导线条；

根据所述板边定位孔a和板内定位孔b进行定位，将所述至少3张主芯板与多张粘结片按顺序进行叠板，其中，将所述中间镂空主芯板放置在所述至少3张主芯板的中间，将所述有机光波导基材板嵌入所述中间镂空主芯板的中间镂空部分，然后进行压合，制得有机光波导埋入式pcb。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明方法以现有pcb加工工艺为基础，通过流程设计与优化，实现了有机光波导埋入式pcb的制作，并可进行批量生产，便于产品的商业化推广；

本发明方法将有机光波导线条的制作流程，与现有pcb制作工艺结合，将两套加工体系合二为一，使用同一套图形定位系统，提高对位精度的同时，提高工程制作效率，并且更加适合规模化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的有机光波导埋入式pcb的加工工艺的流程图；

图2是本发明实施例一提供的有机光波导埋入式pcb的加工方法的流程图；

图3是本发明实施例二提供的有机光波导埋入式pcb的加工方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

首先，介绍几个本文中将涉及的专业术语：

ccl（英文全称：copper-cladlaminate，中文名称：铜箔基板），pcb制作的主要原材料，由铜箔与含树脂的玻纤布构成。

ccd（英文全称：chargedcoupleddevice，中文名称：电荷耦合器），可根据像素别不同区域，结合自动化电气系统，实现自动定位。

光波导：引导光波在其中传输的介质装置，所谓有机光波导，即是体系为有机聚合物的传输光的介质。

埋入式：电容、电阻等元件，压合到pcb板内，以此减少表面上的焊脚及器件，实现更高的互联密度。

本发明实施例提供一种有机光波导埋入式pcb的加工方法，制作原理是：

采用现有的pcb制作流程，包括：内层图形制作、芯板层压及外层图形制作。其中，在“下料”后即进行钻孔，并以这些孔为基准制作内层图形、内层铣外形等工艺；与此同时，多取一张芯板，按照最终有机波导尺寸的需求，在板内设计钻孔或者铜pad，数量通常为四个，将此部分孔或铜pad作为有机波导图形曝光时的定位标的，最终将该部分芯板铣下，作为有机光波导图形制作的基材板。通过以上操作，即实现pcb图形与光波导图形的制作过程使用同一套对位系统，保证了图形的对位精度。另外，光波导芯板的层压定位，需采用铆钉进行定位，整个pcb的层压定位采用pin+铆定位，以提高叠板压合的精度。

请参考图1，以加工6层板为例，介绍本发明方法的具体制作流程：

1.下料

将ccl芯板按照制作尺寸裁剪，并进行磨边、圆角等操作。常规三张芯板即可满足六层板需求，将三张芯板分别编号为101、102、103，称为主芯板；另取多余的一张芯板，编号为104，作为有机光波导的基材板，称为辅芯板；进行开料。需要说明的是，当加工更多层pcb时，主芯板可以在三张以上。

2.钻孔

利用钻机在ccl芯板上钻出孔。这里，对四张芯板利用同一套钻孔系统或者说程序进行钻孔加工，加工的定位孔包括以下几种：用于层压定位的板边定位孔a，孔数通常为六个；用于内层芯板铣外形定位用的外形定位孔c，孔数通常为三个；用于芯板内层图形制作的图形定位孔d，孔数通常为四个。

其中，还在每一张芯板上加工出板内定位孔b，孔数通常为四个。板内定位孔b也用于层压定位，且辅芯板104上的板内定位孔b还可以用于有机光波导基材板加工定位。具体的，可以根据有机光波导尺寸确定四个板内定位孔b的距离，在辅芯板上加工出四个板内定位孔b。

3.内层图形

通过分别在多张芯板上贴干膜曝光显影，实现内层图形转移。

其中，四张芯板均采用ldi（laserdirectimaging，激光直接成像技术）曝光机，采用ccd定位系统，榨取图形定位孔d作为定位标的，进行图形曝光。

4.蚀刻

完成内层图形转移后，进行蚀刻，完成内层图形加工。蚀刻过程是利用酸性药水，将干膜未覆盖区域的铜蚀刻掉。本步骤对四张芯板均正常蚀刻。其中，

（1）如果后续采用板内定位孔b进行光波导图形制作的定位，则本步骤中将辅芯板104整板面的铜箔都蚀刻去除，将fr4基材露出，即，仅保留绝缘基材部分，作为有机光波导的基材板。

（2）如果后续采用铜pad进行光波导图形制作的定位，则本步骤中，在辅芯板上104制作出用于有机光波导加工定位的铜pad，并将辅芯板104表面除铜pad以外的其余部分的铜箔全部蚀刻去除，仅保留绝缘基材部分，作为有机光波导的基材板。在辅芯板104上加工出四个铜pad时，可根据有机光波导的尺寸决定四个铜pad的距离。

5.铣外形

利用铣刀，将ccl芯板按照设计进行裁剪。

可按照有机光波导的尺寸要求，根据所述外形定位孔c进行定位，将辅芯板104的中间区域铣下，保留铣下的中间区域作为有机光波导基材板；铣下尺寸与有机光波导基材尺寸相对应；

同时，选择一张芯板102，将芯板102中间区域铣下，得到一张中间镂空主芯板，定位孔同样选用外形定位孔c，保证铣下后，中间镂空部分或者说中空区域的尺寸，与有机光波导基材板的尺寸相当，例如可以比104芯板铣下的有机光波导基材板单边大0.1mm。

6.aoi（automaticopticinspection，自动光学检测）检验

利用光学检验机，检验图形制作情况。对芯板101、102、103正常检验即可。

7.棕黑化

利用化学药水，将芯板铜层氧化，使其表面粗糙度增加，以提高压合后芯板层间结合力。正常加工芯板101、102、103即可。

8.加工有机光波导线条

制作过程如下：

（1）在fr-4基板即有机光波导基材板上涂覆低折射率的光波导材料，经紫外固化及适当加热后固化，形成铺满整个表面的包层；其中，可采用旋涂法、刮胶法进行涂覆低折射率材料；

（2）在包层上进一步涂覆高折射率材料，作为芯层，涂覆方式同样可采用旋涂法、刮胶法两种；然后，利用紫外光进行光刻，在芯层上加工有机光波导线条；其中，光刻图形可采用ccd抓孔对位方法根据板内定位孔b进行定位，或者，也可以抓取铜pad图形，根据铜pad进行定位；所说的板内定位孔b为下料后“钻孔”工序所钻的直径3.2mm的孔；所说的铜pad为“内层图形”工序在辅芯板内制作蚀刻出的铜pad图形。

（3）而后在芯层上再次涂覆低折射率的光波导材料，作为包层，并再次进行紫外固化。固化时间可以为15mins。

关于有机光波导线条的制作过程，有众多文献说明，在此不再赘述。需要说明的是，所述的低折射率和高折射率，是说两者的折射率相对来说一低一高。

9.叠板压合

将芯板按照预先设计的叠层结构安放在叠板台上，并利用压机进行压合。可依次放置芯板103，半固化片，芯板102，芯板102的中间铣空区域（即中间镂空部分）放置由芯板104铣下的，并已加工出有机光波导线条的有机光波导基材板，半固化片，芯板101。板内定位孔b与板边定位孔a内都放置铆钉，例如可放置长度为整体板厚*0.8长度的铆钉，注意铆钉无需铆合；压合参数可采用中高tg参数。

压合后，即制得有机光波导埋入式pcb。其他工艺流程参考常规pcb制作工艺，本文不再详细赘述。

综上，根据制作有机光波导线条时采用孔定位或图形定位，本发明提供了两种一种有机光波导埋入式pcb的加工方法。

实施例一

请参考图2，本实施例提供一种有机光波导埋入式pcb的加工方法，采用孔定位制作有机光波导线条，该方法可包括：

21、提供用于构成有机光波导埋入式pcb的多张芯板，所述多张芯板包括至少3张主芯板和1张辅芯板；

22、利用同一套钻孔系统对所述多张芯板进行钻孔加工，加工出以下几种定位孔：用于层压定位的板边定位孔a，用于有机光波导加工定位和层压定位的板内定位孔b，用于内层芯板铣外形定位用的外形定位孔c，用于芯板内层图形制作定位用的图形定位孔d；

23、根据所述图形定位孔d进行定位，对所述多张芯板进行内层图形制作，其中，将所述辅芯板表面的铜箔全部蚀刻去除，仅保留绝缘基材部分；

24、根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将所述辅芯板的中间区域铣下，铣下的中间区域作为有机光波导基材板；

25、根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将其中1张主芯板的中间区域铣下去除，得到1张中间镂空主芯板，其中间镂空部分的尺寸与所述有机光波导基材板的尺寸相当；

26、根据所述板内定位孔b进行定位，在所述有机光波导基材板上加工有机光波导线条；

27、根据所述板边定位孔a和所述板内定位孔b进行定位，将所述至少3张主芯板与多张粘结片按顺序进行叠板，其中，将所述中间镂空主芯板放置在所述至少3张主芯板的中间，将所述有机光波导基材板嵌入所述中间镂空主芯板的中间镂空部分，然后进行压合，制得有机光波导埋入式pcb。

可选的，所述板边定位孔a的孔数为六个，所述板内定位孔b的孔数为四个，所述外形定位孔c的孔数为三个，所述图形定位孔d的孔数为四个。

进一步的，所述利用同一套钻孔系统对所述多张芯板进行钻孔加工可包括：

根据有机光波导的尺寸决定四个板内定位孔b的距离，在每一张所述芯板上加工出四个板内定位孔b。

进一步的，根据所述图形定位孔d进行定位，对所述多张芯板进行内层图形制作可包括：分别在所述多张芯板上贴干膜曝光显影，实现内层图形转移，其中，曝光步骤采用ldi曝光机，利用ccd定位系统，抓取图形定位孔d作为定位标的，进行图形曝光；完成内层图形转移后，进行蚀刻，完成内层图形加工。

进一步的，根据所述板内定位孔b进行定位，在所述有机光波导基材板上加工有机光波导线条可包括：在所述有机光波导基材板上涂覆低折射率的光波导材料，固化后形成铺满整个表面的包层；在包层上进一步涂覆高折射率材料，作为芯层；根据所述板内定位孔b进行定位，利用紫外光进行光刻，在芯层上加工有机光波导线条；在芯层上再次涂覆低折射率的光波导材料，作为包层并固化。

实施例二

请参考图3，本实施例提供一种有机光波导埋入式pcb的加工方法，采用图形定位制作有机光波导线条，该方法可包括：

31、提供用于构成有机光波导埋入式pcb的多张芯板，所述多张芯板包括至少3张主芯板和1张辅芯板；

32、利用同一套钻孔系统对所述多张芯板进行钻孔加工，加工出以下几种定位孔：用于层压定位的板边定位孔a和板内定位孔b，用于内层芯板铣外形定位用的外形定位孔c，用于芯板内层图形制作定位用的图形定位孔d；

33、根据所述图形定位孔d进行定位，对所述多张芯板进行内层图形制作，其中，在所述辅芯板上制作出用于有机光波导加工定位的铜pad，并将所述辅芯板表面其余部分的铜箔全部蚀刻去除，仅保留绝缘基材部分；

34、根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将所述辅芯板的中间区域铣下，铣下的中间区域作为有机光波导基材板；

35、根据所述外形定位孔c进行定位，按照有机光波导的尺寸要求，将其中1张主芯板的中间区域铣下去除，得到1张中间镂空主芯板，其中间镂空部分的尺寸与所述有机光波导基材板的尺寸相当；

36、根据所述铜pad进行定位，在所述有机光波导基材板上加工有机光波导线条；

37、根据所述板边定位孔a和所述板内定位孔b进行定位，将所述至少3张主芯板与多张粘结片按顺序进行叠板，其中，将所述中间镂空主芯板放置在所述至少3张主芯板的中间，将所述有机光波导基材板嵌入所述中间镂空主芯板的中间镂空部分，然后进行压合，制得有机光波导埋入式pcb。

可选的，所述板边定位孔a的孔数为六个，所述外形定位孔c的孔数为三个，所述图形定位孔d的孔数为四个。

进一步的，在辅芯板上制作出有机光波导的基材板加工定位的铜pad可包括：根据有机光波导的尺寸决定四个铜pad的距离，在辅芯板上加工出四个铜pad。

进一步的，根据所述图形定位孔d进行定位，对所述多张芯板进行内层图形制作可包括：分别在所述多张芯板上贴干膜曝光显影，实现内层图形转移，其中，曝光步骤采用ldi曝光机，利用ccd定位系统，抓取图形定位孔d作为定位标的，进行图形曝光；完成内层图形转移后，进行蚀刻，完成内层图形加工。

进一步的，根据所述铜pad进行定位，在所述有机光波导基材板上加工有机光波导线条可包括：在所述有机光波导基材板上涂覆低折射率的光波导材料，固化后形成铺满整个表面的包层；在包层上进一步涂覆高折射率材料，作为芯层；根据所述铜pad进行定位，利用紫外光进行光刻，在芯层上加工有机光波导线条；在芯层上再次涂覆低折射率的光波导材料，作为包层并固化。

综上所述，本发明实施例提供了一种有机光波导埋入式pcb的加工方法，技术方案的关键点在于：1、将有机光波导以埋入的方式，与pcb进行结合，波导线条埋入pcb板内；2、工艺流程将波导线条的制作，与pcb制作的定位系统进行统一，利用同一套定位孔（或铜pad）对位，提高了工程效率及压合的对位精度。3、板内定位铆钉设计，提高板件对位精度。

本发明一个特别之处在于，光波导图形制作时的对位标的，可以采用定位孔，也可以更改为图形如铜pad，或者铜线等。

本发明方法以现有pcb加工工艺为基础，通过流程设计与优化，实现了有机光波导埋入式pcb的制作，并可进行批量生产，便于产品的商业化推广；

本发明方法将有机光波导线条的制作流程，与现有pcb制作工艺结合，将两套加工体系合二为一，使用同一套图形定位系统，提高对位精度的同时，提高工程制作效率，并且更加适合规模化生产。

本发明方法适用于电子制造光电互联类，电子线路板制造领域。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。