高阶梯铜电路板及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高阶梯铜电路板及其制作方法，属于电路板制作【技术领域】。该方法包括深锣、沉铜、全板电镀、内嵌铜、磨板、图形转移、蚀刻工序。该方法首先在电路板上厚铜线路位置处锣出厚铜线路槽，然后将锣出的厚铜线路槽嵌入铜层，随后再经过磨板、图形转移工序制作表面阶梯铜线路，即通过深锣和同时镀厚铜与薄铜实现错落完美走线，将阶梯铜的不平整面嵌入电路板板材中。通过该方法制作的电路板，由于大电流镀铜直接内嵌于树脂中，不存在表面不平整问题，一方面提高了电路板的布局空间的可利用性，另一方面也避免了由于表面不平引起的图形转移时贴膜气泡等问题，进而提高产品的良品率。
【专利说明】高阶梯铜电路板及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电路板制作【技术领域】，特别是涉及一种高阶梯铜电路板及其制作 方法。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的提高，对环境的要求越来越高，能源节约意识和能源危机感 越来越强，加快混合动力车研发的呼声越来越高。同时混合动力车的性价比和市场化程度 也越来越被人们广泛关注。进而电子技术为了适应混合动力车电路板多功能的技术需求， 也在不断为高端混合动力车的电子部件进行研发和创新，助推混合动力向市场化加速前进 的脚步。随着对PCB需求的发展，PCB上集成的功能元件数越来越多，对线路的电流导通能 力、承载能力和集成能力的要求也越来越高，电路板的空间布局呈多样化发展，而在对PCB 需求方面，需要能够提供大电流和将电源集成的同时又要求所占空间越来越小。因此，集成 化高低铜错落相间发展成为解决空间问题和热管理技术的关键所在之一。
[0003] 具有高阶梯铜的电路板作为汽车电子部件特别是应用在发动机电源供应部分、汽 车中央电器供电部分等大功率高电压部分，要求电路板具有耐热老化性好、耐高低温循环 可靠性佳的特点，但目前现有的表面阶梯铜电路板工艺是在表面不同铜厚阶梯交错来完成 线路布局，如图1所不，其中：A为玻纤面，B为沉铜孔，C为不包含表面铜的电路板，D为表面 阶梯铜。因其表面高低错落不平，给表面线路制作带来挑战，同时良品率提高更加困难，而 且在高低铜错落交接临界处线沙滩位比较大，具有辘干膜气泡、曝光不良、线路缺口、短路、 厚铜线路防焊油墨薄的缺点。
【发明内容】
[0004] 基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高阶梯铜电路板及其 制作方法，通过上述方法制作出来的高阶梯铜电路板，将阶梯铜嵌入电路板中，具有系统线 路布局创新、集成性_、节省空间、可罪性强、良品率_等优点。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0006] -种高阶梯铜电路板制作方法，包括深锣、沉铜、全板电镀、厚铜图形、内嵌铜、磨 板、图形转移、蚀刻工序，其中：
[0007] 深锣工序中：按照预设厚铜线路走向和深度对电路板进行锣板，在电路板上锣出 与预设厚铜线路走向一致的厚铜线路槽；
[0008] 沉铜工序中：先通过除胶工序除去电路板上的胶渣，并对厚铜线路槽进行粗化； 然后再将电路板进行沉铜处理；
[0009] 厚铜图形工序中，在电路板上进行图形制作，露出厚铜线路槽；
[0010] 内嵌铜工序中，以电镀或铜浆丝网印刷的方式，在厚铜线路槽内嵌入铜层，且使该 铜层的高度至少与电路板表面持平；
[0011] 磨板工序中：对嵌入铜层的电路板进行磨板，使电路板表面铜层平整；
[0012] 图形转移工序中：通过辘膜、曝光和冲板将厚铜线路和薄铜线路同时做出。
[0013] 本发明开拓了一种新型的内嵌高阶梯铜的薄厚铜错落相接电路板工艺，首先在电 路板上厚铜线路位置处锣出厚铜线路槽，随后通过沉铜、全板电镀、厚铜图形和内嵌铜工 序，将锣出的厚铜线路槽及全板镀上铜层，随后再经过磨板、图形转移、蚀刻工序制作表面 阶梯铜线路，即通过深锣和同时镀厚铜与薄铜实现错落完美走线，将阶梯铜的不平整面嵌 入电路板板材中，使厚铜薄铜表面持平，便于后期的工序制作。并通过除胶工序，增加铜与 树脂的结合力，保障了电路板的可罪性等相关品质。
[0014] 在其中一个实施例中，所述内嵌铜工序中，以电镀方式在厚铜线路槽内嵌入铜层 采用正向电流和反向电流交替进行的脉冲电镀工艺，具体工艺参数为：
[0015] 厚铜线路的铜厚为10-140Z，控制正向电流密度为25-35ASF，正向电流时间为 15-25毫秒，反向电流密度为0-4ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为450-550min;
[0016] 厚铜线路的铜厚为6-100Z，控制正向电流密度为15-25ASF，正向电流时间 为15-25毫秒，反向电流密度为0-3. 5ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为 370-470min；
[0017] 厚铜线路的铜厚为4-60Z，控制正向电流密度为10-20ASF，正向电流时间为15-25 毫秒，反向电流密度为0-3. 5ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为280-380min;
[0018] 厚铜线路的铜厚为2-40Z，控制正向电流密度为10-20ASF，正向电流时间为15-25 毫秒，反向电流密度为0-5ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为150-200min。
[0019] 上述脉冲电镀利用反向电流的作用，通过与添加剂、硫酸铜及硫酸的配合，使添加 剂在高电流密度区起抑制电镀速率的作用，而在低电流密度区起促进电镀速率的作用，从 而平衡高低电流区的电镀速率差异，以取得较好的电镀整平效果及深镀能力效果。
[0020] 在其中一个实施例中，所述脉冲电镀之后，还以正向电镀的电流密度和电流方向 继续电镀15_60min。以获得更好的电镀效果。
[0021] 在其中一个实施例中，所述内嵌铜工序中，以如下铜浆丝网印刷工艺对厚铜线路 槽进行嵌铜：将导电铜浆以丝网印刷的方式填入厚铜线路槽中，具体工艺参数为：丝印角 度为5-15度，刮印刀压为20-30Kg/cm2,丝印速度为4-6M/min。通过该方法达到选择性填 平线路的效果。
[0022] 在其中一个实施例中，所述刮印刀为刀刃具有斜角的刮印刀，该斜角边与刀刃之 间呈150-165度角。优选155-160度角。采用上述特制的刮印刀进行铜膏填充，在运动过 程中斜角处先接触铜膏，使铜膏滚动，挤压起泡，并随滚动迫使气体排出，大大降低了起泡 产生几率；并且斜角至尖端底部迫使铜膏挤入铜槽，后端尾刀刮走铜膏，并刮平板面，工作 中主要接触部位为尖端，接触部位少，大大降低粘网机会，从而该刮刀与普通平头刮刀相比 具有铜膏易于填充、填充饱满、不容易起泡等的优点。
[0023] 在其中一个实施例中，所述内嵌铜工序中，以如下电镀参数对厚铜线路槽进行电 镀嵌铜：
[0024] 厚铜线路的铜厚为10-140Z，控制电流密度为25-35ASF，电镀时间为450-550min;
[0025] 厚铜线路的铜厚为6-100Z，控制电流密度为15-25ASF，电镀时间为370-470min;
[0026] 厚铜线路的铜厚为4-60Z，控制电流密度为10-20ASF，电镀时间为280-380min;
[0027] 厚铜线路的铜厚为2-40Z，控制电流密度为10-20ASF，电镀时间为150-200min。
[0028] 针对不同铜厚要求采用不同的控制参数，可以得到更好的镀铜厚度均匀性。
[0029] 在其中一个实施例中，所述深锣工序中，使电路板水平放置，并控制电路板的翘曲 度< 0. 4%;同时控制深锣公差在±3mil内。具体操作中，可将进行深锣的锣机放置于夯实 地面后水泥和缓冲材料砌成的平台上，并增大锣机底座的重量，如采用超重大理石底座等， 以减少深锣时的振动。将深锣时的公差控制在±3mil，可以保证深锣的精确性。该深锣程 序优选返锣方法，即先用大的专用平头锣刀（2.4mm)进行深锣，然后采用小的平头专用锣 刀（1. 4mm)进行2次返锣，并且严格控制锣刀寿命，以达到减小深锣公差的目的。
[0030] 在其中个实施例中，所述深纟罗工序中，还米用通电感应控制纟罗板深度，具体为： 通过导线使位于预定锣板深度的铜层与锣板设备连接，当锣刀深锣接触到该铜层，该锣板 设备通过导线接收到锣刀的信号，进而控制锣刀的深锣精度。采用该方法，可以进一步减小 深锣时的公差，使公差控制在±2mil。
[0031] 在其中一个实施例中，所述沉铜工序中，除胶工序的工艺参数为：KMn04浓度为 40-60g/L，除胶速率为 0. 2-0. 5g/cm2;沉铜工艺参数为：31-36°C，Cu2+ 浓度为 2. 0-2. 8g/L， HCH0浓度为3. 5-5. 5g/L，Na0H浓度为ll-14g/L，沉铜速率为0? 075-0. 125g/cm2。该除胶工 艺能使表面除胶更加充分，进一步的增加了铜与树脂的结合力。所述磨板工序中，磨板方法 为：依次采用400-600#沙袋磨板、600-800#沙袋磨板和400-600#陶瓷磨板，所述沙袋磨板 的参数为3. 8-4. 2A，所述陶瓷磨板的参数为3-3. 5A。采用上述磨板工艺，可以有效表面平 整度达到要求。
[0032] 本发明还公开一种上述的高阶梯铜电路板制作方法制作得到的电路板。
[0033] 采用上述制作方法得到的高阶梯铜电路板，将阶梯铜嵌入电路板中，具有系统线 路布局创新、集成性_、节省空间、可罪性强、良品率_等优点。
[0034] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0035] 本发明的一种高阶梯铜电路板制作方法，通过内嵌高阶梯铜使厚铜和薄铜完美衔 接集成，开拓出一种新的具有大电流模块厚铜和薄铜线路有机结合的集成模式，简化了工 序流程，节省了产品成本。并由于大电流镀铜直接内嵌于树脂中，不存在表面不平整问题， 一方面提高了电路板的布局空间的可利用性，另一方面也避免了由于表面不平引起的图形 转移时贴膜气泡等问题，进而提高产品的良品率。而内嵌高阶梯铜模块，既能完成大电流模 块的功能，还能使厚铜和薄铜布线完美结合，提高了热管理性能；同时，节省了整板厚铜的 使用，大大降低成本。该方法思路独特，使制备得到的产品各功能有机结合，同时使产品的 品质和效益得到完美结合。还具有节省系统集成费用、提高可靠性、增加电容，降低阻抗、减 少布线错误、降低自感系数、提高热性能和节省空间等优点。
[0036] 并且，本发明还通过大量的实验研究，克服了电镀不均、深锣深度公差控制、丝印 铜浆粘网问题及铜浆过网等技术难点，找出了适合的深锣工艺、沉铜，电镀工艺参数、镀厚 铜参数、磨板参数等具体的工艺条件，进一步提高了由该方法制作得到的电路板的良品率 和各功能品质。
[0037] 本发明的高阶梯铜电路板，将阶梯铜嵌入电路板中，具有系统线路布局创新、集成 性商、节省空间、可罪性强、良品率_的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1为【背景技术】中的现有表面阶梯铜电路板示意图；
[0039] 图2为实施例1中电路板（多面板）的制作工艺流程图；
[0040] 图3为实施例1中电路板内嵌阶梯铜内层板的截面示意图；
[0041] 其中：1.玻纤面；2.沉铜孔；3.不包含表面铜的电路板；4.内嵌阶梯铜；41.厚铜 线路；42.薄铜线路。
[0042] 图4为实施例2中电路板（双面板）的制作工艺流程图；
[0043] 图5为实施例3中刮印刀示意图。
【具体实施方式】
[0044] 以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明，但并不对本发明造成任何限制。
[0045] 实施例1
[0046] 一种20Z/120Z高阶梯铜电路板（多面板）制作方法，按照图2所示工艺流程进 行，：
[0047] (1)前工序：包括开料、钻孔等工序，按常规工艺制作。
[0048] (2)深锣：工作前要对操作台面进行平整度测量，以控制操作台面在一个水平高 度，并检测需要深锣电路板的翘曲度，确保其翘曲度不超过0.4%。然后将多层板内层水平 放置，采用锣机按照预设厚铜线路走向和深度对内层进行深锣，在电路板上锣出与预设厚 铜线路走向一致的厚铜线路槽。
[0049] 该锣机放置于夯实地面后水泥和缓冲材料砌成的平台上，并增大锣机底座的重 量，如可采用超重大理石底座的设计，以减少深锣时的振动。所述深锣程序采用返锣方法， 即先用大的专用平头锣刀（2.4mm)进行深锣，然后采用小的平头专用锣刀（1.4mm)进行2 次返锣；并且严格控制锣刀寿命。通过上述设置，使深锣时的公差控制在±3mil，以保证深 锣的精确性。
[0050] (3)沉铜：先通过除胶工序除去电路板上的胶渣，并对厚铜线路槽进行粗化，增加 深锣走线处比表面积，加强铜与树脂和玻纤结合力。所述除胶工序的工艺参数为：KMn04& 度为40g/L，除胶速率为0? 2g/cm2。
[0051] 然后再将电路板进行沉铜处理，在树脂和玻纤表面沉积一层薄薄的化学铜。所述 沉铜工艺参数为：31°C，Cu2+浓度为2.Og/L，HCH0浓度为3. 5g/L，NaOH浓度为llg/L，沉铜 速率为 0? 075g/cm2。
[0052] (4)全板电镀：按照常规方法制作；
[0053] (5)厚铜图形：在电路板上进行图形制作，露出厚铜线路槽；
[0054](6)内嵌铜：采用正向电流和反向电流交替进行的脉冲电镀工艺进行电镀，并在 脉冲电镀之后，还以正向电镀的电流密度和电流方向继续电镀，将厚铜线路槽电镀嵌入铜 层，且使该铜层的高度至少与电路板表面持平；具体参数如下表所示。
[0055] 表1内嵌铜工艺参数
[0056]
【权利要求】
1. 一种高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，包括深锣、沉铜、全板电镀、厚铜图形、 内嵌铜、磨板、图形转移、蚀刻工序，其中： 深锣工序中：按照预设厚铜线路走向和深度对电路板进行锣板，在电路板上锣出与预 设厚铜线路走向一致的厚铜线路槽； 沉铜工序中：先通过除胶工序除去电路板上的胶渣，并对厚铜线路槽进行粗化；然后 再将电路板进行沉铜处理； 厚铜图形工序中，在电路板上进行图形制作，露出厚铜线路槽； 内嵌铜工序中，以电镀或铜浆丝网印刷的方式，在厚铜线路槽内嵌入铜层，且使该铜层 的高度至少与电路板表面持平； 磨板工序中：对嵌入铜层的电路板进行磨板，使电路板表面铜层平整； 图形转移工序中：通过辘膜、曝光和冲板将厚铜线路和薄铜线路同时做出。
2. 根据权利要求1所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述内嵌铜工序中， 以电镀方式在厚铜线路槽内嵌入铜层采用正向电流和反向电流交替进行的脉冲电镀工艺， 具体工艺参数为： 厚铜线路的铜厚为10-140Z，控制正向电流密度为25-35ASF，正向电流时间为15-25毫 秒，反向电流密度为0-4ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为450-550min ; 厚铜线路的铜厚为6-100Z，控制正向电流密度为15-25ASF，正向电流时间为15-25毫 秒，反向电流密度为0-3. 5ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为370-470min ; 厚铜线路的铜厚为4-60Z，控制正向电流密度为10-20ASF，正向电流时间为15-25毫 秒，反向电流密度为0-3. 5ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为280-380min ; 厚铜线路的铜厚为2-40Z，控制正向电流密度为10-20ASF，正向电流时间为15-25毫 秒，反向电流密度为0-5ASF，反向电流时间为1-2毫秒，电镀时间为150-200min。
3. 根据权利要求2所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述脉冲电镀之后， 还以正向电镀的电流密度和电流方向继续电镀15-60min。
4. 根据权利要求1所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述内嵌铜工序中， 以如下铜浆丝网印刷工艺对厚铜线路槽进行嵌铜：将导电铜浆以丝网印刷的方式填入厚 铜线路槽中，具体工艺参数为：丝印角度为5-15度，刮印刀压为20-30Kg/cm 2,丝印速度为 4_6M/min〇
5. 根据权利要求4所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述刮印刀为刀刃 具有斜角的刮印刀，该斜角边与刀刃之间呈150-165度角。
6. 根据权利要求1所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述内嵌铜工序中， 以如下电镀参数对厚铜线路槽进行电镀嵌铜： 厚铜线路的铜厚为10-140Z，控制电流密度为25-35ASF，电镀时间为450-550min ; 厚铜线路的铜厚为6-100Z，控制电流密度为15-25ASF，电镀时间为370-470min ; 厚铜线路的铜厚为4-60Z，控制电流密度为10-20ASF，电镀时间为280-380min ; 厚铜线路的铜厚为2-40Z，控制电流密度为10-20ASF，电镀时间为150-200min。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述深锣 工序中，使电路板水平放置，并控制电路板的翘曲度< 〇. 4% ;同时控制深锣公差在±3mil 内。
8. 根据权利要求7所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述深锣工序中，还 采用通电感应控制锣板深度，具体为：通过导线使位于预定锣板深度的铜层与锣板设备连 接，当锣刀深锣接触到该铜层，该锣板设备通过导线接收到锣刀的信号，进而控制锣刀的深 锣精度。
9. 根据权利要求1所述的高阶梯铜电路板制作方法，其特征在于，所述沉铜工序中，除 胶工序的工艺参数为=KMnO4浓度为40-60g/L，除胶速率为0. 2-0. 5g/cm2 ;沉铜工艺参数为： 31-361：，(：112+浓度为2.0-2.88/1，!1〇10浓度为3.5-5.58/1，恥0!1浓度为11-148/1，沉铜速 率为 0· 075-0. 125g/cm2 ; 所述磨板工序中，磨板方法为：依次采用400-600#沙袋磨板、600-800#沙袋磨板和 400-600#陶瓷磨板,所述沙袋磨板的参数为3. 8-4. 2A,所述陶瓷磨板的参数为3-3. 5A。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的高阶梯铜电路板制作方法制作得到的电路板。
【文档编号】H05K3/00GK104320909SQ201410587419
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】戴匡 申请人:皆利士多层线路版(中山)有限公司