一种线路板图形转移的加工方法与流程

文档序号:14216419阅读:1139来源:国知局

本发明属于线路加工技术领域,具体地说是一种线路板图形转移的加工方法。



背景技术:

随着印制线路板或ic载板的技术的发展,线路图形越来越精细,制作精密的线路图形需要更薄的抗蚀层(干膜或湿膜),但是,传统的干膜掩孔工艺不允许干膜持续减薄,否则掩孔用干膜容易破裂,造成蚀刻液入孔,导通孔内无铜,电气连接失败;即传统的干膜掩孔工艺,为了保证掩孔效果,干膜厚度应大于30微米,干膜厚度越厚解析度越低,附着力越差,且30微米厚度的干膜制作线路图形的间距极限是50微米。

现在,也有使用涂布湿膜的方法,主要是滚轮涂布,虽然厚度可以低至5微米,但是,滚涂工艺方法既不能掩孔,也不能完全涂布孔内表面,只能应用于没有导通孔的内层板的图形转移,应用受到很大的限制,无法推广应用。

传统的干膜掩孔图形转移方法,使用专门的压膜机,通过加温加压的方法把感光干膜复合到印制线路板或ic载板的两面,导体部分感光干膜曝光,非导体部分感光干膜显影去掉,得到图形转移得以实现的抗蚀层。这一过程流程长、设备多,使用物料多,特别是使用大量的有机溶剂和化学合成的单体,不符合环保要求,也存在安全风险和健康风险。

传统工艺制作线距低于50微米,特别是低于30微米的印刷线路板或ic载板,图形转移工序需要1000级的无尘车间,1000级无尘车间的建造及维护费用高,管理难度大,并占用了大量空间。

目前的线路板图形转移加工,通常都需要显影作业和退膜作业,不仅流程长,影响效率,同时显影和退膜产生大量有机废液、废水,高cod含量的废液废水处理难度大,费用高,不利于环境保护,不利于降低成本。同时显影作业,对精密线路的生产,有不良影响,是开短路产生的主要原因。传统工艺流程长,不利于流程前后衔接,不利于自动化或智能制造。

传统的工艺流程,通常包括:全板镀铜-表面处理-压感光干膜-曝光-显影-酸性蚀刻-退膜,至少这七个工序,各个工序分别涉及到相应的设备较多,导致空间的占用也较多,需要较大的生产车间。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是提供一种线路板图形转移的加工方法,该方法突破了超高精密线路板生产的技术瓶颈,减少了生产工序,提高生产效率,降低了成本,提高环保性,有利于自动化生产。

为了解决上述技术问题,本发明采取以下技术方案:

一种线路板图形转移的加工方法,包括以下步骤:

在线路板的表面和导通孔内壁全板镀铜形成铜层,接着对线路板的表面和导通孔全板镀锡,在铜层上生成锡层;

采用激光成像设备,以激光对线路板上的锡层进行扫描刻蚀,把非导体部分的锡层刻蚀去掉裸露出铜层,把导体部分的锡层保留并作为线路板碱性蚀刻的抗蚀层;

碱性蚀刻,使用碱性蚀刻液腐蚀掉线路板上裸露的铜层,保留被锡层覆盖部分的铜层;

退锡,使用退锡液将线路板上残留的锡层溶解去除,得到线路图形,完成线路板的图形转移。

所述锡层的厚度控制在0.01微米至2微米。

所述全板镀锡为电镀镀锡或者化学镀锡,采用电镀镀锡时采用的电流密度控制在0.2-1.0安培每平方分米。

所述全板镀锡为酸性镀锡或碱性镀锡。

所述锡层的锡面为光亮锡面、哑光锡面或者半哑光锡面。

所述锡层由纯锡材料制成,或者由按照百分比计:大于99%的纯锡和小于1%的辅助元素组合制成,其中辅助元素为铅、锌、镍、铜或磷。

所述对锡层进行激光扫描刻蚀时,采用波长低于360nm的激光。

所述退锡液采用硝酸浓度为20%~25%的硝酸型退锡药水,或者硝酸—烷基磺酸型退锡药水,该硝酸—烷基磺酸型退锡药水中的硝酸浓度为10%-15%,有机磺酸占整个硝酸—烷基磺酸型退锡药水的百分比含量为5%-10%。

本发明可以把全板电镀生产线-激光直接刻蚀显影成像设备-碱性蚀刻-退锡生产线连接在一起,把4个工序合并为一个工序,有利于实现自动化的智能制造,效率提高;大大简化了生产工序,缩短生产流程,减少了表面处理生产线、压膜机、曝光机和显影机等设备,只采用激光成像设备进行蚀刻显影,省去了无尘室和曝光用菲林片、减少了贴干膜、撕光学基膜、显影及水洗工序,能够采用更小的生产车间,大幅度降低了生产成本。特别是可以不使用有机溶剂和化学合成的单体,减少了废气和废水的处理环节,不仅有利于环保,也可以降低线路板的制造成本。采用激光直接显影成像设备进行显影刻蚀成像,突破了干膜掩孔工艺的间距极限,生产间距小于20微米,甚至最小间距达到5微米成为可能。

附图说明

附图1为本发明生产状态流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能,下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如附图1所示,本发明揭示了一种线路板图形转移的加工方法,包括以下步骤:

在线路板的表面和导通孔内壁全板镀铜形成铜层,接着对线路板的表面和导通孔全板镀锡,在铜层上生成锡层。将全板镀铜和全板镀锡合为一个工序,对线路板进行全板镀铜之后马上接着进行全板镀锡,两者中间直接衔接。在线路板的两个表面和导通孔内均匀的镀铜镀锡。全板镀锡可以是电镀,也可以是化学镀。全板镀铜、电镀锡和化学镀锡在本领域属于成熟技术,在此不再详细赘述。镀锡的设备没有特别限定,可以是传统的龙门电镀线或水平电镀线,也可以是垂直连续电镀生产线(简称vcp),由于vcp电镀时,始终有喷流从两侧垂直冲击表面,孔内镀液可以快速更新,线路板的表面和孔内表面锡层厚度更均匀、误差更小,因此可以得到更薄更可靠的锡层。线路板包括基材1和设在基材1表面的线路层2。

采用激光成像设备,以激光对线路板上的锡层进行扫描刻蚀,把非导体部分的锡层刻蚀去掉裸露出铜层,把导体部分的锡层保留并作为线路板碱性蚀刻的抗蚀层。

碱性蚀刻,使用碱性蚀刻液腐蚀掉线路板上裸露的铜层,保留被锡层覆盖部分的铜层。

退锡,使用退锡液将线路板上残留的锡层溶解去除,得到线路图形,完成线路板的图形转移。退锡液采用硝酸浓度为20%~25%的硝酸型退锡药水,具有高速剥锡,高效持久,不伤底铜,铜面光亮无灰白色等特点;或者硝酸—烷基磺酸型退锡药水,该硝酸—烷基磺酸型退锡药水中的硝酸浓度为10%-15%,有机磺酸占整个硝酸—烷基磺酸型退锡药水的百分比含量为5%-10%,通过添加有机磺酸,降低硝酸浓度,减少了对设备和环境的危害。

此外,使用退锡液把锡层退去后,必要时,补钻非金属化孔,完成图形转移。

另外,所述锡层的厚度控制在0.01微米至2微米,更优的是控制在0.5微米至1.5微米。当锡厚低于0.01微米,抗蚀性能不足,达不到抗蚀作用,当锡厚大于2微米,不仅激光刻蚀效率低,锡的消耗增加,也影响成像的解析度,不利于超高精密线路的制造。因此,通过设定上述限定厚度,达到最佳的厚度。

所述全板镀锡为电镀镀锡或者化学镀锡,采用电镀镀锡时采用的电流密度控制在0.2-1.0安培每平方分米,在这个电流密度范围内,可以避免镀层粗糙,得到结晶致密孔隙小的镀锡层。当电流密度过大,则镀层变得疏松、粗糙、孔隙大,电流密度过小,则沉积速率变慢,影响生产效率。

所述全板镀锡为酸性镀锡或碱性镀锡。虽然碱性镀锡速率慢,但具有结晶致密,孔隙小的优点,且为无光亮镀锡,满足碱性蚀刻的抗蚀要求,同时有利于激光直接显影成像。

所述锡层的锡面为光亮锡面、哑光锡面或者半哑光锡面。激光刻蚀时为了更好的光热吸收,锡面更优的选择是镀成哑光锡或半哑光锡。

所述锡层由纯锡材料制成,或者由按照百分比计:大于99%的纯锡和小于1%的辅助元素组合制成,其中辅助元素为铅、锌、镍、铜或磷。

所述对锡层进行激光扫描刻蚀时,采用波长低于360nm的激光,实现高能量高精度的刻蚀效果。优先选择波长低于300nm的激光,可实现作业效率与精度的兼顾,如选择固态nd:yag紫外激光,选择波长266nm激光可以使锡层快速消融去掉。还可以采用准分子激光,具有能量高而集中的优点,可以实现高精度的刻蚀效果,解析度可以达到5微米,准分子激光的气体不限定,可以是krf(246nm),xef(351nm),arf(193nm),xecl(308nm),f2(157nm)等中的一种,也可以是几种的混合使用。

另外,对于激光成像设备,简称“lddi”,即英文“laserdirectdevelopingandimaging”,对线路板上的锡层进行扫描刻蚀,把线路板上需要蚀刻部分的锡层直接激光刻蚀去掉,保留导体部分的锡层作为碱性蚀刻的抗蚀层。lddi设备由激光发生器、光学组件、运动台面等组成。lddi设备可以选择一次激光刻蚀完成,也可以采用多次激光刻蚀完成。

lddi设备的激光头到板面的高度可以设定,采用自动调节机构,使激光头与板面的高度自动调节到设定值。激光扫描刻蚀的速度范围控制在锡层刻蚀见铜时的速度的0.5-1.0倍,最好控制在0.75倍为最佳。

定位台面可以在x,y,z轴三个方向移动,由伺服系统控制驱动,其中x,y轴决定台面上的线路板的水平定位及加工区域定位,z轴决定激光头到线路板的垂直高度或距离。

lddi设备采用ccd对位方式,对台面上的印刷线路板自动寻址定位,为了防止印刷线路板在台面上滑动或变形翘起,定位台面采取箱体设计,在台面的上表面钻多个吸气孔,箱体可以抽真空,使印刷线路板平整且紧紧地贴附在台面上,由于线路板多孔,真空度最好大于20kpa。

lddi设备与本行业采用的激光直接成像设备ldi的设计原理和使用方法相似,不同点主要是激光的波长和功率的区别。

以上的lddi设备和ldi设备为本领域技术人员所公知的设备,在此不再详细赘述。

本发明把全板电镀生产线-激光直接刻蚀显影成像设备-碱性蚀刻-退锡生产线连接在一起,把4个工序合并为一个工序,通过采用激光成像设备刻蚀扫描显影成像,大大减少了所使用的设备,减小生产车间的面积,降低设备成本,提高生产效率。

需要说明的是,以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述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,但是凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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