一种异形树脂孔的填镀方法及印制线路板与流程

1.本发明涉及5g高速数据通信印制电路板的制作技术领域，具体涉及一种异形树脂孔的填镀方法及印制线路板。


背景技术：

2.pcb(printed circuit board)，中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一，是电子元器件的支撑体，电气连接的载体。随着工艺技术、产品设计、应用领域不断变化和发展，越来越多的金属基板需要在孔内做元器件直插封装工艺，这就要求金属基的孔壁必须进行绝缘化处理，也就是通常所说的树脂塞孔，以满足直插封装工艺使用要求。目前，树脂塞孔得到了广泛的应用与此同时对于其凹陷度有严格的要求，例如在5g高速数据通信印制电路板的制作中具有“葫芦型”的盘中孔需要树脂填平满足芯片贴装的需求，也有具有双面背钻或浅背钻工艺需要树脂填平后制作焊接面满足元器件的贴装的要求，现有技术采用干膜掩盖树脂孔来钻其它孔的方法改善树脂的凹陷度，这种工艺在贴干膜前需要磨板、去除干膜后和沉铜前处理需要磨板，存在工艺流程长耗费干膜物料，凹陷度得不到有效控制等不足。cn105430939a公开了一种印制电路板埋孔树脂塞孔方法，其不能很好控制树脂孔表面的凹陷度以及孔内气泡。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种异形树脂孔的填镀方法，解决流程加工中的树脂凹陷，可保证产品凹陷和突起的质量可控制性、满足高精度hdi产品ic贴装的可靠性需求。
4.本发明采用如下方案实现：一种异性树脂孔的填镀方法，根据所要填充的树脂孔，在层压板上加工出需要进行树脂塞孔的通孔，进行第一次沉铜操作，使层与层之间导通，对通孔进行选择性树脂塞孔填充，对填充树脂后的通孔进行初固化，初固化后进行全板树脂塞孔填充，之后进行终固化，在终固化后对层压板表面进行研磨以除去其表面的树脂，对完成填充的树脂孔进行切片测量其凹陷度，依据凹陷度对层压板进行微蚀处理，对微蚀处理后的层压板直接第二次沉铜及电镀薄铜。本发明从流程设计及材料特性入手，通过分析铜与树脂的材料特性并开发全新的加工流程、技术和方法，解决流程加工中的树脂凹陷技术问题，工业要求的树脂塞孔凹陷度则是小于10μm，本发明可将平整度控制在0到-5μm之间满足高精度hdi产品ic贴装的可靠性需求。通过对树脂孔进行切片测量，根据树脂塞孔的凹陷度对层压板进行微蚀处理，对微蚀的层压板直接第二次沉铜及电镀薄铜，能够依据产品质量要求对树脂孔的平整度进行控制。本发明即满足高性能芯片贴装的需求，也适用于树脂通孔塞孔和树脂盘中孔的常规产品加工。
5.进一步的，当所要填充的树脂孔具有台阶结构时，则在第一次沉铜操作之后对通孔进行背钻，并对钻孔精度进行控制，在背钻操作时，依设计选择背钻刀的直径，对背钻的深度进行计算，当背钻刀直径小于背钻深度时则正常加工，当背钻刀直径大于背钻深度时
则调整背钻刀与背钻深度的参数后进行加工，之后对加工出的首件进行切片测量，确认首件合格，对已背钻好的层压板进行蚀刻。通过对背钻孔精度的控制，进一步确保树脂孔填充的凹陷度，同时改善产品短路问题，满足生产需求。
6.进一步的，异形树脂孔的填镀方法包括以下步骤：步骤a1，在层压板上加工出需要进行树脂塞孔的通孔；步骤a 2，对层压板进行第一次沉铜操作，使通孔内壁表面附着金属层；步骤a 3，对通孔进行选择性树脂塞孔填充；步骤a 4，初固化处理，使树脂内外失去流动性的同时又保持粘度；步骤a 5，对全板进行真空树脂塞孔填充；步骤a 6，按常规生产参数进行终固化操作；步骤a7，采用的陶瓷机对层压板进行研磨，将板面的树脂研磨平整；步骤a8，对树脂孔进行切片测量其凹陷度，依据凹陷度对层压板进行微蚀处理，确保树脂孔与铜面保持水平无凹陷；步骤a9，对层压板直接第二次沉铜；步骤a10，采用垂直连续电镀线对层压板加镀5-8μm的薄铜；步骤a11，按照正常生产流程进行钻孔及后续常规流程。
7.进一步的，在步骤a3中，采用选择性树脂塞孔机进行第一次填充，在制作塞孔铝片时，当通孔孔径小于等于0.4mm，则塞孔铝片上圆孔的孔径比通孔孔径大0.1mm，当通孔孔径大于0.4mm，则塞孔铝片上圆孔的孔径与通孔孔径相同，当对不同尺寸通孔进行填充且两者的孔径差大于0.15mm时，需分开制作塞孔铝片；树脂塞孔过程使用的导气垫板选择2.0mm厚的环氧树脂板，依据制作塞孔铝片的资料，先在导气垫板钻0.5mm的通孔，再用1.5~2.5mm的钻刀控深钻孔，余厚留0.3~0.5mm。
8.进一步的，在步骤a4中，初固化使用分段预烤，先在低温60~90度固化20~30分钟，再在中温100~120度固化15~20分钟。
9.进一步的，在步骤a5中，采用真空全板树脂塞孔机进行填充，真空度调整到900mbar以上，前后塞头的压力调整到5~6bar, 前后塞头移动速度调整到50~150mm/min进行印刷。
10.进一步的，在步骤a8中，用金相显微镜对树脂孔的凹陷度进行测量。
11.进一步的，对背钻的钻孔精度控制包括以下步骤：步骤b1，选择比背钻孔孔径大0.3mm的背钻刀；步骤b2，测量需要背钻板的实际板厚，计算出实际板厚与流程卡上理论板厚的差异，对照流程卡上背钻孔的下钻深度，与计算出的板厚差异数据进行增减计算出实际背钻深度；步骤b3，依据背钻刀的直径与实际的背钻深度进行对比进行计算，当选择的背钻刀的直径小于背钻深度时，则正常加工，当选择的背钻刀的直径大于背钻深度时，则调整背钻刀与背钻深度的参数，背钻刀的直径选择比背钻孔孔径大0.15~0.2mm，下钻深度再增大0.05~0.15mm；步骤b4，对背钻出的首件层压板进行切片分析，确认首件合格后进行量产；步骤b5，对完成背钻的层压板进行线路蚀刻，清除背钻残留的毛刺。
12.进一步的，在对需要树脂塞孔的通孔填充前，对层压板依设计数值进行烤板，清除板面及孔内水分。
13.本发明还提供了一种印制线路板，应用前述的异形树脂孔的填镀方法。
14.对比现有技术，本发明具有以下有益效果：1.本发明采用选择性树脂塞孔与全板树脂塞孔填平工艺，并对初固化参数进行优化，确保两次树脂的结合力和填平效果，陶瓷机磨刷使得铜面的树脂基本无凹陷和突起，平整度可控制在0到-5μm之间，满足工业要求树脂塞孔凹陷度小于10μm的要求，保证芯片贴装的需求。
15.2.本发明通过在树脂孔陶瓷机磨板、微蚀后设计了树脂孔加镀流程，树脂孔表面被均匀地加镀了5~8μm的薄铜，使得树脂孔在后续的磨板、等离子除胶等加工流程中不会凹陷，进一步确保树脂塞孔的品质。
16.3.本发明加入微蚀工艺可进一步改善树脂凹陷度，异形树脂孔表面平整度可依据产品质量要求进行控制，调整微蚀量蚀刻后电镀可设计为树脂凸铜盖帽工艺，提高实用性。
附图说明
17.图1为本发明提供的一种异形树脂孔的填镀方法的步骤流程图。
18.图2为本发明实施例中的“葫芦型”盘中孔示意图。
19.图3为本发明实施例中填充的树脂孔具有台阶结构示意图。
具体实施方式
20.为便于本领域技术人员理解本发明，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述。
21.参照图1至图3，本发明是适用于盘中孔和非盘中孔树脂塞孔的高速数据通信产品的填镀方法，具体涉及到具有“葫芦型”盘中孔、双面树脂台阶孔或浅背钻异性树脂孔的高数据通信产品的填镀方法。本发明是先将半固化片与多层线路板粘合并层压为层压板后，根据所要填充的树脂孔，在层压板上将需要树脂塞孔的通孔钻出，通过第一次沉铜操作，将孔金属化，使层与层之间导通，依照设计要求将需要树脂塞孔的通孔镀到需要的铜厚，接着通孔进行选择性树脂塞孔填充，对填充树脂后的通孔进行初固化，使树脂内外失去流动性的同时又保持较好的粘度，便于第二次塞孔时油墨能完好的粘合，初固化后对通孔进行全板树脂塞孔填充，树脂高温固化后打磨除去层压板表面的树脂，再对树脂孔进行切片测量其凹陷度，依据凹陷度测量结果对层压板进行微蚀处理，对微蚀处理后的层压板直接第二次沉铜及电镀薄铜。在对层压板进行第一次沉铜处理前，对层压板表面进行除毛刺处理，以除去层压板表面残留的毛刺。除毛刺工序可避免因层压板表面具有残留毛刺而导致需要树脂填充的通孔表面不光滑导致需要树脂填充的通孔孔径小于预设孔径。本发明从流程设计及材料特性入手，通过分析铜与树脂的材料特性并开发全新的加工流程、技术和方法，解决流程加工中的树脂凹陷技术问题，行业质量标准要求凹陷＜75μm，突起＜50μm，而工业要求的树脂塞孔凹陷度则是小于10μm，本发明可将平整度控制在0到-5μm之间满足高精度hdi产品ic贴装的可靠性需求。通过对完成树脂塞孔后的树脂孔进行切片测量其凹陷度，根据树脂孔的凹陷度对层压板进行微蚀处理，对微蚀的层压板直接第二次沉铜及电镀薄铜，能够
依据产品质量要求对树脂孔的平整度进行控制，调整微蚀量蚀刻后电镀可以设计为树脂凸铜盖帽工艺。
22.在对需要树脂塞孔的通孔填充前，对层压板依设计数值进行烤板，清除板面及孔内水分。在本实施例中，对层压板进行150度1小时的烤板，清除板面及孔内水分。
23.在本实施例中，本发明的一种异性树脂孔的填镀方法，包括以下步骤：步骤a1，在层压板上加工出需要进行树脂塞孔的通孔；步骤a2，对层压板进行第一次沉铜操作，使通孔内壁表面附着金属层；步骤a3，对通孔进行选择性树脂塞孔填充；步骤a4，初固化处理，使树脂内外失去流动性的同时又保持粘度；步骤a5，对全板进行真空树脂塞孔填充；步骤a6，按常规生产参数进行终固化操作；步骤a7，采用的陶瓷机对层压板进行研磨，将板面的树脂研磨平整；步骤a 8，对树脂孔进行切片测量其凹陷度，依据凹陷度对层压板进行微蚀处理，确保树脂孔与铜面保持水平无凹陷；步骤a9，对层压板直接第二次沉铜；步骤a10，采用垂直连续电镀线对层压板加镀5~8μm的薄铜；步骤a11，按照正常生产流程进行钻孔及后续常规流程。
24.本发明一种异性树脂孔的填镀方法，采用选择树脂塞孔与全板树脂塞孔两次树脂填充的方式确保孔内无气泡、无裂纹，对初固化的参数进行调整使树脂内外失去流动性的同时又保持较好的粘度，便于第二次塞孔时油墨能完好的粘合，通过微蚀进一步改善树脂凹陷度，确保树脂孔的平整度，最后采用电镀薄铜（不磨板），由于树脂孔有5~8μm的薄铜保护不会有树脂凹陷，避免了常规流程操作导致树脂孔凹陷，例如等离子除胶操作。
25.在本实施例中，采用选择性树脂塞孔机对层压板上需要树脂塞孔的通孔进行选择性填充，能够确保孔中间无气泡，相比传统树脂填充可避免或者减少对不需要填充树脂的孔中的树脂清除。对通孔进行选择性填充是将塞孔铝片叠放在层压板的表面进行填充，塞孔铝片上设置的的圆孔位置与层压板中需填充树脂的通孔的位置相对应，从而对孔进行选择性填充树脂。为避免因塞孔铝片表面存在毛刺、孔径不对应等原因，需对不同的塞孔铝片孔径进行补偿。当需要树脂塞孔的通孔径小于等于0.4mm，则塞孔铝片上圆孔的孔径比需要树脂塞孔的通孔径大0.1mm，当需要树脂塞孔的通孔孔径大于0.4mm，则塞孔铝片圆孔的孔径与需要树脂塞孔的通孔孔径相同。当对不同尺寸需要树脂塞孔的通孔进行填充且两者的孔径差大于0.15mm时，需要分开制作塞孔铝片。树脂塞孔过程中使用的导气垫板选择2.0mm厚的环氧树脂板，依据制作塞孔铝片的资料，在导气垫板钻0.5mm的通孔，再用1.5~2.5mm的钻刀控深钻孔，余厚留0.3~0.5mm确保导气垫板具有良好的导气性又不会钻穿。具体的，将塞孔铝片、层压板、导气垫板调整对位，将真空并调整到50~100pa塞孔速度降至最低后开始印刷。
26.选择性树脂塞孔完成后进行预烤，初固化使用分段预烤，先在低温60~90度固化20~30分钟，再在中温100~120度固化15~20分钟。在本实施例中，先在低温90度固化30分钟，再中温110度固化20分钟，采用分段固化处理的方式，可有效避免因单次固化温度过高，时间过长而导致树脂烤死，树脂油墨粘度控制在150~300dpas之间，使树脂内外失去流动性的同
时又保持较好的粘度，便于第二次塞孔时油墨能完好的粘合。
27.由于树脂具有流动性和一定的收缩性，初固化后的树脂孔局部会有一定的凹陷，而需要树脂塞孔的通孔中间被填充无法再采用选择性树脂机进一步填平，需要采用真空全板树脂塞孔机进行填塞。在本实施例中，将真空度调整到900mbar以上，前后塞头的压力调整到5~6bar, 塞头速度调整到50~150mm/min进行印刷，具体的可通过检验凹陷的树脂孔的树脂是否饱满冒油完整。
28.在本实施例中，采用如下表的加工参数进行终固化：通过陶瓷磨板研磨除去附着于层压板表面的树脂。在本实施例中，采用600-800#的陶瓷机对层压板进行研磨，将板面的树脂研磨平整，由于陶瓷机磨刷为平整的陶瓷轮，未经过针刷打磨，因此铜面的树脂基本无凹陷和突起，平整度控制在0到-5μm之间。完成研磨后由品质检验人员使用10x镜进行检验，确保树脂塞孔饱满且板面无残胶。
29.为进一步改善0到-5μm的树脂凹陷度，对填充好的树脂孔进行切片测量其凹陷度，依据测量的凹陷度对层压板进行微蚀处理。具体的对层压板按0到-5μm的微蚀量进行微蚀处理，确保树脂塞孔平整无任何凹陷。在本实施例中采用金相显微镜对切片的树脂孔的凹陷度进行测量。
30.对微蚀处理后的层压板直接沉铜对整个层压板（包含树脂孔）进行保护，常规沉铜粗磨段使用320-800#的针刷，由于树脂比金属铜软，经过针刷打磨后树脂会进一步凹陷，因此不过沉铜的粗磨段。
31.为确保后续生产流程中完成树脂塞孔的通孔不会产生凹陷，对沉铜的层压板采用垂直连续电镀线进行整板加镀5μm 至8μm进行保护。例如在后续钻孔流程制作中，600#磨刷批锋打磨时，由于树脂塞孔有5μm 至8μm的薄铜保护不会有树脂凹陷。等离子除胶时，同样因为树脂孔有5~8um的薄铜保护树脂胶不会被去除，树脂位不会有凹陷，确保了树脂孔表面焊盘平整度小于5um，甚至可达到100%的平整度，保证芯片极贴装的需求。最近按照正常生产流程进行钻孔及后续常规流程。
32.当所要填充的树脂孔具有台阶结构时，则在第一次沉铜操作之后对通孔进行背钻，并对钻孔精度进行控制，在背钻操作时，依设计选择背钻刀的直径，对背钻的深度进行计算，当背钻刀直径小于背钻深度时则正常加工，当背钻刀直径大于背钻深度时则调整背
钻刀与背钻深度的参数后进行加工，之后对加工出的首件进行切片测量，确认首件合格，对已背钻好的层压板进行蚀刻。
33.在本实施例中，对背钻的钻孔精度控制包括以下步骤：步骤b1，刀具选择：板的胀缩在
±
0.1mm,为防止胀缩偏位短路，依据流程卡选择比背钻孔孔径大0.3mm的背钻刀，流程卡为业内mi；步骤b2，深度测算：首先测量出需要背钻板的实际厚度，计算出实际板的厚度与流程卡理论板的厚度差异，然后查看流程卡上背钻孔的下钻深度，与计算出的板厚度差异数据进行增减计算出实际背钻的深度。相比传统的背钻工艺只依据流程卡上的理论深度进行背钻，可以做到精准控制。
34.步骤b3，背钻参数开发：依据背钻刀的直径与实际的背钻深度进行对比计算，当选择的背钻刀的直径小于背钻深度时，则正常加工，当选择的背钻刀的直径大于背钻深度时调整背钻刀与背钻深度的参数，背钻刀的直径选择比背钻孔孔径大0.15~0.2 mm，下钻深度再增大0.05~0.15mm。确保背钻刀的直径与背钻深度比例小于1：1，保证最优的树脂塞孔质量。
35.步骤b4，背钻首件：按要求选出背钻刀、确定背钻深度后进行首件加工，对加工出的首件层压板进行切片分析，确认首件合格后进行批量生产。
36.步骤b5，蚀刻：对完成背钻的层压板进行线路蚀刻、清除背钻残留的毛刺。
37.在本实施例中，印制线路板由上述的异性树脂孔的填镀方法制作而成。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语
ꢀ“
连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。