一种应用在pcb板上的机械背钻孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着信息化产业的不断推动，数字信号传输的速度越来越快，频率越来越高，以及大功率供放器的运用，传统设计的PCB板已经不能满足这种高频电路的需要。在PCB电路板的设计及制作过程中，背钻孔的应用越来越广泛，对高频电路的电子产品而言，背钻孔是工艺要求的一个重要方面。
[0003]在PCB电路板的制作过程中，各层线路之间的连接是通过镀铜通孔来实现。某些镀铜通孔只需要部分层导通就能实现其功能，但PCB电路板经过PTH和电镀后，通孔的整个内壁已覆盖铜层，而对于上述只需部分层导通的通孔，孔壁内多余的覆铜部分对信号的完整性传输有重大影响，因为镀铜通孔可看作是线路，某些镀铜通孔端部无连接，这将导致信号的折回，共振也会减轻，可能会造成信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来“失真”的问题。为避免上述现象发生，需采用机械背钻的方法处理，依靠背钻孔去除通孔内多余的覆铜，解决信号传输的“失真”问题，使PCB电路板满足高频、高速的性能。
[0004]随着电子产品生产技术的不断提升，对背钻工艺提出了更高的要求，特别是对高速通信电子产品设计的VIA孔径进行背钻加工，要求背钻孔的控深公差在±0.075mm的范围内，而且背钻后孔内不能残留铜肩。
[0005]综上所述的各种要求，对于背钻控深公差及VIA孔背钻后残留铜肩的问题，现有的解决方法主要是通过碱性蚀刻工艺进行。图1~图9是现在常采用的在PCB板上进行机械背钻孔的工艺方法:图1所示为钻孔前的多层PCB板I ;图2所示为在PCB板I上钻孔，得到通孔2 ;图3所示为通过PTH和第一次电镀在通孔2内壁镀上铜层3，铜层3的厚度为7um~10um ；图4所示为在PCB板I上铺设感光干膜4 ;图5所示为通过第二次电镀，用铜在在PCB板I上画出所需电路图形，同时使通孔2内壁的铜层3厚度达到客户要求；图6所示为在外露的铜层3表面镀锡，形成保护铜层3的锡层5 ;图7所示为在通孔2上进行机械背钻；图8所示为去掉PCB板I上的感光干膜4 ;图9所示为对PCB板I进行蚀刻，去掉处于锡层5保护外的铜层3，在PCB板I上形成电路，同时去掉通孔2内的铜肩7。
[0006]采用上述蚀刻工艺可以解决VIA孔背钻后残留铜肩的问题，但仍存在其它方面的缺陷，主要有如下几个方面:
I )、VIA孔背钻设计蚀刻工艺生产流程过长，生产效率低；
2)、VIA孔背钻设计蚀刻工艺对PCB线路板的表铜厚度有较高的要求，表铜厚度要控制在彡45um以内，均匀性在90%以上，如控制不好，对线宽、线距彡4mil的产品是无法达到蚀刻要求的；
3)、VIA孔机械背钻设计蚀刻工艺需要做两次电镀表铜，面铜易偏厚，VIA通孔因孔内壁铜厚而变小，镀锡的难度加大，会造成孔内壁的铜没有足够的锡层保护，在残留铜肩的蚀刻过程中，会蚀刻掉孔内本不应该蚀刻的铜，容易引起VIA孔的孔内无铜而报废。
【发明内容】
[0007]为了解决现有的VIA孔背钻设计蚀刻工艺存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，通过树脂塞孔对孔内壁铜进行保护，使蚀刻过程中去除VIA孔机械背钻后的残留铜肩，而不会对树脂保护部分的孔铜造成影响。
[0008]本发明所采用的技术方案是:
一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，包括以下步骤:
Zl:在PCB板上钻通孔；
Z2:在通孔内壁上电镀上铜层；
Z3:向内壁已经形成覆铜层的通孔内填充树脂；
TA:对已经填充树脂的通孔进行控制深度的背钻孔；
Z5:通过蚀刻去除背钻孔内的铜肩。
[0009]本发明的机械背钻孔方法，采用一次电镀工艺使通孔的内壁覆铜厚达到既定的厚度，工艺流程简单，避免两次电镀对表面铜厚产生误差、表面铜厚变大的现象发生，还通过树脂塞孔后再进行机械背钻，然后用蚀刻工艺除去机械背钻孔内残留的铜肩，树脂塞孔对通孔内壁的铜层进行保护，使蚀刻过程中去除机械背钻孔内残留铜肩时，不会对树脂保护部分的铜层造成影响。
[0010]上述步骤Zl中，所述通孔的直径小于等于0.30mm。
[0011]上述步骤Z2中，通过孔内沉铜和PCB板电镀工艺，在通孔的内壁形成设定厚度的铜层。
[0012]进一步，所述通孔内壁的铜层厚度设定为25um~40um。
[0013]上述步骤Z3中，采用真空塞孔机向已经形成铜层的通孔内填充树脂。
[0014]上述步骤Z5中，先在PCB板的外层覆盖感光干膜，再用酸性溶液蚀刻PCB板，通过图形转移刻出外层的线路图形，同时对背钻孔内残留的铜肩进行蚀刻清除。
[0015]进一步，所述酸性溶液为硫酸浓度大于等于93%的工业硫酸。
[0016]本发明的有益效果是:
对比现有技术，本发明的应用在PCB板上的机械背钻孔方法，通过树脂塞孔对通孔内壁的铜层进行保护，使蚀刻过程中去除机械背钻孔内残留铜肩时，不会对树脂保护部分的铜层造成影响，因此无需进行第二次镀铜以及镀锡，解决了通孔内壁两次电镀表铜使通孔直径变小的问题，也避免了电镀锡层无法保护不应被蚀刻的孔内铜层的现象发生。填充树脂后再进行机械背钻，可使机械背钻孔的控深公差严格控制在±0.075mm的范围内，既提高了生产效率，又增强了企业的社会竞争力。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1至图9是现有的VIA孔背钻设计蚀刻工艺各个步骤中PCB电路板的示意图； 图10至图14是本发明的机械背钻孔方法各个步骤中PCB电路板的示意图；
图15是本发明的机械背钻孔方法的流程图。
[0019]附图标号说明:1、PCB板；2、通孔；3、铜层；4、感光干膜；5、锡层；6、树脂；7、铜肩。
【具体实施方式】
[0020]本发明主要针对PCB多层线路板，所提到的机械背钻孔方法主要是对VIA孔进行加工(直径< 0.30mm)。
[0021]参照图15，本发明提供了一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，包括以下步骤: Zl:用超硬合金钻头在PCB板I上钻出通孔2，通孔2的直径优选为0.30mm，如图10所示;
Z2:在通孔2内壁上电镀上铜层3，具体操作如下:通过化学沉铜使通孔2内壁金壁化，再通过电镀工艺使通孔2的内壁上的铜层3达到设定的铜厚度，如图11所示，此步骤完成后，PCB板I的板面及通孔2内壁已覆盖有铜层3。基于行为高频电子产品的需要，通孔2内壁上的铜层3的厚度设定为25um~40um ；
Z3:向内壁已经形成覆铜层3的通孔2内填充树脂6，具体操作如下:对电镀后的PCB板I进行烘烤处理，采用真空搅拌机对用于塞孔的树脂6进行真空搅拌处理，然后通过真空塞孔机将已做真空处理的树脂6在真空的状态下填充进PCB板I上裸露的通孔2中，同时还采用橡胶刮刀刮掉基板表面上多余的树脂6，如图12所示。这样，树脂6填满整个通孔2，可以通对树脂6塞孔对通孔2内壁的铜层3进行保护，使蚀刻过程中只会除去VIA孔机械背钻后残留的铜肩7，而通孔2内的树脂会保护部分铜层3不受蚀刻的影响；
TA:采用高精度数控钻机，对已经填充树脂6的通孔2进行控制深度的背钻孔，如图13所示，从图上可以看出机械背钻工艺后的通孔2会残留有铜肩7 ;
Z5:通过蚀刻去除背钻孔内的铜肩7，主要操作包括:在PCB板I的外层覆盖感光干膜4，通过酸性蚀刻工艺，通过图形转移做外层线路，同时把已经机械背钻的通孔2内残留的铜肩7蚀刻干净，蚀刻完成后去掉感光干膜4，如图14所示。本步骤中的酸性蚀刻工艺采用工业硫酸，硫酸的浓度多93%，本发明应用中的硫酸可根据需要调整配比。
[0022]对比现有技术，本发明的应用在PCB板上的机械背钻孔方法，通过树脂6塞孔对通孔2内壁的铜层3进行保护，使蚀刻过程中去除机械背钻孔内残留铜肩7时，不会对树脂6保护部分的铜层3造成影响，因此无需进行第二次镀铜以及镀锡，解决了通孔2内壁两次电镀表铜使通孔2直径变小的问题，也避免了电镀锡层5无法保护不应被蚀刻的孔内铜层3的现象发生。填充树脂6后再进行机械背钻，可使机械背钻孔的控深公差严格控制在±0.075mm的范围内，既提高了生产效率，又增强了企业的社会竞争力。
[0023]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤: Zl:在PCB板上钻通孔； Z2:在通孔内壁上电镀上铜层； Z3:向内壁已经形成覆铜层的通孔内填充树脂； TA:对已经填充树脂的通孔进行控制深度的背钻孔； Z5:通过蚀刻去除背钻孔内的铜肩。2.根据权利要求1所述的一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于:上述步骤Zl中，所述通孔的直径小于等于0.30mm。3.根据权利要求1所述的一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于:上述步骤Z2中，通过孔内沉铜和PCB板电镀工艺，在通孔的内壁形成设定厚度的铜层。4.根据权利要求3所述的一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于:所述通孔内壁的铜层厚度设定为25um~40um。5.根据权利要求1所述的一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于:上述步骤Z3中，采用真空塞孔机向已经形成铜层的通孔内填充树脂。6.根据权利要求1所述的一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于:上述步骤Z5中，先在PCB板的外层覆盖感光干膜，再用酸性溶液蚀刻PCB板，通过图形转移刻出外层的线路图形，同时对背钻孔内残留的铜肩进行蚀刻清除。7.根据权利要求6所述的一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，其特征在于:所述酸性溶液为硫酸浓度大于等于93%的工业硫酸。
【专利摘要】本发明公开了一种应用在PCB板上的机械背钻孔方法，包括以下步骤：在PCB板上钻通孔；在通孔内壁上电镀上铜层；向内壁已经形成覆铜层的通孔内填充树脂；对已经填充树脂的通孔进行控制深度的背钻孔；通过蚀刻去除背钻孔内的铜屑。本发明的机械背钻孔方法通过树脂塞孔对通孔内壁的铜层进行保护，在蚀刻过程中不会对树脂保护部分的铜层造成影响，因此无需进行第二次镀铜以及镀锡，解决了通孔内壁两次电镀表铜使通孔直径变小的问题，也避免了电镀锡层无法保护不应被蚀刻的孔内铜层的现象发生。填充树脂后再进行机械背钻，可使机械背钻孔的控深公差严格控制在±0.075mm的范围内，既提高了生产效率，又增强了企业的社会竞争力。
【IPC分类】H05K3/00
【公开号】CN105025658
【申请号】CN201510381377
【发明人】张伟连
【申请人】开平依利安达电子第五有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月30日