一种PCB的制作方法与流程

一种pcb的制作方法
技术领域
1.本发明属于pcb技术领域，具体涉及一种pcb的制作方法。


背景技术：

2.随着电子行业的迅速发展和对功能长效稳定性要求的提高，电子产品的集成度越来越高，功能寿命越来越长，电路板上的元器件密度也越来越多，布线也越来越密集，线与线的间距也越来越小，适应环境的苛刻度也越来越广泛，这些现象在航天航空、汽车电路板、高端通信板、高端医疗设备等领域表现得更为明显。传统的印刷线路板(pcb)的表面离子污染度过高或清洁不够，已无法满足现有高端产品的特殊要求。因为pcb板面的离子污染度过高或清洁不够会影响电信号的传播，使用过程中可能会出现离子迁移的现象，严重时还会导致短路烧板。因此，对于产品本身的离子污染度的检测是关键的步骤，并且其检测标准在逐渐提升。
3.不同的表面处理方法、不同的油墨类型、不同的处理层次等对pcb表面的离子污染度存在不同的影响，因此在实际的pcb清洁过程中，除了存在难以达到低离子污染度的问题外，还需要根据工厂的实际生产测试结果制定出不同的清洗工艺流程，操作复杂，且适应性不广。因此，亟需找到一种更为合适的降低pcb离子污染的方法，从而保证生产出来的产品满足行业规范以及高端电路板品质的需求。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种pcb的制作方法，可以有效地控制pcb制造过程中的离子污染源，降低pcb中的离子污染度。
5.本发明的目的通过以下技术手段得以实现：
6.一种pcb的制作方法，包括如下步骤：
7.取已完成电路制作的基板，对所述基板进行阻焊；阻焊结束后在145～165℃下固化；固化后进行表面处理。
8.根据本发明的pcb制作方法，至少具有如下有益效果：
9.pcb制作过程的阻焊工序普遍是在低温(75
±
5℃)下对阻焊油墨(主要成分为高分子树脂)进行烘烤，然后经曝光显影形成半液体半固体状态的阻焊层，在阻焊后的表面处理工序一般包括喷锡、沉金、osp、沉锡、沉银、镍钯金、电硬金、电金手指中的一种或多种，在该表面处理工序中，板材，尤其是板材上的半液体半固体状态的阻焊层需要与各种化学药水接触，从而残留较多污染离子。本发明通过在阻焊后，表面处理前增加一道高温固化的工序使半液体半固体状态的阻焊层全固化，可进一步固化、平整阻焊层的表面，减少阻焊层中的阻焊油墨在表面处理过程中吸附化学药水，从而降低离子污染残附，避免离子污染度超标。
10.在本发明的一些实施方式中，所述pcb的制作方法更具体地包括如下步骤：
11.s1：开料；
12.s2：制作内层电路；
13.s3：棕化；
14.s4：层压；
15.s5：半锣；
16.s6：钻孔；
17.s7：沉铜，板镀；
18.s8：制作外层电路；
19.s9：阻焊；
20.s10：在145～165℃下固化；
21.s11：表面处理；
22.s12：外形加工。
23.在本发明的一些实施方式中，所述固化可采用uv进行烘烤，uv烘烤的能量为1500～3500mj/cm2。
24.在本发明的一些实施方式中，所述固化温度为150～160℃，对应的uv烘烤的能量为2500～3500mj/cm2。
25.在本发明的一些实施方式中，步骤s1所述开料是把原始的覆铜板切割成能在生产线上制作的板材的过程，所述板材选用离子污染度较低的板材，尤其是符合rohs和reach标准要求的板材，优选无卤素板材(氟、氯、溴、碘任一元素的含量＜900ppm，总元素含量＜1500ppm)。通过对板材进行筛选，可以从明显降低离子粘附，从源头减少离子污染度。
26.在本发明的一些实施方式中，步骤s9中，所述阻焊是通过丝网印刷或涂覆阻焊油墨，通过低温(75
±
5℃)烤板、曝光显影，形成漏出要焊接的盘与孔的阻焊层；所述阻焊油墨采用含so
42
‑
较低的油墨，so
42
‑
浓度＜2.0μg/平方英寸；优选地，所述阻焊油墨为无卤素阻焊油墨。发明人发现，阻焊油墨是硫酸根离子的主要来源，通过选用硫酸根离子较低的阻焊油墨，可进一步减少离子污染度。同时，发明人发现，在阻焊油墨中，卤素会促进硫酸根的释出，因此通过选用无卤素阻焊油墨可减少硫酸根的释出，减少离子污染。
27.氯离子、溴离子、氟离子等是pcb常见的离子污染，这些卤素离子主要来源于阻焊油墨的残留。本发明通过管控阻焊油墨种类，可减少这些卤素离子对pcb的污染。
28.在本发明的一些实施方式中，步骤s9前(步骤s8后)还包括超声波清洗的步骤，超声波的功率为0～10kw，优选8～10kw。通过超声波清洗，减少制作外层电路及其他工序中的油墨残留，降低离子污染度。
29.在本发明的一些实施方式中，步骤s12中，所述外形加工的方式为锣板，即采用数控铣床进行加工。通过采用锣板的方式进行外形加工，可降低板材边缘的粗糙度，从而减少离子残留。
30.在本发明的一些实施方式中，步骤s12后还包括电测、外观检测的步骤，其中电测即通电进行电性能检查，检测是否有开、短路。在所述电测、外观检测步骤中，检测人员穿戴无硫手套接触pcb；且在送检过程中采用无硫纸包裹pcb板件。发明人发现，电测、外观检测步骤也会给pcb带来离子污染。本发明通过对检测过程中检测人员所穿戴的手套以及包裹板材用的纸张进行控制，可进一步减少离子污染。
31.在本发明的一些实施方式中，所述电测、外观检测步骤后还包括包装的步骤，在所述电测、外观检测步骤后以及所述包装步骤前还包括离子清洗的步骤。所述离子清洗过程
中采用吸附、清洁能力较强的离子清洗剂，离子清洗过程可辅以超声波。
32.在本发明的一些实施方式中，所述离子清洗步骤依次采用含离子清洗剂水溶液、冷水和热水进行清洗。其中含离子清洗剂溶液的质量浓度为5～15％，温度为60～70℃；离子清洗剂的电导率为1～2μs/cm；离子清洗剂的种类可视实际情况选择，例如使用etc
‑
168b。冷水清洗的温度为10～30℃，热水清洗的温度为55～65℃；冷水和热水清洗的时间在离子清洗剂清洗时间的2倍及以上。
33.在本发明的一些实施方式中，所述离子清洗采用喷淋式进行。在实际操作中，可控制pcb以1.0～2.0m/min的速度依次经过含离子清洗剂溶液、冷水和热水的喷淋清洗线。
34.在本发明的一些实施方式中，所述pcb板为hdi板(高密度互连制造式印刷电路板，具有塞孔)，所述离子清洗的步骤后和包装步骤前还包括超声波清洗的步骤；所述超声波的功率为0～10kw，优选8～10kw。hdi板的线路分布密度较高，且具有孔径微小的孔洞。在表面处理后，采用普通的方法进行清洗时，由于孔洞的孔径微小，清洗液在孔洞中的浸润能力不足，结果会在孔洞中残留较多的离子污染物。通过超声波清洗，则可有效去除孔洞中的离子污染物。
35.在本发明的一些实施方式中，所述pcb板为hdi板，所述hdi板具有塞孔，则采用树脂对所述塞孔进行堵塞。在有塞孔存在情况下，则在各种工序处理后，塞孔容易被油墨堵塞，而油墨容易产生裂纹，如此，将会导致药水残留于裂纹中，即导致离子残留。通过采用树脂对塞孔进行堵塞，树脂不会产生裂纹，从而降低离子污染。
36.在本发明的一些实施方式中，前面所述的超声波清洗、离子清洗等清洗步骤中采用的水均为di水(超纯水)。
37.在本发明的一些实施方式中，若pcb上存在以油性笔做的标识线，则在进行检测前采用酒精将标识线擦拭干净。
38.在本发明的一些实施方式中，pcb制作过程中还包括制作et章(用于证明pcb通过测试、没有问题的印章)和/或lot号(产品批号)的步骤，所述制作et章和/或lot号的步骤可以根据实际情况安排在电测、外观检测步骤前，例如安排在所述阻焊后、电测、外观检测步骤前。所述制作et章的方法为打标或画线，所述制作lot号的方法为激光打印。通过管控制作et章和/或lot号的方法，进一步减少离子残留。
39.相较现有技术，本发明具有如下有益效果：
40.本发明通过doe(实验设计)测试方案和现场模拟测试，分析出影响表面离子污染的不同因素，从而对pcb制作工艺进行改进，降低了pcb的离子污染度。通过管控原料的选择，在阻焊前进行前处理，在表面处理前增加高温固化流程，在包装前进行离子清洗，对于有微小孔洞的hdi板则增加超声波清洗步骤，优化外形加工、电测、外形检测工序，可有效降低各种离子的残留，避免在pcb上贴件后出现离子迁移等不良问题。
附图说明
41.图1为实施例4中不同超声波功率下的离子污染度。
具体实施方式
42.为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、
反应和处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
43.实施例1
44.一种无塞孔的pcb制作方法，包括如下步骤：
45.(1)开料，选择无卤素板材(氟、氯、溴、碘任一元素含量＜900ppm)，总元素含量＜1500ppm)。经检测，无卤素板材的离子污染度为2.83μg/平方英寸；
46.(2)制作内层线路；
47.(3)棕化；
48.(4)层压；
49.(5)半锣；
50.(6)钻孔；
51.(7)沉铜、板镀；
52.(8)制作外层线路，得到已完成电路制作的pcb基板；
53.(9)外层aoi(对外层线路进行自动光学检查)；
54.(10)阻焊：在di水中超声波清洗后，采用无卤素阻焊油墨(so
42
‑
＜2.0μg/平方英寸)，经75℃低温烘烤、曝光显影来制作阻焊层；
55.(11)固化：对pcb进行uv烘烤，u
ⅴ
能量约为2786mj/cm2，温度约155℃；
56.(12)表面处理：具体为表面喷锡；
57.(13)外形加工，加工方式为锣板；
58.(14)采用无硫纸包裹板件，送至电测、外观检验，电测、外观检验过程中检测人员穿戴物流手套接触板件；
59.(15)以2.0m/min左右的速率使板件依次经过含离子清洗剂溶液(离子清洗剂为etc
‑
168b，浓度10wt％，约60℃，电导率为2.175μs/cm)、冷水(室温)和热水(约60℃)的喷淋清洗线，进行喷淋式清洗，清洗的时间为2.5min，其中冷水和热水清洗的总时间为离子清洗剂清洗时间的2倍；
60.(16)包装。
61.实施例2
62.一种pcb的制作方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)中选用的无卤素板材的离子污染度为2.84μg/平方英寸，步骤(11)中的uv能量为3000mj/cm2，步骤(15)中含离子清洗剂溶液和热水的温度为65℃，离子清洗剂的浓度为15wt％，电导率为1.86μs/cm，清洗的时间为4min。
63.实施例3
64.一种pcb的制作方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)中选用的无卤素板材的离子污染度为2.33μg/平方英寸，步骤(11)中的uv能量为2700mj/cm2，步骤(15)中含离子清洗剂溶液和热水的温度为65℃，离子清洗剂的浓度为15wt％，电导率为1.86μs/cm，清洗的时间为4min。
65.实施例4
66.一种hdi板(具有阻焊塞孔的pcb)的制作方法，包括如下步骤：
67.(1)开料，选择无卤素板材(氟、氯、溴、碘任一元素含量＜900ppm)，总元素含量＜
1500ppm)。经检测，无卤素板材的离子污染度为2.83μg/平方英寸；
68.(2)制作内层线路；
69.(3)棕化；
70.(4)将多层板材按顺序叠在一起进行层压；
71.(5)半锣；
72.(6)钻孔：在板材上打孔，形成连通各层板材内部线路的导通孔；
73.(7)沉铜、板镀，使导通孔表面形成导电的铜层。
74.(8)制作外层线路；
75.(9)外层aoi；
76.(10)阻焊：在di水中超声波清洗后，采用无卤素阻焊油墨(so
42
‑
＜2.0μg/平方英寸)，经75℃低温烘烤、曝光显影来制作阻焊层；在阻焊过程中，同时利用阻焊油墨对导通孔进行塞孔，形成0.3mm的阻焊塞孔；
77.(11)固化：对pcb进行uv烘烤，u
ⅴ
能量约为2786mj/cm2，温度约155℃；
78.(12)表面处理：具体为表面喷锡；
79.(13)外形加工，加工方式为锣板；
80.(14)采用无硫纸包裹板件，送至电测、外观检验，电测、外观检验过程中检测人员穿戴物流手套接触板件；
81.(15)以2.0m/min左右的速率使板件依次经过离子清洗剂溶液(离子清洗剂为etc
‑
168b，浓度10wt％，约60℃，电导率为2.175μs/cm)、冷水(室温)和热水(约60℃)的喷淋清洗线，进行喷淋式清洗，清洗的时间为2.5min，其中冷水和热水清洗的总时间为离子清洗剂清洗时间的2倍；
82.(16)在di水中进行超声波清洗，超声波功率为0～10kw；
83.(17)包装。
84.对比例1
85.本对比例与实施例1的制备方法的区别在于，对比例1的制备方法不包括步骤(11)。
86.对比例2
87.本对比例与实施例4的制备方法的区别在于，对比例2的制备方法不包括步骤(15)。
88.对比例3
89.本对比例与实施例4的制备方法的区别在于，将步骤(15)中的离子清洗剂替换成816#离子清洗剂，同时未进行步骤(16)的超声波清洗步骤。
90.pcb测试：
91.对经实施例1、4以及对比例1～3处理后的pcb样品，进行离子污染度的测试。
92.离子污染度的测试方法为：使用ipc
‑
tm650
‑
2.3.28(a/b)的测试方法，使用75％的异丙醇和25％的di水浸在80℃的恒温水浴锅中煮板萃取1h，检测萃取出来的总离子量即为离子污染度。所得结果如表1所示。
93.表1实施例1、4以及对比例1～3处理后的pcb样品的测试结果
[0094] 离子污染度(μg/平方英寸)
实施例15.35实施例41.65～8.13对比例111.32对比例212.42对比例310.57
[0095]
实施例2、3的测试结果与实施例1相近，实施例4在不同的超声波功率下的离子污染度如图1所示。
[0096]
从上表和图1可知，实施例1通过在阻焊工序后增加固化步骤，相较未进行固化的对比例1可明显降低pcb的离子污染度，离子污染度降低了52.73％；而对于具有微小阻焊塞孔的hdi板，通过在包装前进行离子清洗，可有效减少离子污染度，离子污染度由未清洗时的12.42μg/平方英寸降低至8.13μg/平方英寸；若增加超声波清洗步骤，则可以进一步降低离子污染度。另外，通过对离子清洗剂进行管控，采用特定的离子清洗剂对降低离子污染度具有较大影响。
[0097]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0098]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。