高纵横比金属化盲孔或盲槽、制作方法、电路板、客户端与流程

1.本发明属于印制电路板(pcb)制造技术领域，尤其涉及一种pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽、及其制作方法、电路板、客户端。


背景技术：

2.目前，pcb孔内沉镍金的金属化盲孔或盲槽的制作工艺方法如下：
3.1、通过调整钻机或锣机参数，在覆铜板上控制钻孔深度(h)或锣槽深度(h)到既定值，但又不钻穿或锣穿覆铜板，此过程统称为控深钻盲孔或控深锣盲槽。
4.2、控深钻盲孔或控深锣盲槽后在铜箔表面和盲孔或盲槽孔壁通过电化学原理镀覆上一层铜(镀覆铜)，以实现盲孔或盲槽和铜箔面导通，此过程统称为填孔电镀(亦称盲孔或槽孔孔壁金属化)。
5.3、填孔电镀后在覆铜板表面贴感光干膜(金属化盲孔或槽孔同时也盖膜处理)，此过程统称为贴膜。
6.4、贴膜后按pcb设计的“需要的”线路图形给予一定的能量与波长的光使感光干膜局部产生光聚合交联反应，反应后的干膜具有抗弱碱性，此过程统称为曝光。
7.5、曝光后使用特定弱碱性溶液使未产生光聚合交联反应的干膜反应溶解掉，露出铜箔面，此过程统称为显影。
8.6、显影后将露出的铜泊层利用特定化学药水蚀刻溶解掉(产生光聚合交联反应的干膜不与特定化学药水反应)，露出介质层表面，此过程统称为蚀刻。
9.7、蚀刻后使用特定强碱性溶液将产生光聚合交联反应的干膜反应溶解掉，此过程统称为褪膜，从而形成pcb所需要的线路图形。
10.8、褪膜后使用感光油墨将不需要沉金的线路图形和介质层表面覆盖住，油墨同样起到保护线路和防止焊接短路的作用，此过程统称为阻焊。
11.9、阻焊后利用电化学原理在金属化盲孔或孔壁沉上一层镍金，此过程统称为沉镍金，从而形成孔内沉镍金的金属化盲孔或盲槽。
12.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
13.(1)受填孔电镀能力的限制，当盲孔或盲槽最大纵横比(最大纵横比＝最大孔深/最小孔径或最大槽深/最小槽宽)＞1:1时，盲孔或盲槽内的电镀药水交换速率极低，盲孔孔壁或槽孔孔壁无法正常镀上一层铜，所以无法制作高纵横比(＞1:1)的金属化盲孔或盲槽。
14.(2)现有技术需用感光干膜封住金属化盲孔孔口或金属化盲槽槽口，以避免蚀刻药水将孔内或槽内铜蚀刻掉，因此受感光干膜封孔能力限制，无法制作大孔径金属化盲孔或盲槽。
15.(3)受沉镍金深镀能力的限制，当盲孔或盲槽最大纵横比(最大纵横比＝最大孔深/最小孔径或最大槽深/最小槽宽)＞0.85:1时，盲孔或盲槽内的沉镍金药水交换速率极低，金属化盲孔孔壁或槽孔孔壁无法正常沉上一层镍金，所以无法制作孔内或槽内沉镍金的高纵横比(＞0.85:1)的金属化盲孔或盲槽。
16.解决以上问题及缺陷的难度为：
17.受设备能力和物料的限制，行业内现无成熟且可靠的制作孔内或槽内沉镍金的高纵横比(＞0.85:1)的金属化盲孔或盲槽的工艺方法。
18.解决以上问题及缺陷的意义为：可提高印制电路板布线密度，尤其在厚铜电源板的盲性插件孔应用方面。


技术实现要素：

19.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽制作方法。具体涉及一种pcb孔内或槽内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽制作工艺方法。本发明目的在于制作最大纵横比＞1:1的金属化盲孔或盲槽；制作超出感光干膜封孔能力的大孔径金属化盲孔或盲槽，以及制作孔内或槽内沉镍金的最大纵横比＞1:1的金属化盲孔或盲槽。
20.所述技术方案如下：根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽制作方法，包括：
21.在金属化盲孔或盲槽制作中增加透气孔；
22.用锡代替感光干膜，对制作的所述金属化盲孔或盲槽进行保护；
23.在沉镍金前利用激光烧掉所述金属化盲孔或盲槽内阻焊感光油墨；
24.沉镍金后采用字符塞孔或阻焊塞孔方式，将所述透气孔用油墨塞住，进行内孔内或槽内沉镍金的金属化盲孔或盲槽的制作。
25.在本发明一实施例中，所述沉镍金后采用字符塞孔或阻焊塞孔方式，将盲孔或盲槽透气孔用油墨塞住中，0.3mm≤盲孔或盲槽透气孔≤0.5mm，盲孔或盲槽透气孔的最大纵横比≤8:1。
26.在本发明一实施例中，1:1<盲孔或盲槽最大纵横比≤10:1。
27.在本发明一实施例中，所述pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽制作方法具体包括以下步骤：
28.步骤一、在覆铜板上钻盲孔或盲槽透气孔；
29.步骤二、通过调整钻机或锣机参数，在覆铜板上控制钻孔深度(h)或锣槽深度(h)到既定值，所述既定值为1.4
±
0.1mm；
30.步骤三、控深钻盲孔或控深锣盲槽后在铜箔表面和盲孔或盲槽孔壁通过电化学原理镀覆上一层铜(如≥30um)，实现盲孔或盲槽和铜箔面导通；
31.步骤四、填孔电镀后在覆铜板表面贴感光干膜，所述感光干膜为fl138干膜；
32.步骤五、贴膜后按pcb设计的不需要的线路图形给予一定的能量与波长的光使感光干膜局部产生光聚合交联反应，所述光聚合交联反应为：光引发剂在光照作用下产生反应活性种，然后引发多官能度的低聚物和/或活性稀释剂进行链式聚合反应，快速形成高度交联的聚合物网络；
33.步骤六、曝光后使用特定弱碱性溶液(如0.9％
‑
1.1％碳酸钠溶液)使未产生光聚合交联反应的干膜反应溶解掉，露出铜箔面；
34.步骤七、显影后在露出的铜箔面上利用电化学原理先加镀上一层铜(如8
‑
12um)，然后镀上一层锡(如3
‑
8um)用于保护铜；
35.步骤八、镀铜锡后使用特定强碱性溶液(如3％
‑
6％的氢氧化钠溶液)将产生光聚合交联反应的干膜反应溶解掉，露出铜箔面；
36.步骤九、褪膜后将露出的铜泊层利用特定化学药水(如铜离子浓度120
‑
160g/l,氯离子浓度165
‑
200g/l，比重1.17
‑
1.2，ph值8
‑
9)蚀刻溶解掉，露出介质层表面；
37.步骤十、蚀刻后将锡层利用特定化学药水(如酸当量≥3.5n，比重1.2
‑
1.5)反应溶解掉，从而形成pcb所需要的线路图形；
38.步骤十一、褪锡后使用感光油墨将不需要沉金的线路图形和介质层表面覆盖住；
39.步骤十二、阻焊后利用电化学原理在金属化盲孔或孔壁沉上一层镍金(如3um≤镍厚≤6um，0.0254um≤金厚≤0.0508um)，形成孔内沉镍金的金属化盲孔或盲槽；
40.步骤十三、沉镍金后采用字符塞孔或阻焊塞孔的方式，将盲孔或盲槽透气孔用油墨塞住。
41.在本发明一实施例中，所述步骤二中，在覆铜板上控制钻孔深度(h)或锣槽深度(h)到既定值，但不钻穿或锣穿覆铜板。
42.在本发明一实施例中所述步骤四中，金属化盲孔或槽孔同时进行盖膜处理。
43.根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽，所述pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽利用所述制作方法制作。
44.根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种印制电路板，所述印制电路板开设有所述的pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽。
45.根据本发明公开实施例的第四方面，提供一种电子元件客户端，所述客户端搭载有所述的印制电路板。
46.本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
47.本发明用锡代替感光干膜的保护作用，解决了行业内大孔径金属化盲孔或盲槽制作的技术限制；
48.本发明采用在盲孔或盲槽内增加透气孔的设计，解决了行业内最大纵横比＞1:1的金属化盲孔或盲槽制作的技术限制；
49.本发明采用在盲孔或盲槽内增加透气孔，同时在沉镍金前利用激光烧掉金属化盲孔或盲槽内阻焊感光油墨，以及沉镍金后采用字符塞孔或阻焊塞孔方式，将盲孔或盲槽透气孔用油墨塞住的设计，解决了行业内孔内或槽内沉镍金的最大纵横比＞0.85:1的金属化盲孔或盲槽制作的技术限制。
50.相比于现有技术，本发明地优点进一步包括：
51.本发明利用了锡不与特定蚀刻药水反应的特性，用锡代替干膜的封孔作用，突破了金属化盲孔或槽孔孔径的限制。
52.本发明将金属化盲孔或盲槽的最大纵横比1：1提高到10:1；
53.本发明将孔内或槽内沉镍金的金属化盲孔或盲槽最大纵横比0.85:1提高到10:1。
54.结合实验或试验数据和现有技术对比得到的效果和优点：
55.本发明解决了高纵横比盲孔或盲槽电镀和沉金时孔内或槽内药水交换能力较差的问题，并提高了孔铜厚度均匀性。
56.当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
57.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
58.图1是本发明实施例提供的pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽制作方法流程图。
59.图2是本发明实施例提供的在覆铜板上钻盲孔或盲槽透气孔示意图。图2中，1、盲孔或盲槽透气孔。
60.图3是本发明实施例提供的控深钻盲孔或控深锣盲槽示意图。
61.图4是本发明实施例提供的盲孔或槽孔孔壁金属化示意图。
62.图5是本发明实施例提供的贴膜示意图。
63.图6是本发明实施例提供的曝光示意图。
64.图7是本发明实施例提供的显影示意图。
65.图8是本发明实施例提供的显影后在露出的铜箔面上利用电化学原理先加镀上一层铜示意图。
66.图9是本发明实施例提供的在图8基础上然后镀上一层锡用于保护铜镀铜锡示意图。
67.图10是本发明实施例提供的褪膜示意图。
68.图11是本发明实施例提供的蚀刻示意图。
69.图12是本发明实施例提供的褪锡示意图。
70.图13是本发明实施例提供的阻焊示意图。
71.图14是本发明实施例提供的沉镍金示意图。
72.图15是本发明实施例提供的盲孔或盲槽透气孔用油墨塞住示意图。
73.图16是本发明实施例提供的激光烧入透气孔油墨示意图。
74.图17是本发明实施例提供的现有技术最大纵横比＝1.037无法保证孔铜达到≥30um的效果示意图。
75.图18是本发明实施例提供的利用本发明的方案在有足够的空间设计盲孔或盲槽透气孔,且不影响pcb本身的电气性能的前提下，盲孔或盲槽制作效果图一。
76.图19是本发明实施例提供的利用本发明的方案在有足够的空间设计盲孔或盲槽透气孔,且不影响pcb本身的电气性能的前提下，盲孔或盲槽制作效果图二。
具体实施方式
77.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
78.实施例
79.如图1所示，本发明实施例提供的pcb孔内沉镍金的高纵横比金属化盲孔或盲槽制作方法包括：
80.s101、在覆铜板上钻盲孔或盲槽透气孔1；(钻孔后如图2)。
81.s102、通过调整钻机或锣机参数，在覆铜板上控制钻孔深度(h)或锣槽深度(h)到既定值，但又不钻穿或锣穿覆铜板，此过程统称为控深钻盲孔或控深锣盲槽；(控深钻盲孔或控深锣盲槽如图3)。
82.s103、控深钻盲孔或控深锣盲槽后在铜箔表面和盲孔或盲槽孔壁通过电化学原理镀覆上一层铜(镀覆铜)，以实现盲孔或盲槽和铜箔面导通，此过程统称为填孔电镀(亦称盲孔或槽孔孔壁金属化)；(如图4)。
83.s104、填孔电镀后在覆铜板表面贴感光干膜(金属化盲孔或槽孔同时也盖膜处理)，此过程统称为贴膜；(如图5)。
84.s105、贴膜后按pcb设计的“不需要的”线路图形给予一定的能量与波长的光使感光干膜局部产生光聚合交联反应，反应后的干膜具有抗弱碱性，此过程统称为曝光(如图6)。
85.s106、曝光后使用特定弱碱性溶液使未产生光聚合交联反应的干膜反应溶解掉，露出铜箔面，此过程统称为显影；(如图7)。
86.s107、显影后在露出的铜箔面上利用电化学原理先加镀上一层铜(如图8)，然后镀上一层锡用于保护铜(如图9)，此过程铜成为镀铜锡。
87.s108、镀铜锡后使用特定强碱性溶液将产生光聚合交联反应的干膜反应溶解掉，露出铜箔面，此过程统称为褪膜；(如图10)。
88.s109、褪膜后将露出的铜泊层利用特定化学药水蚀刻溶解掉(锡层不与特定化学药水反应)，露出介质层表面，此过程统称为蚀刻；(如图11)。
89.s110、蚀刻后将锡层利用特定化学药水反应溶解掉，从而形成pcb所需要的线路图形，此过程统称为褪锡；(如图12)。
90.s111、褪锡后使用感光油墨将不需要沉金的线路图形和介质层表面覆盖住，油墨同样起到保护线路和防止焊接短路的作用，此过程统称为阻焊；(如图13)。
91.s112、阻焊后利用电化学原理在金属化盲孔或孔壁沉上一层镍金，此过程统称为沉镍金，从而形成孔内沉镍金的金属化盲孔或盲槽；(如图14)。
92.s113、沉镍金后采用字符塞孔或阻焊塞孔的方式，将盲孔或盲槽透气孔用油墨塞住(如图15)，以避免客户端在金属化盲孔或盲槽位置焊接组装元器件时，锡从盲孔或盲槽透气孔流到背面的线路或焊盘位置，从而导致短路。
93.在本发明一优选实施例中，
94.步骤s102所述既定值为1.4
±
0.1mm；
95.步骤s103、铜的厚度≥30um；
96.步骤s104所述感光干膜为fl138干膜；
97.步骤s106特定弱碱性溶液为浓度0.9％
‑
1.1％碳酸钠溶液；
98.步骤s107、铜的厚度如8
‑
12um，锡的厚度如3
‑
8um；
99.步骤s108特定强碱性溶液浓度为3％
‑
6％的氢氧化钠溶液；
100.步骤s109、特定化学药水如铜离子浓度120
‑
160g/l,氯离子浓度165
‑
200g/l，比重1.17
‑
1.2，ph值8
‑
9；
101.步骤s110特定化学药水如酸当量≥3.5n，比重1.2
‑
1.5；
102.步骤s112镍金层中，如3um≤镍厚≤6um，0.0254um≤金厚≤0.0508um。
103.在本发明一优选实施例中，对于线路图形较复杂或厚铜印制电路板，由于阻焊油墨具有一定的流动性，即便阻焊印刷时采用挡点网(用于避免油墨入金属化盲孔或盲槽的透气孔)，也无法完全保证油墨不入金属化盲孔或盲槽的透气孔；
104.对于此类型的板，可利用激光高对位精度和激光路径小且可调节的特性，在沉镍金前采用激光烧掉阻焊入透气孔油墨的方式，以保证沉镍金时金属化盲孔或盲槽内药水的流通性。(如图16)。
105.在本发明一优选实施例中，为保证盲孔或盲槽内药水的流通性，同时保证油墨可完全塞住透气孔而不会倒流到金属化盲孔或盲槽内(影响客户端元器件焊接)，设计需求：0.3mm≤盲孔或盲槽透气孔≤0.5mm，盲孔或盲槽透气孔的最大纵横比≤8:1。
106.在本发明一优选实施例中，本发明有足够的空间设计盲孔或盲槽透气孔,且不影响pcb本身的电气性能。
107.本发明在适用性上，适用于盲孔或盲槽最大纵横比≤10:1。
108.下面结合具体试验数据对本发明的效果作进一步描述。
109.如图17所示，最大纵横比＝最大孔深/最小孔径＝1.4mm/1.35mm＝1.037，电镀时孔内的药水交换能力较差，孔铜厚度从靠近孔口位置到孔底整体呈较大的阶梯状分步，尤其表现为靠近孔口位置的孔铜厚度已达到89um，而靠近孔底位置的孔铜厚度只有15um，极差74um，此为多次电镀的结果，在实际操作过程中更不易管控，且pcb设计要求也限制了无法多次电镀，此方案无法保证孔铜达到≥30um的同时保证孔径≥1.2mm和面铜≤105um，此方案不可行。
110.如图18和图19所示，在有足够的空间设计盲孔或盲槽透气孔,且不影响pcb本身的电气性能的前提下，采用本专利方案制作，解决了电镀时孔内的药水交换能力较差的问题，孔铜厚度从靠近孔口位置到孔底整体呈较均匀的阶梯状分步，靠近孔口位置的孔铜厚度为49um，靠近孔底位置的孔铜厚度37um，极差12um，此方案可保证孔铜达到≥30um的同时保证孔径≥1.2mm和面铜≤105um。并在此基础上，符合pcb制作原理的前提下，推及到有类似设计要求的盲孔或盲槽。
111.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
112.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。