电阻稳定电路板的制造工艺的制作方法

1.本发明涉及印刷电路领域，特别涉及一种电阻稳定电路板的制造工艺。


背景技术：

2.医疗呼吸机是临床抢救和治疗各种原因引起的急慢性呼吸衰减或呼吸功能不全的不可缺少的重要工具，它主要帮助病人提高肺通气量，以解决病人缺氧和二氧化碳在病人体内的滞留，改善病人的换气功能。
3.我国的医疗呼吸机研制起步较晚，在技术上大多数借鉴和模仿国外产品技术，在功能质量方面，尤其可靠性落后欧美发达国家，目前大部分关健元部件仍来自国外采购，通气模式为常用的基本通气模式，设置大量呼吸参数的高档呼吸机仍被国外笼断；呼吸机主要由操作控制面板、集成电路部分、气路部分三部分组成，其中集成电路模块中的印制电路板的技术研发尤为重要。
4.目前国内呼吸用印制电路板仍釆用fr4材料的电路板，其电阻变化率大，仅能适用国内传统的单片呼吸机，不能满足新型微机呼吸机的功能需求。


技术实现要素：

5.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，本发明提出一种电阻稳定电路板的制造工艺，能够制造具有稳定的电路电阻的电路板，能够满足高档医用呼吸机的使用要求。
6.根据本发明实施例的一种电阻稳定电路板的制造工艺，包括如下步骤：压合，将铜箔、导热树脂、铝材按顺序叠加后，压合成具有铜层、绝缘层、铝基层这三层结构的铝基板，所述铜箔厚度为7.1
‑
27.1微米，所述导热树脂厚度为90
‑
110微米，所述铝材导热系数≥200w/(m
·
k)；图形蚀刻，在所述铜层蚀刻出电路线路。
7.根据本发明实施例的一种电阻稳定电路板的制造工艺，至少具有如下有益效果：绝缘层和铝基层导热能力强，增加了电路板的纵向和横向传热速度，使电子元器件能够更有效地通过铝基层进行快速散热，减少电子元器件的老化及避免因温度过高引起的使用该电路板的设备出现故障，确保该设备的安全性能；而电阻值与铜厚成反比，铜厚变化越小电阻值越稳定，通过控制压合步骤中来料铜箔的厚度，使得成形后的铝基板电阻值变化较小，电路板各区域的电阻值偏差在5％以内，电路板的电阻值稳定。
8.根据本发明的一些实施例，所述压合步骤中，所述导热树脂为树脂组合物，其按重量份数，所述树脂组合物包括双酚a型环氧树脂5
‑
35份，联苯环氧树脂0
‑
10份，萘环环氧树脂5
‑
30份，橡胶5
‑
35份，填料50
‑
80份，胺类固化剂1
‑
10份。
9.根据本发明的一些实施例，所述压合步骤中，所述填料为氧化铝、氢氧化铝和氢氧化镁的混合物，氧化铝、氢氧化铝的质量份数比例为8:1
‑
6:2，氢氧化铝、氢氧化镁的质量份数比例为0.9:1.1
‑
1.1:0.9，所述绝缘层的介电强度≥1.8kv/mm，所述绝缘层的热传导率≥6.0w/(m
·
k)，所述铝基板的热阻≤0.3℃/w。
10.根据本发明的一些实施例，所述图形蚀刻步骤，采用抽真空机酸性蚀刻技术，蚀刻时，所述铝基板的所述铜层朝下放置，蚀刻速度5.5
‑
6.5m/min，蚀刻压力为1.7
‑
2.2kg/cm2，电路蚀刻单边侧蚀量≤0.025微米，蚀刻后的电路电阻为8.2
‑
8.4欧姆。
11.根据本发明的一些实施例，还包括喷砂步骤，在所述图形蚀刻步骤前，采用喷砂机对所述铝基板的所述铜层进行喷砂处理，在所述喷砂步骤中，减铜量≤2微米。
12.根据本发明的一些实施例，在所述喷砂步骤中，采用325
‑
460目的金刚砂，喷砂线速度为2.5
‑
3.5m/min，喷砂压力为2
‑
3kg/cm2。
13.根据本发明的一些实施例，还包括磨板步骤，在所述图形蚀刻步骤后，采用600
‑
1000目的尼龙针刷辊和不织布刷辊对所述铜层进行打磨，磨痕宽度为8
‑
12微米，磨板速度为2
‑
3m/min，在所述磨板步骤中，减铜量≤2微米。
14.根据本发明的一些实施例，还包括阻焊印刷步骤，在所述图形蚀刻步骤后，将阻焊油印刷到所述铜层的表面形成阻焊层，所述阻焊油为白油，所述白油反光率≥95％，所述阻焊层的厚度为20
‑
35微米，完成所述阻焊印刷步骤后的电路电阻为8.25
‑
8.45欧姆。
15.根据本发明的一些实施例，还包括osp步骤，在所述图形蚀刻步骤后，使用微蚀药水对铜层进行表面处理，所述osp步骤中采用的微蚀药水中，h2so4的质量分数为3
‑
5％、na2s2o8浓度为60
‑
90g/l，微蚀时，所述铝基板的所述铜层朝下放置，微蚀压力1.8
‑
2.0kg/cm2，微蚀量为0.2
‑
0.5微米，电路表层的osp膜厚为0.3
‑
0.4微米，完成所述osp步骤后的电路电阻为8.1
‑
8.9欧姆。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1为本发明实施例电阻稳定电路板的制造工艺流程图；
19.图2为本发明实施例电阻稳定电路板的截面结构示意图。
20.附图标记：
21.绝缘层100、铝基层200、铜层300、阻焊层400、osp膜500。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，该实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“尖”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“四周”等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。在本发明的描述中，侧壁表示左侧壁和/或右侧壁。
24.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数，“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，“a设置在b上”、“b上设置有a”，只是表述a与b之间的连接关系，而不代表a在b的上方。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。“螺栓连接”和“螺钉连接”可以等同替换。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.参照图1和图2，根据本发明实施例的电阻稳定电路板的制造工艺，包括如下步骤：压合，将铜箔、导热树脂、铝材按顺序叠加后，压合成具有铜层300、绝缘层100、铝基层200这三层结构的铝基板，铜箔厚度为7.1
‑
27.1微米，导热树脂厚度为90
‑
110微米，铝材导热系数≥200w/(m
·
k)；图形蚀刻，在铜层300蚀刻出电路线路。
28.在电阻稳定电路板的制造工艺中，采用的铝材其导热系数≥200w/(m
·
k)，且通过控制导热树脂厚度为90
‑
110微米，使得压合后绝缘层100的厚度≤
29.100um，而电路板采用导热树脂传热、铝基层200散热，增加了电路板的纵向和横向传热速度，使电子元器件能够更有效地通过铝基层200进行快速散热，减少电子元器件的老化及避免因温度过高引起的使用该电路板的设备出现故障，确保该设备的安全性能；电阻稳定指的是电路板不同部位的电阻值之间相差不大，电路板的整体电阻值基本稳定不变，因为电阻值与铜厚成正比，铜厚变化越小电阻值越稳定，通过控制压合步骤中来料铜箔的厚度，使得成形后的铝基板不同部位的厚度变化较小，从而使得铝基板的不同部位的电阻值变化较小，电阻值均处在8
‑
9欧姆这一范围内，电路板的电阻值稳定。
30.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，压合步骤中，导热树脂为树脂组合物，其按重量份数，树脂组合物包括双酚a型环氧树脂5
‑
35份，联苯环氧树脂0
‑
10份，萘环环氧树脂5
‑
30份，橡胶5
‑
35份，填料50
‑
80份，胺类固化剂1
‑
10份。
31.环氧树脂是指那些分子中至少含有两个反应性环氧基团的树脂化合物，双酚a型环氧树脂是由双酚a、环氧氯丙烷在碱性条件下缩合，经水洗，脱溶剂精制而成的高分子化合物。双酚a型环氧树脂的分子结构决定了它的性能具有多种特点：是热塑性树脂，但具有热固性，能与多种固化剂、催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物，几乎能满足各种使用要求；树脂的工艺性好，固化时基本上不产生小分子挥发物，可低压成型，能溶于多种溶剂；固化物有很高的强度和粘接强度；固化物有较高的耐腐蚀性和电性能；固化物有一定的韧性和耐热性。双酚a型环氧树脂的结构特点使得其制造的电路板易于成型、有较高的耐腐蚀性和电性能、同时还有一定的韧性和耐热性。
32.联苯环氧树脂为含有联苯或者多联苯结构的环氧树脂，该树脂的固化物具有很高的导热性能，且其熔融粘度低，粘接性优良，能够有效增加电路板的韧性和导热性能。萘环环氧树脂为含有萘环结构的环氧树脂，其具有较好的耐热性能，将其加入到导热树脂的配方中，能够增加电路板的耐热性。橡胶作为电路板中增韧剂，以提高电路板的柔韧性，可以
选用丁腈橡胶。
33.胺类固化剂是广泛用作环氧树脂固化剂的有机多胺类化物，有单一多胺、混合多胺、改性多胺和共熔混合多胺四类。需要通过实际情况选择合适的胺类固化剂，一般可选脂肪族多元胺固化剂、双氰胺。需要理解的是，一般还加有促进剂进行催化调和，比如咪唑类促进剂。而填料一般需用具有较高热传导率且绝缘性能较好的材料，一般为多种材料的混合物。
34.采用上述配方的导热树脂，使得成形后的电路板具有良好的导热性、耐热性、绝缘性和柔韧性。
35.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，压合步骤中，填料为氧化铝、氢氧化铝和氢氧化镁的混合物，氧化铝、氢氧化铝的质量份数比例为8:1
‑
6:2，氢氧化铝、氢氧化镁的质量份数比例为0.9:1.1
‑
1.1:0.9，绝缘层100的介电强度≥1.8kv/mm，绝缘层100的热传导率≥6.0w/(m
·
k)，铝基板的热阻≤0.3℃/w。
36.氧化铝的绝缘性强、导热率高，与传统的绝缘材料对比中，减少了绝缘层100对于热效的影响；氢氧化铝和氢氧化镁具有良好的阻燃性，而且其能够让电路板具有良好的溶融粘度调整，可以赋予电路板触变性。而采用上述比例添加混合，使得最终成形的绝缘层100的介电强度≥1.8kv/mm，绝缘性强，绝缘层100的热传导率≥6.0w/(m
·
k)，导热率高，铝基板的热阻≤0.3℃/w，对于热效的影响低。
37.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，图形蚀刻步骤，采用抽真空机酸性蚀刻技术，蚀刻时，铝基板的铜层300朝下放置，蚀刻速度5.5
‑
6.5m/min，蚀刻压力为1.7
‑
2.2kg/cm2，电路蚀刻单边侧蚀量≤0.025微米，蚀刻后的电路电阻为8.2
‑
8.4欧姆。
38.图形蚀刻是将铜层300表面由化学药水蚀刻去除不需要的铜导体，留下铜导体形成线路图形，这种减去法工艺是当前印制电路板加工的主流。目前主流的电路板蚀刻一般采用水平传送喷淋式，这能实现最大程度上的生产自动化，成本降低，但是这种方式会导致“水池效应”，使蚀刻结果产生差异。“水池效应”是指在电路板水平传送时，位于板子下面和板子上面靠近边缘部分，蚀刻液容易流走，新旧蚀刻液更容易进行交换，而板中心的位置，容易形成“水池”，蚀刻液流动受到限制，因此电路板上面中间的线路会比其他位置的蚀刻效果差一些。而抽真空机酸性蚀刻技术是通过吸取使用过的蚀刻液来可改善板面上部分的蚀刻液的流动性，从而阻止“水池效应”的产生。具体方法是在蚀刻段中安装喷嘴，也在喷管之间离线路板表面相对距离较近的位置安装了抽气单元，抽气单元使操作区域形成负压，能够产生刚好防止蚀刻液产生“水池效应”的较低的吸力，使得电路板中间部分与边缘部分的蚀刻效果基本一致。
39.而通过控制蚀刻速度5.5
‑
6.5m/min、蚀刻压力为1.7
‑
2.2kg/cm2，使得电路蚀刻的单边侧蚀量≤0.025微米，蚀刻后的电路电阻为8.2
‑
8.4欧姆，进一步缩小电路板不同部位之间的电阻值偏差，增强电路板的电阻稳定性。
40.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，还包括喷砂步骤，在图形蚀刻步骤前，采用喷砂机对铝基板的铜层300进行喷砂处理，在喷砂步骤中，减铜量≤2微米。
41.电路板的加工制作过程中，阻焊制作是线路板外观品质及可焊性保证的最为关键的环节，阻焊层400的存在除了满足外观品质要求、提供多样化的颜色外观表面，更重要的是提供永久性铜面防护层，保证线路铜层300不被外界影响和破坏，保证线路板的可靠性和
使用寿命。而如果阻焊油墨与铜面的粘合力不足，在后续的可焊涂覆处理工艺中受到化学药剂的攻击，会导致阻焊油墨的剥离。而采用喷砂机对电路板的铜层300进行喷砂处理，可以形成粗化均匀的铜表面，提升阻焊油墨和铜面之间的结合力。减铜量为工艺处理后铜层300被削减的厚度值。而在喷砂步骤中，通过削减铜层300的较厚处，缩减电路板各部位之间的铜厚差异，使电路板各部位之间的电阻值差值更小，从而增强电路板的电阻稳定性，而通过控制减铜量≤2微米，防止电路板铜层300被削减得太过，以致铜层300太薄而达不到电路板的基本需求。
42.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，在喷砂步骤中，采用325
‑
460目的金刚砂，喷砂线速度为2.5
‑
3.5m/min，喷砂压力为2
‑
3kg/cm2。
43.通过采用325
‑
460目的金刚砂，设置喷砂线速度为2.5
‑
3.5m/min、喷砂压力为2
‑
3kg/cm2，使得铜层300在喷砂机的处理下，既具有一定的粗糙度，又不会被削减太多的铜层300，导致铜厚变化大。可以理解的是，一般采用400目的金刚砂，使得电路板铜层300表面的粗化效率最好。
44.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，还包括磨板步骤，在图形蚀刻步骤后，采用600
‑
1000目的尼龙针刷辊和不织布刷辊对铜层300进行打磨，磨痕宽度为8
‑
12微米，磨板速度为2
‑
3m/min，在磨板步骤中，减铜量≤2微米。
45.尼龙针刷辊的特点是使用寿命长，研磨效果适中；不织布刷辊的特点是研磨精细，所处理的铜箔表面粗糙度均匀、细致，从而能明显提高光敏膜和阻焊膜的附着力。在图形蚀刻步骤后，采用尼龙针刷辊和不织布刷辊对铜层300进行打磨，既能够进一步对铜层300表面进行粗化处理，提升阻焊油墨和铜面之间的结合力，同时也使得铜层300表面粗糙度更加均匀、细致，弥补喷砂粗化处理的不足，且可以清洁铜层300表面，为之后的阻焊印刷步骤提高良好的基础条件。
46.而采用600
‑
1000目的尼龙针刷辊和不织布刷辊，且设定磨痕宽度为8
‑
12微米、磨板速度为2
‑
3m/min，能够保证进过磨板步骤处理后的铜层300表面粗糙度均匀、细致。通过进一步削减铜层300的较厚处，再次缩减电路板各部位之间的铜厚差异，使电路板各部位之间的电阻值差值更小，从而增强电路板的电阻稳定性，而通过控制减铜量≤2微米，防止电路板铜层300被削减得太过，以致铜层300太薄而达不到电路板的基本需求。
47.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，还包括阻焊印刷步骤，在图形蚀刻步骤后，将阻焊油印刷到铜层300的表面形成阻焊层400，阻焊油为白油，白油反光率≥95％，阻焊层400的厚度为20
‑
35微米，完成阻焊印刷步骤后的电路电阻为8.25
‑
8.45欧姆。
48.阻焊印刷步骤前的电路板只是有线路存在的铜面板，虽然线路已形成，但必须按要求在铜面上丝印一层永久性保护层，即“阻焊”层，阻焊层400在防护铜面的同时提供客户焊接用的焊盘，非焊盘部分则采用阻焊油墨覆盖保护。
49.而采用反光率≥95％的白油作为阻焊油，这是利用白油反光效率高的特点，增强电路板上安装的灯具的光照效果，减少光的损耗，使得灯具在同等情况下得到更优良的光照度。同时白油作为阻焊油印刷到电路板上后形成白色阻焊层400，能够更加容易地检测到电路板表面的缺陷和污渍。而白油的厚度为20
‑
35微米，能够保证对电路板铜层300面的保护作用，使得阻焊层400不易因刮擦而脱落。完成阻焊印刷步骤后的电路电阻为8.25
‑
8.45欧姆，通过每个步骤都控制电路板电阻值的大小，使其始终在一定范围内，使得最终成形后
的电路板各部位之间电阻值变化很小，提高了电路板的电阻稳定性。
50.参照图1和图2，在本发明的一些实施例中，还包括osp步骤，在图形蚀刻步骤后，使用微蚀药水对铜层300进行表面处理，osp步骤中采用的微蚀药水中，h2so4的质量分数为3
‑
5％、na2s2o8浓度为60
‑
90g/l，微蚀时，铝基板的铜层300朝下放置，微蚀压力1.8
‑
2.0kg/cm2，微蚀量为0.2
‑
0.5微米，电路表层的osp膜500厚为0.3
‑
0.4微米，完成osp步骤后的电路电阻为8.1
‑
8.9欧姆。
51.osp膜500，即有机保焊膜，又称护铜剂，其本质是在铜和空气间充当阻隔层。osp工艺为：在裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜，这层膜具有防氧化、耐热冲击、耐湿，用以保护铜表面于常态环境中不生锈、氧化、硫化等；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂迅速清除，使铜表面得以在极短时间内与熔融焊锡结合成为牢固的焊点。
52.osp的流程为：脱脂
‑
微蚀
‑
酸洗
‑
纯水清洗
‑
有机涂覆
‑
清洗，相对其他表面处理工艺而言，较为容易。微蚀的目的是形成粗糙的铜面，便于成膜。微蚀的厚度直接影响到成膜速率，因此，要形成稳定的膜厚，保持微蚀厚度的稳定是非常重要的。
53.微蚀药水中的na2s2o8、h2so4主要用来与铜层300表面反应，增加铜层300的粗糙度，同时除去铜层300表面的氧化物。而通过控制微蚀药水中na2s2o8、h2so4的浓度以及微蚀压力，使得微蚀量为0.2
‑
0.5微米，防止过度破坏铜层300。而最终生成的osp膜500厚为0.3
‑
0.4微米，使得osp既能对铜层300起到保护的作用，同时很容易被助焊剂迅速清除，使铜表面得以在极短时间内与熔融焊锡结合成为牢固的焊点。完成osp步骤后的电路电阻为8.1
‑
8.9欧姆，通过每个步骤都控制电路板电阻值的大小，使其始终在一定范围内，使得最终成形后的电路板各部位之间电阻值变化很小，提高了电路板的电阻稳定性。最终成品电路电阻稳定控制在8.5
±
5％欧姆范围内，其精度超出本行业10％的控制范围，电路板的电阻稳定性更好。
54.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。