一种选择性电镀孔，激光制导电图案的电路板生产方法与流程

1.本发明属于电路制作技术领域，涉及激光技术，尤其是一种选择性电镀孔，激光制导电图案的电路板生产方法、材料和设备。


背景技术：

2.当今世界，电子产品无所不在。电子产品最重要的部件之一就是电路板，它是各个元器件间的电气连接通道，决定着各自的电气参数和电气逻辑关系；同时，它又是各个元器件的安装和固定载体，是产品的骨架。其中，电气连接通道由导电图案和金属化孔实现，元件安装固定的质量与阻焊图案质量及焊接区的可焊性密切相关，电路板的主要生产过程也是围绕导电图案、金属化孔、阻焊图案及焊接区的可焊性展开。然而，传统制电路板方法，制造导电图形、阻焊图案均靠图形转移完成，制造金属化孔需要用基材铜箔陪镀，本质上都是间接技术，不能满足电子技术对图形精密度和孔质量的要求。
3.空间上，可以把电路板上的电气连接分成两组：水平方向上的连接，即通常称之为导电图案的部分，处于各层平面之上，用于实现x、y方向上的连接；垂直方向上的连接，由金属化孔实现，z向上穿过绝缘层和导电层，用于实现导电图案层层间的电气互连。传统的电路板制造技术，制造水平方向上的导电图案，以减成法为主，即：去掉覆铜箔板上多余的铜箔，用留下的铜箔作为导电图形，作为包括导线、焊盘等有电气连接功能的部分；制造垂直方向上的层层间的电气互连，以加成法为主，即：向孔内的孔壁上添加导电材料，用导电的孔壁穿过水平方向的金属层实现电气互连。
4.作为电气连接链路上的重要环节，在制造电路板过程中，理应能够分别控制x、y方向上导电图形和z方向上孔壁导电层的厚度，使整个电气通道达到产品的电气要求，特别是要能独立控制孔壁上的导电层厚度，不让其成为连接链路上的薄弱环节。但是，通用的电路板技术中，孔壁铜厚控制与线路铜厚控制相互干涉，不得不在两者之间进行取舍，这是影响电路板电气性能和可靠性的难题之一。
5.孔金属化，一般采用化学方法。先用化学镀，或其它手段在绝缘的孔壁上沉积薄导电材料层，在此起始导电层上，再用电镀方法镀覆导电金属到需要的厚度，使穿过金属层的孔具备可靠的层层间电气互连指标。基于不同的孔金属化技术，衍生出了不同的工艺路线，包括掩孔法，图形电镀蚀刻法等。两种工艺路线各有优缺点，其技术方案和关键技术简述如下：
6.图形电镀蚀刻法，通称反镀法，是制作印制板的经典工艺路线。开料后的制程从钻孔、孔金属化开始，用化学镀或直接电镀方法在孔壁上形成起始导电层，用电镀方法继续在孔壁和板面上沉积金属铜至一定厚度后，进行图形转移，通过贴光敏膜、曝光、显影，把非线路部分的铜箔先用一层有机材料薄层，称为抗镀剂，掩蔽起来，而把线路部分，包括导线、焊盘、孔壁等表面裸露出来。这样，需要去除部分的金属铜表面被掩蔽，在电镀过程中不与药液接触，不再继续沉积金属；需要保留的部分，包括导线、焊盘、孔壁表面暴露在外，在电镀时与药液接触，或先继续电镀铜，或直接电镀耐蚀刻金属，比如锡、锡铅合金、镍和金等。随
后，去除有机材料掩蔽层，把非线路部分的铜箔裸露出来，使之在蚀刻过程中与蚀刻剂反应，被氧化后溶入药液从板面上消失，而导线、焊盘、孔壁等线路部分的表面有金属抗蚀剂遮蔽，不与蚀刻剂接触，被保留在板材上，形成需要的导电图形。最后，要在电路板的非焊接区制造阻焊图案，在焊接区域上涂覆可焊性材料。
7.反镀法制作电路板，工艺成熟稳定，尤其针对于电镀，能对线路部分和非线路部分进行区别处理；但工序步骤繁多、操作复杂。其中，孔金属化形成起始导电层后，用电镀方法一次性往孔壁上沉积铜直到要求的最终厚度，同时，也在板面上其余部分增加铜导电层厚度的方法称为全板电镀蚀刻法；而在孔金属化后，在孔壁和板面上先电镀一薄层铜，铜厚控制到刚刚能耐受后续工序即止，在图形转移后，再进行电镀铜至要求的最终厚度，即仅使导电图案部分镀较厚的铜，在非导电图案部分镀较薄的铜的方法称为图形电镀蚀刻法。
8.掩孔法，是另外一种常用的制作电路板工艺路线。开料后的制程从钻孔、孔金属化开始，用化学镀或直接电镀方法在孔壁上形成起始导电层，用电镀方法继续在孔壁和板面上沉积金属铜至最终需要的厚度。然后，进行图形转移，通过贴光敏膜、曝光、显影，用一层有机材料薄层，称为抗蚀剂，把线路部分，包括导线、焊盘、孔掩蔽起来，把非线路部分的铜箔裸露出来。在接下来的蚀刻过程中，铜箔表面裸露的非线路部分接触蚀刻剂，发生氧化反应，溶入药液从板面上消失，而导线、焊盘、孔壁等线路部分的表面因为有抗蚀剂遮蔽，未与蚀刻剂接触，结果被保留在板材上，形成需要的导电图形。与反镀法一样，掩孔法最后也要在电路板的非焊接区制造阻焊图案，在焊接区域上涂覆可焊性材料。掩孔工艺，特点是在全板电镀加厚铜，相对简单，但在制作导电图形时，因为需要蚀刻较厚的铜箔，更加不利于精细电路结构生产。
9.在上述现在常用的两种工艺路线中，通过孔金属化制造z向连接的过程可以分成两个阶段：在绝缘的孔壁上制作初始导电层阶段和对孔壁上的导电层电镀加厚阶段。
10.制作初始导电层技术可分为化学镀铜和直接电镀两种方法。化学镀铜，也称化学沉铜，过程相对复杂，但更为成熟、稳定、应用面广，利用一种自身催化性氧化还原反应，在孔壁上把化学镀铜溶液中的铜(cu
2
)离子还原成cu，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为溶液中其它铜离子的催化剂，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行，最终在绝缘的孔壁上形成薄薄的一层金属铜层。相比于化学镀铜技术，直接电镀技术过程简单、环境友好，有碳膜法、钯膜法和高聚物膜三种方法流行，直接在孔壁上涂覆或制作导电的碳、钯或高分子材料，形成连续的薄层后，为后续电镀沉积提供基础导电膜。
11.从技术实现上、经济上和电气性能上看，直接电镀和化学沉铜技术形成导电层速度慢、物理性质差，不足以满足电子产品对于z向链路段导电性能和机械性能的要求，所以，加工进程到达薄层导电物呈连续状态且厚度和强度可耐受后续加工后，电路板生产就转用电镀技术，借助外部电源的动力，在孔壁上继续添加性能较好的金属铜。如前所述，有全板电镀和图形电镀两种技术路线可选，虽然两种技术的区别是电镀铜加厚的范围不同，但本质上，两种技术的重要目的，都是为了在孔壁上电镀铜，而为了在孔壁上电镀铜，都不得不依靠基材上原有的铜箔作为孔壁上镀铜的电源线，从这个角度看，x、y平面上的导电图案，在电镀孔壁过程中起的仅仅是陪镀作用。
12.分析现行的用x、y导电图案为z向链路陪镀的结果，可以看到，现行的技术会限制z向链路机、电性能的提高，还会导致后续导电图案制作流程的困难，影响整个电路板的精密
度和制造成本。
13.首先，对比x、y平面与z向导电层，可以看到，无论是全板电镀还是图形电镀都没有真正解决电路板连接链路z向导电层厚度与x、y向导电层厚度一致的问题，在电镀加厚起始导电层过程中，还会扩大构成z向链路的孔壁导电层与构成x、y链路的板面导电层的厚度差。因为，在x、y平面上，导电层基于基板上固有的导电铜箔，上述的电镀铜加厚孔壁导电层过程，还在板面固有铜箔基础上，与孔壁同步增加导电层厚度，而且，由于电力线分步的因素，还由于电镀过程的深度能力和均镀能力限制，板面沉积层的厚度会大于孔壁沉积层。这与当前和未来的电子产品，对于电路板电气连接性能不断增加的要求，特别是对于z向链路的越来越高的性能要求背道而驰。因此，有必要开发一种能选择性电镀加厚孔的技术。
14.其次，分析图形电镀、全板电镀后的在制板板面铜箔和原始绝缘基板板面铜箔，不难知道，铜箔的厚度增加了，质量变差了。ipc标准ipc
‑
6012中，对金属化孔壁厚有明确的要求，至少为20μm。现在的电路板制程，深镀能力有限，当孔壁铜厚达到20μm时，板面增加的铜厚度超出孔壁铜厚，与材料原有铜箔厚度18um相加后，总铜厚超过40μm。这样，电路板电镀铜工序产生的导电层，成了未来导电图形导电层的顶层，在趋肤效应的作用下，是频率较高的电信号传输的主要介质。然而，必须看到，电路板生产中用电镀技术沉积出铜层的质量，比材料原有的用电铸或压延技术制造出的铜箔的纯度略低，晶体略粗糙，电气和机械性能质量略差，在这个意义上，导电层厚度的增加反而不利于信号传输。因此，有必要开发一种技术，不用x、y面上的导电图案作电源线，能独立地电镀增加孔壁导电层。
15.更进一步，现行的电路板生产技术，不论是图形电镀，还是全板电镀，都会在材料原始铜箔基础上，增加厚度达25μm的电镀铜层。毫无疑问，如此孔金属化技术的结果大幅度增加了制造导电图案过程的难度。传统技术，用化学蚀刻技术制造导电图案，加工过程中，蚀刻液与铜箔接触进行蚀刻，蚀刻除了垂直向铜箔深度进行，由于蚀刻液与导线两侧面接触，使得蚀刻同时也在导线的两个侧向进行。被蚀刻的铜层越厚，时间越长，侧向蚀刻现象越严重，侧向蚀刻不仅减小了导线宽度，严重时还会产生断线，可见，铜箔厚度及其导致的侧向蚀刻是一种制约导电图案精细度的因素。如此看来，为了制造更精密的导电图案，也有必要开发一种技术，不用在x、y面上增加铜箔厚度，降低蚀刻制造导电图案的难度。
16.此外，用激光直接去除非线路区域的导电材料制造导电图案，精度高，步骤少，生产柔性大，环境友好，近年来应用越来越广泛。专利申请de 10 2010 019 406 a1中，公开了一种去除指定区域金属箔层的方法。先沿相互平行的直线，与已知的导线走向形成的主轴线(x、y)成22.5
°
的锐角，用激光把要去除的金属箔层区域分隔成相互绝缘的小块，然后，对分隔成的条状小块加热降低其与基板材料附着力的同时，用与沟道既不平行，又不垂直的流体将条状小块整体去掉，留下的金属箔层部分作为需要的导电图案。德中技术公司的专利申请cn103747626a改善了上述专利的技术方案，先用激光制作线路部分的绝缘包络沟道，再用激光把非线路部分分隔形状互补、颠倒的几何体，最后用激光加热将小块剥离。专利申请cn103769749a则沿与水平线成45
°
或135
°
方向，依次用激光将非线路部分分为顶端收窄，底端放宽和顶端放宽，底端收窄的长条形，最后用激光往返加热，剥离小块。这些专利，都需要用激光光蚀去除导电材料，但孔金属化后的导电层厚度不均，施加一定的激光功率，要么导致铜箔厚度较大区域出现激光功率过小，去铜不净，残留铜影响绝缘性能现象，要么导致铜箔厚度较小区域出现激光功率过大，烧蚀铜箔下面的绝缘材料，影响电路板质
量现象。如此看来，规模化用直接激光加工替代间接化学蚀刻技术制导电图案，也需要开发一种不用绝缘基材上的原始铜箔陪镀的技术。
17.公开号为cn101232782a的专利申请公布了一种技术方案，制造导电图形及钻孔以后，再进行孔金属化，结果是在孔壁上形成了初始导电层，但同时也往板面的非线路部分又添加了导电材料铜的薄层，使全板上所有孔都可以与电镀电源电气连通。然后，用光敏材料制造出遮盖板面但裸露出孔体的抗镀图形，借助孔金属化时在非线路区域产生的导电材料铜薄层和制出的导电图形，向孔壁提供电流，进行电镀铜沉积加工，达到只往孔表面上沉积铜加厚孔壁目标。最后，用差分腐蚀法去掉非线路部分导电层。相比传统电路板制造过程，这个技术方案，除了增加一个掩蔽板面裸露孔体制造流程外，还增加了一个差分蚀刻制造流程，流程繁琐。而且，露出孔体制程的任何对位误差、形状误差都会导致电镀加厚孔壁时铜的多余沉积或欠沉积，造成孔环或孔内缺陷；更进一步，差分腐蚀法，在蚀刻去除非线路区域薄铜层时，必定也会蚀刻线路表面铜箔，不仅可能导致铜厚不足，还会增加线路表面粗糙度，不利于电流、特别是高频电流传输。
18.申请号为cn201410190917.2的发明人公布了一种电路板选择性电镀导电孔的方法，适合于高分子导电膜法直接电镀孔金属化工艺。其技术方案为，用抗电镀的，抗高分子导电膜沉积的，并且可以剥离的材料，即可剥胶和涂覆有硅橡胶粘接剂的聚酯薄膜，掩蔽住板面所有区域，钻孔后露出孔壁表面。因为这些材料具有抗沉积高分子导电膜需要的前处理且抗高分子导电膜沉积的性质，在后续的高分子导电膜直接电镀流程中，会只在孔壁上添加高分子导电膜，电镀时，电镀电源借助板面铜箔作为导电链接通道，向孔壁提供电流，实现只往孔壁上沉积铜的电镀加工。问题是，高分子导电膜法直接电镀的孔金属化工艺，需要用高锰酸根浓度为100g/l及以上溶液在温度为摄氏90度条件下处理70秒钟，无论是对可剥胶，还是对粘合聚酯薄膜的胶粘剂都会产生破坏性氧化作用，使与基材附着力本来就不大的掩蔽材料与覆铜箔结合力下降，出现离骨、分层、成缝、开口现象，必将导致掩蔽板面效果差，电镀铜加厚孔壁后，由于溶液渗入、漫流、浸泡等作用，反而会加重覆铜箔板板面铜箔厚薄不一的问题。此外，高分子导电膜法直接电镀孔金属化工艺适用范围有限，不适合多层电路板，综合考虑质量、成本等等因素，更需要解决传统的化学沉铜孔金属化技术、黑孔直接电镀孔金属化技术、钯膜法直接电镀孔金属化技术面临的只金属化和电镀孔壁难题。因为这些技术，在孔金属化前，都需要进行酸、碱或有机溶剂处理，显然，上述应用可剥性胶状材料的技术方案强度不足，尚不能应用于主流的孔金属化技术中，必须另外寻找更适合的材料和方法。


技术实现要素：

19.针对现有技术不能独立电镀加厚孔壁的不足，本发明开发了一种选择性电镀孔，激光制导电图案的制造电路板方法、材料和设备。用一种抗镀膜掩蔽板面，钻孔并只在孔壁上沉积金属；然后，直接用激光制造导电图案、阻焊图案和对焊接区进行可焊性处理。方法的具体步骤如下：
20.(1)往内部没有或有一层及以上导电图形的双面覆有铜箔的工件板表面上覆疏化学镀活性种子并且抗电镀的高聚物掩蔽膜层；
21.(2)按设计要求钻孔；
22.(3)孔导电化；
23.(4)电镀铜，在孔壁上沉积铜加厚孔壁；
24.(5)激光去除全部板面上的高聚物掩蔽膜层；
25.(6)激光去除非线路区域上的铜箔层；
26.(7)往工件表面上贴阻焊膜；
27.(8)在组装现场，用激光去除焊接区表面阻焊膜，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理；
28.(9)向连接盘上添加焊料，进行元件贴装、插装，进行重熔焊接及或波峰焊接。
29.本发明因为采用了一种疏化学镀活性种子并且抗电镀的高聚物掩蔽膜掩蔽着板面，可以只在孔壁上沉积金属到需要的厚度；然后，直接用激光去除非线路区域的导电材料制造导电图案；贴阻焊膜后，在电路板组装现场，才直接用激光去除阻焊膜制造阻焊图案并对焊接区进行可焊性处理。可见，本发明应用直接激光加工技术，流程简单，能控制孔壁铜厚，不经图形转移过程，更好地满足电子产品对电路板的电气要求，适合各种电路板大批量生产，也适合电路板样品及小批量、多品种制作。
30.其中，步骤(1)，往内部没有或有一层及以上导电图形的双面覆有铜箔的工件板表面上覆疏化学镀活性种子并且抗电镀的高聚物掩蔽膜层。
31.现有技术一般采用光致干膜作为抗电镀掩膜，光致干膜为三层结构，光敏胶涂层在载膜和保护膜之间，由胶粘剂和光聚合单体等组成，形成图案过程较复杂，要经过光绘制版、贴膜、曝光、显影工序；而且，价格贵，强度不高且厚度较大，一般在20μm以上，分辨率受限，掩蔽效果较差。
32.发明的掩蔽膜不需要具备光敏感性能，但其表面需具有疏化学镀活性种子并且抗电镀、抗酸、碱、有机物处理的高聚物掩蔽膜材料包括由单一组分、多组分、复合的热固、光固、可热压合附着的，非光敏和光敏的材料制造的干性pet、pi、rpp、bopet、bopp、pa、ppe、ptfe、pp、pe、pvc、eva高聚物薄膜，包括有机硅及其改性物涂料，其它树脂及其改性物涂料，包括派瑞林/parylene涂覆层，其它聚合物涂覆层，以及这些薄膜再复合粘结剂，复合其它材料的热固、光固、可热压合附着的薄膜，包括上述材料的逐层罗叠，以及单体的、预聚合的、或已完成聚合的液态、膏状材料；材料的涂覆方法包括滚压、热压、印刷、镀覆、喷涂、漏印、喷印、辊涂、帘涂、真空气象沉积的一种或两种以上组合加工；材料的厚度在0.3μm
‑
1500μm之间，优选膜厚为1μm
‑
100μm。
33.事实上，一般的预涂覆压敏涂层膜、热敏涂层的高聚物薄膜，经过疏化学镀活性种子处理后即可满足要求。例如，热压贴厚度为20μm热敏pet、bopet膜作为抗电镀掩膜。
34.其中，步骤(2)，按照设计要求钻孔。被钻孔材料是导电铜箔和绝缘材料交替叠层而成的复合材料，与传统技术不同，本发明所钻材料增加了贴在板面上的高聚物掩蔽膜。钻孔工具既可以是机械钻头，也可以是聚焦激光光束。
35.用激光去除抗电镀掩蔽膜时，要将聚焦激光光功率密度设置到大于去除该材料所需的最低功率密度，比如，大于该材料所需最低光功率密度的1.2倍，但低于或接近于去除其下所覆盖的金属铜层所需最低光功率密度。
36.如果采用机械钻头钻孔，在孔壁上可能出现环氧钻污，在进行孔导电化前，应该用不伤害上述高聚物薄膜的药液及过程去除掉，以保证孔导电化的质量。
37.其中，步骤(3)，孔导电化。本步骤的目的是在孔壁上沉积起始导电层，为下一步电镀孔壁打底。
38.传统的化学沉铜工艺，是先在孔壁上先沉积具有活性的贵金属粒子，然后再沉积铜孔金属实现孔壁表面导电的，因此孔导电化即是现行电路板制造技术中的孔金属化过程；而对于直接电镀工艺，特别是其中的碳膜法、高分子膜法，实现孔壁导电的物质不是金属，因此用孔金属化描述形成起始导电层的过程并不准确。本发明中，涉及现行技术时仍用孔金属化进行描述，涉及本发明的过程时用孔导电化描述，孔导电化既包括用金属实现的孔导电过程，也包括用非金属材料实现孔导电的过程。
39.实现本步骤的目标有两种方法，一种是直接电镀方法，例如，用碳膜法对孔进行黑孔化，经过“前处理
→
黑孔”步骤后形成起始导电层；另一种是传统化学沉铜工艺，经过“镀前处理
→
活化处理
→
化学镀铜”后形成起始导电层。其中，化学镀铜的厚度达到保证过程可靠的下限即可，比如1μm。
40.本步骤中，因为板面覆有高聚物薄膜，且该薄膜外表面具有疏化学镀活性种子性能，掩蔽了板面，所以在直接电镀方法的黑孔步骤后，或在化学沉铜方法的活化处理后，板面不会有导电的炭黑、石墨等物质，也不会附着具有催化作用的金属钯活性粒子及化学沉积的铜等物质。这样，就能维持板面与覆铜箔导电层处于电气绝缘状态，在后续电镀时，就不会有金属铜在板面上沉积，从而达到只在孔壁上电镀铜导电层的目的。
41.其中，步骤(4)，电镀铜，在孔壁上沉积铜加厚孔壁。
42.为了解决电镀孔壁时，总面积过小，电力线分步不均，电流密度不容易控制等问题，可以在工件上制造有助于改善质量的电镀平衡块。方法为：在进行步骤(1)之后，在进行步骤(2)、(3)之前或之后，在进行步骤(4)之前，用激光去除非线路且与线路间隔大于30μm以上，优选间隔大于50μm的无电气功能的死铜区域，或其导电层需要去除且不对后续去除过程产生负面影响的区域，或铜厚不影响其功能的区域，或增加铜厚对功能有正面影响的区域上的抗电镀薄膜掩蔽层，露出其下的铜箔面，形成有利于电镀孔壁时电镀电流平衡分布的分散图案。
43.制造电镀平衡块，仅需去除对应部位铜箔表面的有机材料。此时，所用聚焦激光光斑光功率密度须大于去除有机材料所需的最低功率密度，并且低于或接近于去除其下所覆盖的金属层所需最低光功率密度。优选大于去有机材料所需最低光功率密度的1.2倍。
44.步骤(4)的控制点是电镀时间。此时，板面上除孔壁和电镀平衡块以外，全部区域上都有掩膜覆盖，掩膜是绝缘材料，虽然与电镀药液接触，但表面上沉积不上铜，因此，只有孔壁和平衡块在电镀过程中能沉积铜，电镀时间足够，就能在孔壁上获得足够厚度的铜沉积层，达到了选择性控制孔壁铜厚的目的。
45.其中，步骤(5)激光去除全部板面上的高聚物掩蔽膜层。
46.板面上所覆的高聚物掩蔽膜，只在孔导电化及电镀时起掩蔽其下铜箔作用。完成孔壁镀覆后，可以一次性全部板面上的高聚物掩蔽膜去除；也可以保留导电图案区域上的高聚物掩蔽膜，并在制作导电图案时，仅将非线路区域的高聚物掩蔽膜与其下的导电材料一同去除。
47.去除高聚物掩蔽膜层，与制造电镀平衡块，去除焊盘上的高聚物掩蔽膜层过程一样，仅需去除对应部位铜箔表面的有机材料。此时，所用聚焦激光光斑光功率密度须大于去
除有机材料所需的最低功率密度，并且低于或接近于去除其下所覆盖的金属层所需最低光功率密度。优选大于去有机材料所需最低光功率密度的1.2倍。
48.大面积去除高分子聚合物薄膜，可以选择以co2激光器为光源的设备加工。co2激光器发出的激光，波长为10μm左右，处于远红外波段。铜对这个波段的激光吸收系数低，但这个波段的激光与大多数高聚物耦合性好，因此，去除掉高聚物又不伤铜的激光参数范围宽。选择co2激光，可以使用大直径光斑，去除效率高，成本低，性价比高，而且不伤铜。
49.除了co2激光外，波长在1μm左右的脉冲光纤激光，性能稳定，使用方便且成本低，也适合去除阻焊材料，制造阻焊图案。
50.其中，步骤(6)，激光去除非线路区域上的铜箔层。
51.非线路区域上的铜箔层被去除后，没有铜箔的区域在绝缘基板上形成了绝缘图案，孔、焊盘、线路区域上的导电层在绝缘基板上形成了导电图案。
52.因为本发明能够选择性地电镀孔，所以用激光去除非线路区域的导电材料的技术更容易实施。现在通用的制造电路板技术，在孔金属化电镀过程之后，由于孔化系统均镀能力的限制，在同一块基板材料上的不同区域，铜的沉积速度不同，导致总导电层厚度出现较大差异。这样，用激光光蚀去除非线路部分的导电层时，如果激光参数不随铜厚变化，要么导致总铜厚度大的部位去铜不净，残留铜影响绝缘性能，要么导致对总铜厚度小的部位施加能量过大，烧蚀绝缘材料问题。
53.实施本发明选择性电镀孔的技术方案，可以不在非线路区域，特别是可以不在激光光蚀去除路径上沉积铜，保持激光光蚀路径下导电层为原始铜箔，厚度均匀，降低激光加工难度。本发明采用德中技术的分条与剥离法/striping&stripping，先用激光光蚀，逐点、逐层地将导电材料汽化，形成封闭的分隔线，把需要去除的导电层区域细分为相互绝热的面积在某确定范围内的小片，称为分条/striping；然后，再用激光去加热小片，降低小片与基板的结合力，使其成片脱离基板，称为剥离/stripping。
54.分条与剥离法的加工步骤依次为：先逐点投照光蚀激光，汽化去除各个导电图案包络线下的导电材料，以轮廓线为界，制出闭合的绝缘沟道；再逐点投照光蚀激光，汽化去除分隔线下的导电材料，将需要去除的大块导电材料细分为互相绝热的小片；然后依次向小片上投射加热激光，降低其与基材的结合力并变形，在辅助气的共同作用下，使之脱离工件，被转移收集。
55.进行分条与剥离加工时，当两导体间绝缘间距s较宽，数值满足s>2d
max
时，加工方案为nd (n
‑
1)d，即n个光束直径为d的光蚀汽化去除和(n
‑
1)个光束直径为d的加热剥离去除，其中n≥2，且优选n值最小；当两导体间导电层宽度s满足2d
max
≥s≥d
max
时，s＝d1 d2，即选用光蚀直径为d1和d2的两个光蚀激光束去除两导体间的导电材料，其中，d1和d2可以相同，也可以不同；当两导体间绝缘间距s小于光蚀加工该任务的束腰直径最大值，即d
max
≥s时，加工方案为s＝d，即选择光束直径，使得恰好只用一个光束直径为d的光蚀激光束去除两导体间的导电材料。其中，s为两导体间绝缘间距，即需要去除的导电层的宽度，d为光蚀激光光束直径，d为加热激光光束直径，n为1、2、3、4等整数。
56.实施激光分条与剥离技术，并不一定先去掉非线路区域的抗电镀掩蔽膜
‑
高聚物薄膜，例如，用紫外波段激光加工，或皮秒激光在分条时，可将掩蔽膜和其下的铜箔层一起用激光光蚀汽化，直至绝缘基材层止，形成绝热沟道；剥离时，对掩蔽膜和其下的铜箔层一
起加热，通过热变形和与绝缘基材的结合力的降低，成块剥离。为了适合激光加工，抗电镀掩蔽膜可以选择有颜色的材料，以产生更好的吸收效果。
57.其中，步骤(7)，往工件表面上覆阻焊膜。
58.本步骤所覆阻焊膜即阻焊剂，其作用一是在电路板组装阶段元器件焊接时，防止焊点间焊料漫流造成短路；一是对电路板上构成导电图案的导线的表面和侧壁起物理遮蔽作用，防止外部环境导致的氧化、刮伤等破坏。
59.现有技术一般采用液体光敏油墨作为阻焊剂，阻焊剂中含有胶粘剂和光聚合单体，形成图案过程非常复杂，要经过涂覆、预烘、曝光、显影、固化等多道工序；而且，价格贵，分辨率不高，在细节距连接盘之间涂覆质量很难保证。
60.本发明用激光光蚀去除手段制阻焊图案，阻焊剂不需要具备光敏感性能，一般的预涂覆压敏涂层膜、热敏涂层膜即可满足要求，价格便宜，分辨率高，可以制作精细的图案结构。此外，本发明采用热压涂覆，不需要额外的固化过程，阻焊图案留待元件组装前现场用激光制作，流程简单。例如，热压贴厚度为20μm
‑
200μm热敏pi、pvc、pc、pet、pp、rpp、bopet、bopp、pa、ppe、派瑞林膜作为阻焊剂。
61.其中，步骤(8)，在组装现场，用激光去除焊接区表面阻焊膜，制造阻焊图案，并对焊接区表面进行清洁及可焊性处理。
62.本步骤的要点是在组装现场制造阻焊图案，指一旦阻焊图案制作完毕，裸露出新鲜的铜箔，应立即进行往焊盘表面涂覆焊料，贴片，焊接过程，或插件、焊接过程。
63.本步骤中的激光加工既有选择性去除阻焊材料，制阻焊图案作用；又有清洁焊接区，对焊接表面进行可焊性处理的作用。
64.用激光制造阻焊图案的技术要点在于：图案尺寸准确、光滑，无毛刺；去除干净，阻焊剂无残留、无碳化；保持焊接区金属性能，不伤金属、无重熔、变色；不影响焊盘与基材的附着力，无过热，焊盘不起翘，附着力不降低。阻焊剂一般是高分子聚合物，物理上、化学上与金属差异大，用激光加工去除，找到符合技术要求的窗口比较容易，可以用一种波长激光在同一设备一步完成，也可以在不同设备上分两步进行。
65.纳秒紫外激光，皮秒、飞秒激光，既能被高聚物吸收，起去除作用；也能被铜金属较好地吸收，起到清洁其表面的作用。特别是皮秒、飞秒激光，单脉冲能量较小，但光的强度，即单位面积上的激光功率大，能够仅仅去除微量物质，但改变材料表面性能，是对裸铜表面进行可焊性处理的较好选择。本步骤，可以选择这样的激光加工系统，用同一设备，一步或分步完成制阻焊图案并对焊接区进行可焊性处理加工。
66.co2激光、光纤激光与高聚物作用，吸收率高，而与铜作用，吸收率低。一般而言，这类激光，不能兼顾去除铜箔上的高聚物制阻焊图案与对焊接区进行清洁和可焊性处理功能。因此，本步骤的另外一种选择，是用两类激光光源分两步进行：选择大光斑co2激光，高效去除高聚物制出图案；再用纳秒uv脉冲激光，或皮秒、飞秒激光再去除阻焊剂残余物。
67.第一步：制作阻焊图案，生成焊接区：用波长较长的co2激光器发出的大直径激光光斑，选择性光蚀去除掉焊接区上的阻焊剂涂覆层，去除可能进入孔内的阻焊剂，制作出阻焊图案，生成焊接区。
68.第二步，对焊接区表面进行清洁及可焊性处理，用波长较短的uv波段，或者光强度较大的皮秒、飞秒脉冲激光，去除焊接区表面的阻焊剂残存物，并轻微光蚀焊接区金属表面
层，去除金属氧化物，露出新鲜的金属表面，产生容易被熔融的焊料浸润的可焊性。
69.其中，步骤(9)，向连接盘上添加焊料，进行元件贴装、插装，进行重熔焊接及或波峰焊接。
70.本发明的方法，因为用激光处理过的新鲜铜表面替代焊接区的可焊性涂覆层，因此，结束步骤(8)之后，应该在尽可能短的时间内进行步骤(9)，以避免连接盘表面氧化，在激光处理后可焊性优良的状况下，完成元器件装联。装联过程包括，进行元器件插装，并直接向激光处理过的焊接区施加焊料，完成元器件焊接；或直接在向激光处理过的焊接区漏印焊锡膏，然后进行元器件贴装和回流焊接；或依照其它技术进行元器件组装。
71.在本发明中，激光加工既用于钻孔，又用于去除铜箔层上的高聚物掩蔽膜，还用于去除铜箔。所用激光加工设备由一套或者多套数据获取与处理系统、设备操作系统、激光光源、光束整形及传输系统、激光聚焦系统、工件夹持及自动和手动上料与下料系统，工件定位及与光束间的运动与控制系统，视觉检测以及激光功率监测及补偿系统，清洁、恒温系统，激光及设备安全使用系统等组成；激光去除高聚物掩蔽膜或激光去除非线路区域上的铜箔时，能根据被加工区域的形状和尺寸，以单位面积上能量和功率为恒量，以与材料相互作用的光斑直径为变量，以加工速度快、加工路径搭接时无罗叠或有一定量的罗叠、脉冲间有一定罗叠量或间距量之一或其组合为优先，生成激光参数和加工数据；在加工中能针对被加工图形的结构，按预定的激光参数、加工路径要求，在线变换光斑直径。
72.本发明的优点和效果是：
73.1、本发明采用表面有疏化学镀活性种子的掩蔽膜，可以只电镀加厚孔壁，容易控制镀层厚度，能解决孔壁镀层厚度偏薄问题。
74.2、本发明实现只电镀孔，非线路部分导电层厚度不增加，适合使用激光直接去非线路部位的铜箔制造导电图案，并且在激光制造导电图案时，同时去除抗电镀掩膜，不再需要专门的去膜过程，步骤少，可以制造更精细的导电图案。
75.3、用激光制造导电图形，用激光在组装现场制造阻焊图形，用非光敏材料，加工步骤少，对物料要求低。
76.4、本发明的激光制造图案过程中，根据去除的区域形状和尺寸改变聚焦激光光束直径，使聚焦光束直径或其倍数恰等于需要去除区域的宽度，能降低或去除激光加工区域的搭接，提高加工效率。
77.5、本发明用预涂热敏、压敏阻焊材料的薄膜作为阻焊剂，分别用不同波长、脉冲宽度、功率密度的激光制造阻焊图案和进行焊接区清洁以及可焊性处理，效率更高，处理的效果更好。
附图说明
78.图1a为本发明的工艺流程图(步骤1
‑
5)；
79.图1b为本发明的工艺流程图(步骤6
‑
9)；
80.图中：1、绝缘基板；2、覆铜板铜层；3、抗电镀高聚物掩蔽膜材料层；4、起始导电层；5、电镀铜层；6、阻焊膜；7、经清洁和可焊性处理的表面；8、焊料；9、元件。
具体实施方式
81.以下将结合实施实例，对本发明做进一步的说明。下述的实施实例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施实例来限定本发明的保护范围。
82.电子工业中常用覆铜板为基础材料制作电路板，覆铜板包括绝缘基板1和覆铜板铜层2。
83.实施例1
84.(1)往内部无图形的fr4覆铜板上双面热压单面覆胶bopp膜，形成抗电镀高聚物掩蔽膜材料层3。
85.使用德中dct
‑
br300型号刷板机对1.5h/h覆铜板进行双面刷板(进板速度1.2mm/min；摆动频率70次/min)，压缩空气吹净板面水分，微热烘干或自然干燥。
86.进行叠片/叠层，把覆铜板正反两面分别和尺寸相同的bopp膜贴合(覆胶面紧贴铜箔)，并用橡胶辊轮轻微辊压，排出贴合面之间的空气，使其紧密贴合，以保证在后续操作中不产生相对滑动。
87.使用德中dct
‑
la400热压合设备对双面覆bopp膜板进行压合(15千克力，100℃，走板速度100mm/min)。
88.(2)按照设计要求钻孔
89.使用德中dct
‑
dm350设备按照设计要求钻孔。将设计好的数据导入德中circuitcam软件，经此软件处理之后，生成设备可用的打孔数据，并导入dm350设备，将压合之后的板子至于设备平台，ccd定位，进行全自动打孔加工，根据孔径不同，具体钻孔参数也有所不同，其主要参数范围如下：钻头转速45000转/min
‑
100000转/min，进刀速度15mm/s
‑
30mm/s，退刀速度25mm/s
‑
40mm/s。
90.(3)活化及化学沉铜，形成起始导电层4。
91.使用碱性除油剂进行除油(50
‑
60℃，5
‑
8min)；稀盐酸溶液预浸(室温，1
‑
2min)；钯盐溶液活化(25
‑
30℃，3
‑
5min)；解胶溶液处理(45
‑
50℃，5
‑
8min)；碱性沉铜溶液进行沉铜(40
‑
45℃，60
‑
80min)。
92.本步骤中，只有孔壁部分能与药液接触，其余板面全部被膜所覆盖。此bopp膜表面具有疏化学活化特性，因此不能形成化学沉铜层，而孔壁的表面会形成一层较薄的化学沉铜层。
93.(4)电镀，形成电镀铜层5。
94.使用德中dct
‑
tp300孔化设备进行孔壁铜层的加厚电镀。采用小电流、长时间(0.2安培
‑
0.25安培，20min)的方式增加孔壁镀层的均匀性。为了进一步提高均镀、深镀能力，dct
‑
tp300孔化设备还配备了药液射流循环结构、脉冲直流电镀功能及反脉冲电镀功能。
95.本步骤中，因为bopp膜表面并无导电能力，因此电镀只是针对孔壁进行。
96.(5)激光去除全部板面的bopp膜
97.将数据导入德中circuitcam软件，经过软件处理、计算，生成激光去全部板面上bopp膜的路径；将路径数据导入dreamcreator设备操作软件中，板子置于设备平台，ccd自动对位后，激光自动去全部板面上的bopp膜。
98.本步骤中，circuitcam软件计算激光加工路径时，根据去除面积和尺寸特征，匹配大光斑直径并生成相应的加工路径；在dreamcreator软件驱动下设备执行激光加工，以高
效率、高质量完成激光去除。本过程中，涉及的关键激光加工参数如下：
99.波长脉宽光斑直径焦点偏移平均功率脉冲频率加工速度加工次数10600nm
‑‑
250um0mm2520khz800mm/s1次
100.(6)激光去除非线路区域上的铜箔层
101.根据数据图形和加工中所涉及的材料，优选德中纳秒紫外激光设备u5作为加工设备；依据线路图形，使用德中circuitcam软件计算出线路绝缘包络线路径、非线路区域(即需去掉的铜箔区域)的分条分片路径、加热剥离去除路径。
102.首先，用光蚀激光加工线路区域的绝缘包络线。根据计算出的线路绝缘包络线路径，向导电材料投射激光，光蚀，逐点汽化去除导电材料至绝缘材料表面，在要保留的导电材料周围制作闭合的绝缘包络沟道。
103.然后，用光蚀激光进行分条分片加工。向导电材料投射激光，光蚀，逐点汽化去除导电材料至绝缘材料表面，将需要去除的大片导电材料细分为互相绝热的小条或小片。
104.最后，用加热激光进行剥离加工，依次向各个互相绝热的小条或小片上投射激光，使其受热，发生变形，降低其与绝缘材料的结合力，在辅助气体的共同作用下，使小条或小片与绝缘材料分开，脱离绝缘材料表面，被转移，被收集，逐条或逐片地从绝缘材料上被剥离去除。
105.本实施例中激光去除区域的导电层为原始铜箔，厚度均匀，大大降低了激光加工难度。
106.加工参数如下：
[0107][0108]
(7)双面层压pi膜作为阻焊膜6(满板层压)
[0109]
使用德中dct
‑
mp300层压机对完成叠片的双面板及pi膜进行层压，层压时为缓冲压力及平衡热量在板面平面上的分布，使用了硅橡胶垫作为热压合衬垫。依据材料特性，热压合分五步进行：step1常温低压(5min；25℃；24n/cm2)；step2中温中压(30min；140℃；94n/cm2)；step3高温高压(60min；220℃；188n/cm2)；step4保压冷却(45min；
‑‑‑‑
；188n/cm2)。
[0110]
本实例采用的干膜为50um杜邦kapton hn膜。
[0111]
(8)组装现场激光去除焊接区(焊盘及部分插件孔)表面覆盖的pi膜，形成经清洁和可焊性处理的表面7。
[0112]
本步骤采用集成双激光头的德中dct
‑
3000p设备，两种激光器光源分别为：波长1064nm纳秒激光器；波长355nm皮秒激光器。
[0113]
本步骤细分为三步：a、用355nm皮秒激光，采用聚焦方式，沿需要去除表面pi覆盖膜的孔边缘和焊盘边缘加工轮廓线，保证将pi膜切割透而尽量不伤底层的铜箔，孔正上方上覆盖的pi膜因其下层没有与任何其他层接触，会自动脱落，随后被在线真空集尘装置吸走，而焊盘表面的覆盖的pi膜则被分割成孤立的区域；b、用1064纳米纳秒激光将焊盘表面覆盖并被分割成孤立区域的pi膜进行去除；c、再次用355nm皮秒激光，采用离焦的方式，清
除焊盘表面残余物并对铜面进一步清理，达到直接可焊接的程度。
[0114]
本步骤亦采用德中circuitcam软件对加工数据进行处理并计算，生成相应的激光加工路径，再导入dct
‑
3000p的dreamcreator设备操作软件，将覆pi膜的线路板置于加工台，ccd自动定位，开始自动加工。其中光源的切换、光斑直径变换等均是在线自动执行的。本步骤涉及的关键激光加工参数如下：
[0115][0116]
(9)添加焊料8，装联元器件9。
[0117]
向焊盘等焊接区添加固体导电膏，进行元器件装联，过回流焊进行终固化。
[0118]
实施例2
[0119]
(1)往内部已完成2层图形制做、表面已层压铜箔但未进行线路制作的板子热压pet膜
[0120]
使用德中dct
‑
br300型号刷板机进行双面刷板(进板速度1.2mm/min；摆动频率70次/min)，压缩空气吹净板面水分，微热烘干或自然干燥。
[0121]
使用德中dct
‑
la400热压贴膜设备对完成叠片的双面板及pet膜进行热压合。(12千克力，100℃
‑
105℃，走板速度200mm/min)。
[0122]
本实例采用的初始板材，即内部包含两层导电图形，外部压合了两层铜箔的四层板，为后续表述清晰，将四层导电层按剖面结构从上到下依次称顶层、次顶层、次底层和底层，中间三层介质层亦按照此种方式称为介一层、介二层和介三层。
[0123]
(2)激光钻孔
[0124]
使用德中dct
‑
d6(飞秒紫外)激光设备按照设计要求打孔。将设计好的数据导入德中circuitcam软件，经此软件处理之后，生成设备可用的打孔数据，并导入d6设备操作软件dreamcreator，将压合之后的板子至于设备平台，ccd定位，进行全自动打孔加工。
[0125]
激光钻孔关键参数：
[0126]
波长脉宽光斑直径平均功率脉冲频率加工速度加工次数355nm600fs20um12.5w1200khz800mm/s12次
[0127]
(3)向孔内灌注导电银浆使孔导电化
[0128]
用碱性除胶剂清除孔内壁残余胶渣(50℃，40min，加摆动)；清水冲洗板面及孔壁(2min)，去除残存除胶剂；压缩空气将板面及孔内水分吹干后，热风再次干燥板面及孔壁，尤其要保证孔壁干燥无水气；将板子至于德中dct
‑
vt300真空灌孔设备平台上，沿孔口向孔内加注银浆(盛田801)至完全覆盖孔口，开启真空泵抽真空，孔顶部银浆将沿孔壁流至孔底部，使孔内壁附着一层导电银江，为使此附着导电层更均匀，将板子翻转，重复此步操作；用无尘布清洁板面，擦拭去除板面上孔口周围附着的浆料；板子至于烘箱，使孔壁附着的导电银浆固化(125℃，30min)，形成起始导电层。
[0129]
(4)电流平衡区/陪镀区制作
[0130]
按照线路设计要求，去除板子上符合电流平衡区/陪镀区定义区域表面的pet膜，露出其下层铜箔，以做电镀孔壁时平衡电流只用。
[0131]
具体方法，将数据导入德中circuitcam软件，经过软件处理、计算，生成激光去除电流平衡区/陪镀区表面pet膜的路径；将路径数据导入德中dct
‑
u5设备的dreamcreator设备操作软件中，板子至于设备平台，ccd自动对位后，激光自动去除电流平衡区/陪镀区表面pet膜，主要加工参数如下：
[0132][0133]
(5)电镀铜
[0134]
使用德中dct
‑
tp300孔化设备进行电镀镀铜(1.25安培，20min
‑
30min，此为考虑了电流平衡区/陪镀区的影响，经优化后的电镀参数)，使得在孔壁表面形成的均匀银质起始导电层的表面，形成一层较厚的电镀铜层。
[0135]
(6)激光去除非线路区域的铜箔及其上面覆盖的pet膜
[0136]
使用德中circuitcam软件计算出线路绝缘包络线路径、非线路区域(即需去掉的铜箔区域，包括铜箔及铜箔上覆盖的pet膜)的分条分片路径、加热剥离去除路径(铜箔和pet膜的去除路径)。
[0137]
路径数据导入德中dct
‑
s5设备的dreamcreator设备操作软件中，板子至于设备平台，ccd自动对位后，激光自动加工，主要加工参数如下：
[0138][0139]
(7)双面热压pet膜作为阻焊膜
[0140]
使用德中dct
‑
mp300层压机对完成叠片的双面板及pet膜进行层压，层压时使用硅橡胶垫作为热压合衬垫，热压合阶段及参数如下：
[0141][0142]
(8)激光去除焊接区(焊盘及部分插件孔)表面pet膜
[0143]
本步骤采用德中dct
‑
u6设备，配备355nm皮秒激光器。
[0144]
本流程细分为两步步：a、采用聚焦方式，沿需要去除pet膜的孔边缘和焊盘边缘加工轮廓线，保证将pet膜切割透而尽量不伤底层的铜箔，孔正上方上覆盖的pet膜因其下层没有与任何其他层接触，会自动脱落，随后被在线真空集尘装置吸走；b、采用离焦大光斑的方式，针对焊盘表面覆盖的pet膜进行逐条填充线加工，光蚀去除，采用铜参数下增加遍数的方式，清除焊盘表面残余物并对铜面进一步清理，达到直接可焊接的程度。
[0145]
本步骤涉及的关键激光加工参数如下：
[0146][0147]
(9)添加焊料，装联元器件
[0148]
向焊盘等焊接区添加固体导电膏，进行元器件装联，过回流焊进行终固化。
[0149]
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。