公开/公告号CN103687338A
专利类型发明专利
公开/公告日2014-03-26
原文格式PDF
申请/专利号CN201310675152.7
申请日2013-12-11
分类号H05K3/40(20060101);H05K3/42(20060101);
代理机构44224 广州华进联合专利商标代理有限公司;
代理人万志香;曾旻辉
地址 510663 广东省广州市科学城光谱中路33号
入库时间 2023-12-17 02:24:16
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-11-18
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):H05K 3/40 专利号:ZL2013106751527 申请日:20131211 授权公告日:20160608
专利权的终止
2016-06-08
授权
授权
2014-04-23
实质审查的生效 IPC(主分类):H05K3/40 申请日:20131211
实质审查的生效
2014-03-26
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种印制线路板的制作工艺方法,特别是涉及一种线路板高精 度控深钻孔的方法。
背景技术
在印制线路板技术领域中,随着交换,传输,无线和数据通信类电信产品 业务的扩大及技术的提升,众多复杂的系统更依赖于背板上的连线,走线,及 插接的连接器来处理高速数据流,为减少信号的损耗与干扰,在PCB设计中采 用了背钻工艺,且精度要求越来越高,部分设计中,要求目标层以上残留铜的 长度,如图1所示的stub5长度为0.1mm或甚至有更短的要求。在一般的背钻 工艺中,首先要求目标层(即信号层)不允许被钻掉,其次,还要求STUB的 长度越小越好。
然而,传统的背钻工艺中,采用背钻面的最外层加盖板6为导电层,即深 度计算的开始层,如图2所示。此种方法受介质层厚度的影响很大,通常线路 板的板厚公差为10%,也就是说,一款5mm厚的线路板极差可达1mm,这种 差异主要来自于PCB板在进行压合时受流胶的影响,通常板中位置与板边位置 的厚度有偏差,板边通常偏薄,因此背钻或控深钻时常会出现钻深或钻浅的情 况,导致钻穿信号层或stub残留长度太长。传统工艺只能通过首件切片来确认 深度或每块板测量板厚来减少差异,但无法将板边板中的差异消除掉,且过程 控制复杂,不受控;因此,做高精度的背钻几乎无法实现。
发明内容
基于此,本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种线路板高精度 控深钻孔的方法,采用该方法进行控深的背钻或盲孔钻,其钻孔不受介质层厚 度的影响,具有高精度的优点。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种线路板高精度控深钻孔的方法,包括内层图形制作、蚀刻、压合、钻 孔、导电孔制作、导电孔金属化、锣边、控深钻工序;其中:
蚀刻工序中,根据预定设计,对定位层进行蚀刻,将定位层中位于钻孔工 序所钻出孔的孔壁处导电物质蚀刻掉,使该定位层与钻孔工序所钻出的孔绝缘; 所述定位层为压合后位于控深钻孔需达到的目标层的上一层;
钻孔工序中,在需控深钻孔位置处钻孔,钻孔深度为至少钻穿定位层;
导电孔制作工序中,由线路板的底面钻孔,在与上述钻孔工序中不同的位 置钻出导电孔,该导电孔的深度为达到定位层;
导电孔金属化工序中,将导电孔内壁金属化,使定位层通过该导电孔与线 路板的底面导通;
锣边工序中,将线路板进行锣边处理,断开线路板顶面和底面的金属连接;
控深钻工序中,将线路板的底面连接控深钻机的电流感应系统,设置控深 钻的深度,进行控深钻。
本发明提供的线路板高精度控深钻孔的方法,通过增加导电孔的制作,将 目标层的上一层(即定位层)利用导电盲孔导出至线路板底面,使该定位层能 够作为信号感应层,减少了信号感应层到目标层的距离,而从达到消除板厚差 异的目的。并且,由于需要确保控深钻机的钻头到达定位层时才产生回路电流, 开始计算控深钻的深度,首先需要将线路板做锣边处理,断开线路板顶面和底 面的金属连接,并且还需要将定位层中位于钻孔工序所钻出孔的孔壁处导电物 质蚀刻掉,使该定位层与钻孔工序所钻出的孔绝缘,才能保证仅仅只有当钻头 到达定位层时才产生回路电流,确保计算控深钻深度时起点位置的准确性。
在其中一个实施例中,所述导电孔制作工序中,在后续工序中需要锣掉的 区域或线路板的边缘区域钻出导电孔。在上述区域加工导电孔,尽量减少由于 增加了导电孔的设置对整个线路板的设计及后续工艺的影响。
在其中一个实施例中,所述导电孔制作工序中,利用控深盲孔或激光盲孔 的方式加工出导电孔。利用现有的盲孔加工技术来制作导电孔,不会增加技术 难度,具有可行性高的优点。
在其中一个实施例中,所述导电孔金属化工序中,采用沉铜、铜浆灌孔或 银浆灌孔的方式将导电孔内壁金属化。为了使导电孔得到较好的金属化效果, 可根据具体情况,灵活选择不同的金属化方式,如线路板的厚径比较小时,可 用电镀沉铜的方式;如线路板的厚径比较大时,如厚径比超过0.8:1时,可选用 铜浆灌孔或银浆灌孔的方式。
在其中一个实施例中,所述控深钻工序中,控深钻的深度通过以下方法计 算:
z=a+e-K-stub
其中:z为控深钻的深度;
a为定位层的厚度;
e为定位层与目标层的距离;
K为钻尖补偿值;
stub为设计中目标层以上残留的长度。
上述钻尖补偿值K可通过以下公式计算得到:K={(蚀刻开窗区域直径-钻孔 工序所钻出的孔直径)/2}×ctg(а/2),其中,а为钻刀顶角大小(通常为135°)。 stub为根据预定设计所要求值。采用上述深度计算公式,充分考虑了各因素对控 深钻深度的影响,能够计算得到更为准确的深度值。
在其中一个实施例中,所述蚀刻工序中,蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻 出的孔的孔径大0.1-0.15mm。当蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻出的孔的孔径 大0.1mm以内时,可能会存在钻头还未钻到位,电流感应系统就已感应到电流 的存在;当蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻出的孔的孔径大0.15mm以上时,可 能会存在即使钻头钻到位,电流感应系统还未感应到电流的存在。导致产生误 判,影响精度。
在其中一个实施例中,所述钻孔工序中,钻孔深度为钻为通孔。在钻孔工 序中,先钻出通孔,为制作高精度背钻的工序。
在其中一个实施例中,所述导电孔金属化工序中,将导电孔和钻孔工序中 所钻出的通孔同时金属化,并使该通孔与连接控深钻机电流感应系统的底面之 间绝缘。将通孔和导电盲孔同时进行金属化,避免了多次金属化工艺导致的流 程复杂性问题。并将金属化的该通孔与电流感应系统之间断开连接,避免了金 属化的通孔产生保证控深钻的深度计算起始层的准确性。
在其中一个实施例中,所述钻孔工序中,钻孔深度为钻穿定位层。在钻孔 工序中,钻孔深度仅为钻穿定位层的盲孔,为制作高精度控深盲孔的工序。
在其中一个实施例中,在控深钻工序之后,还包括外层图形制作、表面处 理工序。后续的工序可采用常规工艺进行,可利用现有的生产线进行后续流程, 降低了制作难度。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的一种线路板高精度控深钻孔的方法,通过增加制作导电孔,将目 标层的上一层(即定位层)利用导电孔导出至线路板底面,使该定位层能够作 为信号感应层,减少了信号感应层到目标层的距离,使控深钻的深度计算时不 再受线路板板边板中的厚度差异的影响,从而达到消除板厚差异,进行高精度 控深钻孔的目的。
并且,该方法不仅适用高精度的背钻中,同时也适用于高精度的控深盲孔 制作中。
附图说明
图1为背钻工艺中背钻深度示意图;
图2为传统背钻工艺示意图;
图3为实施例1中导电孔制作工序后线路板示意图;
图4为实施例1中导电孔金属化工序后线路板示意图;
图5为实施例1中的控深钻示意图;
图6为实施例2中导电孔金属化工序后线路板示意图;
图7为实施例2中的控深钻示意图。
其中:1.钻头;2.目标层;3.通孔;4.底面;5.stub;6.盖板;7.定位层;8. 导电孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种线路板高精度控深钻孔的方法,包括开料、内层图形制作、蚀刻、压 合、钻孔、导电孔制作、导电孔金属化、锣边、控深钻、外层图形制作、表面 处理工序;其中:
开料、内层图形制作、压合、外层图形制作、表面处理按照常规工艺进行。
蚀刻工序中,根据预定设计,对定位层7进行蚀刻,本实施例中,由于控 深钻的孔径设计为0.35mm,从而将定位层中位于钻孔工序所钻出孔的孔壁处导 电物质蚀刻掉,蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻出的孔的孔径大0.1mm;使该 定位层与钻孔工序所钻出的孔绝缘;所述定位层7为压合后位于控深钻孔需达 到的目标层2的上一层;
钻孔工序中,在需控深钻孔位置处钻孔,钻为通孔3,进行背钻工艺;
导电孔制作工序中,在后续工序中需要锣掉的区域,利用激光钻孔加工盲 孔的方式,由线路板的底面钻孔,在与上述钻孔工序中不同的位置钻出导电孔8, 该导电孔的深度为达到定位层,如图3所示;
导电孔金属化工序中,将导电孔8金属化,并且由于所述导电孔8的厚径 比为0.8:1,选用沉铜的方式将导电孔8内壁金属化,使定位层7通过该导电孔 8与线路板的底面4导通,如图4所示。
锣边工序中,将线路板进行锣边处理,断开线路板顶面和底面4的金属连 接;
控深钻工序中,将线路板的底面连接控深钻机的电流感应系统,根据下述 计算方法计算出控深钻的深度,对控深钻机进行设置,利用钻头1进行控深钻, 如图5所示。
z=a+e-K-stub
其中:z为控深钻的深度,在本实施例中计算为0.176mm;
a为定位层的厚度,在本实施例中为1OZ(0.036mm);
e为定位层与目标层的距离,在本实施例中为0.25mm;
K为钻尖补偿值,在本实施例中为0.01mm;
stub在本实施例中为0.1mm。
通过本实施例的方法制备得到线路板A。
实施例2
本实施例的线路板高精度控深钻孔的方法与实施例1中的方法基本相同, 不同在于:
蚀刻工序中,由于控深钻的孔径设计为0.4mm,从而将定位层中位于钻孔 工序所钻出孔的孔壁处导电物质蚀刻掉,蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻出的 孔的孔径大0.1mm。
导电孔金属化工序中,将导电孔8和钻孔工序中所钻出的通孔3同时金属 化,由于所述导电孔的厚径比为1.2:1,选用铜(银)浆灌孔的方式将导电孔内壁 金属化,使定位层7通过该导电孔8与线路板的底面4导通,并使该通孔3与 连接控深钻机电流感应系统的底面4之间绝缘,如图6所示。
控深钻工序中,定位层的厚度a为1OZ,定位层与目标层的距离e为0.4mm, stub设计为0.3mm,钻尖补偿值K为0.01mm,计算得到控深钻的深度z为0.126 mm。对控深钻机设置好后,即开始控深钻,如图7所示。
通过本实施例的方法制备得到线路板B。
实施例3
本实施例的线路板高精度控深钻孔的方法与实施例1中的方法基本相同, 不同在于:
蚀刻工序中,由于控深钻的孔径设计为0.45mm,从而将定位层中位于钻孔 工序所钻出孔的孔壁处导电物质蚀刻掉,蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻出的 孔的孔径大0.15mm。
钻孔工序中,在需控深钻孔位置处钻孔,钻孔深度为钻穿定位层,进行高 精度控深盲孔的工艺;
导电孔制作工序中,在线路板的边缘区域,利用控深钻孔加工盲孔的方式, 钻出导电孔,
导电孔金属化工序中,仅将导电孔金属化,且由于所述导电孔的厚径比为4: 1,选用铜(银)浆灌孔的方式将导电孔内壁金属化。
控深钻工序中,定位层的厚度a为1OZ,定位层与目标层的距离e为0.4mm, stub设计为0.2mm,钻尖补偿值K为0.017mm,计算得到控深钻的深度z为 0.218mm。对控深钻机设置好后,即开始控深钻。
通过本实施例的方法制备得到线路板C。
实施例4
本实施例的线路板高精度控深钻孔的方法与实施例3中的方法基本相同, 不同在于:
蚀刻工序中,由于控深钻的孔径设计为0.5mm,从而将定位层中位于钻孔 工序所钻出孔的孔壁处导电物质蚀刻掉,蚀刻区域的直径比钻孔工序所钻出的 孔的孔径大0.15mm。
控深钻工序中,定位层的厚度a为1OZ,定位层与目标层的距离e为0.4mm, stub设计为0.1mm,钻尖补偿值K为0.017mm,计算得到控深钻的深度z为 0.318mm。对控深钻机设置好后,即开始控深钻。
通过本实施例的方法制备得到线路板D。
实施例5采用本发明的高精度控深钻孔方法制备得到的线路板钻孔精度测试
以下将上述实施例1-4的方法制备得到的线路板以及采用常规背钻方法得 到的线路板进行测试,考察其控深钻孔的精度。
其中,常规背钻方法为,将背钻面的最外层做为导电层,即深度计算的开 始层,无需进行导电孔的制作,通过首件切片的方式来确定控深钻的深度,得到 线路板E和F。
将实施例1-4的方法和常规背钻方法制备得到的线路板进行切片,测量控深 钻孔的底部到下层目标层之间的距离L,结果如下表1所示。
表1对不同孔深钻方法制的线路板进行考察
通过上述表1,我们可以看出,采用实施例1-4的高精度控深钻孔进行控深 钻孔,不受板边板中的厚度差异影响,可以设计更短的stub值,并且不会由于 较短的stub导致钻穿信号层出现较高的废板率,并且具有更好的精密度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细, 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域 的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,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。因此,本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。
机译: 深孔钻孔设备和深孔加工方法,深孔评估设备和深孔评估方法以及位置偏差评估方法,深孔钻孔设备的光轴调整装置和深孔评估装置,光轴调整方法
机译: 印刷线路板钻孔入口板,以及使用印刷线路板钻孔入口板的印刷线路板钻孔方法
机译: 深钻孔头和用于钻削工件的深钻孔方法