一种高速PCB的制作方法及PCB

摘要

本发明提供一种高速PCB的制作方法及PCB，包括以下步骤，1)正常的内层图形制作后进行层压；2)层压后减铜到6μm‑8μm；3)对深微孔和一阶盲孔区整体+4.5mil蚀铜开窗；4)激光钻孔完成深微孔、一阶盲孔加工，4)第一次机械钻需要树脂塞孔的通孔；6)第一次孔内金属化；7)第一次通孔背钻；8)真空塞孔；9)干膜盖孔，将对深微孔、一阶盲孔和第一次通孔单边+5mil盖干膜；10)化学减铜+陶瓷磨板减铜到20μm‑25μm；11)机械钻第二通孔；12)第二次孔内金属化和POFV盖帽；13)对第二通孔进行背钻加工，加工出连接型功能孔；14)外层图形转移和蚀刻精细线路图形；15)完成阻焊和表面处理。本发明能实现高复杂高速PCB的制作，制作周期短，成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及电路板的制作方法，尤其涉及一种高速PCB的制作方法及PCB。

背景技术

随着高密度集成电路技术和微电子技术的高速发展，使电子产品的体积变得更轻、更薄、更小，功能高度密集，性能越来越强。目前为达到产品的高速，高密要求，PCB设计将深微孔、盲孔、背钻、POFV(Plating Over Filled Via，需塞孔)、密集线等工艺复合在一起，这对深微孔加工，高厚径比通盲孔电镀工艺能力，高厚径比通、盲孔、背钻孔、树脂塞孔控制，线路精度控制能力，表面处理兼容性等都提出了极大挑战，现有的常规设备和工艺方法难以实现此高速PCB的制作，需要在关键流程采用更先进的设备资源(激光钻孔，脉冲电镀、真空树脂塞机)和开发新的工艺方法来实现高速PCB的制作。现有技术的难以实现高速PCB的制作，品质难以保证，且制作周期长，成本相对比较高。

发明内容

鉴于以上所述，本发明有必要提供一种制作周期短、成本低的制作方法，高速PCB的制作方法及通过所述制作方法制得的PCB。

一种高速PCB的制作方法，包括以下步骤：

1)若干芯板分别在内层图形制作后进行层压，形成一多层板；

2)将多层板的面铜层减铜；

3)对减铜后的面铜层上需要加工深微孔和盲孔的区域进行开窗；

4)对开窗形成的窗孔进行激光钻孔，制得深微孔，阶梯盲孔；

5)对激光钻孔后的多层板进行第一次机械钻孔，制得若干后续需要树脂塞孔的第一通孔；

6)对多层板进行第一次孔内金属化，第一通孔内覆铜，同时多层板的面铜层铜层加厚；

7))对第一次孔内金属化后的多层板的若干第一通孔进行背钻，以加工出功能型背钻孔；

8)通过真空塞孔方式对深微孔，阶梯盲孔、功能型背钻孔以及第一通孔进行树脂塞孔填充；

9)采用干膜盖孔、化学减铜、以及陶瓷磨板方式对多层板的面铜层进行再次减铜；

10)对减铜后的多层板进行第二次机械钻孔，以钻出连接型功能的第二通孔；

11)对多层板进行第二次孔内金属化和已树脂塞孔的孔进行盖帽镀铜；

12)对若干第二通孔进行背钻加工，加工出信号传输的过孔；

13)对多层板进行外层图形转移和蚀刻精细线路图形。

进一步地，步骤1)中，所述芯板具有基材层及形成在基材层底面的底铜层，芯板在压合前，若干芯板的底铜层上形成信号传输线路、屏蔽层以及镂空区，镂空区以供激光或机械钻孔穿过。

进一步地，步骤2)中减铜厚度至6μm-8μm。

进一步地，步骤3)中，开窗孔时，窗孔的直径尺寸比盲孔直径尺寸宽4.5mil。

进一步地，步骤4)中，深微孔为激光烧蚀上芯板的基材层后，并且经过基材层底面底铜层的镂空区，至下方芯板的底铜层处形成。

进一步地，步骤8)中，垂直真空塞孔机将低膨胀系数的热固型树脂对深微孔、盲孔、背钻孔以及通孔进行塞孔，塞孔需要从CS、SS两面塞，第一次塞孔从背钻孔数多的一面先塞，再反过来塞另外一面；塞孔树脂固化后塞孔凹陷不可超过75μm，后续将进行POFV盖帽镀铜，作为焊接点。

进一步地，步骤9)中，首先通过砂带磨板磨平板面预设的厚度，将板面残留树脂去除干净。

进一步地，步骤9)中，干膜封盖的尺寸超出孔口边缘5mil。

进一步地，步骤9)中，干膜封盖孔后通过化学减铜，将面铜铜厚减至20μm-25μm。

进一步地，步骤9)中，化学减铜后，再通过砂带磨板将干膜盖孔处的突出铜进行减铜磨平。

相较于现有技术，本发明提供的高速PCB的制作方法，通过采取一次压合方式和深微孔，取代传统的逐次层压技术，并采用盲孔蚀铜方式激光完成深微孔和一阶盲孔的制作，再钻出需要树脂塞孔的POFV的孔，完成一次电镀后，通过背钻的方式将信号孔(直径0.25mm)进行背钻，去除影响信号传输的多余残铜，再采用真空塞孔机将孔内塞好树脂，使用砂带磨板机磨平板面，再采用干膜将孔盖住后进行减铜，减铜后再通过砂带磨板机磨平板面，再通过第二次钻孔(压接孔)，第二次电镀完成孔内金属化和POFV盖帽镀铜，外层图形的转移和蚀刻精细线路的新的工艺制作方法完成高速PCB的制作，制作周期短、成本低。

附图说明

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，描述中的附图仅仅是对应于本发明的具体实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，在需要的时候还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高速PCB的制作方法的流程示意图；

图2为本发明内层图形制作后的芯板进行层压后形成的压合板的结构示意图；

图3为压合板在表面减铜并且对盲孔区蚀铜开窗后的结构示意图；

图4为压合板在开窗后的窗孔进行激光钻孔完成深微孔、一阶盲孔加工后的结构示意图；

图5为压合板在深微孔、一阶盲孔加工后的压合板完成机械钻孔后的结构示意图；

图6为压合板在机械钻孔后进行第一次孔内金属化后的结构示意图；

图7为压合板在第一次孔内金属化后通过背钻去除多余孔铜并且通过真空塞孔将深微孔和VIA孔进行塞孔后的结构示意图；

图8为压合板塞孔后选择干膜进行减铜后的结构示意图；

图9为压合板在减铜后采用陶瓷磨板去除孔口突点后的结构示意图；

图10为压合板在去除孔口突点后进行第二次钻孔后的结构示意图；

图11为压合板在二次钻孔后的进行第二次孔内金属化后的结构示意图；

图12为压合板在第二次孔内金属化后进行外层图形转移和蚀刻图形，阻焊和表面处理后的结构示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达成预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1，一种高速PCB的制作方法，采用全新的工艺路线实现高速PCB的制作。具体制作步骤如下：

1)若干芯板分别在内层图形制作后进行层压，形成一多层板；请参阅图2，多层板10通过若干芯板11压合形成，在多层板10的上下表面形成有面铜层111，面铜层111的厚度标配为17μm-34μm铜箔，因为高速板材压板时流动性较差使用17μm铜箔容易起皱，为改善此问题本发明实施例采用34μm铜箔进行压板。每一芯板11具有基材层113及形成在基材层113底面的底铜层115，两两芯板11之间通过半固化片12连接，半固化片12连接在芯板11的基材层113顶面与另一芯板11底面的底铜层115之间，面铜层111较层压的多层板10中间位置的底铜层115的厚度厚，面铜层111可在层压后，在多层板10表面进行镀铜形成。进一步地，芯板11在压合前，若干芯板11的底铜层115上形成有镂空区1151，镂空区1151未有铜而可供激光穿过。

2)将多层板的面铜层减铜；将面铜层厚度减至6μm-8μm，通过减铜，以便在后续孔内金属化后，将减铜后的面铜层加厚，从而面铜层的厚度可维持在适当的铜厚，以便后续外层精细线路蚀刻制作，因为铜厚越薄，蚀刻线路精度越好控制，否则未经减铜后的面铜层在后续孔内金属化后，面铜层厚度进一步加厚，不利于蚀刻线路精度控制。减铜的方式采用化学减铜，即通过硫酸与双氧水组合的药水与铜进行反应，从而达到减铜目的。

3)对减铜后的面铜层上需要加工深微孔和盲孔的区域进行开窗。请参阅图3，在多层板10顶层的面铜层111上进行蚀刻后开设若干窗孔21，本实施例图示为两处。开窗孔21时，窗孔21的直径尺寸比盲孔整体直径尺寸宽4.5mil左右，将面铜开窗的目的是减少激光烧蚀铜箔的难度，因金属铜面在激光烧蚀时铜面反光，吸收热量较低，故激光难以烧蚀，通过机械开窗提高深微孔和盲孔的生产效率，整体+4.5mil开窗的目的是减少盲孔开窗和激光烧蚀的对位偏差影响。

4)对开窗形成的窗孔进行激光钻孔，制得深微孔，一阶盲孔。请参阅图4，对窗孔21进行激光加工，制得深微孔22，一阶盲孔23，其中，深微孔22为激光烧蚀顶部第一芯板11的基材层113后，并且经过第一芯板11基材层113底面底铜层的镂空区1151，将镂空区1151下方的半固化片12以及与半固化片12相接的第二芯板11的基材层113烧蚀，至第二芯板11的底铜层115处，如此形成深微孔22；可以理解，深微孔22可以根据钻深的需要，在深微孔烧蚀方向上对应的芯板的底铜层115上形成镂空区1151，则可满足深微孔的深度要求；呈阶梯的深微孔22可根据需要制作，先烧蚀直径较小的深孔，然后同轴心逐步烧蚀直径逐渐增大且孔深逐渐变浅的若干段，如此，可烧蚀制得阶梯型深微孔。本实施例中一阶盲孔(盲孔未形成若干段，孔段的各处直径相同)，为激光穿过窗孔21直接烧蚀到顶层芯板的底铜层115处形成。

5)对激光钻孔后的多层板进行第一次机械钻孔，制得若干后续需要树脂塞孔的第一通孔(POFV)。请参阅图5，对多层板10进行机械钻孔，获得若干的第一通孔24。机械钻孔是通过数控机床，采用钻刀在预设计处进行钻孔，目的是使得各层线路之间在机械钻孔后通过孔内金属化后进行导通。

6)对多层板进行第一次孔内金属化，以在第一通孔内覆上第一金属层，同时多层板减铜后的面铜层加厚。请参阅图6，对多层板进行金属化处理，金属化方式可选用电镀，如此，在多层板10的深微孔22，一阶盲孔23以及第一通孔24内形成有第一金属层31，第一金属层31在各孔附着的层厚可不尽相同，深微孔22，一阶盲孔23较薄，而在面铜层111附着较厚。第一次孔内金属化后，多层板经过减厚后的面铜层111加厚，达到的厚度不会影响到后续的外层精细线路的制作。外层铜厚越厚，化学蚀铜量就越大，侧蚀量也就越大，这样线路的补偿就越大，精细线路就难以制作，所以降低面铜以较少蚀刻量来满足精细线路的制作。

7)对第一次孔内金属化后的多层板的若干第一通孔进行背钻，去除第一通孔中多余的孔铜，并加工完成功能型背钻孔32。请参阅图7，为了减少在传输线中在信号传输线路中Stubs(多余的镀层线路长度)对高速讯号传输产生伤害，使信号失真(即及形成一段滤波或震荡段)，多层板上对应地进行过孔背钻。如在多层板10的顶面对应的通孔24处钻孔，钻孔的直径较通孔大，钻孔预设的深度，则在多层板10底部的各芯板之间预留金属层31导通；同样，可以在多层板的底面对应的通孔24处钻孔预设深度，则在多层板10的顶部的各芯板之间预留金属层31导通；或者在多层板10顶面的通孔24钻孔预设的深度，并对应地在多层板10底面于同一通孔24向顶面钻孔预设的深度，且两次钻孔未连通，则对应地在未连通处对应的位于多层板的中部的各芯板之间预留金属层31导通。

8)通过真空塞孔方式对若干深微孔，一阶盲孔、功能型背钻孔孔以及第一通孔进行树脂塞孔填充。采用垂直真空塞孔机将低膨胀系数的热固型树脂通过管道将树脂挤入抽完真空形成负压的深微孔、盲孔、背钻孔以及通孔中，塞孔需要从CS、SS两面塞，第一次塞孔从背钻孔数多的一面先塞，再反过来塞另外一面；塞孔树脂固化后塞孔凹陷不可超过75μm，后续将进行POFV盖帽镀铜，作为焊接点。

9)采用干膜盖孔化学蚀刻减铜结合陶瓷磨板方式对多层板的面铜层进行再次减铜。在第一次孔内金属化后，面铜层厚度达至50μm左右，再次减铜将面铜层由50μm减至20μm-25μm。由于多层板开设了深微孔，一阶盲孔、功能型背钻孔以及第一通孔等各种类型的孔，在减铜时不能直接采用磨板的方式减铜，以免损伤孔口包覆铜(wrap)。请参阅图8，首先通过砂带磨板磨平面铜层板面至预设的厚度，将板面残留树脂去除干净，然后选择干膜50对孔口进行封盖，干膜50封盖的尺寸超出孔口边缘大致5mil左右，然后将多层板10的面铜层进行蚀刻减铜，如果不盖干膜直接进行整板减铜，药水会将孔口的包覆铜咬蚀掉，这样在成品焊接元器件时，在高温条件下容易断裂导致开路。蚀刻至预设厚度后停止，然后将干膜50撕除，如此在孔口的外周形成有突起，然后采用陶瓷磨板将孔口的突点磨除，与蚀刻后的面铜层表面平齐(请参阅图9)。如果直接采用砂带磨板，一是砂带磨板整板去除铜量较少，每次磨板去除2μm左右，要达到去除铜量需要磨10多次，不但效率低下、成本高，且容易将板磨变形；蚀刻减铜是通过硫酸与双氧水与铜发生化学反应，从而达到减铜的目的，减铜量通过多层板在设备内停留反应时间(即设备的走板速度)来控制。

10)对减铜后的多层板进行第二次机械钻孔，以钻出连接型功能的第二通孔；请参阅图10，在再次减铜后，多层板10进行第二次机械钻孔，钻出连接型功能的第二通孔，如用于与电器元件等插接的压接孔34。连接型功能的第二通孔对孔径公差要求极为严格，公差通常在±50μm以内，如果在第一次钻孔钻出的话，在真空树脂塞孔时需要采用选择性塞孔，塞孔过程繁琐，并且在第一次整板电镀时将孔内铜厚镀够，再进行POFV第二次电镀时成品压接孔孔径公差难以控制，因此连接型功能的第二通孔不在第一次机械钻孔钻出。

11)对多层板进行第二次孔内金属化和POFV孔(即已经树脂塞孔的孔)进行盖帽镀铜，对应地在多层板的板面以及连接型功能的第二通孔内表面附上第二金属层，并且对需塞树脂的第二通孔进行盖帽。请参阅图11，对多层板10进行第二次钻孔内孔金属化处理和POFV孔上盖帽镀铜，第二次钻孔内孔金属化处理后，在多层板10的板面及功能型背钻孔32内表面形成有第二金属层41，通过POFV孔上盖帽镀铜，以便后续图形蚀刻出在树脂塞孔的孔上做焊点。具体地，镀铜后其孔径公差在±2mil以内，且在树脂塞孔的树脂上镀上≥6μm铜厚，以便此处作为焊接点连接。

12)对若干第二通孔进行背钻加工，加工出信号传输的过孔。

13)对多层板进行外层图形转移和蚀刻图形。请参阅图12，在多层板完成第二次钻孔和第二次孔内金属化及背钻后，在板面贴敷一层感光材料膜，然后通过激光扫描或者图形菲林进行曝光，把设计的线路转移到板面，再通过药水将不需要的感光材料膜进行剥离，露出铜面，再通过蚀刻药水将不需要的面铜反应去除，剩下线路图形。

14)完成阻焊和表面处理，在图形完成后，作为线路都是铜面裸露在空气中，如果线路长期裸露在空气中，铜容易被氧化腐蚀，故在线路表面涂覆一层保护层感光油墨，此保护层另一个作用就是阻止焊接，因为板面的许多焊接元器件的焊盘和焊点是不能被油墨覆盖，需要裸露在外，为防止铜面氧化和容易焊接，在焊盘和焊点处做一个表面处理，先镀上一层镍，再镀上一层金。

综上，通过上述加工过程，可在多层板上加工出深微盲孔、一阶盲孔来增加布线设计密度，且深微孔技术可以看做是“0”STUB的设计，对高速率信号的传输实现了最低的损耗；功能型背钻孔去除PTH孔不用于信号传输的，无用的一段孔铜，以减少Stub长度，从而减少信号损耗，支持信号传输完整性；进行树脂塞孔(包括深微孔、一阶盲孔、通孔、单双面小孔背钻孔等)在塞孔表面进行镀铜作为焊点，减少外层布线空间，提高布线密度等技术设计制作来达到高速PCB制作要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。