專利名稱：：一種電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電路板的制作方法，尤其是涉及在板面上鑲嵌銅散熱片的電路板制作方法。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的高速發(fā)展，越來(lái)越多的集成芯片用在復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)上，同時(shí)電路板也越來(lái)越小型化，大量的電子元件密集，這對(duì)于一些大功率或者要保持低溫的器件，如何散熱成為一個(gè)較大的難題。通常的情況是在發(fā)熱元件的表面貼裝散熱片，這樣的設(shè)計(jì)雖解決了散熱問(wèn)題但卻使得成品的體積大大增加，不利于產(chǎn)品高度集成化。為了減小產(chǎn)品體積同時(shí)可以達(dá)到良好散熱效果，一種將銅散熱片鑲嵌到電路板里的設(shè)計(jì)就應(yīng)運(yùn)而生。而這個(gè)設(shè)計(jì)在電路板的制作流程中從未出現(xiàn)過(guò)，需要工程人員在現(xiàn)有的PCB生產(chǎn)流程上去設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)該電路設(shè)計(jì)的制作流程，并最終得到可以商品化的鑲嵌有銅散熱片的電路板。傳統(tǒng)的電路板制備工序包括壓板、鉆孔、沉銅、4!電、外層干菲林、線電、外層蝕刻和表面處理工序？為了保證足夠的散熱效果，對(duì)銅散熱片的直接要求多為8.25腿-10.25腿之間，因此，使用通常的制作工序鑲嵌銅散熱片的時(shí)候，容易出現(xiàn)結(jié)合不牢固，鑲嵌處彎曲變形較大，板面的平整度不高的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種將銅散熱片鑲嵌在電路板上的制作方法，通過(guò)該方法制備出的電路板，其鑲嵌的銅散熱片與板體結(jié)合牢固，彎曲變形小，平整度高。本發(fā)明的技術(shù)解決手段是一種電路板的制作方法，包括壓板、鉆孔、沉銅、板電、外層干菲林、線電、外層蝕刻、鑲嵌、表面處理工序，其中壓板工序中，包括熱壓步驟和冷壓步驟，其中熱壓時(shí)間為180fflin,系統(tǒng)抽真空絕壓20000Pa(0.204Kgf/cm2)，控制壓一反壓力為5.265-25.207Kgf/cm2，溫度為150-20(TC，冷壓時(shí)間為60min，壓力控制132.6Kgf/cm2，溫度為20°C;鉆孔工序中，控制鉆咀轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分鐘，入板速度為10英寸/分鐘，退板速度為100英寸/分鐘；板電工序中，控制CuS04的濃度為60-90g/L,H2S04濃度為180-220g/L，氯離子CI/濃度控制為40-70卯m，污染指數(shù)<0.12mA，添加劑ST-2000BST為10-30ml/L，添加劑ST-2000CST為0.15-1.Oml/L,電流偏差控制在±6%，溫度控制在24-32°C，板電參數(shù)為24ASF/30min;線電工序中，控制CuS04的濃度為60-90g/L，H2SOw農(nóng)度為200-240g/L,氯離子CL—濃度控制為40-70ppm,污染指凄t<0.12mA,添加劑ST-2000BST為10-30ml/L,添加劑ST-2000CST為0.2-1.Oml/L,電流偏差控制在±5%，溫度控制在24-32。C,線電參數(shù)為12.5ASF/115min;鑲嵌工序中，包括;險(xiǎn)查銅粒，定位銅粒和PCB;f反，壓合銅粒與PCB板成一體，測(cè)量平整度以及外觀全檢步驟，其中定位銅粒和PCB板步驟中，控制壓力10±0.5Kgf/cm2,時(shí)間10秒，在壓合銅粒和PCB才反步驟中，控制壓力為10±0.5Kgf/cm2,時(shí)間10秒。作為一種優(yōu)化方式，所述壓板工序的熱壓步驟中，熱壓30分鐘后，壓板壓力從5.265Kgf/cii^升至25.207Kgf/cm2,并保持到105分鐘后降低壓板壓力至3.601Kgf/cm2?？梢蕴岣甙搴窬鶆蛐?，提高后期鑲嵌的可靠性。所述鉆孔工序中，每個(gè)鉆孔由所述鉆咀分三次鉆成，三次鉆進(jìn)深度的比例為30%:30%:40%。可以防止在鉆取大孔徑時(shí)容易出現(xiàn)的披峰、斷鉆咀等缺陷，容易控制且鉆出的孔徑一致性高。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)控制壓板、鉆孔、板電、線電和鑲嵌工序的參數(shù)，使得電路板的板厚均勻，方便后期鑲嵌作業(yè)，特別是對(duì)較大的銅粒鑲嵌，可以保證定位準(zhǔn)確，結(jié)合效果好，板面平整度高，彎曲變形小。附圖1為本發(fā)明方法中熱壓步驟中的溫度時(shí)間對(duì)應(yīng)圖；附圖2為本發(fā)明方法中熱壓步驟中的壓力時(shí)間對(duì)應(yīng)圖；附圖3為本發(fā)明實(shí)施例的板厚分布圖；附圖4為本發(fā)明實(shí)施例的位置偏差分布圖；附圖5為本發(fā)明實(shí)施例的白圈測(cè)定示意圖；附圖6為本發(fā)明實(shí)施例PCB板的彎曲變形測(cè)定示意圖；附圖7為本發(fā)明實(shí)施例PCB板平整度測(cè)定示意圖；附圖8為本發(fā)明實(shí)施例PCB板平整度測(cè)定示意圖；附圖9為本發(fā)明實(shí)施例的插件面平整度分布圖；附圖10為本發(fā)明實(shí)施例的焊接面平整度分布圖；附圖11為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)合力分布圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例產(chǎn)品要求在1.6mm厚的PCB^反上鑲嵌直徑為8.25mm和10.25mm的銅粒作為散熱片，鑲嵌銅粒的位置要求如下白圈^0.3mm,彎曲變形^100jum，結(jié)合力>60N,平整度要求，插件面C/S為+25/-25jum,焊接面S/S為+85/-85jum。根據(jù)產(chǎn)品的要求提出以下設(shè)計(jì)要求(1)板厚1,6±0.lmm,(2)孔徑±0.05mm;孔位置±0.075mm,(3)電鍍銅厚30-50jum，為實(shí)現(xiàn)上述產(chǎn)品要求，本發(fā)明實(shí)施例采用以下工藝步驟一種電路板的制作方法，包括壓板、鉆孔、沉銅、板電、外層干菲林、線電、外層蝕刻、鑲嵌、表面處理工序，對(duì)于鑲嵌銅粒PCB，壓板、鉆孔、板電和線電(電鍍)、鑲嵌工序?yàn)殛P(guān)鍵工序；其他工序?qū)︺~粒鑲嵌影響小或幾乎沒(méi)有，下面將對(duì)以上四個(gè)關(guān)^l建工序分別說(shuō)明壓4反工序中，包括熱壓步驟和冷壓步驟，其中熱壓時(shí)間為180min,系統(tǒng)抽真空絕壓20000Pa，控制壓板壓力為5.265-25.207Kgf/cm2，溫度為150-200°C,熱壓30分鐘后，壓板壓力/人5.265Kgf/cm2升至25.207Kgf/cm2,并保持到105分鐘后降低壓板壓力至3.601Kgf/cm2;冷壓步驟中冷壓時(shí)間為60min,壓力控制132.6Kgf/cm',溫度為20°C,系統(tǒng)在冷壓步驟開(kāi)始時(shí)停真空，系統(tǒng)真空度自然下降；鉆孔工序中，控制鉆咀轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分鐘，入板速度為10英寸/分鐘，退板速度為100英寸/分鐘，且每個(gè)鉆孔由所述鉆咀分三次鉆成，三次鉆進(jìn)深度的比例為30%:30%:40%;板電工序中，控制CuS04的濃度為60-90g/L,H2S0W農(nóng)度為180-220g/L，氯離子CL—濃度控制為40-70ppm,污染指數(shù)<0.12mA,ST-2000BST為10-30ml/L,ST-WOOCST為0.15-1.Oml/L,電流偏差控制在±6%,溫度控制在24-32°C,板電參數(shù)為24ASF/30min;線電工序中，控制CuS04的濃度為60-90g/L,[^04濃度為200-240g/L，氯離子CI/濃度控制為40-70卯m,污染指數(shù)<0.12mA，ST-2000BST為10-30ml/L,ST-2000CST為0.2-1.Oml/L，電流偏差控制在±5%,溫度控制在24-32°C,線電參數(shù)為12.5ASF/115min;鑲嵌工序中，包括;險(xiǎn)查銅粒，定位銅粒和PCB^反，壓合銅粒與PCB板成一體，測(cè)量平整度以及外觀全檢步驟，其中定位銅粒和PCB板步驟中，控制壓力10±0.5Kgf/cm2，時(shí)間10秒，在壓合銅粒和PCB板步驟中，控制壓力為10±0.5Kgf/cm2,時(shí)間10秒。由于需要對(duì)每個(gè)步驟分別驗(yàn)證效果，由于壓板和電鍍不會(huì)損壞板材，而測(cè)量孔壁銅厚、測(cè)定結(jié)合力，均會(huì)破壞線路板，因此，在壓板時(shí)按照前述步驟制作35塊PCB電路板，壓^反和鉆孔后分別隨機(jī)選取10塊板測(cè)試，電鍍生產(chǎn)時(shí)選取8塊板測(cè)試孔壁銅厚，最后在測(cè)定結(jié)合力時(shí)，因板數(shù)有限，選取其中的4塊板。鉆孔時(shí)是在每塊板上分別鑲嵌18個(gè)直徑為8.25隱的銅粒和18個(gè)直徑為10.25mm。以下分別對(duì)各步驟的實(shí)施予以i兌明。1、壓板工序迭板時(shí)選用六層線路層的線路板結(jié)構(gòu)，其中第1和第6層線路層用0.50Z厚銅箔，第2至第5層線路層用IOZ厚銅箔，第1線路層和第2線路層之間放置2張型號(hào)為7628的半固定片，第2線路層和第3線路層是內(nèi)層板，板料厚度為7.5士lmil，第3線路層和第4線路層之間放置2張型號(hào)為7628的半固定片，第4線路層和第5線路層是內(nèi)層板，板料厚度為7.5士lmil玻璃樹(shù)脂布，第5線路層和第6線路層之間放置2張型號(hào)為7628的半固定片。其中l(wèi)mil為25.4iam,IOZ約為1.35mil，即約為34.29jam。如表l所示，為熱壓步驟中壓力和溫度的設(shè)置時(shí)間(min)壓力Kgf/cm2(psf)時(shí)間(min)溫度('c)6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>熱壓步驟中的溫度和壓力以及時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)附圖1和附圖2。選取壓制后的10塊PCB板，進(jìn)行檢測(cè);險(xiǎn)測(cè)4義器為測(cè)4反厚才幾，型號(hào)MitutoyoID-C150MB，測(cè)量方法制作與PCB設(shè)計(jì)圖形一致的菲林，將其覆蓋在壓后的PCB上，這樣可以準(zhǔn)確測(cè)量銅粒鑲嵌位置的板厚度。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2表2壓;阪后3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>參見(jiàn)附圖3,為板厚度分布圖，從上述數(shù)據(jù)結(jié)果和分析來(lái)看，使用本發(fā)明方法的壓板工序，可以獲取涉及要求的板厚，為后續(xù)工序提供了可靠的PCB電路板。2、鉆孔工序鉆孔是要在PCB上鉆出滿足要求的孔徑、孔位置以及無(wú)披峰、塞孔等問(wèn)題的PCB。針對(duì)于大孔且孔徑精度要求高的PCB,在這之前，業(yè)界中并無(wú)使用這樣的大鉆咀先例，鉆這樣的孔容易產(chǎn)生披峰、斷鉆咀以及不能滿足孔徑、孔位置等要求，因此尋找合適的參數(shù)和鉆孔方法是關(guān)鍵。最終確定鉆鑲嵌銅?？椎膮?shù)如下。鉆才幾HITACHIND-6L180E鉆p且盈柏APEXST8.225ST10.225鉆孔參數(shù)及方法(1)2塊/疊，S=20000RPM，F(xiàn)-10英寸/分鐘，1)=100英寸/分鐘，H-400次；其中S為鉆咀的轉(zhuǎn)速，F(xiàn)為鉆咀鉆入板的速度，U為退板速度，H為鉆咀鉆孔的次數(shù)，鉆1個(gè)孔為1次。(2)采用3段鉆板(即同一個(gè)鉆咀在同一個(gè)孔分3次鉆孔動(dòng)作完成)，第1、2、3次分段鉆的深度比例為30%:30%:40°/。。檢測(cè)儀器設(shè)備針規(guī)東莞正業(yè)電子有限公司0.Olmra規(guī)格；Micro-VuQuantumVisionMeasuringSystems東茺臺(tái)超貿(mào)易企業(yè)有限乂i^司孔徑用針規(guī)測(cè)量，相鄰兩少見(jiàn)格的針規(guī)可通過(guò)孔和不可通過(guò)孔，一個(gè)規(guī)格值為0.Olmm，即得出孔徑值為小規(guī)格針規(guī)值加上0.005mm?？孜恢糜肕ICROVU測(cè)量機(jī)測(cè)量，通過(guò)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相比較得出孔位置精度?？讖降臏y(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3，孔位置的測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表4。參閱圖4，為孔位置偏差分布圖，從上述附圖及表3、4中可以看出，孔徑的效果很好，孔位置也滿足設(shè)計(jì)要求。由于孔徑的測(cè)量是使用針規(guī)，8.22mm(或10.22mm)針規(guī)通過(guò)孔，而8.23mm(或10.23mm)針規(guī)不能通過(guò)孔，數(shù)據(jù)記錄即為8.225mm(或10.225mm)。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>孔徑用針少見(jiàn)測(cè)量，相鄰兩規(guī)格的針規(guī)可通過(guò)孔和不可通過(guò)孔，一個(gè)規(guī)格值為0.Olmm，即得出孔徑值為小規(guī)格針規(guī)值加上0.005mm。鍍銅厚度做切片用顯微鏡測(cè)量。電鍍后孔徑記錄見(jiàn)表5表5電鍍后孔徑記錄_^t，<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從上述表5和表6可以看出，各板的電鍍銅厚度均在設(shè)計(jì)的要求之內(nèi)。4、鑲嵌工序壓合機(jī)廣東鍛壓機(jī)有限公司YD-80壓合車間環(huán)境溫度20-24°C;相對(duì)濕度《50%;靜態(tài)含塵量(直徑O.5微米以上顆粒)<10K;動(dòng)態(tài)含塵量(直徑1.0微米以上顆粒)<10K壓合流程#:查銅?！ㄎ汇~粒與PCB—壓合銅粒與PCB成一體—測(cè)量平整度—外觀全檢檢查銅粒是對(duì)銅粒的外觀檢查，檢查出有氧化及刮花的銅粒。將銅粒定位在PCB上，進(jìn)一步壓合使銅粒全部壓入PCB達(dá)到平整度要求。最后利用H0MMELTESTER測(cè)量平整度和FQC全檢產(chǎn)品外觀。壓合參數(shù)定位銅粒與PCB壓力10±0.5Kgf/cm:壓合銅粒與PCB成一體壓力10±0.5Kgf/cm:檢測(cè)4義器H0廳ELTESTERT1000平整度通過(guò)測(cè)量H0MMELTESTER上顯示的波的高度差得出平整度外觀檢查肉眼檢查外觀可靠性測(cè)試接觸電阻測(cè)試儀器樣￡歐儀上海PC-9A方法在室溫下用樣i歐^f義測(cè)量白圈測(cè)試參見(jiàn)附圖5，白圈4是指銅粒2壓入PCB板1后，銅粒2對(duì)PCB板1內(nèi)層的樹(shù)脂3的損壞而產(chǎn)生的不同位的大小的反光現(xiàn)象。儀器顯微鏡LEICA貝嘉DM2500M方法對(duì)銅粒凸出與孔壁接觸位置做切片用顯微鏡觀察彎曲變形測(cè)試參見(jiàn)附圖6,彎曲變形是指銅粒2壓入PCB板1后，銅粒2對(duì)PCB板1內(nèi)層的樹(shù)脂3和線路層的破壞而產(chǎn)生的線路的彎曲現(xiàn)象。儀器顯微鏡LEICA貝嘉DM250畫方法對(duì)銅粒凸出與孔壁接觸位置做切片用顯微鏡觀察平整度測(cè)試參見(jiàn)圖7和附圖8，平整度是指銅粒2表面與PCB板1兩面的插件面(C/S)5和焊接面(S/S)6之間的高度差。秒秒oo間間于t儀器小型粗糙度儀HOMMELTESTERT1000方法通過(guò)測(cè)量HOMMELTESTER上顯示的波的高度差得出平整度結(jié)合力測(cè)試結(jié)合力是銅粒與PCB板之間的摩擦力。儀器萬(wàn)能材料測(cè)試機(jī)德國(guó)BZ2.5/TNIS方法將PCB經(jīng)過(guò)-40~125°C,1Q0個(gè)循環(huán)+2次回流焊的前處理后，用萬(wàn)能材料測(cè)試才凡測(cè)量。參見(jiàn)表7,為任意抽選的4塊板的結(jié)合力結(jié)果表7結(jié)合力結(jié)果申.位N<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>參見(jiàn)附圖ll,為結(jié)合力分布圖，由上述內(nèi)容可以看出，使用本發(fā)明方法制備的鑲嵌銅散熱片的電路板，其與銅粒之間的摩擦力完全可以滿足設(shè)計(jì)的控制要求和產(chǎn)品要求。參見(jiàn)表8，為11塊板的平整度測(cè)試結(jié)果，表8平整度結(jié)果_單位U!T<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>參閱圖9和圖10,可以看出，使用本發(fā)明的方法制備的PCB電路板，其平整度高，彎曲變形?。淮送?，試驗(yàn)中無(wú)發(fā)現(xiàn)白圈產(chǎn)生，證明本發(fā)明方法設(shè)定的特別控制步驟是有效的，能滿足設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的要求。權(quán)利要求1、一種電路板的制作方法，其特征在于它包括壓板、鉆孔、沉銅、板電、外層干菲林、線電、外層蝕刻、鑲嵌、表面處理工序，其中壓板工序中，包括熱壓步驟和冷壓步驟，其中熱壓時(shí)間為180min，系統(tǒng)抽真空絕壓20000Pa(0.204Kgf/cm2)，控制壓板壓力為5.265-25.207Kgf/cm2，溫度為150-200℃，冷壓時(shí)間為60min，壓力控制132.6Kgf/cm2，溫度為20℃；鉆孔工序中，控制鉆咀轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分鐘，入板速度為10英寸/分鐘，退板速度為100英寸/分鐘；板電工序中，控制CuSO4的濃度為60-90g/L，H2SO4濃度為180-220g/L，氯離子CL-濃度控制為40-70ppm，污染指數(shù)＜0.12mA，ST-2000BST為10-30ml/L，ST-2000CST為0.15-1.0ml/L，電流偏差控制在±6％，溫度控制在24-32℃，板電參數(shù)為24ASF/30min；線電工序中，控制CuSO4的濃度為60-90g/L，H2SO4濃度為200-240g/L，氯離子CL-濃度控制為40-70ppm，污染指數(shù)＜0.12mA，添加劑ST-2000BST為10-30ml/L，添加劑ST-2000CST為0.2-1.0ml/L，電流偏差控制在±5％，溫度控制在24-32℃，線電參數(shù)為12.5ASF/115min；鑲嵌工序中，包括檢查銅粒，定位銅粒和PCB板，壓合銅粒與PCB板成一體，測(cè)量平整度以及外觀全檢步驟，其中定位銅粒和PCB板步驟中，控制壓力10±0.5Kgf/cm2，時(shí)間10秒，在壓合銅粒和PCB板步驟中，控制壓力為10±0.5Kgf/cm2，時(shí)間10秒。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電路板的制作方法，其特征在于所述壓板工序的熱壓步驟中，熱壓30分鐘后，壓板壓力從5.265Kgf/cm2升至25.207Kgf/cm2，并保持到105分鐘后降低壓板壓力至3,601Kgf/cm2。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電路板的制作方法，其特征在于所述鉆孔工序中，每個(gè)鉆孔由所述鉆咀分三次鉆成，三次鉆進(jìn)深度的比例為30%:30%:40%。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種電路板的制作方法，包括壓板、鉆孔、沉銅、板電、外層干菲林、線電、外層蝕刻、鑲嵌、表面處理工序，對(duì)于鑲嵌銅粒PCB，壓板、鉆孔、板電和線電、鑲嵌工序?yàn)殛P(guān)鍵工序。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)控制壓板、鉆孔、板電、線電和鑲嵌工序的參數(shù)，使得電路板的板厚均勻，方便后期鑲嵌作業(yè)，特別是對(duì)較大的銅粒鑲嵌，可以保證定位準(zhǔn)確，結(jié)合效果好，板面平整度高，彎曲變形小。文檔編號(hào)H05K3/00GK101600298SQ20091004100公開(kāi)日2009年12月9日申請(qǐng)日期2009年7月9日優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日發(fā)明者姜文東,湯科文申請(qǐng)人:皆利士多層線路版(中山)有限公司