一种具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法及PCB【掌桥专利】

文献发布时间：2024-04-18 19:58:30

技术领域

本发明涉及PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)领域，尤其涉及一种具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法及PCB。

背景技术

随着高密化发展，PCB的孔与孔间距越来越小，已经没有足够空间给背钻孔做孔环(孔环指的是与孔铜连接的环状铜环，设置在PCB表面，也叫“孔环”或“铜环”)保护，如果背钻孔的孔环过小，在应用过程中可能会出现孔环剥离现象，而剥离的孔环在掉落至PCB的其它位置时则可能会引发短路风险，因此，在一些应用场景中需要PCB上的背钻孔无孔环设计。

当前，具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作工艺为：

1)先对一钻后的PCB进行沉铜及板电，再使用干膜贴覆于PCB的板面，经曝光显影，仅保留覆盖于各个拟制作背钻孔的无孔环设计区域的干膜，去除其它位置的干膜，从而在各个拟制作背钻孔外周分别形成相互分离且圆环形干膜，该圆环形干膜的中间具有开窗(开窗孔径通常比内部的拟制作背钻孔的通孔孔径大2mil)以使得相应拟制作背钻孔的孔口区域裸露于外；然后进行图电镀铜镀锡。

2)先使用钻刀穿过拟制作背钻孔的无孔环设计区域的干膜，钻孔深度达到预设定值要求以使其stub值在要求范围内，然后通过碱性蚀刻线SES，先去掉覆盖于背钻孔环设计区域的干膜，进碱性蚀刻段后退锡，即获得单面无孔环的背钻孔。

3)使用干膜覆盖PCB，曝光显影后，干膜仅覆盖在背钻孔及其周围呈圆环形的基材区域表面，经过酸性蚀刻线(DES)后去除干膜，从而形成外层图形。

在上述步骤3)中，需要要求蚀刻药水不能进入背钻孔内，以确保stub值和孔铜完整。但是因为各种影响因素，覆盖于背钻孔及其周围基材区域表面的干膜的附着力不佳，较为容易损坏及脱落，失去抵抗蚀刻药水流入背钻孔内的作用，最终造成蚀刻药水进入背钻孔内咬蚀孔铜，出现背钻孔不同程度的孔无铜现象，导致品质异常。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法及PCB，以克服因干膜贴附背钻孔无环基材区附着力不佳，容易被损坏及脱落造成蚀刻药水流入背钻孔内的缺陷。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法，包括：

S1、先对PCB进行一钻以及沉铜板电，再经外层影像转移工序在PCB的需背钻面的指定区域覆盖第一次干膜，并在第一次干膜的覆盖于拟制作背钻孔孔口区域的位置进行开窗；然后，对PCB进行图形电镀以加厚孔铜厚度和面铜厚度，之后镀锡；

所述指定区域包括：至少两个相邻拟制作背钻孔的无孔环设计区域，以及用于将至少两个相邻无孔环设计区域连通的孔周连通区域；其中，所述无孔环设计区域仅包括圆环本体区域，或者所述无孔环设计区域包括圆环本体区域，以及由圆环本体区域向外周的非外层图形制作区域延伸形成的不规则凸出区域；

和/或，所述指定区域包括各个拟制作背钻孔的无孔环设计区域，且所述无孔环设计区域包括圆环本体区域，以及由圆环本体区域向外周的非外层图形制作区域延伸形成的不规则凸出区域；

S2、以所述PCB的需背钻面为入钻面，在一钻孔的基础上进行背钻后，去除所述第一次干膜，并通过碱性蚀刻去除所述第一次干膜所覆盖区域的面铜，之后退锡，获得单面无孔环的背钻孔；

S3、先通过外层影像转移工艺，在所述PCB的需背钻面的所述指定区域、各个背钻孔的孔口区域以及外层图形制作区域，精准覆盖第二次干膜，再输送PCB通过酸性蚀刻线，然后去除第二次干膜，获得外层图形。

可选的，所述无孔环设计区域，包括：圆环本体区域，以及由圆环本体区域向外周的非外层图形制作区域延伸形成的不规则凸出区域。

可选的，所述两个相邻拟制作背钻孔的无孔环设计区域，通过相应的孔周连通区域，连通形成8字形结构。

可选的，所述PCB制作方法还包括：

在覆盖第二次干膜前，检测PCB的面铜厚度，若PCB的面铜厚度超过预设厚度阈值，则对PCB的面铜进行减铜处理。

可选的，所述S3中，将PCB按照背钻孔的孔口朝下的状态通过所述酸性蚀刻线。

可选的，所述S3中，输送PCB通过酸性蚀刻线的速度低于正常速度，所述正常速度为3m/min供参考。

可选的，所述PCB制作方法还包括：在覆盖第二次干膜的步骤中，对第二次干膜先冷压两次，翻面后再通过滚轮辊压。

可选的，所述S1中，

若背钻孔的孔径不大于0.5mm，则背钻孔的无孔环设计区域与最邻近线路的距离设计值不小于3mil，背钻孔的无孔环设计区域与背钻孔的孔边的最远距离不超过20mil；

若背钻孔的孔径大于0.5mm，则背钻孔的无孔环设计区域与最邻近线路的距离设计值不小于3mil，背钻孔的无孔环设计区域与背钻孔的孔边的最远距离不超过30mil。

一种PCB，所述PCB按照以上任一项所述具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

与传统的各个背钻孔的无孔环设计区域采用相互分离独立的设计方式不同，本发明实施例利用新增的孔周连通区域来将各个背钻孔的无孔环设计区域连通，进而利用覆盖于孔周连通区域的干膜来将至少两个相邻背钻孔的无孔环设计区域表面的干膜连通成一个整体，这样既能够增加干膜的实际整体附着面积，又能够使得相邻两个背钻孔的无孔环设计区域表面的干膜相互牵制，从而有效提升整个干膜的附着力，避免在后续PCB通过酸性蚀刻线时药水进入背钻孔内，保证产品品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法流程图；

图2为本发明实施例提供的两个相邻背钻孔的无孔环设计区域连通形成的8字形结构示意图；

图3为本发明实施例提供的单个背钻孔的无孔环设计区域的形状示意图；

图4为本发明实施例提供的PCB经过外层1和外层2处理后的对比示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在现有技术中，各个背钻孔的无孔环设计区域为相互分离独立的常规圆环形结构，使得覆盖于各个背钻孔的无孔环设计区域的干膜相互分离且呈圆环形结构，在各种因素的影响下，单个圆环形干膜的附着力不佳，较为容易损坏及脱落，失去抵抗蚀刻药水流入背钻孔内的作用，最终造成蚀刻药水进入背钻孔内咬蚀孔铜，出现背钻孔不同程度的孔无铜现象，导致品质异常。

经分析，影响干膜附着力不佳的主要因素为：

A、单个背钻孔外周能够为圆环形干膜提供的可附着的圆环形基材面积(也即圆环形的无孔环设计区域面积)过小。示例性的，如图4所示，一钻通孔孔径d为0.25mm，背钻孔孔径D为0.45mm，也即D＝d+8mil；背钻孔的孔边到线路铜的最近距离为10mil，曝光机精度具有2mil偏差，则在不影响线路制作的前提下，能够为圆环形干膜提供的可附着的圆环形基材区域的内环孔径为D、外环孔径最大为D+10mil-2mil，此时单个圆环形干膜的可附着区域的最大宽度为8mil。显而易见的，单个圆环形干膜的可附着面积比较小。

为此，请参阅图1，本发明实施例提供了一种具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法，包括：

S1、先对PCB进行一钻以及沉铜板电，再在PCB的需背钻面的指定区域覆盖第一次干膜，并在第一次干膜的覆盖于拟制作背钻孔通孔孔口区域的位置进行开窗；然后，对PCB进行图形电镀以加厚孔铜厚度和面铜厚度，之后镀锡；

所述指定区域包括：至少两个相邻拟制作背钻孔的无孔环设计区域，以及用于将至少两个相邻无孔环设计区域连通的孔周连通区域；其中，所述无孔环设计区域仅包括圆环本体区域，或者所述无孔环设计区域包括圆环本体区域，以及由圆环本体区域向外周的非外层图形制作区域延伸形成的不规则凸出区域；

和/或，所述指定区域包括各个拟制作背钻孔的无孔环设计区域，且所述无孔环设计区域包括圆环本体区域，以及由圆环本体区域向外周的非外层图形制作区域延伸形成的不规则凸出区域。

S2、以所述PCB的需背钻面为入钻面，在一钻孔的基础上进行背钻后，去除所述第一次干膜，并通过碱性蚀刻去除所述第一次干膜所覆盖区域的面铜，蚀刻之后退锡，获得单面无孔环的背钻孔。

S3、先在所述PCB的需背钻面的所述指定区域、各个背钻孔的孔口区域以及外层图形制作区域覆盖第二次干膜，再输送PCB通过酸性蚀刻线，然后去除第二次干膜，获得外层图形。

综上，与传统的各个背钻孔的无孔环设计区域采用相互分离独立的设计方式不同，本发明实施例利用新增的孔周连通区域来将各个背钻孔的无孔环设计区域连通，进而利用覆盖于孔周连通区域的干膜来将至少两个相邻背钻孔的无孔环设计区域表面的干膜连通成一个整体，这样既能够增加干膜的实际整体附着面积，又能够使得相邻两个背钻孔的无孔环设计区域表面的干膜相互牵制，从而有效提升整个干膜的附着力，避免在后续PCB通过酸性蚀刻线时药水进入背钻孔内，保证产品品质。

同时，在无孔环设计区域采用由圆环本体区域及不规则凸出区域组成的非常规结构设计时，如图3所示。不同于常规的圆环形结构，本实施方式中无孔环设计区域，由常规圆环本体区域向外周空闲的非外层图形制作区域进行延伸，从而增加了可附着面积，提升了干膜的附着力，进一步降低干膜损坏甚至脱落的风险。

需要说明的是，上述的对至少两个相邻背钻孔的无孔环设计区域采用连通设计方式，以及上述的对无孔环设计区域采用非常规结构设计方式，这两种方式可以单独应用，也可以同时应用，本发明对此不作具体限定，均能够提高干膜的附着力。

需要说明的是，无孔环设计区域相连通的背钻孔的数量具体不作限定，且孔周连通区域的具体形状也不做限定，只要不影响外层线路图形的布置即可。示例性的，在无孔环设计区域相连通的背钻孔的数量为两个的情况下，两个相邻拟制作背钻孔的无孔环设计区域通过相应的孔周连通区域，可连通形成8字形结构，如图2所示。

同时，为避免干膜影响周围的外层线路，需要保证两点：

背钻孔的孔径D≤0.5mm的情况下，背钻孔的无孔环设计区域与最邻近线路的距离设计值不小于3mil，背钻孔的无孔环设计区域与背钻孔的孔边的最远距离不超过20mil，此时干膜附着力可以给其覆盖的背钻孔内铜层提供无品质风险的保障；

背钻孔的孔径D＞0.5mm的情况下，背钻孔的无孔环设计区域与最邻近线路的距离设计值不小于3mil，背钻孔的无孔环设计区域与背钻孔的孔边的最远距离不超过30mil，此时其干膜附着力可以给覆盖背钻孔内铜层提供无品质风险的保障。

经分析，除了干膜的附着面积过小之外，影响干膜附着力不佳的主要因素还有以下两点：

B、干膜附着力受到外层铜层厚度制约：无孔环基材区域与周围外层铜层位置的高低差受铜厚影响，外层铜层越厚，高低差越大，需要用到的干膜厚度越厚(其填充能力越好)，但干膜越厚其解析能力越差。例如：外层铜厚度达到60um以上，一般外层干膜厚度30um左右，压膜时，背钻孔的无孔环设计区域(基材区)不能被干膜充分填平，部分干膜不能接触到基材与铜层分界处的底部，使得干膜的实际覆盖面积小于无孔环设计区域的理论面积，面积减小，附着力不足，干膜在显影时冲洗脱落。

为此，本发明实施例中PCB制作方法还包括：在覆盖第二次干膜前，检测PCB的面铜厚度，若PCB的面铜厚度超过预设厚度阈值，则对PCB的面铜进行减铜处理；或者优化板电参数，确保面铜厚度在管控范围内。这样，可以有效规避背钻孔附近铜层与基材层位置高低差过大，影响干膜的附着力。

C、干膜附着力易受到受外力影响：单面无孔环背钻板外层前处理生产，往往都是背钻孔朝上生产，背钻孔内呈漏斗状，传输速度快，孔内水不易被烘干。压膜后，过蚀刻机高温时，容易受水汽膨胀，干膜凸显气泡，过在DES水平线中，显影机和蚀刻机喷嘴压力下，喷淋冲洗时，干膜被损坏脱落，失去抵抗蚀刻药水流入背钻孔内作用，蚀刻药水渗漏进入背钻孔内，咬蚀孔铜，出现孔无铜现象。

为此，本发明实施例中PCB制作方法还包括：制造工单规定单面背钻孔朝下放进前处理线，降慢传输速度至正常的约70％，例如正常速度3m/min，生产无孔环背钻板的速度降为2m/min。作业前做烘干效果测试，确保烘干段烘干。压膜速度同前处理速度，且冷压两次，第二次翻面，再次通过滚轮压力，把干膜填平背钻孔无孔环区域，达到良好附着力。

下面以运用在服务器类产品中的16层PCB为例，详细完整的介绍该16层的具有单面无孔环背钻孔的PCB制作方法：

1)开料，依据客户要求尺寸，裁切相应尺寸，例如620mm*520mm，然后进行Tg+10℃烘烤4H，待冷却常温，进行下工序作业。

2)内层，依据工程图纸，制作相关的影像转移资料，LDI机曝光显影出来，蚀刻线路图形。

3)压合，棕化后熔合，叠板检查无异常，使用H/H铜箔，专用程序进行压合作业。

4)钻孔，依据正常高难度参数生产，首件确认合格后量产。

5)沉铜板电，在通孔内形成孔铜厚度Min：10um，面铜厚度21-27um，满足客户控制要求。

6)外层1制作：贴膜、曝光和显影，无孔环背钻孔，采用“8”字两孔设计，离铜边Min：3mil间距，背钻孔对应的通孔单边+2mil开窗露孔环，无孔环距背钻孔边19.7mil。

7)图形电镀：通过一面干膜开窗圆孔，和另一面未盖干膜通孔，在电化学反应下加厚孔铜厚度达到要求：Min:28um,板面铜层厚度40-50um，实际生产孔铜30um，面铜42um。

8)背钻：铜环通过背钻方式去除，利用背钻刀物理切削作用，制作出背钻孔无Ring环部分区域。

9)闪蚀：通过SES线体，先去膜，把需制作无孔环区域的未背钻掉干膜去干净，露出铜层，再通过碱性蚀刻液快速闪蚀，将孔内残留铜丝和孔口附近铜环蚀刻干净。

10)树脂塞孔：通过使用真空塞树脂机，把需塞孔通孔，塞满树脂，烘烤后，研磨平。

11)外层2：参考外层1设计外层图形，把背钻孔的无孔环区域及孔周连通区域全部干膜封盖，无孔环区离背钻孔边19.7mil，离最近铜PAD边3mil。曝光显影后，全部使用AOI检验，背钻孔无孔环区域，干膜覆盖率达到100％，蚀刻后全检背钻孔无铜率0％，如图4所示。

综上，与现有技术相比，本发明提供的具有无孔孔环背钻孔的制作方法，了采用两次外层图形制作：外层1正片图形制作和外层2负片图形制作，以及背钻和闪蚀工艺，能够确保铜环去除干净，stub值完整，避免影响pcb板信号传输；外层负片图形制作保留全分铜环，通过背钻去除部分的铜环，SES碱性蚀刻去除余下的铜环，最后；外层负片图形制作，把单个无孔环在外层1，使用“8”连孔，把相近两个无环背钻孔中间铜皮打通，盖干膜后形成椭圆形。闪蚀后椭圆形露基材区域，增大露基材面积，后面线路制作盖干膜贴得紧，能够预防蚀刻药水进孔，避免最后出现背钻孔无铜现象。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种PCB，该PCB按照以上所述具有单面无孔环的背钻孔的PCB制作方法制成。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。