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PCB（Printed Circuit Board），中文名稱為印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣相互連接的載體。PCB由絕緣底板、連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導(dǎo)電線路和絕緣底板的雙重作用。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。
PCB內(nèi)部設(shè)置有多層線路結(jié)構(gòu)時(shí)，通常需要將多張芯板進(jìn)行層疊壓合，從而獲得具有多層內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)的PCB，具有多層內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)的PCB又稱多層PCB。半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能不斷提升、產(chǎn)品面積的不斷縮小、且功耗越來(lái)越低，為了更好地適配半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能，半導(dǎo)體測(cè)試板等載體板的層次不斷增加、且間距也在不斷縮小，當(dāng)前30～60層的PCB已經(jīng)被普遍使用，而60層以上的PCB也在逐步投入生產(chǎn)使用。
在PCB的制造領(lǐng)域中，內(nèi)部層結(jié)構(gòu)數(shù)量多的PCB存在明顯的脹縮匹配性問(wèn)題，在PCB生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如蝕刻、烘板、壓合、磨板等工序都會(huì)對(duì)PCB的脹縮造成影響，而PCB的層間脹縮程度不一致會(huì)直接影響PCB內(nèi)部層結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)度，進(jìn)而影響PCB的性能，次外層層間的脹縮差異大是導(dǎo)致PCB內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)缺陷的主要因素。
加熱壓合是PCB制作過(guò)程中造成內(nèi)部膨脹差異最明顯的一個(gè)加工環(huán)節(jié)，相關(guān)技術(shù)中，對(duì)PCB進(jìn)行壓合制作時(shí)，通常是先將芯板進(jìn)行層疊，再將層疊好的層疊結(jié)構(gòu)放在壓合機(jī)進(jìn)行加熱壓合，加熱過(guò)程中，PCB受熱膨脹，會(huì)與兩側(cè)的壓合面之間發(fā)生相對(duì)位移，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的摩擦力會(huì)導(dǎo)致PCB內(nèi)部和外部的膨脹量不同，進(jìn)而導(dǎo)致PCB內(nèi)部各層之間發(fā)生偏移，影響PCB的性能，制得PCB的良品率低。
下面參考圖1至圖7，描述本發(fā)明的PCB的制作方法及PCB，能夠?qū)τ行胶釶CB壓合制作過(guò)程中內(nèi)外區(qū)域的膨脹量，提高PCB的良品率。
參考圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的本發(fā)明第一方面實(shí)施例PCB的制作方法，包括但不限于以下步驟：
S100：層疊連接內(nèi)層芯板得到主體板；
S200：向主體板的相對(duì)兩側(cè)分別疊放一外層芯板，得到中心板體，其中，內(nèi)層芯板和外層芯板的膨脹系數(shù)之差在預(yù)設(shè)的閾值內(nèi)，待壓板體由主體板和相對(duì)兩側(cè)的外層芯板得到；
S300：向中心板體的相對(duì)兩側(cè)分別疊放一剛性板體，得到待壓組合體，其中，內(nèi)層芯板和剛性板體的膨脹系數(shù)之差大于閾值；
S400：將待壓組合體放到壓合機(jī)進(jìn)行加熱壓合，將剛性板體和外層芯板從主體板分離后，得到加熱壓合的主體板成型為PCB。
通過(guò)膨脹系數(shù)與內(nèi)層芯板相等的外層芯板作為直接與主體板接觸的層結(jié)構(gòu)，將兩張外層芯板分別疊放在主體板的相對(duì)兩側(cè)后得到中心板體，使用兩張剛性板體分別疊放在中心板體的相對(duì)兩側(cè)后送至加熱壓合，剛性板體能夠?yàn)橹黧w板為壓合提供穩(wěn)定可靠的壓合基礎(chǔ)，可提高壓合所得PCB的平整度，在進(jìn)行加熱壓合時(shí)，主體板與外層芯板的膨脹量接近，能夠顯著降低主體板與外層芯板之間發(fā)生的相對(duì)位移，從而能夠有效降低主體板與外層芯板之間的摩擦力，進(jìn)而能夠減少PCB壓合制作過(guò)程中發(fā)生的層間偏移，所制得的PCB的性能好、良品率高。
需要說(shuō)明的是，內(nèi)層芯板和外層芯板的膨脹系數(shù)之差在預(yù)設(shè)的閾值內(nèi)，內(nèi)層芯板和剛性板體的膨脹系數(shù)之差大于閾值，閾值可以設(shè)置為0.1～1ppm/℃。
本發(fā)明第一方面實(shí)施例的一種PCB的制作方法，優(yōu)化了層間排版布局設(shè)計(jì)，能夠有效解決PCB次外層脹縮異常導(dǎo)致的層偏抄表的問(wèn)題，能夠提高PCB一次性交付的成功率。
可以理解的是，參考圖2所示，步驟S100，層疊連接內(nèi)層芯板得到主體板，包括但不限于以下步驟：
S110：向內(nèi)芯板的相對(duì)兩側(cè)均依次層疊外半固化片和外銅箔層，得到主體板，其中，內(nèi)芯板包括至少一張內(nèi)層芯板。
需要說(shuō)明的是，進(jìn)行步驟S110時(shí)，內(nèi)芯板除了兩側(cè)都設(shè)置外半固化片和外銅箔片，還可以對(duì)內(nèi)芯板的單側(cè)層疊外半固化片和外銅箔層。根據(jù)不同的產(chǎn)品需求對(duì)內(nèi)芯板的單側(cè)或雙側(cè)進(jìn)行層疊設(shè)置。
加熱壓合時(shí)，受熱的外半固化片能夠連接外銅箔層和內(nèi)芯板，并且在擠壓力的作用下能夠提高對(duì)外銅箔層和內(nèi)芯板之間連接結(jié)構(gòu)的緊密度。半固化片又稱PP片，是多層板生產(chǎn)中的主要材料之一，主要由樹(shù)脂和增強(qiáng)材料組成，增強(qiáng)材料又分為玻纖布、紙基、符合材料等，半固化片在加熱加壓下會(huì)軟化，冷卻后會(huì)反應(yīng)固化。
可以理解的是，參考圖3所示，在步驟S110之前，在向內(nèi)芯板的相對(duì)兩側(cè)均依次層疊外半固化片和外銅箔，得到主體板之前，還包括但不限于以下步驟：
S101：通過(guò)內(nèi)半固化片層疊連接多張內(nèi)層芯板，得到內(nèi)芯板，其中，內(nèi)半固化片位于相鄰兩張內(nèi)層芯板之間。
具體的，層疊多張內(nèi)層芯板，并且在相鄰的兩張內(nèi)層芯板之間插設(shè)內(nèi)半固化片，以使加熱壓合時(shí)內(nèi)半固化片能夠?qū)?nèi)層芯板進(jìn)行粘合連接，其中，相鄰兩張內(nèi)層芯板之間的內(nèi)半固化片能夠設(shè)置一張或多張，能夠根據(jù)不同的產(chǎn)品需求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
在PCB加熱層壓的制作過(guò)程中，通過(guò)內(nèi)層芯板層疊得到主體板之后，在主體板的每一側(cè)表面依次層疊鋼板、牛皮紙和載盤，載盤用于承載層結(jié)構(gòu)并限制層間位置，排版層疊后的鋼板直接與主體板的表面接觸。參考圖6所示，實(shí)線結(jié)構(gòu)分別表示主體板和兩側(cè)的鋼板，虛線圖形表示對(duì)應(yīng)層結(jié)構(gòu)的膨脹量，由于鋼板與主體板之間的膨脹量不同，會(huì)導(dǎo)致層與層之間發(fā)生相對(duì)位移并形成摩擦力。在加熱壓合的過(guò)程中，層板材料受熱膨脹，膨脹后的層板材料尺寸會(huì)變大，已知膨脹滿足以下規(guī)律： 其中，Δl表示膨脹量，l 表示材料原0長(zhǎng)度，α表示材料的膨脹系數(shù)，ΔT表示溫度變化量。
可知，升溫后材料的長(zhǎng)度l 為：
l ＝l +Δl＝l ×(1+αΔT)T 0 0[0059] 不同材料之間的長(zhǎng)度差異ΔL為：
ΔL＝l ?l ＝l ×(1+αΔT?1?αΔT)＝l ×(α?α)ΔTT1 T2 0 1 2 0 1 2[0061] 鋼板與主體板之間的膨脹量大小分別取決于各自的膨脹系數(shù)α，已知主體板的膨脹系數(shù)為13～16PPM/℃，鋼板的膨脹系數(shù)為11～12PPM/℃，加熱壓合時(shí)的溫度一般會(huì)達(dá)到190℃，初始溫度通常為室溫25℃，溫度變化量ΔT為165℃，鋼板與主體板之間的膨脹量差異(α?α)為165～820PPM，因此，所制作的PCB尺寸(尺寸與長(zhǎng)度l 相關(guān))越大，不同材料之間1 2 0的長(zhǎng)度差異越大，這種差異會(huì)導(dǎo)致鋼板與主體板之間產(chǎn)生明顯的摩擦，受摩擦力的影響，主體板內(nèi)不同層結(jié)構(gòu)之間的膨脹量不一致，影響所制得PCB的性能。此外，鋼板可以看作一個(gè)長(zhǎng)方體，其膨脹量還會(huì)受到厚度的影響，鋼板因日常打磨會(huì)與其他鋼板之間產(chǎn)生厚度差異，導(dǎo)致鋼板與鋼板之間的膨脹量不同，從而導(dǎo)致加熱壓合時(shí)兩鋼板之間存在長(zhǎng)度差異，進(jìn)一步影響主體板的膨脹效果，導(dǎo)致進(jìn)一步增加PCB內(nèi)部層結(jié)構(gòu)因脹縮不匹配而發(fā)生層間偏移的概率。
為解決進(jìn)一步解決上述問(wèn)題，可以理解的是，參考圖4所示，步驟S200，向主體板的相對(duì)兩側(cè)分別疊放一外層芯板，得到中心板體，包括但不限于以下步驟：
S210：向主體板的相對(duì)兩側(cè)均層疊至少兩張外覆銅板，得到中心板體，其中，中心板體包括主體板和主體板每一側(cè)表面所層疊的至少兩張外覆銅板。
需要說(shuō)明的是，相鄰的兩張外覆銅板之間以及覆銅板與主體板之間都不設(shè)置其他層結(jié)構(gòu)，在加熱壓合完成后，能夠確保外覆銅板能夠順利脫離成型后得到的PCB的表面。設(shè)置主體板的每一側(cè)均由至少兩張層疊的外覆銅板組成，在加熱壓合的過(guò)程中，由于剛性板體與主體板之間存在明顯的脹縮差異，剛性板體的膨脹量小于主體板的膨脹量，通過(guò)至少兩張層疊的外覆銅板能夠代替主體板與剛性板體接觸，主體板與兩側(cè)的外覆銅板之間的膨脹量相接近，主體板與直接接觸的外覆銅板之間的相對(duì)位移小，也可以理解為外覆銅板能夠吸收主體板與剛性板體之間產(chǎn)生的摩擦力，能夠顯著降低主體板受熱壓合時(shí)所受的摩擦力，從而減少PCB內(nèi)部層結(jié)構(gòu)之間的偏移量，可有效提高PCB內(nèi)部層結(jié)構(gòu)的對(duì)準(zhǔn)度。外覆銅板的數(shù)量設(shè)置越多，主體板的內(nèi)外區(qū)域膨脹量受影響的程度就越少，主體板的層間膨脹量一致性高，制得的PCB性能好。
在加熱壓合時(shí)為了減少對(duì)層疊、料溫等因素的影響，可以理解的是，外覆銅板的厚度小于或等于0.1mm。通過(guò)設(shè)置外覆銅板的層厚度不大于0.1mm，能夠減少增設(shè)外覆銅板對(duì)加熱壓合造成的其他影響，能夠獲得良好的加熱壓合效果。
可以理解的是，內(nèi)層芯板由內(nèi)覆銅板制得，內(nèi)覆銅板和外覆銅板的厚度相同，內(nèi)覆銅板和外覆銅板的水平投影重合，即內(nèi)覆銅板的長(zhǎng)寬尺寸與外覆銅板的長(zhǎng)寬尺寸相等。
可以理解的是，內(nèi)覆銅板和外覆銅板均為雙面覆銅板，使用雙面覆銅板作為內(nèi)覆銅板能夠簡(jiǎn)化PCB中多層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的制作步驟，提高制板效率，此外，外覆銅板采用與內(nèi)覆銅板相同的雙面覆銅板，能夠有效提高主體板與外覆銅板之間膨脹系數(shù)的一致性。雙面覆銅板是指雙面都有銅箔結(jié)構(gòu)的覆銅板。
可以理解的是，內(nèi)層芯板的制作方法還包括但不限于以下步驟：對(duì)內(nèi)覆銅板進(jìn)行圖形制作，得到表面形成有導(dǎo)電線路的內(nèi)層芯板。
需要說(shuō)明的是，對(duì)覆銅板進(jìn)行圖形制作，能夠通過(guò)激光雕刻或蝕刻等方式進(jìn)行。通過(guò)蝕刻的方式進(jìn)行圖形制作時(shí)，先對(duì)覆銅板表面涂布光刻膠并將菲林覆蓋在光刻膠上，使用紫外光照射光刻膠，從而將菲林的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠，通過(guò)顯影劑清洗未固化的光刻膠實(shí)現(xiàn)顯影，再將表面形成有固化光刻膠的覆銅板放置到蝕刻液中進(jìn)行線路蝕刻，覆銅板表面未覆蓋固化光刻膠的銅料被腐蝕清除，從而得到與前面菲林圖像匹配的導(dǎo)電線路，取出表面形成有導(dǎo)電線路內(nèi)層芯板并去除其表面的固化光刻膠和其他雜質(zhì)之后，得到潔凈的內(nèi)層芯板。
可以理解的是，參考圖5所示，剛性板體包括鋼板、牛皮紙和載盤；步驟S300，向中心板體的相對(duì)兩側(cè)分別疊放一剛性板體，得到待壓組合體，包括但不限于以下步驟：
S310：向中心板體的相對(duì)兩側(cè)均依次層疊鋼板和牛皮紙，得到層壓板體；
S320：將兩個(gè)載盤包覆于層壓板體的相對(duì)兩側(cè)以對(duì)層壓板體進(jìn)行限位，得到待壓組合體。
待壓組合體的層疊結(jié)構(gòu)如圖7所示，主板體的相對(duì)兩側(cè)均為依次設(shè)置的以下結(jié)構(gòu)：
至少兩側(cè)外層芯板、鋼板、牛皮紙和載盤。
使用鋼板作為基礎(chǔ)從兩側(cè)對(duì)中心板體進(jìn)行夾緊，鋼板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，能有效提高加熱壓合的平整度，通過(guò)牛皮紙連接載盤和鋼板，能夠減少鋼板與載盤之間的磨損。
以下結(jié)合具體的數(shù)據(jù)對(duì)第一方面實(shí)施例PCB的制作方法進(jìn)行舉例說(shuō)明：
通過(guò)內(nèi)半固化片層疊連接多張內(nèi)層芯板，得到內(nèi)芯板；
向內(nèi)芯板的相對(duì)兩側(cè)均依次層疊外半固化片和外銅箔層，得到主體板；
向主體板的每一側(cè)表面均層疊至少兩張外覆銅板，得到中心板體，外覆銅板的厚度小于等于0.1mm；
向中心板體的每一側(cè)表面均依次層疊鋼板和牛皮紙，得到層壓板體；
將層壓板體裝載于兩個(gè)載盤之間，即兩個(gè)載盤包覆于層壓板體的相對(duì)兩側(cè)以對(duì)層壓板體進(jìn)行限位，得到待壓組合體；
將待壓組合體放到壓合機(jī)進(jìn)行加熱壓合，冷卻成型后取出壓合機(jī)中的已完成壓合的待壓組合體，將剛性板體和外層芯板從主體板分離后，得到加熱壓合的主體板成型為PCB。
本發(fā)明第二方面實(shí)施例提供PCB，PCB通過(guò)第一方面實(shí)施例任意一項(xiàng)的PCB的制作方法制作得到。
通過(guò)膨脹系數(shù)與內(nèi)層芯板相等的外層芯板作為直接與主體板接觸的層結(jié)構(gòu)，將兩張外層芯板分別疊放在主體板的相對(duì)兩側(cè)后得到中心板體，使用兩張剛性板體分別疊放在中心板體的相對(duì)兩側(cè)后送至加熱壓合，剛性板體能夠?yàn)橹黧w板為壓合提供穩(wěn)定可靠的壓合基礎(chǔ)，可提高壓合所得PCB的平整度，在進(jìn)行加熱壓合時(shí)，主體板與外層芯板的膨脹量接近，能夠顯著降低主體板與外層芯板之間發(fā)生的相對(duì)位移，從而能夠有效降低主體板與外層芯板之間的摩擦力，進(jìn)而能夠減少PCB壓合制作過(guò)程中發(fā)生的層間偏移，所制得的PCB的性能好、良品率高。
第二方面實(shí)施例的PCB具有多層內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)，通過(guò)第一方面實(shí)施例的PCB的制作方法制得，能夠有效提高加熱壓合時(shí)各層結(jié)構(gòu)之間膨脹系數(shù)的一致性，從而有效提高制得的PCB內(nèi)部層結(jié)構(gòu)之間的對(duì)準(zhǔn)效果，能夠降低高層次、小間距產(chǎn)品的層偏報(bào)廢率，能夠有效提高PCB生產(chǎn)的準(zhǔn)交率。
在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的PCB的制作方法的主要步驟示意圖；
圖2是圖1中步驟S100的具體步驟示意圖；
圖3是圖1中步驟S100的之前步驟示意圖；
圖4是圖1中步驟S200的具體步驟示意圖；
圖5是圖1中步驟S300的具體步驟示意圖；
圖6是主體板與鋼板之間的膨脹量示意圖；
圖7是本發(fā)明實(shí)施例的PCB的制作方法中待壓組合體的結(jié)構(gòu)示意圖。
