电路板埋孔厚铜绕线线圈板制作方法

                                                                                               电路板埋孔厚铜绕线线圈板制作方法

 线圈印刷电路板是以电路板蚀刻线路替代传统铜线线匝变压器/电感等的电路板，其产品分类较广泛，例如：平面变压器、转换变压器、多频变压器、阻抗变压器等，目前主要应用于日常消费类电子、工业电源、新能源汽车、马达与光伏等领域。

对于线圈印刷电路板的特性需求，主要体现在大电流通过性、高散热与电感期望值，其设计特点主要包括简单构造、大线宽、高厚铜、高Tg等，以满足产品性能需求为前提，实际产品设计时，目前行业99%设计为传统多层硬板设计。

本文讲述一种应用于马达领域的埋孔线圈PCB设计与制作，采用多次压合埋孔方案制作与过程压合作业方法、成型作业方法等搭配，以达高密度互联等形开窗任意阶同等制作效果。

图1 马达线圈板实物图

1 技术难点

1.1 叠层设计

产品设计：10层板，单张芯板，生益S1000-2M，多次压合，内外层铜厚完成0.105mm，每层单独连通。

图2 产品结构示意图

1.2 工艺流程设计                                                         

开料→钻孔→沉铜/VCP电镀1→内光成像1→内层蚀刻1→压合1→控深钻孔1→沉铜/VCP电镀2→内光成像2→内层蚀刻2→压合2→控深钻孔2→沉铜/VCP电镀3→内光成像3→内层蚀刻3→压合3→控深钻孔3→沉铜/VCP电镀4→内光成像4→内层蚀刻4→压合4→控深钻孔4→沉铜/VCP电镀5→树脂塞孔→外光成像→线路蚀刻→……后工序制作。

1.3 流程设计细节说明

采一张内层高Tg 170芯板钻通孔金属化制作，内层芯板蚀刻后，进行压合，压合后根据导通需求进行控深钻孔，然后进行金属化制作，再经过蚀刻后，通过压合填充控深孔。此方法一定范围内不受产品层数与铜厚厚度限制，在生产设备所能生产板厚、铜厚与压合配方正确的情况下，理论上可多次叠加制作（按目前板厂能力正常可达到6.0mm板厚、铜厚35~350μm），可替代高密度互联等形开窗任意阶工艺的同时，且可改善涨缩偏位等品质不良，同时可实现量产化制作。

具体实施步骤和方法如下：

步骤1开料：通过开料机将中间芯板（L5-6）层覆铜板裁切成设计尺寸（材料：生益S1000-2M）

步骤2钻孔：使用高速钻机按双面电路板工艺加工出导通孔。

步骤3孔金属化1（沉铜、VCP电镀）：

沉铜：对钻孔后的板件进行孔金属化处理，处理的主要目的是使L5-6层导通，其产生的铜层为0.4μm左右；

VCP电镀：对沉铜后的板件通过电镀加厚，厚度在25~40μm左右，L5-6层表面厚度加厚35~50μm左右（具体可根据实际产品要求厚度做调整）。

步骤4内层成像1：

在一定温度、压力下，在板面贴上干膜，再用底片对位，最后在曝光机上利用紫外光的照射，使底片未遮蔽的干膜发生反应。在板面形成所需线路图形，然后通过显影段在显影液的作用下，将没有被光照射的膜溶解掉，将需要蚀刻的区域露出来。

步骤5内层蚀刻1：

通过蚀刻段，在酸性蚀刻液的作用下，将露出的铜蚀掉，最后通过退膜段，在退膜液的作用下，将膜去掉，露出内层线路图形。

图3 L5-6层完成示意图

步骤6层压1：

L5-6层通过层压前棕化，L5与L6层外各增加两张1080型号RC64%PP与一张106型号RC64%PP，通过高温熔合固定，进高温压机后在一定温度与压力作用下，半固化片的树脂流动，填充L5-6层导通孔、线路与基材，当温度到一定程度时，发生固化，将层间粘合在一起，最终形成L4-7层（4层板），每层压合结构相同，残铜率62%，单面填胶理论40μm左右，理论介质124.2μm±18.63μm。

步骤7控深钻孔1：使用高速钻机分别对L4-5层与L6-7层钻出控深连接孔，孔径0.4mm。

步骤8孔金属化2（沉铜、VCP电镀）：

沉铜：对钻孔后的板件进行孔金属化处理，处理的主要目的是使L4-7层和L4-5层、L6-7层导通，其产生的铜层为0.4μm左右；

VCP电镀：对沉铜后的板件通过电镀的方式进行沉铜层的加厚，厚度在25~40μm左右，L4-7层表面厚度加厚35~50μm左右（具体可根据实际产品要求厚度做调整）。

步骤9内层成像2：重复步骤4。

步骤10内层蚀刻2：重复步骤5。

图4 L4-7层完成示意图

步骤11层压2：重复步骤6，压合出L3-8层。

步骤12控深钻孔2：重复步骤7，钻出L3-4层与L7-8层的控深孔，孔径0.4mm。

步骤13孔金属化3（沉铜、VCP电镀）：重复步骤8，对L3-8层导通孔和L3-4、L7-8层盲孔金属化；

步骤14内层成像3：重复步骤4。

步骤15内层蚀刻3：重复步骤5。

图5 L3-8层完成示意图

步骤16层压3：重复步骤6，压合出L2-9层。

步骤17控深钻孔3：重复步骤7，钻出L2-3层与L8-9层控深孔，孔径0.4mm。

步骤18孔金属化4（沉铜、VCP电镀）：重复步骤8，对L2-9层导通孔和L2-3、L8-9层盲孔金属化。

步骤19内层成像4：重复步骤4。

步骤20内层蚀刻4：重复步骤5。

图6 L2-9层完成示意图

步骤21层压4：重复步骤6；压合出L1-10层（10层板）。

L2-9层通过层压前棕化，L2与L9层外各增加两张1080型号RC64%PP与一张106型号RC64%PP，通过高温熔合固定，进高温压机后在一定温度与压力作用下，半固化片的树脂流动，填充L2-9层控深导通孔、线路与基材，当温度到一定程度时，发生固化，将层间粘合在一起，最终形成L1-10层（10层板）。

步骤22控深钻孔4：重复步骤7，钻出L1-2层与L9-10层控深孔，孔径0.4mm。

步骤23孔金属化5（沉铜、VCP电镀）：重复步骤8，对L1-10层导通孔和L1-2、L9-10层盲孔金属化。

步骤24树脂塞孔：

通过真空树脂塞孔机，将L1-2层与L9-10层控深通孔树脂填充，在经过高温固化后，使用陶瓷磨板机去除表面凸起树脂。

步骤25外层成像：

在一定温度、压力下，在板面贴上干膜，再用底片对位，最后在曝光机上利用紫外光的照射，使底片未遮蔽的干膜发生反应。在板面形成所需线路图形，然后通过显影段在显影液的作用下，将没有被光照射的膜溶解掉，将需要蚀刻的区域露出来。

步骤26外层酸性蚀刻：重复步骤5。

步骤27外层AOI：开短路检测检修。

步骤28印阻焊：

采用两次印刷阻焊，印刷完成后静置＞30min后进行烘烤固化。

步骤29阻焊成像：

在曝光机上利用紫外光的照射，使底片未遮蔽的部分与光发生反应。然后通过显影段在显影液的作用下，将未发生光反应阻焊进行溶解剥离，然后经过高温阻焊固化。

步骤30电测：开短路测试。

步骤31锣板：根据产品需求锣出所需外形尺寸（交货单元）；

步骤32 OSP：将产品线路铜裸露部位上沉积一层抗氧化膜。

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