激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法和设备技术

本发明专利技术提供一种激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法和设备，采用高能能量束，在高速振镜的控制下根据设计好的纹理图案路径进行扫描，照射到印刷电路板的铜表面，在高能能量束的照射下，被照射到的铜被升华，没被照射到的铜维持原样。本发明专利技术关联粗化使加工后铜的表面纹理和微观结构可控，既可以保证铜箔与树脂的结合力，又可以降低多层PCB传输高频信号的损耗；兼容各种硬度的基板材质，适应多品种、小批量生产的需求；操作简便、工作稳定；不消耗也不排出有害化学物质，不散发有害气体，不产生有害噪音。

Method and equipment of coarsening copper foil surface of printed circuit board by laser

【技术实现步骤摘要】
激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法和设备
本专利技术涉及印刷电路板生产制造过程中的表面处理
，尤其是涉及一种激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法和设备。
技术介绍
印制线路板（PrintedCircuitBoard，PCB）是电子行业不可或缺的电子元器部件之一，是保证各种电子元件实现电气互连的平台，应用于几乎所有的电子设备，小到计算器、智能手机、笔记本电脑，大到航天设备、军用武器系统等。PCB在材料选择、层数要求和制作过程上十分多样化，以适用于不同类型电子产品的需求，因此按照不同的标准具有不同的分类方式。PCB制造中使用的聚合物基材为玻纤布增强的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯以及聚酰亚胺等聚合物。将一层铜箔覆盖在聚合物基材的单面或双面上，然后在铜面上覆盖干膜，经过曝光、显影、蚀刻等制程后，铜面上便形成了线路图形，单面或双面的印制线路板通常用这种方法来制作。由于单、双面板所能提供的电气互连程度十分有限，于是发展出了目前广泛使用的多层线路板。双面板又被称作内层板，将双面板堆叠起来，层与层之间用半固化树脂（Prepreg，PP）隔开，经过压合后就形成了多层板。在印制线路板的生产制造中，提高和改善层间结合力一直是提高多层板热稳定性的一个重要研究内容。目前，为了提高铜与树脂之间的结合力，通过提高铜与树脂接触界面的表面积，通常采用粗化印刷电路板（PrintedCircuitBoard，PCB）铜表面的方式。对此，目前的技术可以分为机械粗化法和化学粗化法两大类。其中机械粗化法采用转轴式研磨机对PCB表面进行研磨，使表面粗糙度达到要求。而化学粗化法，先后经历了微蚀刻法（如过硫酸钠和硫酸等），黑氧化法（Blackoxide）和棕化法（Brownoxide），通过酸液腐蚀铜表面的方式使表面粗糙度达到要求。机械粗化法采用转轴式研磨的方法，如图1，在包胶辊输送PCB板的过程中，沾有磨料的磨辊高速旋转磨削PCB表面，并且磨辊可以沿着轴向往复运动，达到粗化PCB板铜表面的效果。研磨过程中要不断用水冲洗冷却磨削区域，以提高磨削质量和磨辊寿命，防止烧板或者磨辊损坏等情况发生。磨削的表面粗糙度大小是依靠磨辊旋转力大小间接控制，即控制磨辊与PCB板之间的距离，研磨过程中PCB板会以磨削受力点为中心两边发生轻微翘曲。以上原因，导致机械研磨法粗化PCB铜表面有以下缺点：1.铜表面粗化的表面纹理和微观结构不可控，而电流在导体内传导具有趋肤效应，铜表面微观不规则的波峰、波谷导致电流产生反射或者驻波，使高频信号（比如大于10GHz）损耗较大；2.对PCB基板材质有限制，比如无法研磨柔性印制线路板（FPCB），无法研磨陶瓷等硬质易碎基板或者其他软硬结合板；3.对PCB基板幅面尺寸有限制，比如无法研磨小于30mm×30mm的基板；4.对PCB基板厚度有限制，比如无法研磨小于0.036mm的薄基板；5.需要持续供水及排出废液，浪费水资源且污染环境；6.研磨过程噪声大，对工作环境噪声污染严重。针对以上机械粗化法的问题，随着技术的发展，化学粗化法被开发出来，即采用酸液腐蚀铜表面，使其产生微观凹凸不平的结构，达到粗化铜表面的目的。化学粗化法先后经历了微蚀刻法（如过硫酸钠和硫酸等），黑氧化法（Blackoxide）和棕化法（Brownoxide）。化学粗化法可以满足不同材质的基板，并且可以满足不同厚度不同幅面尺寸的基板。但是，以上原因，导致化学粗化法粗化PCB铜表面有以下缺点：1.铜表面粗化的表面纹理和微观结构不可控，而电流在导体内传导具有趋肤效应，铜表面微观不规则的波峰、波谷导致电流产生反射或者驻波，使高频信号（比如大于10GHz）损耗较大，化学粗化铜面SEM照片如图2；2.化学药液用量大且价格较贵；3.化学药液对会产生环境污染。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法和设备。本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供一种激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，采用高能能量束，在高速振镜的控制下根据设计好的纹理图案路径进行扫描，照射到印刷电路板的铜表面，在高能能量束的照射下，被照射到的铜被升华，没被照射到的铜维持原样。进一步的，所述的高能能量束是激光束或电子束。进一步的，所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法包括以下步骤：步骤S1、设计粗化表面纹理图案；步骤S2、把设计好的纹理图案文件导入到激光粗化设备的控制系统；步骤S3、设置光斑大小，设置激光能量密度，设置扫描速度；步骤S4、采用Z向位移台对待粗化PCB板进行调试对焦，确保PCB板Z向位置准确；步骤S5、把待粗化PCB板放置于激光粗化设备的工作位置；步骤S6、激光粗化设备启动，根据设计的纹理图案进行激光扫描粗化；步骤S7、一片PCB板激光扫描粗化后，激光粗化设备的激光系统关闭，取下粗化好的PCB板；重复S5到S7，直到整批产品生产完毕；步骤S8、批量化生产结束后，关闭激光粗化设备。进一步的，所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法包括以下步骤：步骤S1’、设计粗化表面纹理图案；步骤S2’、把设计好的纹理图案文件导入到激光粗化设备的控制系统；步骤S3’、设置光斑大小，设置激光能量密度，设置扫描速度；步骤S4’、把待粗化PCB板放置于激光工作位置；步骤S5’、采用CCD和Z向位移台对PCB板待粗化铜面进行在线对焦，确保PCB板Z向位置准确；步骤S6’、PCB板对焦后，激光粗化设备启动，根据设计的纹理图案进行激光扫描粗化；步骤S7’、一片PCB板激光扫描粗化后，激光粗化设备的激光系统关闭，取下粗化好的PCB板；重复S4到S7，直到整批产品生产完毕；步骤S8’、批量化生产结束后，关闭激光粗化设备。进一步的，所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法包括以下步骤：步骤S1”、设计粗化表面纹理图案；步骤S2”、把设计好的纹理图案文件导入到激光粗化设备的控制系统；步骤S3”、设置光斑大小，设置激光能量密度，设置扫描速度；步骤S4”、把待粗化PCB板放置于激光工作位置；步骤S5”、采用CCD和Z向位移台对PCB板待粗化铜面进行在线对焦，确保PCB板Z向位置准确；步骤S6”、采用CCD对PCB板待粗化铜面MARK位对位，确保PCB板XY方向位置准确；步骤S7”、PCB板对焦、对位OK后，激光粗化设备启动，根据设计的纹理图案进行激光扫描粗化；步骤S8”、一片PCB板激光扫描粗化后，激光粗化设备的激光系统关闭，取下粗化好的PCB板；大批量生产，重复S4到S8，直到整批产品生产完毕。步骤S9”、批量化生产结束后，关闭激光粗化设备。进一步的，Z向位移是控制激光系统进行Z向移动，或者是控制PCB板进行Z向移动。进一步的，XY向位移是控制激光系统进行XY向移动，或者是控制PCB板进行XY向移动。进一步的，根据生产效率情况，采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，其特征在于：采用高能能量束，在高速振镜的控制下根据设计好的纹理图案路径进行扫描，照射到印刷电路板的铜表面，在高能能量束的照射下，被照射到的铜被升华，没被照射到的铜维持原样。/n

【技术特征摘要】
1.激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，其特征在于：采用高能能量束，在高速振镜的控制下根据设计好的纹理图案路径进行扫描，照射到印刷电路板的铜表面，在高能能量束的照射下，被照射到的铜被升华，没被照射到的铜维持原样。


2.根据权利要求1所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，其特征在于：所述的高能能量束是激光束或电子束。


3.根据权利要求1所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
步骤S1、设计粗化表面纹理图案；
步骤S2、把设计好的纹理图案文件导入到激光粗化设备的控制系统；
步骤S3、设置光斑大小，设置激光能量密度，设置扫描速度；
步骤S4、采用Z向位移台对待粗化PCB板进行调试对焦，确保PCB板Z向位置准确；
步骤S5、把待粗化PCB板放置于激光粗化设备的工作位置；
步骤S6、激光粗化设备启动，根据设计的纹理图案进行激光扫描粗化；
步骤S7、一片PCB板激光扫描粗化后，激光粗化设备的激光系统关闭，取下粗化好的PCB板；重复S5到S7，直到整批产品生产完毕；
步骤S8、批量化生产结束后，关闭激光粗化设备。


4.根据权利要求1所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
步骤S1’、设计粗化表面纹理图案；
步骤S2’、把设计好的纹理图案文件导入到激光粗化设备的控制系统；
步骤S3’、设置光斑大小，设置激光能量密度，设置扫描速度；
步骤S4’、把待粗化PCB板放置于激光工作位置；
步骤S5’、采用CCD和Z向位移台对PCB板待粗化铜面进行在线对焦，确保PCB板Z向位置准确；
步骤S6’、PCB板对焦后，激光粗化设备启动，根据设计的纹理图案进行激光扫描粗化；
步骤S7’、一片PCB板激光扫描粗化后，激光粗化设备的激光系统关闭，取下粗化好的PCB板；重复S4到S7，直到整批产品生产完毕；
步骤S8’、批量化生产结束后，关闭激光粗化设备。


5.根据权利要求1所述的激光粗化印刷电路板铜箔表面的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
步骤S1”、设计粗化表面纹理图案；
步骤S2”、把设计好的纹理图案文件导入到激光粗化设备的控制系统；
步骤S3”、设置光斑大小，设置激光能量密度，设置扫描速度；
步骤S4”、把待粗化PCB板放...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭冲，谢昌剑，王管显，
申请(专利权)人：深圳市聚永能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44