[发明专利]印制电路板的制造

说明书

在印制电路板(PCB)的生产中，在第一阶段(包括多个步骤)准备一个“裸板”，在第二阶段(也包括多个步骤)将各种电子元件装到板上。本发明涉及到裸板制造阶段的最后几个步骤，在送到第二制造阶段前裸板在这里镀一层保护层。

目前，在第二阶段安装到裸板上去的元件有两类：有焊脚的元件，例如电阻、晶体管等，以及最近发展的表面安装器件。有焊脚的元件的安装方法是使每个焊脚穿过板上的一个孔，然后使围绕该焊脚的孔内充以焊料。表面安装器件的安装方法是焊到一个扁平接触区或用胶粘剂粘到板上。

在第一阶段生产的板包括一个绝缘层、一个导电的电路图形以及导电的焊接点及/或通孔。该板也可以是一个多层板，有一个以上的导电图形安插在一些绝缘层之间，它也可以仅包括一个绝缘层和一个导电图形。

各通孔可以被金属化使它们导电，焊接点形成在后面的元件安装阶段中安装表面安装元件的区域，它们也是导电的。

电路图形、焊接点或通孔的导电区域可以用任何导电物质或不同导电物质的混合物做成。然而，一般用铜做成。因为随着时间的推移，铜会氧化而形成一个难焊的氧化铜层，所以在送到安装元件的第二阶段前，在要求保持可焊性的焊接点及/或通孔区上复以一个保护层，以防止形成可焊性差的氧化铜表面层。

虽然有多种制备裸板的方法，最广泛使用的制备裸板的方法称为“裸铜上的焊接掩膜”(SMOBC)技术。一般一个裸板包括一个环氧树脂结合的玻璃纤维层，在其一面或两面为导电物质。一般，裸板为一些构成电路图形的导电层和一些绝缘层交替叠合的多层板。一般导电物质为金属箔，最通常为铜箔。在SMOBC技术中，制备这样的裸板，并用模板或自动钻孔机在板材上钻孔。然后各孔用一种无电镀铜方法“金属化”即在整个板上，包括箔的上表面和通孔的表面沉积一层铜。

然后，板材料复以一层光致抗蚀剂，在预先选定的区域上用光照射并化学显影以除去未照射的区域，把金属化的通孔和焊接点等导电区暴露出来。一般在下一步中，暴露区域〖这是指通孔，焊接点及连线，而非照射光留下光敏膜的区域，两者正好相反〗中金属箔被进一步的铜电镀步骤加厚，在暴露且加厚的铜箔区涂覆一个抗腐蚀的保护层，通常为锡-铅合金电镀组合物。

然后除去光敏膜，露出要除去的铜，再用一种铜腐蚀组合物将露出的铜表面腐蚀掉，留下最后所要的电路图形中的铜。

下一步，剥除锡-铅合金抗腐蚀剂。

因为元件不安装到铜的电路连线上，为安装元件一般只要在通孔和焊接点区上而不在连线上复以焊剂。所以用例如丝网印刷方法或光成象技术，随后显影和任选固化，在板上加一个焊接掩膜以保护不必涂焊剂的区域。清洗在通孔和焊接点处暴露的铜，准备涂焊剂，然后用例如浸没在焊剂浴中再用热空气均涂(HAL)的方法，以在不涂焊接掩膜的铜区形成一个保护性焊剂涂层。焊剂并不浸润焊接掩膜，这样在焊接掩膜保护的区域上面不形成涂层。

在这个阶段，板包括至少一个绝缘层和至少一个导电层。导电层包括一个电路连线。板还包括一个或多个焊接点及/或通孔，它们由焊剂层保护不致失泽。单独一个导电层可以包括一个电路连线或焊接点或两者兼有，任何焊接点将是一个多层板的外层导电层的一部分。板上的各电路连线涂以焊接掩膜。

这样的一块板已经可以进入第二阶段用于安装元件。在此第二阶段，一般元件的安装是用焊料实现的：首先用印刷方法在板上加一层焊剂浆(包括焊料和助熔剂)，各元件安放在印制板上。然后将板在烤炉中加热使焊剂浆中的焊料熔化，在各元件和板之间形成接触。这种方法称为软熔焊接，另一种方法是波峰焊，板通过一个熔化的焊料槽。在这二种方法中，都在保护性焊接涂层上另加一些焊料。

既要安装有引脚的元件又要安装表面安装器件增添的复杂性，以及要紧密地安装许多小元件，更加需要对PCB上安装元件的导电金属加表面保护涂层。裸板制造商所进行的整修必须使焊接点没有不平坦的表面，因为这会增加电气失效的危险。保护涂层也必须不影响其后焊接步骤，以此防止在裸板和元件之间的好的导电结合。不必增加除去保护性涂层的额外步骤。

如上所述，导电层金属表面一般由铜做成，在第一阶段的最后必须加一个保护性表面，以防止在安装元件前在铜表面形成不可焊的氧化铜。这一点特别重要，因为一般而言，第一阶段和第二阶段即元件安装阶段是在完全不同的地点进行的，在形成导电焊接点及/或通孔到元件安装之间可能有相当长的延迟时间，在这期间会发生氧化。所以要加一个保护性涂层，它可以保持导电物质的可焊性并在元件安装到裸板上后能进行焊接的连接。

目前最通常使用的保护性涂层是用热空气均涂(HAL)方法涂上的锡-铅焊剂，前面已详细地说明了它的一个例子。