《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》是廣合科技（廣州）有限公司於2016年5月5日申請的專利，該專利的公布號為CN106028651A，授權公布日為2016年10月12日，發明人是韓明、曾紅、黎欽源、王峻。該發明線路板機械加工技術領域。
《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》通過最佳化背鑽孔的工藝，可有效避免背鑽孔加工時由於溫度過高而導致孔壁出現碎屑粘連的問題，防止背鑽孔發生接觸不良、短路等問題，提高背鑽孔加工的精度，進而有效改善所製得的PCB的品質。
2021年11月，《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法
- 申請人：廣合科技（廣州）有限公司
- 申請日：2016年5月5日
- 申請號：2016102919749
- 公布號：CN106028651A
- 公布日：2016年10月12日
- 發明人：韓明、曾紅、黎欽源、王峻
- 地址：廣東省廣州市保稅區保盈南路22號
- 分類號：H05K3/00(2006.01)I、H05K3/42(2006.01)I
- 代理機構：惠州市超越智慧財產權代理事務所
- 代理人：魯慧波
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
PCB（印製線路板）上的BGA區域設有陣列的金屬化孔，為實現BGA區域的禁止效果，需要除去孔內的一部分金屬層。2016年5月之前的技術中，採用線路蝕刻以後連續兩次鑽重複鑽或直接鑼的方法；該方法會使得孔口披鋒嚴重，而且連續兩次鑽孔會造成孔口的焊環脫落，嚴重影響PCB成品率和性能。此外，鑽孔時產生的高溫容易使碎屑與金屬層粘連，不但容易導致鑽孔深度難以掌握，更容易導致鑽孔後孔內殘留金屬層接觸不良或短路。此外，鑽孔時的高溫還容易導致PCB尺寸變形、影響定位。
發明內容
專利目的
《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》的目的是公開一種降低鑽孔溫度對鑽孔工藝不良影響的背鑽孔方法。
技術方案
《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》包括步驟：
S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；
S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；
S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；
S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；
S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；
所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。BGA位置上的孔一般為陣列狀排列，先背鑽邊緣（外側）的孔，可以使BGA區域的溫度均衡，避免板上溫度不均而發生變形影響定位精度。而BGA位置邊緣的孔熱量散發交款，後鑽中心位置的孔可以避免BGA區域溫度過高、碎屑粘連在孔壁。
進一步的，所述的步驟S1第一次鑽孔孔徑為0.4-0.5毫米直徑的孔，主軸鑽速110千轉/分鐘-170千轉/分鐘，控制孔徑粗細10-15微米。進一步的，所述的步驟S2為全板加板電鍍，在孔內做上一層金屬層，厚度為0.25微米-10微米，使其加板電鍍以後孔銅厚度為3-10微米。
更進一步的，所述的步驟S2圖形電鍍的電鍍孔銅厚20-50微米；電鍍錫使用3.0-4.3ASD的電流密度，電鍍8-11分鐘，錫厚控制3-6微米。更進一步的，所述的步驟S3進行背鑽時，先在機台上墊上一塊酚醛或纖維板，使用同一個定位資料，先鑼出一個平台，深度0.3-1.6毫米，將板放在平台上，控制主軸的下鑽速度0.2-0.8米/分鐘；主軸鑽速為20千轉/分鐘-180千轉/分鐘。
優選的，所述步驟S4通過飛針測試儀進行檢測時為四線飛針檢測，通過測試孔內的銅開短路，使用通斷測試來判定背鑽孔的開路情況；開路判定合格，做切片分析分析背鑽的深度是否合格，要求控制深度的公差為±0.075毫米到±0.1毫米。
該發明對鑽孔參數的設計，可以確保鑽孔後孔壁的光潔度，提高PCB品質。優選的，所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括α-萘酚2份、茚三酮3份、二氫月桂烯醇29份和3份的EDTA二鈉以及90份的乙酸乙酯。
所述α-萘酚，又名甲萘酚，1-萘酚。有難聞的苯酚氣味。微溶於水，易溶於乙醇、乙醚、苯、氯仿，溶於氫氧化鈉溶液。用於合成染料及其中間體，還用於合成香料及其它有機合成工業，可選用任一種市售產品實現。所述茚三酮是一種用於檢測氨或者一級胺和二級胺的試劑。當與這些游離胺反應時，能夠產生深藍色或者紫色的物質，叫做Ruhemann紫。茚三酮常用來檢測指紋，這是由於指紋表面所蛻落的蛋白質和肽中含有的賴氨酸殘基，其上的一級胺被茚三酮檢測，該發明中可選用市售產品實現。二氫月桂烯醇主要從二氫月桂烯（自蒎烯的加氫產物蒎烷裂解生成）在酸催化下和水、甲酸加成而得，為市售產品。發明人在研究中發現，鑽孔時對孔內灌入適量的α-萘酚、茚三酮，可有效印製金屬碎屑與孔內軟化的非金屬區粘連，二氫月桂烯醇和EDTA二鈉更能避免碎屑聚集成團融化、附著在孔壁的金屬層上，確保孔壁的光滑度。
改善效果
《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》通過最佳化背鑽孔的工藝，可有效避免背鑽孔加工時由於溫度過高而導致孔壁出現碎屑粘連的問題，防止背鑽孔發生接觸不良、短路等問題，提高背鑽孔加工的精度，進而有效改善所製得的PCB的品質。
權利要求
1.《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》包括步驟：S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵是：所述的步驟S1第一次鑽孔孔徑為0.4-0.5毫米直徑的孔，主軸鑽速110千轉/分鐘-170千轉/分鐘，控制孔徑粗細10-15微米。
3.如權利要求2所述的PCB背鑽孔製作方法，其特徵是：所述的步驟S2為全板加板電鍍，在孔內做上一層金屬層，厚度為0.25微米-10微米，使其加板電鍍以後孔銅厚度為3-10微米。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵是：所述的步驟S2圖形電鍍的電鍍孔銅厚20-50微米；電鍍錫使用3.0-4.3ASD的電流密度，電鍍8-11分鐘，錫厚控制3-6微米。
5.如權利要求3或者4所述的方法，其特徵是：所述的步驟S3進行背鑽時，先在機台上墊上一塊酚醛或纖維板，使用同一個定位資料，先鑼出一個平台，深度0.3-1.6毫米，將板放在平台上，控制主軸的下鑽速度0.2-0.8米/分鐘；主軸鑽速為20千轉/分鐘-180千轉/分鐘。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵是：所述步驟S4通過飛針測試儀進行檢測時為四線飛針檢測，通過測試孔內的銅開短路，使用通斷測試來判定背鑽孔的開路情況；開路判定合格，做切片分析分析背鑽的深度是否合格，要求控制深度的公差為±0.075毫米到±0.1毫米。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵是：所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括α-萘酚2份、茚三酮3份、二氫月桂烯醇29份和3份的EDTA二鈉以及90份的乙酸乙酯。
實施方式
實施例1
該實施例提供一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法，包括步驟：
S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；
S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；
S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；
S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；
S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。
優選的，所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括α-萘酚2份、茚三酮3份、二氫月桂烯醇29份和3份的EDTA二鈉以及90份的乙酸乙酯。該實施例未詳細說明的，均可選用任一種2016年5月之前的技術實現。
實施例2
該實施例提供一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法，包括步驟：
S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；
S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；
S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；
S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；
S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。
進一步的，所述的步驟S1第一次鑽孔孔徑為0.5毫米直徑的孔，主軸鑽速160千轉/分鐘，控制孔徑粗細12微米。進一步的，所述的步驟S2為全板加板電鍍，在孔內做上一層金屬層，厚度為5微米，使其加板電鍍以後孔銅厚度為7微米。更進一步的，所述的步驟S2圖形電鍍的電鍍孔銅厚30米；電鍍錫使用3.0-4.3ASD的電流密度，電鍍8-11分鐘，錫厚控制5微米。
更進一步的，所述的步驟S3進行背鑽時，先在機台上墊上一塊酚醛或纖維板，使用同一個定位資料，先鑼出一個平台，深度0.5毫米，將板放在平台上，控制主軸的下鑽速度0.3米/分鐘；主軸鑽速為150千轉/分鐘。
優選的，所述步驟S4通過飛針測試儀進行檢測時為四線飛針檢測，通過測試孔內的銅開短路，使用通斷測試來判定背鑽孔的開路情況；開路判定合格，做切片分析分析背鑽的深度是否合格，要求控制深度的公差為±0.075毫米到±0.1毫米。優選的，所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括α-萘酚2份、茚三酮3份、二氫月桂烯醇29份和3份的EDTA二鈉以及90份的乙酸乙酯。
實施例3
該實施例提供一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法，包括步驟：
S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；
S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；
S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；
S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；
S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。
進一步的，所述的步驟S1第一次鑽孔孔徑為0.5毫米直徑的孔，主軸鑽速170千轉/分鐘，控制孔徑粗細15微米。進一步的，所述的步驟S2為全板加板電鍍，在孔內做上一層金屬層，厚度為10微米，使其加板電鍍以後孔銅厚度為10微米。
更進一步的，所述的步驟S2圖形電鍍的電鍍孔銅厚50微米；電鍍錫使用4.3ASD的電流密度，電鍍11分鐘，錫厚控制6微米。更進一步的，所述的步驟S3進行背鑽時，先在機台上墊上一塊酚醛或纖維板，使用同一個定位資料，先鑼出一個平台，深度1.6毫米，將板放在平台上，控制主軸的下鑽速度0.8米/分鐘；主軸鑽速為180千轉/分鐘。
優選的，所述步驟S4通過飛針測試儀進行檢測時為四線飛針檢測，通過測試孔內的銅開短路，使用通斷測試來判定背鑽孔的開路情況；開路判定合格，做切片分析分析背鑽的深度是否合格，要求控制深度的公差為±0.075毫米到±0.1毫米。優選的，所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括α-萘酚2份、茚三酮3份、二氫月桂烯醇29份和3份的EDTA二鈉以及90份的乙酸乙酯。
實施例4
該實施例提供一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法，包括步驟：
S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；
S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；
S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；
S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；
S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。
進一步的，所述的步驟S1第一次鑽孔孔徑為0.4毫米直徑的孔，主軸鑽速110千轉/分鐘，控制孔徑粗細10。進一步的，所述的步驟S2為全板加板電鍍，在孔內做上一層金屬層，厚度為0.25微米，使其加板電鍍以後孔銅厚度為3。
更進一步的，所述的步驟S2圖形電鍍的電鍍孔銅厚20；電鍍錫使用3.0ASD的電流密度，電鍍8分鐘，錫厚控制3微米。更進一步的，所述的步驟S3進行背鑽時，先在機台上墊上一塊酚醛，使用同一個定位資料，先鑼出一個平台，深度0.3毫米，將板放在平台上，控制主軸的下鑽速度0.2米/分鐘；主軸鑽速為20千轉/分鐘。
優選的，所述步驟S4通過飛針測試儀進行檢測時為四線飛針檢測，通過測試孔內的銅開短路，使用通斷測試來判定背鑽孔的開路情況；開路判定合格，做切片分析分析背鑽的深度是否合格，要求控制深度的公差為±0.075毫米到±0.1毫米。優選的，所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括α-萘酚2份和3份的EDTA二鈉以及90份的乙酸乙酯。
實施例5
該實施例提供一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法，包括步驟：
S1.對線路板基板進行開料、貼乾膜、內層棕化及壓板處理後，對其進行第一次鑽孔；
S2.全板沉銅電鍍，並對沉銅電鍍後的步驟S1所述經壓板處理的壓合板進行外層圖形轉移，以及圖形電鍍銅及錫；
S3.在BGA位置的孔上進行背鑽；
S4.對背鑽以後的板進行鹼性蝕刻處理；
S5.將步驟S4所得PCB板進行退錫處理，將退錫處理後的PCB板通過飛針測試儀進行檢測，檢測合格，製得成品；所述步驟S3中，首先背鑽BGA位置上外側的孔，再依次背鑽BGA位置中心的孔。
進一步的，所述的步驟S1第一次鑽孔孔徑為0.5毫米直徑的孔，主軸鑽速170千轉/分鐘，控制孔徑粗細15微米。進一步的，所述的步驟S2為全板加板電鍍，在孔內做上一層金屬層，厚度為10微米，使其加板電鍍以後孔銅厚度為10微米。
更進一步的，所述的步驟S2圖形電鍍的電鍍孔銅厚50微米；電鍍錫使用4.3ASD的電流密度，電鍍11分鐘，錫厚控制6微米。更進一步的，所述的步驟S3進行背鑽時，先在機台上墊上一塊酚醛或纖維板，使用同一個定位資料，先鑼出一個平台，深度1.6毫米，將板放在平台上，控制主軸的下鑽速度0.8米/分鐘；主軸鑽速為180千轉/分鐘。
優選的，所述步驟S4通過飛針測試儀進行檢測時為四線飛針檢測，通過測試孔內的銅開短路，使用通斷測試來判定背鑽孔的開路情況；開路判定合格，做切片分析分析背鑽的深度是否合格，要求控制深度的公差為±0.075毫米到±0.1毫米。優選的，所述S3在BGA位置的孔上進行背鑽孔錢，還包括對孔內灌注保護液；所述保護液其原料按重量計包括茚三酮3份、二氫月桂烯醇29份以及90份的乙酸乙酯。
測試孔壁金屬區和非金屬區的動摩擦係數，其結果如下表。
實驗組 | 金屬區摩擦係數 | 非金屬區摩擦係數 | 外觀 |
實施例1 | 0.18 | 0.25 | 孔壁表面光滑，無明顯突起 |
實施例2 | 0.16 | 0.20 | 孔壁表面光滑，無明顯突起 |
實施例3 | 0.15 | 0.21 | 孔壁表面光滑，無明顯突起 |
實施例4 | 2.38 | 3.35 | 孔壁表面有凸粒 |
實施例5 | 3.91 | 3.22 | 孔壁表面有凸粒 |
榮譽表彰
2021年11月，《一種PCB上BGA位置的背鑽孔製作方法》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。
