PCB 通孔电镀: PCB 蚀刻与标准 PCB 通孔和孔

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印刷电路板 (PCB) 广泛应用于各行各业,用于控制产品或应用的电子功能。印刷电路板可提供结构支持,同时允许电子元件相互连接。连接这些元件的方法多种多样,包括导电通路、信号迹线或轨道。这些迹线、轨道和通路使用铜板蚀刻并层压到非导电基板上。

有些印刷电路板可能有多层,包含导电材料和介电材料,其中也包括柔性印刷电路板和刚柔结合印刷电路板。根据应用和功能的不同,电路板的层数从 3 层到 40 层不等。带有导电材料的层需要连接起来,让元件能够接触到导电材料,以便信号能够在电路板上移动。为此,需要在电路板上按一定深度钻孔。钻孔后,制造商可能会进行蚀刻。

标准电路板孔

电路板上有不同类型的钻孔。标准的电路板孔包括通孔、盲孔、埋孔和微孔。

通孔: 从一侧到另一侧穿过电路板所有导电层和介电层的钻孔。
盲孔: 钻孔从 PCB 的一个外部层延伸到电路板的一部分,但不穿过另一侧。
埋孔: 只穿过电路板内部层而不穿过任何外部 PCB 层的孔。
微孔: 使用激光而非钻头打出的小孔(直径小于 0.006 英寸),只穿过电路板的两层。
应从 0, 0 开始用任意宽度的线绘制轮廓。该线应在所有 X、Y 坐标上精确,并标明尺寸以供验证。我们经常会发现数字尺寸与轮廓不符的严重错误。所有尺寸都要在 CAD 工具中进行验证。在轮廓内确定钻孔位置的起始位置。所有钻孔都基于 X 坐标和 Y 坐标,以及从第一个钻孔位置到下一个钻孔位置的连续坐标。

在整个印刷电路板上钻通孔时,通孔本身可以是电镀的,也可以是非电镀的。电镀通孔(图 1)是用铜在电路板表面和通孔上进行电镀,以提高电子元件与介电层之间导电材料的导电性。但是,在钻孔过程中,用于将多层电路板粘合在一起的树脂可能会沿孔涂抹,从而影响元件和导电层的电子信号。此外,孔中还可能残留少量的介质碎片。

虽然有些应用的信号不会受到树脂或电介质碎片的影响,但军事、航空航天和医疗等行业要求始终保持高信号性能。基于这一要求,制造商可能会对多层柔性印刷电路板和多层刚柔结合印刷电路板执行蚀刻回焊工艺。

PCB 反蚀刻

印刷电路板制造商使用一种称为蚀刻返修的工艺来清除通孔内的碎屑和树脂涂抹物。蚀刻工艺也称为去污,在镀铜方法之前进行。根据所用方法的不同,蚀刻工艺会去除一定量的导电层或介电层。用于蚀刻层的两种方法称为微蚀刻和等离子蚀刻(图 2)。微蚀刻用于负蚀回技术,而等离子蚀刻用于正蚀回技术。

负蚀刻

负蚀刻(图 3)可去除(蚀刻)铜面,使其从通孔向后凹陷的程度大于介电材料。微蚀刻工艺是通过使用铜蚀刻液(氯化铁溶液)来实现的。将电路板浸入蚀刻液中,或将蚀刻液喷入电路板,根据 IPC6013 等级,蚀刻液只能去除 0.001 英寸至 0.0005 英寸的铜。钻好的孔会被除去,然后进行电镀。

负蚀刻是用于 PCB 制造的一种传统方法。它具有成本效益,是一种可靠的工艺,适用于多种应用。然而,负蚀回可能会降低印刷电路板的性能,因为铜导电材料被去除,可能会造成内层分离。此外,内部还可能夹带气穴。

正向蚀刻

正蚀刻(图 4)去除铜导电层之间的非导电介电层。该工艺采用等离子蚀刻技术,并使用等离子室,因为去除的电介质材料数量受到严格控制。

由于电介质材料和树脂被去除,铜的三面都暴露在通孔中。这种方法可在导电铜层的所有三个面上进行镀铜。IPC6013 对正蚀刻背板的要求规定,在 PCB 开发过程中指定蚀刻背板时,应露出 0.001 英寸至 0.08 英寸的铜。

正蚀刻回焊的成本高于负蚀刻回焊。不过,这种方法能提供更高水平的印刷电路板可靠性,可能是某些行业(如医疗、航空航天和军事)的要求。正向蚀刻的缺点是可能会产生粗糙的孔,从而导致通孔裂纹,并造成过大的应力,从而产生箔裂纹。

总结

印刷电路板的蚀刻回流取决于客户的规格和应用。去除残留污染物和树脂可使电气元件、通路和迹线提高信号均匀性。

但要注意的是,如果过度使用这两种工艺,可能会导致印刷电路板层脱层,或因使用的溶液而在通孔和箔片上形成裂缝。考虑到这两种工艺的优缺点,客户就能确定在电镀通孔时是否需要回蚀,以及哪种方法最适合其特定应用。

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