专利名称：具有走线间隙填充树脂的印刷电路板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷电路板(PCB)，特别地涉及一种具有走线间隙填充树脂(TGFR)(以下称为TGFR PCB)的印刷电路板及其制造方法，其中，具有特殊组成的TGFR应用在形成于PCB板上的走线间隙中并经平整后，以便走线间的电绝缘和电介质强度得到提高并防止了在PCB板上安装和焊接电子元件时发生的短路现象。
背景技术：
通常，PCB是一种薄板，其上焊接有诸如集成电路，电阻和开关等电子元件。制造PCB时，在由诸如环氧或酚醛塑料电绝缘树脂构成的薄板上贴上铜箔，然后，在被用作电路互连的铜箔某部分上涂覆抗蚀剂。然后，把涂覆了抗蚀剂的板浸泡于能腐蚀铜的腐蚀液中，未被抗蚀剂涂覆的铜箔部分被腐蚀了。然后，当去除所述抗蚀剂时，铜箔的所需电路布图就保留在该板上。在所述具有电路布图的铜箔需要安装电子元件的部分上钻孔，并且在铜箔的其它部分覆盖用于防止被焊料腐蚀的蓝色防焊剂。
图1是现有的PCB结构的剖面示意图。如图1所示，现有的PCB的中间部分是电介质层1。在电介质层1的每个外表面，形成有导电焊盘2和走线3。在导电焊盘2和走线3之间形成特定宽度的走线间隙6。在导电焊盘2和走线3上，是由阻焊层(solder mask)4或表面涂覆层(surface finish)5构成的给定图形。
电介质层1又被称为“预浸材料”，它是经过对由纸或玻璃纤维制成的用于PCB的强化的布进行热处理后而得到的，然后对它的表面使用硅烷联结剂进行处理并涂覆各种树脂(或浸泡于树脂中)。
预浸材料与铜箔层压并压合形成为铜箔层压电介质板。多个电介质板互相叠加并经过充分的加热和加压处理。在此层压过程中，铜箔层被粘合于一个或二个层压板的表面。
然后，将被用于电路的铜箔部分涂覆油墨或干膜抗蚀剂，未被涂覆抗蚀剂的部分则被腐蚀。在所述腐蚀过程以后保留的铜箔部分上钻孔，并镀上用于连接金属。然后，各种电子元件被焊接在铜箔层的适当位置。在有些情况下，电子元件也可以使用环氧胶粘贴在铜箔层上。
因此，根据现有技术的PCB制造过程，不可能生产出电介质层1厚度比走线厚度小的产品。并且，现有的PCB会受到诸如热，湿度和绝缘的使用环境的显著影响。例如，当其冷却效应降低时，现有PCB会由于温度升高而出现分层(delimination)。而且，当现有PCB安装上电子元件并工作后，产品可靠性会因PCB本身或电子元件产生的热而下降。另外，由于走线间隙6使现有的PCB存在很高的挠性，在PCB板上安装和装配电子元件时会产生很多残次品。
特别地，在厚铜PCB的情况，构成导电焊盘2的铜箔在焊接时暴露在外部环境中，可能导致短路现象。并且，由于树脂浸透可能不完全，电介质层1必须使用较大厚度。
发明内容
因此，本发明用于克服上述现有技术问题，并且本发明的目的是提供一种具有走线间隙填充树脂(TGFR)的印刷电路板(PCB)，该PCB的制造方法包括步骤对板进行蚀刻和表面清理；对走线表面和壁面进行氧化或微蚀处理；在走线间隙填充TGER；对填充的TGFR进行固化和平整，从而完成走线间隙填充了TGFR的PCB。
并且，本发明提供了一种多层厚铜PCB板的制造方法，包括上述目的中的步骤；对内层线路进行氧化处理，敷层及层压的步骤；和对外层线路进行表面清理，涂覆PSF及干燥，曝光，显影，PSR固化和丝网印刷的步骤。
图1是现有的PCB结构的剖面示意图。
图2是本发明涉及的TGFR PCB结构的剖面示意图。
图3是多个本发明涉及的TGFR PCB叠放后的剖面示意图。
图4是本发明涉及的TGFR PCB的制造过程的流程示意图。
具体实施例方式
以下是参照附图对本发明的详细描述，其中，图2是一个本发明涉及的TGFR PCB结构的剖面示意图；图3是多个本发明涉及的TGPR PCB叠放后的剖面示意图；图4是本发明涉及的TGFR PCB的制造过程的流程示意图。
如图2所示，本发明涉及的TGPR PCB在中间部分有电介质层1。在电介质层1的每个外表面，形成有导电焊盘2和走线3，以及走线间隙填充树脂(TGFR)10被填充于导电焊盘2和走线3之间。在导电焊盘2和走线3上，是由阻焊层(solder mask)4或表面涂覆层(surfacefinish)5构成的给定图形。
TGFR10是具有增强走线间绝缘和电介质强度的组成的新的合成树脂。在本发明的一种实施方式中，TGFR优选地包括18-23wt％的DGEBPA(双酚A的二环氧甘油醚)，3-7wt％的改性环环氧树脂，27-33wt％的DBDO，3-7wt％的三氧化锑，30-35wt％的氢氧化铝和3-7wt％的双氰胺。
在另一种实施方式中，TGFR10优选地包括5-10wt％的改性环环氧树脂，40-50wt％的氢氧化铝，20-30wt％的矿质水，和大约10wt％的阻燃剂，固化剂和色素。这种配方具有优良的散热效应。
阻焊层4是PCB的一部分，它是将油墨涂覆在PCB上，用来防止焊料附着到PCB上元件安装层不应该附着的部分并且使PCB表面电路不与外界环境接触。它也被称为“阻焊剂”或“阻焊层”。在本发明中，为便于描述，覆盖有油墨的部分特指阻焊层4。
阻焊层4可以通过根据使用环境和状况适当选择的处理过程而制成。这种处理过程的实例包括光阻焊剂(PSR)处理过程是将黏度为150-300泊的油墨覆盖于具有电路的整个基板上，曝光并显影；液体光成像(LPI)处理过程，与PSR完全相同但使用黏度小于100泊的油墨；及红外线(IR)，掩模(masking)和碳处理过程是在基板表面上透过网板将需要的部分涂覆油墨后印刷而不需要曝光。在本发明的一个实施方式中，阻焊层4是通过PSR处理过程得到的。
此外，本发明中，阻焊层4所在位置比导电焊盘2上的表面涂覆层5高，因此改善了走线间的电绝缘性及防止了由于铜箔曝露于外部环境而发生短路的现象。
同时，TGFR PCB也可以形成多层结构。在本发明的一个实施方式中，图3所示，是一种具有三层结构的多层厚铜PCB。
如图3所示，本发明涉及的多层厚铜PCB的上部具有一个上电介质层1。在电介质层1的上表面形成了外层线路12，包括导电焊盘2，走线3，和填充于导电焊盘2和走线3之间走线间隙的TGFR10。在导电焊盘2和走线3上，是由阻焊层4或表面涂覆层5构成的给定图形。
此外，在电介质层1的下表面，是由导电焊盘2，走线3，和填充于导电焊盘2和走线3之间走线间隙的TGFR10构成的内层线路11。
内层线路11经过氧化处理以增强它与位于在内层线路11的下表面的中间的电介质层1的附着力。然后，内层线路11与中间电介质层1紧密地黏附。
在中间的电介质层11的下表面，是由导电焊盘2，走线3，和填充于导电焊盘2和走线3之间走线间隙的TGFR 10构成的内层线路11。在所述的内层线路11的下表面，附着了一个下部的电介质层11。
在下部的电介质层1的下表面，是由导电焊盘2，走线3，和填充于导电焊盘2和走线3之间走线间隙的TGFR10构成的外层线路12。在导电焊盘2和走线3上，是由阻焊层4或表面涂覆层5构成的给定图形。
根据以上描述，通过在单层TGFR PCBs的内层线路11之间放置电介质层1，就可以容易地制造出多层厚铜PCB。
在下文中将参照流程4描述本发明涉及的TGFR PCB的制造方法的每一步骤。
按照电路设计图，首先通过钻孔步骤S1在PCB板上钻一些需要的孔。为了在PCB板上形成电路连接，然后在PCB板上进行化学和电镀铜步骤S2。
对已镀铜PCB板进行蚀刻步骤S3以及步骤S4形成给定宽度的走线间隙6。
步骤S5主要是对已经具有走线间隙6的PCB基板进行表面清理以去除杂质。在表面处理步骤中，使用微蚀和/或氧化处理对走线间隙的表面和内壁进行处理。
完成表面清理步骤S5后，步骤S6是将走线间隙填充树脂10涂覆于走线间隙6。TGFR10是用印刷或辊涂方法涂覆，再通过外部的热风机或加热器迅速固化。
TCFR10被固化后，步骤S7是通过打磨、刷光、切裁或它们的组合平整TGFR的表面。
随后的步骤是分别对内层线路11和外层线路12进行不同处理。
对于内层线路11，步骤S11是对内层线路表面进行氧化处理以增强形成电介质层1的树脂和内层线路11的附着力。然后，顺序执行敷层步骤S12和层压步骤S13。随后的步骤与制造多层PCB板的通常过程相同，因此这里省略这些描述。
对于外层线路12，在涂覆PSR之前先进行表面清理步骤S21。在表面清理步骤S21中，对走线间隙的表面和内壁进行微蚀和/或氧化处理。
对施行了表面清理步骤S21后的PCB板的表面，依次进行涂覆和干燥光阻焊剂(PSR)步骤S22，曝光步骤S23，显影步骤S24，PSR固化步骤S25和丝网印刷步骤S26。这些和随后的步骤与制造多层PCB板的通常过程相同，因此这里就省略这些描述。
虽然以上是为达到说明目的，对本发明的优选实施方式的描述，但是可以理解，本领域的技术人员能够对本发明做出多种修改和改变。但是这些修改和改变都应被认为不超出本发明的保护范围。
工业适用性如上所述，在本发明涉及的TGFR PCB中，一种具有特殊组成的新的树脂TGFR被填充于走线间隙6，因此可以防止分层(delamination)，从而改善了走线间电绝缘和电介质强度。另外，由于电介质层1上的走线间隙6被填充了TGFR，就可以生产出电介质层1的厚度比走线厚度小的产品。此外，由于使用了合成树脂，PCB或安装其上的电子元件在工作时具有了优良的冷却效果，并且对它们的使用环境(热，湿度和绝缘性)具有优良的可靠性。
另外，由于走线间隙6被TGFR10填充，本发明涉及的PCB具有挠性，因此在PCB板上安装和装配元件时不良发生率明显减少。并且，TGFR10可以防止导电焊盘2的壁上的铜箔部分曝露于外部环境，因此可以防止在PCB上安装和焊接元件时的短路现象。
权利要求
1.一种具有走线间隙填充树脂(TGFR)的印刷电路板(PCB)，包括电介质层(1)，形成于电介质层(1)的每一面的导电焊盘(2)和走线(3)，以及在导电焊盘(2)和走线(3)之间形成的给定宽度的走线间隙(6)，其中，走线间隙(6)被走线间隙填充树脂(TGFR)(10)填充以增强绝缘和电介质强度，以及在走线(3)和TGFR(10)上形成的阻焊层(3)比形成于导电焊盘(2)上的表面涂覆层(5)的位置高。
2.按照权利要求1中的PCB，其中，TGFR(10)包括18-23wt％的DGEBPA(双酚A的二环氧甘油醚)，3-7wt％的改性环环氧树脂，27-33wt％的DBDO，3-7wt％的三氧化锑，30-35wt％的氢氧化铝，和3-7wt％的双氰胺。
3.按照权利要求1中的PCB，其中，TGFR(10)包括5-10wt％的改性环环氧树脂，40-50wt％的氢氧化铝，20-30wt％的矿质水，和大约10wt％的阻燃剂、固化剂和色素。
4.一种制造具有TGFR的PCB的方法，包括钻孔步骤(S1)，是在PCB板上形成需要的孔；化学和电镀铜步骤(S2)，是在PCB板上形成电连接；蚀刻步骤(S3)和(S4)，是在已镀铜的PCB板上形成走线间隙(6)。表面清理步骤(S5)，是清除已形成走线间隙(6)的PCB板上的杂质；涂覆以及固化步骤(S6)，是将走线间隙填充树脂(TGFR)(10)填充于走线间隙(6)；TGFR表面平整步骤(S7)，是通过打磨、刷光、切裁或它们的组合平整已固化的TGFR的表面；增强内层线路(11)对形成电介质层(1)的树脂的附着力的氧化处理步骤(S11)，在内层线路(11)上依次进行的敷层步骤(S12)和层压步骤(S13)；及在外层线路(12)上依次进行的表面清理步骤(S21)，光阻焊剂(PSR)涂覆和干燥步骤(S22)，曝光步骤(S23)，显影步骤(S24)，PSR固化步骤(S25)和丝网印刷步骤(S26)。
5.按照权利要求4中的方法，其中，所述表面处理步骤(S5)和(S21)使用微蚀或氧化处理。
6.按照权利要求4中的方法，其中，在TGFR涂覆以及固化步骤(S6)中，涂覆是用印刷或辊涂方法完成的，并且涂覆的TGFR(10)是通过外部的热风机或加热器迅速固化的。
全文摘要
本发明涉及一种具有走线间隙填充树脂(TGFR)的印刷电路板(PCB)。在本发明的PCB中，走线间隙(6)中填充了一种具有特殊组成的新型树脂TGFR(10)，因此可以防止分层并提高走线间的电绝缘和电介质强度。并且，由于电介质层(1)上的走线间隙(6)被填充了TGFR(10)，就可以生产出电介质层(1)的厚度比走线厚度小的产品。此外，由于使用了合成树脂TGFR，PCB或安装其上的电子器件在工作时具有了优良的冷却效果，并且对它们的使用环境(热，湿度和绝缘性)具有优良的可靠性。由于走线间隙(6)的槽被TGFR(10)填充，本发明的PCB具有低挠性，因此在PCB板上安装和装配元件时不良发生率明显减少，并且，TGFR(10)可以防止导电焊盘(2)的壁上的铜箔部分曝露于外部环境，因此可以防止在PCB上安装和焊接元件时的短路现象。
文档编号H05K3/00GK1875669SQ200480031657
公开日2006年12月6日 申请日期2004年4月19日 优先权日2004年4月19日
发明者裴荣河 申请人:株式会社荣恩电子