一种运用3D打印技术的分段或长短金手指加工方法与流程

一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法
技术领域
1.本发明涉及一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，属于pcb板制作加工技术领域。


背景技术：

2.随着5g大规模的商用，数据中心的数据运作也越来越多样化，服务器结构也趋于模块结构化，其金手指类模块化riser卡在设计上及需求上均发生了很大的变化，为了改善信号完整性及支持热插拔功能，金手指在设计上需求分段或长短，为了改善高密出线、提升板子空间密度利用率，金手指的间距从1.0mmpitch(pcie)往0.6mm pitch(ocp 3.0)方向设计，传统的加工方式已不能满足产品设计需求的发展。
3.目前分段、长短金手指加工流程是采用分段区保护
→
电镀金
→
去除分段区保护
→
蚀刻分段区，因此分段区保护好坏直接影响到后面的品质部分。现阶段分段区保护采用传统的方法:前处理
→
印刷感光湿膜
→
预烤
→
对片曝光
→
长烤，此流程主要有下面几个问题点：分段间距能力不足，只能加工10mil以上间距，现有产品设计会到4mil间距；受板子缩拉、尺寸及底片的影响，其对位精度≥
±
3mil，无法满足
±
2mil甚至
±
1mil的需要；传统做法目前只适用于正常金手指产品，无法加工阶梯类金手指产品；由于采用丝网印刷方式，感光湿膜厚度不均，金手指边缘粘金不良比例高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，能够缩短工艺流程和提高控制精度，同时克服传统无法加工阶梯类金手指产品和光湿膜厚度不均，金手指边缘粘金不良比例高的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，包括以下步骤：
7.将多个单层覆铜板进行压合得到多层覆铜板后进行钻孔、电镀、外层图形转移及油墨工艺制程，其中，外层图形转移时，在小片排版的撇断区的四个角蚀刻出四个光学定位点，在油墨工艺制程时，四个光学定位点不覆盖油墨；
8.将经过油墨工艺制程后的多层覆铜板进行水平前处理，依次通过酸洗、微蚀、防扩散层处理和烘干处理；
9.3d打印前，将烘干处理后的多层覆铜板使用机台定位pin进行粗定位，机台使用ccd针对每个小片排版边上的光学定位点进行粗准定位，抓取x与y的位置值，然后与理论值进行比对，形成相应的变化值，针对每个打印坐标根据变化值进行相应的补偿；
10.根据金手指区设计图形，其分成二部分进行抗镀油墨3d打印，先打印基材区，然后打印基材+金手指区；
11.将3d打印后的多层覆铜板通过烘烤或uv光固化流程，使抗镀油墨完合固化，同时防扩散层也与油墨互溶后固化；
12.将多层覆铜板进行压干膜、曝光和显影处理，把多层覆铜板上金手指显露出来，然后将多层覆铜板非电镀区采用干膜进行保护，同时去除其他位置的防扩散层，电镀金时金手指区电镀上镍金，抗镀油墨区则无法电镀上镍金；
13.使用水平除膜线去除非电镀金区保护层的干膜及金手指区的抗镀油墨；
14.将多层覆铜板进行压干膜、曝光和显影处理，把多层覆铜板上金手指显露出来，然后将非金手指区干膜保护起来进行碱性蚀刻，把金手指间的分段铜层蚀刻断开，最后使用去膜线去除非金手指区干膜。
15.光学定位点大小为2.0
±
0.5mm；油墨制程时，四个光学定位点与油墨区之间间距大于0.25mm。
16.打印基材区，根据外层电镀铜厚来制定基材区打印厚度，基材区打印厚度比铜厚大0.1mil；打印基材+金手指区，使铜面厚控制在0.4-1.0mil。
17.多层覆铜板使用110～150度烘烤1～2小时后再以速度1
±
0.5米/分速度、能量1000
±
100mj/cm2经过uv机台。
18.水平除膜线采用除胶有机碱，碱性溶液体积浓度控制在3～7％。
19.水平除膜线温度为65
±
10度，速度为2
±
1米/分。
20.本发明的有益效果：本发明提供的一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，主要针对分段区保护的方式进行工艺流程优化，采用3d打印的方式来进行加工，流程设计上:前处理
→
3d打印
→
固化，流程上大缩短，效率高，作业时可减少24小时；同时在定位方式上，采用ccd小pcs(小片排版)定位，系统对准度高，可实现4mil间距，
±
1mil对准度；采用抗镀油墨覆盖均匀好，无露铜沾金品质问题。
附图说明
21.图1是本发明中400g光模块图；
22.图2是本发明中小片排版结构图；
23.图3是本发明中光学定位点在小片排版上的位置图；
24.图4是本发明中多层覆铜板油墨后的结构图；
25.图5是本发明中多层覆铜板覆盖防扩散层的结构图；
26.图6是本发明中3d打印后的结构图；
27.图7是本发明中保护干膜和电镀镍金位置图；
28.图8是本发明中金手指蚀刻分段后的结构图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
30.本发明用于实现400g光模块qsfp-dd的加工，其光模块结构如图1所示。光模块对应的小片排版(pcs)结构(最小出货单位)如图2所示。公开一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，具体包括以下步骤：
31.步骤一，将多个单层覆铜板进行压合得到多层覆铜板后进行钻孔、电镀、外层图形转移及油墨工艺制程，油墨后结构如下图4所示。外层图形转移时，根据金手指的设计及排
版方式，在金手指区增加3d打印精准对位用(光学定位点)pad四个，四个光学定位点在小片排版上的位置图如图3所示，可以以最小pcs定义或出货最小单位定义或工作panel来定义对准度pad。pad大小2.0
±
0.5mm可选；油墨制程时，此四个pad不可覆盖油墨，需挖开0.25mm间距以上。
32.步骤二，3d打印前处理:油墨后的多层覆铜板进行水平前处理，通过酸洗
→
微蚀
→
防扩散层处理
→
烘干，增加表面粗糙来增强结合力。在多层覆铜板表面形成一层有机薄膜的防扩散层。防扩散层处理主要防止3d打印的油墨表面扩散，影响精度，多层覆铜板覆盖防扩散层的结构如图5所示。在步骤三3d打印前处理使用防扩散层有机药水，使pcb板表面形成一层有机薄膜，但薄膜跟后面的抗镀油墨可在高温烤烤时可互溶；同时其可溶解于酸，通过走前后处理的硫酸就可去除。
33.步骤三，3d打印。使用3d打印设备在金手指区相应需要分段的位置打印一层抗镀油墨，主要分为以下三个步骤：
34.3.1)多层覆铜板使用机台定位pin进行粗定位，机台使用ccd针对每个小pcs边上的定位pad进行粗准定位，抓取x与y的的位置，根据设计资料的理论值进行比对，形成相应的变化值(尺寸涨缩)，针对每个打印坐标根据实际的变化值进行相应的补偿。；如四个pad实际跟理论的比值x/y方向对应的值分别100.10％与100.20％，则相应实际打印坐标为(x*100.10％，y*100.20％)来进行补偿打印。本发明使用3d打印机的ccd对位功能，实现局部对位、同时根据ccd局部对位数据进行位置补偿优化，做到精准打印。
35.3.2)根据金手指区设计图形，其分成二部分打印采用区块打印方式。第1个是不包含金手指的基板区，第2个是包含基板区及金手的区；系统根据输入金手指铜厚，计算第1个区域打分次打印的次数，，自动进行打印控制(如铜厚1.2次，则按6次打印(此部分根据机台打印喷嘴及需根据实际状况来抓实际条件)。第1个区域打印完成自动切换到打印第2个，铜面与基材区，打印厚度控制0.4-1.0mil，控制厚度均一性。
36.3.3)固化:多层覆铜板通过烘烤或uv光固化流程，使油墨完合固化，同时防扩散层也与油墨互溶后固化。具体为：使用110-150度烘烤1-2小时后再以速度1
±
0.5米/分速度、能量1000
±
100mj/cm2。加工后无需短烤、曝光、显影，只需烘烤或增加uv固化就完成影像转移(uv固化选用条件当表面处理为化学镍金、化学锡需增加)，多层覆铜板3d打印后的结构如图6所示。
37.步骤四，非电镀金区保护/电镀镍金：针对多层覆铜板进行压干膜、曝光、显影，把金手指显露出来，然后覆铜板非电镀区采用干膜进行保障防止电镀金时电镀上镍金层，同时去除其他位置的防扩散层；电镀金时金手指区电镀上镍金，抗镀油墨区则无法电镀上镍金，保护干膜和电镀镍金位置如图7所示。
38.步骤五，非电镀金区保护层与3d打印油墨去除：水平除膜线去除非电镀金区保护层与3d打印油墨，露出金手间分段间的铜层。水平除膜线使用体积份数为3-7％的碱性溶液，温度为65
±
10度，速度为2
±
1米/分。本发明使用普通碱性溶液或有机碱溶液水平线就可正常去除3d打印的抗镀油墨，无需特殊物料。
39.步骤六，蚀刻分段区及后流程：针对多层覆铜板进行压干膜、曝光、显影，把金手指显露出来，非金手指区干膜保护起来进行碱性蚀刻，把金手指间的分段铜层蚀刻断开，金手指蚀刻分段后的结构如图8所示。最后使用去膜线去除非金手指区干膜后，正常进行后面流
程。
40.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，其特征在于：包括以下步骤：将多个单层覆铜板进行压合得到多层覆铜板后进行钻孔、电镀、外层图形转移及油墨工艺制程，其中，外层图形转移时，在小片排版的撇断区的四个角蚀刻出四个光学定位点，在油墨工艺制程时，四个光学定位点不覆盖油墨；将经过油墨工艺制程后的多层覆铜板进行水平前处理，依次通过酸洗、微蚀、防扩散层处理和烘干处理；3d打印前，将烘干处理后的多层覆铜板使用机台定位pin进行粗定位，机台使用ccd针对每个小片排版边上的光学定位点进行粗准定位，抓取x与y的位置值，然后与理论值进行比对，形成相应的变化值，针对每个打印坐标根据变化值进行相应的补偿；根据金手指区设计图形，其分成二部分进行抗镀油墨3d打印，先打印基材区，然后打印基材+金手指区；将3d打印后的多层覆铜板通过烘烤或uv光固化流程，使抗镀油墨完合固化，同时防扩散层也与油墨互溶后固化；将多层覆铜板进行压干膜、曝光和显影处理，把多层覆铜板上金手指显露出来，然后将多层覆铜板非电镀区采用干膜进行保护，同时去除其他位置的防扩散层，电镀金时金手指区电镀上镍金，抗镀油墨区则无法电镀上镍金；使用水平除膜线去除非电镀金区保护层的干膜及金手指区的抗镀油墨；将多层覆铜板进行压干膜、曝光和显影处理，把多层覆铜板上金手指显露出来，然后将非金手指区干膜保护起来进行碱性蚀刻，把金手指间的分段铜层蚀刻断开，最后使用去膜线去除非金手指区干膜。2.根据权利要求1所述的一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，其特征在于：光学定位点大小为2.0
±
0.5mm；油墨制程时，四个光学定位点与油墨区之间间距大于0.25mm。3.根据权利要求1所述的一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，其特征在于：打印基材区，根据外层电镀铜厚来制定基材区打印厚度，基材区打印厚度比铜厚大0.1mil；打印基材+金手指区，使铜面厚控制在0.4-1.0mil。4.根据权利要求1所述的一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，其特征在于：多层覆铜板使用110～150度烘烤1～2小时后再以速度1
±
0.5米/分速度、能量1000
±
100mj/cm2经过uv机台。5.根据权利要求1所述的一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，其特征在于：水平除膜线采用除胶有机碱，碱性溶液体积浓度控制在3～7％。6.根据权利要求5所述的一种运用3d打印技术的分段或长短金手指加工方法，其特征在于：水平除膜线温度为65
±
10度，速度为2
±
1米/分。

技术总结
本发明公开了一种运用3D打印技术的分段或长短金手指加工方法，包括以下步骤：将多个单层覆铜板进行压合得到多层覆铜板后进行钻孔、电镀、外层图形转移及油墨工艺制程；进行水平前处理，依次通过酸洗、微蚀、防扩散层处理和烘干处理；进行抗镀油墨3D打印；通过烘烤或UV光固化流程；采用干膜进行保护，同时去除其他位置的防扩散层，电镀金时金手指区电镀上镍金；使用水平除膜线去除非电镀金区保护层的干膜及金手指区的抗镀油墨；将非金手指区干膜保护起来进行碱性蚀刻，把金手指间的分段铜层蚀刻断开，最后使用去膜线去除非金手指区干膜。本发明提供的一种运用3D打印技术的分段或长短金手指加工方法，能够缩短工艺流程和提高控制精度，有效解决传统加工方式存在的问题。有效解决传统加工方式存在的问题。有效解决传统加工方式存在的问题。


技术研发人员：杨志刚 赵波 陈敬军
受保护的技术使用者：黄石沪士电子有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/9/22