板材尺寸的設計方法
2023-10-25 08:04:32 2
專利名稱：板材尺寸的設計方法
技術領域：
本發明涉及電路板設計技術領域，尤其涉及一種板材尺寸的設計方法。
背景技術：
隨著電子產業的飛速發展，作為電子產品基本構件的電路板的線路製作得越來越精細， 孔製作得越來越小。電路板具有單面板、雙面板和多層板之分，其由覆銅基材經鑽孔、壓合 、蝕刻、曝光顯影等一系列製程製作而成。
覆銅基材中的銅箔，尤其是壓延銅箔，由於具有較好的延展性，其在電路板製程如壓合 、雷射鑽孔等熱加工製程中會因受熱而產生膨脹，待完成熱加工後，會因為熱量揮發，內部 溫度降至室溫而產生收縮。參見文獻A. Luft， U. Franz， L. Emsermann， J. Kaspar; A study of thermal and mechanical effects on materials induced by pulsed laser drilling; Applied physics A: Materials Science & Processing; Volume 63， No. 2， 1996， Pages 93 101。銅箔的這種脹縮效應嚴重影響電路基板的精細製作，會引起較大誤差 ，造成產品良率較低，進而浪費生產材料和增大生產成本。如，為提高生產效率和降低成本 ，在實際生產中，製作電路板時，通常需先設計並剪裁大尺寸覆銅基材，利用該覆銅基材制 作大尺寸電路基板，然後再根據實際需要將大尺寸電路基板切割成多張小尺寸電路基板。由 於大尺寸銅箔的待加工面內相距較遠的各點的脹縮率相差較大，容易導致電路基板相距較遠 的兩處的線寬不一致。又如，在雷射鑽通孔製程中，銅箔的脹縮易引起鑽孔位置偏移預先設 計位置，通孔形狀發生扭曲。再如，在顯影防焊製程，特別是防焊曝光的精度要求在ioo微 米以內，甚至是50微米、25微米時，銅箔的脹縮將導致防焊曝光偏位。
因此，有必要提供一種板材尺寸的設計方法以減少或消除銅箔脹縮對電路板向精細化方 向發展的阻礙。
發明內容
以下將以實施例說明一種高精度的板材尺寸的設計方法，以節約生產原材料和降低生產 成本。
所述板材尺寸的設計方法包括以下步驟設定板材的第一設計尺寸；提供具有該第一設 計尺寸的板材，將板材的待加工面劃分為多個分區，記錄各分區的板材的尺寸；及將板材置 於熱加工製程，使其發生脹縮，計算各分區的板材的脹縮率，並根據該脹縮率對各分區的板材的尺寸進行補償設計，從而得到板材的第二設計尺寸，製作具有第二設計尺寸的板材，以 使具有第二設計尺寸的板材經熱加工製程後的尺寸與所述第一設計尺寸一致。
本技術方案的板材尺寸的設計方法通過將板材的待加工面劃分成多個分區，計算各分區 的板材的脹縮率，並根據各分區的脹縮率對各分區的板材的尺寸進行設計補償，並以該補償 後的尺寸製作板材，顯著提高了板材脹縮後的尺寸與設計尺寸的一致度，從而提高後續產品 的製作良率、節約生產原材料和降低生產成本。
圖l是本技術方案的板材尺寸的設計方法設計銅箔的示意圖。
圖2是圖1所示銅箔的分區M^勺設計尺寸補償示意圖。
具體實施例方式
本技術方案的板材尺寸的設計方法適用於設計具有熱脹冷縮效應的板材如覆銅基材、制 作中的電路基板時，對板材的設計尺寸進行補償，以使該板材經熱加工成型後的尺寸與設計 尺寸一致。由於當覆銅基材用於製作電路板時，覆銅基材的加工面實為銅箔表面，因此覆銅 基材的設計尺寸即為銅箔的待加工面的尺寸。以下將以設計覆銅基材的銅箔為例，結合實施 例和附圖對本技術方案的板材尺寸的設計方法進行說明。
本技術方案實施例提供的板材尺寸的設計方法用於設計覆銅基材的銅箔時包括下述步驟
第一步，預設銅箔的第一設計尺寸；
第二步，提供具有該第一設計尺寸的銅箔，將銅箔的待加工面劃分為多個分區，記錄各 分區的銅箔的待加工面的尺寸。
請參見圖l，銅箔10可為壓延銅箔或電解銅箔，其具有待加工面ll。該待加工面ll的第 一設計尺寸為長A，寬B。
所述分區是指於計算機中通過相關軟體對設計中的待加工面ll進行虛擬分區，以便於後 續根據分區補償原理對待加工面ll的第一設計尺寸進行補償。分區的個數根據實際需要而定 。當然，出於高精確度的需要，分區的個數越多越好。優選地，各分區均呈矩形，以便於後 續監控各分區的銅箔的脹縮率。
本實施例中，待加工面ll具有第一分區Mh第二分區M2、第三分區M3和第四分區M4。第 一分區Mi的相鄰兩邊分別與第二分區M2、第三分區M3共邊，且該相鄰兩邊構成的頂角與第四 分區M4的一頂角形成對頂角。g卩，若第一分區M!長為k，寬為Ln，第二分區M2長為L2，寬為 L22，第三分區M3長為U，寬為U3，第四分區M4長為U，寬為U4，貝l」LfL2， L3=L4， LU=L33，第三步，將銅箔io置於熱加工製程，使其發生脹縮，計算各分區的銅箔的脹縮率，並根
據該脹縮率對各分區的銅箔的尺寸進行補償設計，從而得到銅箔的第二設計尺寸，製作具有 第二設計尺寸的銅箔，以使具有第二設計尺寸的銅箔經熱加工製程後的尺寸與所述第一設計 尺寸一致。
所述計算各分區的銅箔的漲縮值包括於各分區的待加工面內製作至少一個基準區，於每 個基準區內選取至少一個基準點，以便於後續通過測量各分區內的基準點處的銅箔的脹縮率 得出各分區銅箔的脹縮率。
每個基準區可設於各分區的任意處，優選地，各基準區於待加工面ll內等間距分布。以
分區Mi為例，所述基準區可位於分區Mi的各邊邊緣。具體地，所述基準區可為設於分區M工內 的凹槽12。所述凹槽12可通過化學蝕刻銅箔10而成，其自待加工面11向銅箔10內部開設。所 述基準點可以是凹槽12對應的銅箔上的任一點。優選地，所述基準點為凹槽12底面的中心點 。當板材為包括銅箔和絕緣基材的覆銅基材時，亦可通過化學蝕刻的方法蝕刻掉部分銅箔， 使銅箔層與絕緣基材層圍合形成凹槽。當然，當板材為具有多層銅箔的覆銅基材時，需蝕刻 所述覆銅基材最外層的部分銅箔。當板材為製作中的電路基板時，可通過蝕刻某處線路得到 一基準區，只要便于于待加工面ll內設置可識別的基準區及後續通過測量基準點處的銅箔的 脹縮率得出該基準點所在分區的銅箔的脹縮率即可。本實施例中，銅箔10具有多個自其待加 工面11向其內部開設的凹槽12，且每個凹槽12設於每個分區的四個頂角區域。凹槽12的橫截 面呈圓形，其直徑為l毫米，所述基準點為每個凹槽12底面的中心點。以第一分區Mi為例， 其內設有E、 F、 G、 H四個基準點。所述四個基準點分別位於分區M^勺四個頂角區。
值得一提的是，由於銅箔10的待加工面11及每個分區可看成是由無窮多個點組成，雖然 每個點對應處的銅箔脹縮率不同，但相鄰的兩個點的脹縮率相對變化較小，即該兩點對應的 銅箔的脹縮率接近於一個常數。因此，為進一步提高精度，可於每個分區內製作更多的基準 區，從而選取更多的基準點，且儘量使得所述基準點均勻分布於每個分區的待加工面內。
對用於製作電路板的銅箔而言，所述熱加工製程包括熱壓合、鑽孔、防焊等製程。
所述計算各分區的銅箔的脹縮率可通過計算各基準點處的銅箔於脹縮前後相對待加工面 ll的位置坐標差得到。
以下以第一分區Mi和設於第一分區Mi的基準點E為例，說明所述計算待加工面ll脹縮後 各基準點處銅箔的坐標位置差和分區M^勺脹縮率。
參見圖l，首先建立直角坐標軸XOY，記錄基準點E的第一坐標位置E(X^Y^。所述坐標軸可建立於待加工面ll內，即是說，通過該坐標軸識別各分區內每個基準點的位置坐標，該 坐標軸也可分別建立於每個分區內，但只要能標記出基準點的位置坐標即可。本實施例中， 所述坐標軸X0Y設於待加工面11內，所有基準點於待加工l 1內的位置坐標通過該坐標軸XOY標 識。所述坐標軸XOY的X軸平行於分區]^的長度方向，Y軸平行於分區Md勺寬度方向。其次， 將銅箔10置於與後續加工參數相同的環境中如熱壓合製程，使其經歷與後續加工相同的製程 以模擬銅箔10於後續加工製程中的尺寸變化，待熱壓合製程完畢後，立即獲取基準點E於坐 標軸XOY中的第二坐標位置E' (X2， Y2)以得出基準點E處的銅箔於熱壓合製程中的脹縮狀態。 最後，根據基準點E的第一坐標位置E(X^Y^和第二坐標位置E' (X2，Y2)，計算基準點E的前 後坐標位置差。則分區M工於基準點E處沿X軸的脹縮率E工為(X2-X^/Xh沿Y軸的脹縮率E2為 (Y2-Y!)/Y2。
同理，可按前述方法計算出F、 G、 H三點的前後坐標位置差。若分區]^於基準點F、 G、 H三處沿X軸的脹縮率分別為Fh Gh Hh沿Y軸的脹縮率分別為F2、 G2、 H2，則分區M!沿X軸的 脹縮率N!為(E^F^G^H0/4，沿Y軸的脹縮率N2為(E2+F2+G2+H2)/4。第二分區M2、第三分區M;j 和第四分區M4沿X軸和Y軸方向的脹縮率可按前述方法算出。
所述根據該脹縮率對各分區的銅箔進行尺寸補償設計是指於計算機中通過相關軟體將銅 箔10的待加工面11的第一設計尺寸進行補償。
以第一分區Mi為例，若其沿X軸的脹縮率Ni即(Ei+Fi+Gi+H0/4大於零，則補償後得到的 第一分區Mi的第二設計尺寸的長度k/(l+N^，若&小於零，則補償後得到的第一分區M^勺第 二設計尺寸的長度為k/(l-N^ ，若其沿Y軸的脹縮率N2即(E2+F2+G2+H2)/4大於零，則補償後 得到的第一分區Mi的第二設計尺寸的寬度應為Ln/(l+N2)，若N2小於零，則分區Mi的第二設計 尺寸的寬度應為Ln/(l-N2)。請參見圖2，本實施例中，由於&大於零，N2小於零，第一分區 M工沿X軸的膨脹值為L6，沿Y軸的縮小值為L5，因此，分區M^卜償後得到的第二設計尺寸應為 長L廣U，寬Ln+L5。第二分區M2、第三分區M3和第四分區M4的第一設計尺寸的長度和寬度可 按前述方法進行設計補償。
本實施例的板材尺寸的設計方法通過將銅箔虛擬劃分為多個分區，計算各分區的銅箔脹 縮率，並根據各分區的脹縮率對各分區的銅箔進行尺寸補償，得到板材的第二設計尺寸，使 得製作電路板前，只需按各分區經補償後的尺寸即第二設計尺寸剪裁相應尺寸的銅箔，並將 包括該第二尺寸的銅箔的覆銅基材用於製作電路板即可。由于于製作電路板前對銅箔10進行 了可預見性的設計補償，具有補償後的第二尺寸的銅箔經熱加工製程後的尺寸能與第一設計 尺寸高度一致，因此能大大降低脹縮對後續鑽孔、防焊顯影等需熱加工製程製品精度的影響，從而提高後續產品的製作良率、節約生產原材料和降低生產成本。
以上對本技術方案的板材尺寸的設計方法進行了詳細描述，但不能理解為是對本技術方 案構思的限制。可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本技術方案的技 術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本申請權利要求的 保護範圍。
權利要求
權利要求1一種板材尺寸的設計方法，包括以下步驟設定板材的第一設計尺寸；提供具有該第一設計尺寸的板材，將板材的待加工面劃分為多個分區，記錄各分區的板材的尺寸；及將板材置於熱加工製程，使其發生脹縮，計算各分區的板材的脹縮率，並根據該脹縮率對各分區的板材的尺寸進行補償設計，從而得到板材的第二設計尺寸，製作具有第二設計尺寸的板材，以使具有第二設計尺寸的板材經熱加工製程後的尺寸與所述第一設計尺寸一致。
2.如權利要求l所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述計算各分區的板材的脹縮率包括於各分區的板材的待加工面內製作至少一個基準區，於該基準區內選取至少一個基準點，計算各分區內全部基準點處的板材的脹縮率的平均值。
3.如權利要求2所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述計算各分區內全部基準點處的板材的脹縮率的平均值包括於具有所述第一設計尺寸的板材的待加工面內建立坐標軸，記錄各基準點的第一坐標位置和經脹縮後的該板材的各基準點的第二坐標位置，計算各基準點的第一坐標位置與第二坐標位置的差值得出各基準點處的板材的脹縮率，並根據各基準點處的板材的脹縮率計算各分區全部基準點處的板材的脹縮率的平均值的步驟。
4.如權利要求3所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述於具有該第一設計尺寸的板材的待加工面內建立坐標軸包括於各分區內各建立一坐標軸。
5.如權利要求l所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，各基準區於待加工面等間距排布。
6.如權利要求l所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述各基準區分別位於所述板材的待加工面的四周邊緣。
7.如權利要求5所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述各基準區分別位於所述各分區的四周邊緣。
8.如權利要求5 7任一項所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述基準區為凹槽，所述凹槽自板材的待加工面向板材內部開設。
9.如權利要求8所述的板材尺寸的設計方法，其特徵在於，所述凹槽橫截面為圓形，所述基準點是凹槽底面的中心點。
全文摘要
本發明涉及一種板材尺寸的設計方法，其包括以下步驟設定板材的第一設計尺寸；提供具有該第一設計尺寸的板材，將板材的待加工面劃分為多個分區，記錄各分區的板材的尺寸；及將板材置於熱加工製程，使其發生脹縮，計算各分區的板材的脹縮率，並根據該脹縮率對各分區的板材的尺寸進行補償設計，從而得到板材的第二設計尺寸，製作具有第二設計尺寸的板材，以使具有第二設計尺寸的板材經熱加工製程後的尺寸與所述第一設計尺寸一致。使用本發明的板材尺寸的設計方法能顯著提高板材脹縮後的尺寸與設計尺寸的一致度，從而提高後續產品的製作良率、節約生產原材料和降低生產成本。
文檔編號H05K3/00GK101489353SQ20081030011
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者林承賢, 明 汪, 王成文 申請人:富葵精密組件(深圳)有限公司;鴻勝科技股份有限公司