唐文鋒 程 劍 謝超峰 周 剛 曾祥福

（廣東科翔電子科技有限公司，廣東 惠州 516081）

1 背景描述

為了提高PCB線路的電流承載能力，在不能增加線寬條件下只能相應(yīng)提高導(dǎo)體厚度即銅厚。本文對(duì)一款厚銅板從工程資料優(yōu)化，重點(diǎn)對(duì)壓合、鉆孔、電鍍等工藝跟進(jìn)研究，改善了孔偏、孔粗過大、孔燒焦，內(nèi)層孔環(huán)崩缺、被拉出，釘頭等不良，使厚銅板成品后通過相關(guān)可靠性測試符合品質(zhì)要求。

此板為12層內(nèi)/外層銅厚140 μm（4 oz）的厚銅板，第一次試樣共投12 PNL，鉆孔后發(fā)現(xiàn)有孔偏、孔粗過大（見圖1）、孔燒焦，內(nèi)層孔環(huán)崩缺、被拉出，釘頭（圖2）現(xiàn)象等問題存在，報(bào)廢了9 PNL?，F(xiàn)針對(duì)第一次打樣存在的問題展開研究。

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

（1）內(nèi)層照相底片資料的更改：此板制作難點(diǎn)主要在鉆孔，試板主要是針對(duì)鉆孔進(jìn)行資料更改與跟進(jìn)。為了能夠減少鉆孔時(shí)鉆針與內(nèi)層銅皮摩擦產(chǎn)生大量熱量而導(dǎo)致孔粗、樹脂縮陷等品質(zhì)問題，對(duì)內(nèi)層照相底片上部分銅皮掏掉，具體掏銅皮標(biāo)準(zhǔn)是：對(duì)于PTH（鍍通孔）孔鉆孔孔徑Ф≥0.9 mm,內(nèi)層獨(dú)立Pad及帶有隔離環(huán)的Pad，把中間銅皮掏空，掏空銅皮標(biāo)準(zhǔn)是鉆孔孔徑Ф-0. 6 mm。如：鉆孔孔徑Ф0.9 mm要掏掉銅皮的直徑為0.9-0.6=0.3 mm;Ф1.3 mm 要掏掉銅皮的直徑為1.3-0.6=0.7 mm；依次類推。NPTH（非鍍通孔）孔孔徑不變。如圖3所示。

（2）更改鉆孔孔徑：為了增加孔銅的結(jié)合力，同時(shí)借簽行業(yè)經(jīng)驗(yàn)參考將孔銅厚度就做到70 μm左右，增加孔銅厚度的同時(shí)還要保證孔徑OK，就要加大鉆孔孔徑，鉆孔孔徑修改標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于PTH孔鉆孔孔徑Ф＜1.0 mm，在現(xiàn)有MI要求孔徑的基礎(chǔ)上再加0.05 mm，如：0.4 mm改成0.45 mm，0.5 mm改成0.55 mm，0.55改成0.6 mm,依次類推。NPTH孔孔徑不變。

（3）更改壓合外層銅箔：由于增加孔銅厚度后，表銅也會(huì)跟之增加，為了保證表銅厚度，壓合外層銅箔由35 μm改為18 μm。

圖1 孔粗過大（25-38 μm）

圖2 釘頭過大

圖2 內(nèi)層孔環(huán)優(yōu)化示意圖

（4）鉆孔工序相關(guān)資料的更改：為了保證鉆孔質(zhì)量，鉆孔時(shí)主要從使用金洲UC型鉆針、調(diào)整參數(shù)、鉆孔方法、鉆頭壽命等幾個(gè)方面進(jìn)行改善。

3 跟進(jìn)過程與結(jié)果

根據(jù)上述制定方案，對(duì)5 PNL板進(jìn)行全程跟進(jìn)，重點(diǎn)跟進(jìn)了內(nèi)層、壓合、鉆孔、銑槽等工序。

（1）內(nèi)層：此板補(bǔ)投是在一廠，板發(fā)到二廠時(shí)沒有及時(shí)通知研發(fā)跟進(jìn)，當(dāng)內(nèi)層主管反饋給研發(fā)時(shí)內(nèi)層圖形已蝕刻出來，故內(nèi)層圖形是按原資料做的。

（2） 壓合：此12層厚銅板疊構(gòu)見圖4，壓合時(shí)有一定的難度，作了重點(diǎn)跟進(jìn)。

①棕化前把板邊的鉚釘孔打出，速度3.8 m/min. 檢查棕化面無不良現(xiàn)象，此板內(nèi)層銅較厚要求棕化后烤板150 ℃×30 min，因烤箱壞，棕化后在烘干段烘50 min。

②先MI要求切割PP，抽濕4 h以上，預(yù)排時(shí)把PP鉆出孔，注意和芯板上內(nèi)層鉚釘孔相對(duì)應(yīng)，按照作業(yè)文件要求次序進(jìn)行鉚合，特別控制鉚釘長度。

③排板時(shí)單獨(dú)排一個(gè)Book，厚度不夠時(shí)墊鋼板，上下用全新牛皮紙20張。

圖4 厚銅板壓合疊構(gòu)圖

④專用壓合程序（見表1）。

表1 壓合程式

⑤接線測升溫速率（80～140℃升溫速率1.0～1.5 ℃/min）。

⑥壓合后烤板參數(shù)170 ℃×6 h。

⑦正常拆板（該板外層為140 μm銅箔拿到開料進(jìn)行切板）——銑銅板——銑銅皮——銑板邊。

（3）鉆孔：主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了控制：

①使用全新金洲UC型鉆針，白墊板+鋁片。

②鉆頭壽命控制，Ф＜1.0 mm鉆頭設(shè)置為800個(gè)孔，Ф≥1.0 mm鉆頭設(shè)置為1000個(gè)孔。

③鉆孔參數(shù)在厚銅板作業(yè)參數(shù)的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)速（F）下降10%，進(jìn)刀速（S）下降30%。

④采用分步鉆孔法。

⑤鉆孔后過一次砂帶磨板機(jī)，用高壓氣槍吹掉孔內(nèi)毛刺與粉塵。

小結(jié)：從鉆孔后孔粗切片可以看出，孔粗都在要求范圍之內(nèi)，無孔環(huán)被拉出、無釘頭、無樹脂收縮現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)有輕微偏孔現(xiàn)象。

（4）沉銅板電：要求孔銅厚度＞50 μm，一鍍很難完成，需要二次板電。

圖5 板電銅厚切片

從圖5切片可以看出，孔銅厚度都在50 μm以上，孔銅與孔壁結(jié)合良好。

（5）蝕刻后熱沖擊實(shí)驗(yàn)：把蝕刻后的板切成10 cm×10 cm的小塊做熱沖擊實(shí)驗(yàn)，條件：浸錫288 ℃×10 s×3次。切片如圖6。

圖6 熱沖擊測試后微切片圖

小結(jié)：從圖6微切片可以看出，蝕刻后熱沖擊無起泡分層現(xiàn)象。且無孔銅剝離、孔環(huán)被扯出、Pad邊緣樹脂縮陷、釘頭等不良問題，但有輕微孔偏問題，后續(xù)需要對(duì)此方面進(jìn)行改善。

4 結(jié)論與建議

從上述結(jié)果可看出，12層厚銅板經(jīng)過工程資料優(yōu)化，跟進(jìn)壓合、鉆孔、沉銅板電等工藝流程重點(diǎn)控制參數(shù)，其孔偏、孔粗過大、孔燒焦，內(nèi)層孔環(huán)崩缺、被拉出，釘頭等問題得到了很大的解決。但掏空銅皮、加大孔徑、增加孔銅厚度此種方法，如需引用到其它的厚銅度上，還需要對(duì)厚銅板作進(jìn)一步的跟進(jìn)，以便提供更多的數(shù)據(jù)和圖片來驗(yàn)證此種方法的可行性。