葉錦群 張永謀 張亞鋒

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

0 前言

隨著電子產(chǎn)品的小型化、智能化、多功能化及各種功能模塊一體化，對(duì)高功率電源模塊也帶來新的挑戰(zhàn)，要求印制電路板（PCB）具有更好的耐熱、導(dǎo)熱、散熱功能。FR-4散熱基板一般以填充二氧化硅、三氧化硅或陶瓷粉來提高其導(dǎo)熱性，而添加此類填料的預(yù)浸材料（PP）流動(dòng)性大大降低，用此類材料在生產(chǎn)多層厚銅電源板時(shí)增加了壓合生產(chǎn)中的難度，以及在鉆孔、沉銅工序也存在一定難度，主要體現(xiàn)在壓合填膠難、激光鉆孔失真、機(jī)械鉆孔毛刺、沉銅除膠不盡等幾個(gè)問題上。

1 壓合填膠問題的解決

由于FR-4散熱材料主要是添加二氧化硅、三氧化硅或陶瓷粉來提高其導(dǎo)熱性，其PP的流動(dòng)性大大降低，給壓合多層厚銅板過程中填膠增加了不少難度。壓合參數(shù)方面，材料廠商已給出要求，一般升溫速率為2.0～4.0 ℃/min（80～140 ℃），而疊板方面就需根據(jù)生產(chǎn)板的實(shí)際情況做出調(diào)整。

1.1 試驗(yàn)條件

壓合疊構(gòu)條件見表1所示，疊板條件分：方案一，蓋板前加全新牛皮紙緩沖；文案二，文案一加疊層多以鋼板洞加緩沖墊。

表1 壓合疊構(gòu)條件表

1.2 測(cè)試結(jié)果

（1）測(cè)試序號(hào)1板，經(jīng)過測(cè)試觀察均無(wú)壓合不良的問題；（2）測(cè)試序號(hào)2板，按疊板方案1線間隙有空洞出現(xiàn)；疊板方案2線間隙無(wú)壓合不良的問題（3）測(cè)試序號(hào)3板，按疊板方案1線間隙有空洞出現(xiàn)；按疊板方案2線間隙無(wú)壓合不良的問題。

1.3 小結(jié)

（1）在（80～140 ℃）升溫速率（2.0～3.0）℃/min，蓋板前加全新牛皮紙緩沖即可滿足銅厚70 μm導(dǎo)熱材料板的壓合，不需要另加緩沖墊。

（2）在（80～140 ℃）升溫速率（2.5～4.0）℃/min，只在蓋板前加全新牛皮紙緩沖，不能滿足銅厚105 μm和銅厚140 μm的導(dǎo)熱材料板的壓合；在疊層每張鋼板間添加緩沖墊后可有效解決壓合條件問題，達(dá)到品質(zhì)要求。

2 激光工藝參數(shù)的試驗(yàn)

高導(dǎo)熱材料填料比例達(dá)70%以上，使激光穿透能力明顯下降，容易造成盲孔底部樹脂殘留、玻纖突出、孔徑失真等問題。針對(duì)型號(hào)106/1080/2113高導(dǎo)熱材料調(diào)整激光鉆孔參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，找出合理激光鉆孔參數(shù)范圍，測(cè)試參數(shù)如圖1所示。

圖1 激光參數(shù)

2.1 參數(shù)說明

由于是厚銅多層板，激光鉆孔底銅較厚，在不燒黑底銅或造成蟹腳問題的前提下加大能量，特別是首發(fā)加大能量，修孔逐漸降低能量，修孔發(fā)數(shù)根據(jù)修孔效果而定。

2.2 小結(jié)

（1）據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試說明：0.15 mm（6 mil）激光孔徑、介厚＜0.125 mm（5 mil）時(shí)，激光參數(shù)光圈減小、脈寬加大、適當(dāng)加大能量（較普通材料能量增加10%）、開窗1發(fā)數(shù)不變，修孔發(fā)數(shù)增加可有效控制激光針圓度。

（2）0.2 mm（8 mil）激光孔徑、介厚＜0.14 mm（5.5 mil）時(shí)，激光參數(shù)光圈減小、脈寬加大、適當(dāng)加大能量、開窗1發(fā)數(shù)不變，修孔發(fā)數(shù)增加可有效控制激光針圓度。

3 機(jī)械鉆孔工藝參數(shù)的試驗(yàn)

常規(guī)參數(shù)生產(chǎn)導(dǎo)熱材料多層厚銅板過程中，因材料為三氧化硅填充料，硬度大，多層厚銅，壓合過程采用了緩沖墊有線路痕跡的凹陷，機(jī)械鉆孔中出現(xiàn)了鉆頭磨損很嚴(yán)重而產(chǎn)生爆孔，毛刺等異常，為此采取了以下措施。

（1）鉆頭選用：金洲精工92 mL，TC高硬度涂層鉆刀。

（2）鉆孔墊板使用酚醛材料，鋁片厚度要求0.25 mm。

（3）鉆孔方式：分段鉆。

（4）激光鉆孔前減銅，面銅只有9 μm，銅面又有線路痕跡的凹陷，鉆孔過程中銅的硬度不足以支撐鉆頭對(duì)基材的沖擊，為此在機(jī)械鉆孔前選擇先做填孔電鍍，增加面銅的厚度52 μm（1.5 oz）左右。

（5）鉆孔參數(shù)設(shè)置（日立鉆機(jī)）見表2所示。

表2 機(jī)械鉆孔參數(shù)

鉆孔參數(shù)調(diào)整原因說明：針對(duì)主要問題毛刺及毛刺面孔邊爆進(jìn)行調(diào)整參數(shù)，對(duì)下刀速度調(diào)慢，較普通鉆孔參數(shù)縮減50%至80%以上。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在調(diào)整鉆孔參數(shù)中降低下刀速度50%～70%均不能解決孔口基材爆的問題，最終以先做填孔電鍍?cè)黾用驺~，鉆孔下刀速度較普通鉆孔參數(shù)降低80%以上才解決問題。

小結(jié)：（1）FR-4導(dǎo)熱材料有盲孔工藝時(shí)需填孔電鍍后再機(jī)械鉆孔；（2）鉆孔參數(shù)方面，主要影響毛刺及孔邊的基材爆因素為下刀速度。

4 沉銅除膠

FR-4導(dǎo)熱材料除鉆污需同高頻材料一樣先進(jìn)行150 ℃烘烤1 h，再等離子除膠，D/P除膠兩次，方可滿足品質(zhì)要求。

5 總結(jié)

（1）銅厚70 μm的FR-4導(dǎo)熱材料多層板壓合過程只需加全新牛皮紙緩沖即可填膠充分;而銅厚增加到105 μm以上則必須加緩沖墊方能解決壓合填膠問題。

（2）激光鉆孔方面，通過適當(dāng)控制激光能量及修孔次數(shù)可有效解決FR-4導(dǎo)熱材料盲孔失真等問題。

（3）影響機(jī)械鉆孔爆板、毛刺問題的主要原因是壓合造成線路凹陷、激光鉆孔減銅及鉆孔下刀速度3大因素。

（4）FR-4導(dǎo)熱材料除鉆污需同高頻材料一樣先進(jìn)行150 ℃烘烤1 h再等離子除膠，D/P除膠兩次。