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提高導體厚度即銅厚。本文對一款厚銅板從工程資料優(yōu)化，重點對壓合、鉆孔、電鍍等工藝跟進研究，改善了孔偏、孔粗過大、孔燒焦，內層孔環(huán)崩缺、被拉出，釘頭等不良，使厚銅板成品后通過相關可靠性測試符合品質要求。

此板為12層內/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)現有孔偏、孔粗過大（見圖1）、孔燒焦，內層孔環(huán)崩缺、被拉出，釘頭（圖2）現象等問題存在，報廢了9 PNL。現針對第一次打樣存在的問題展開研究。

2 試驗方案設計

（1）內層照相底片資料的更改：此板制作難點主要在鉆孔，試板主要是針對鉆孔進行資料更改與跟進。為了能夠減少鉆孔時鉆針與內層銅皮摩擦產生大量熱量而導致孔粗、樹脂縮陷等品質問題，對內層照相底片上部分銅皮掏掉，具體掏銅皮標準是：對于PTH（鍍通孔）孔鉆孔孔徑Ф≥0.9 mm,內層獨立Pad及帶有隔離環(huán)的Pad，把中間銅皮掏空，掏空銅皮標準是鉆孔孔徑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：為了增加孔銅的結合力，同時借簽行業(yè)經驗參考將孔銅厚度就做到70 μm左右，增加孔銅厚度的同時還要保證孔徑OK，就要加大鉆孔孔徑，鉆孔孔徑修改標準：對于PTH孔鉆孔孔徑Ф＜1.0 mm，在現有MI要求孔徑的基礎上再加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 內層孔環(huán)優(yōu)化示意圖

（4）鉆孔工序相關資料的更改：為了保證鉆孔質量，鉆孔時主要從使用金洲UC型鉆針、調整參數、鉆孔方法、鉆頭壽命等幾個方面進行改善。

3 跟進過程與結果

根據上述制定方案，對5 PNL板進行全程跟進，重點跟進了內層、壓合、鉆孔、銑槽等工序。

（1）內層：此板補投是在一廠，板發(fā)到二廠時沒有及時通知研發(fā)跟進，當內層主管反饋給研發(fā)時內層圖形已蝕刻出來，故內層圖形是按原資料做的。

（2） 壓合：此12層厚銅板疊構見圖4，壓合時有一定的難度，作了重點跟進。

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象，此板內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，預排時把PP鉆出孔，注意和芯板上內層鉚釘孔相對應，按照作業(yè)文件要求次序進行鉚合，特別控制鉚釘長度。

③排板時單獨排一個Book，厚度不夠時墊鋼板，上下用全新牛皮紙20張。

圖4 厚銅板壓合疊構圖

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170 ℃×6 h。

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

（3）鉆孔：主要從以下幾個方面進行了控制：

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鉆頭設置為800個孔，Ф≥1.0 mm鉆頭設置為1000個孔。

③鉆孔參數在厚銅板作業(yè)參數的基礎上，轉速（F）下降10%，進刀速（S）下降30%。

④采用分步鉆孔法。

⑤鉆孔后過一次砂帶磨板機，用高壓氣槍吹掉孔內毛刺與粉塵。

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

（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，孔銅與孔壁結合良好。

（5）蝕刻后熱沖擊實驗：把蝕刻后的板切成10 cm×10 cm的小塊做熱沖擊實驗，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：從圖6微切片可以看出，蝕刻后熱沖擊無起泡分層現象。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)需要對此方面進行改善。

4 結論與建議

從上述結果可看出，12層厚銅板經過工程資料優(yōu)化，跟進壓合、鉆孔、沉銅板電等工藝流程重點控制參數，其孔偏、孔粗過大、孔燒焦，內層孔環(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，還需要對厚銅板作進一步的跟進，以便提供更多的數據和圖片來驗證此種方法的可行性。