高导热厚铜盲埋孔电路板制作技术研发（下）

文章来源：CPCA印制电路信息作者：龚爱清查看手机网址

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人气：5272发布日期：2016-09-12 10:09【大中小】

4.1.2 高导热厚铜盲埋孔电路板制作改善方案

（1）该材料半固化片含高比例陶瓷粉填料，相对于FR4流动性差，但其本身还是属于环氧树脂体系，为保证其流动性和树脂填充性，要求在70℃~130℃之间保持升温速率为（3~3.5）℃/min，适当延长冷压时间，冷压时降温速率也应低于5 ℃/min，以释放内应力，具体参数依据所填铜的厚度和线路的结构设定；

（2）采用多段压力加压设计，对于多层厚铜板，尺寸为457mm×610mm时，压力可以提高到3.10 Mpa，具体需依据实际情况做调整；

（3）因为此产品使用铜箔与半固化片的压合方式，故压力均匀性和辅助材料的缓冲能力很重要，排板时层间加新牛皮纸作为缓冲层，缓冲压力，并促进填胶；

（4）使用先铆合后熔合的方式预叠板，且排版时在垫钢层间加新牛皮纸防滑；

4.1.3 改善效果

改善效果见图1图2。

4.2 激光钻孔参数优化

4.2.1 问题描述

高导热材料树脂无机陶瓷填料比例很高（60%以上），激光钻孔过程中穿透能力明显下降，造成激光盲孔底部树脂残留。内层开路、盲孔脱垫问题频发。

4.2.2 改善对策

针对此类高无机填料材料，普通FR4产品激光盲孔制作参数已不能满足其能量需求，必须优化参数，以保证盲孔底部树脂反应完全，以下为高导热材料优化参数对比。

4.2.3 改善效果

高导热材料激光钻孔加工能量需明显增强，图3是优化参数后激光盲孔制作效果。

图3 改善后激光钻盲孔观测图

4.3 机加工披锋、断刀问题改善

4.3.1 难点描述

因材料本身陶瓷粉填料比例高，硬度大，且内层含10层以上的137.2 mm厚铜层，机加工（含钻孔、铣PTH槽、铣set外形、铣外围等）时对刀具的磨损很严重，控制不当会出现爆孔、披锋等异常。严重时铜皮会卷到刀具上并会出现断刀。

4.3.2改善方案

机加工时选用金刚石涂层的刀具，适当调整刀具寿命如孔数、铣程序等。具体改善方法如下：

（1）盖板、垫板：使用酚醛材料；

（2）孔限设置：尽量避免设置孔限高于100孔，以避免基体材料疲劳破坏导致断刀；

（3）钻孔使用分步钻的方式，具体依实际板厚来决定分2步或3步；

（4）过程中注意监控钻头品质，若出现涂层崩缺，则不能继续使用，因为此材料内部的陶瓷填料存在颗粒大小不一，分布不一致的情况（如图10），钻头钻至陶瓷颗粒聚集位置或异常大颗粒位置时，可能会导致钻头刃口崩缺。

4.3.3 改善效果

改善后效果如图4。

图4 机加工问题改善效果图

4.4 除钻污方法

4.4.1 难点描述

因高导热板材陶瓷填料比例高，质硬（硬度堪比固化的水泥），常规的等离子活化无法对处理，普通的高Tg参数化学除钻污一次（正常情况下控制除钻污速率在0.3 mg/cm2 ~ 0.6 mg/cm2）无法将钻污处理干净。

4.4.2 改善方案

此材料特殊，经试验验证，确认其除钻污速率应在1 mg/cm2~ 1.2 mg/cm2之间，采用两次除钻污的方式，能够更有效的除掉含陶瓷料比例较高的高导热材料的钻污。具体除钻污速率受层压结构及板厚影响会有差异。改善方式和效果见表4，各项指标均符合IPC标准。

4.3.3 改善效果

改善效果见图6。

4.5 折断板问题改善

4.5.1 难点描述

因高导热板材陶瓷填料比例高，材料质硬且介厚较薄，不足以支撑137.2 mm基铜，故芯板加工时极易断板。并且在铣set外形后，尤其是沉铜、板电、蚀刻、阻焊工序会出现断板的情况。

4.5.2 改善方案

（1）设计时，基于线路设计将连接位加大，以保证铜皮可以支撑如此厚重的板。以下仅针对外层线路宽度设计示例，见图7。执行该改善措施后，该产品完成阻焊后未见断板。

图7 外层连接位宽度改善前后对比图

（2）给连接位内层增加假铜设计，以假铜来提高连接位的强度，尽量减少纯基材层的宽度，防止折断板。假铜设计如图8所示。

图8 连接位添加假铜设计示意图

5 测试结果

经对盲埋孔电路板产品进行可靠性测试，各项指标合格，此款14层高导热材料盲埋孔电路板达到IPC-6012C相关标准。见表5。

6 总结

通过以上的研究探索，可以将此类高导热的HDI板制作技术总结如下：

（1）材料的选择：综合比较性能与价格，通过不同结构设计、试验，选择热导率高且耐热性高的材料。

（2）设计工艺流程时，可以按照“分→总”的形式进行，即，先设计不同层别的制作流程，最后将各分流程进行汇总。

（3）工艺难点改善总结：

①压合采用调整升温速率和降温速率，增大压力，使用新牛皮纸等缓冲垫相结合的方式制作，以保证填胶性能；

②高导热材料激光钻盲孔，相比FR-4材料需要适当增加脉宽、能量，增多发射次数，避免盲孔低残胶等问题；

③机加工过程中，钻孔使用金刚石涂层的钻头，同时将孔限调低，在钻孔过程中监控钻头的损耗情况；

④去钻污时应控制除钻污速率为1 mg/cm2 ~ 1.2 mg/cm2之间；

⑤设计阶段图形的连接位在空间允许的情况下，将铜宽度加至最大，采用内层添加假铜设计，以保证其足够的支撑力，防止折断板。

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