摘要

  电源设备用PCB一般要求具备良好的散热性，所以其所用材料的导热性及铜厚都较高。而随着电源设备的小型化、多功能化发展，高密度互连的电源HDI板设计也逐步被客户所采纳，于是出现了高导热材料、厚铜与高密度互连设计相结合的组合型电源PCB产品。这种发展给PCB制造商带来新市场的同时，也带来了新的技术挑战。本文着重研究了利用高导热厚铜材料，制作高散热性高密度互连PCB的方法，对此类特殊材料及组合设计产品加工过程中出现的问题提出了解决办法。

  1.背景

  电源设备因其必须具备良好的散热性和大电流承载型，所以一般设计为≥102.9 mm的厚铜层，但高密度互连特性也逐步出现在多功能电源模块PCB之中，高密度互连设计务必会牺牲PCB一部分散热性能，所以，高导热材料的出现，又很好的弥补了这一缺陷。高散热厚铜HDI设计的出现，因其具备组合型产品的技术难度，给PCB制造商带来了新的技术挑战。因高导热材料一般具有高Tg，良好的耐热冲击性，加之厚铜设计，尤其增加了压合、钻孔等工序的制作难度。本文通过介绍一款14层内层137.2 mm厚铜高导热HDI板的关键技术点研发，引导高导热材料厚铜HDI板的设计和制造。

  2.技术难点

  2.1 产品结构特点

  本文涉及的14层高导热板材HDI板应用于高功率电源方面，故对可靠性、耐热性、尺寸稳定性、热导率等性能有较严格的要求，因此在选材和制作工艺方面需要特别注意。利用不同产品结构，测试和制作多种高导热类型材料，验证了材料和结构的可制作性。

  3.技术原理简介

  3.1 材料测试选择

  目前行业内常用的高导热材料有陶瓷、铝基板等，导热PP主要是改性环氧树脂。此项目的开展是基于14层厚铜产品，应用于嵌入式电源，需充分考虑材料的可加工性，如高层数、多次压合、激光钻孔、背钻，同时需要满足高导热性。

  将现有调查到的高导热材料性能参数对比如表2所示。

上表数据可以看出，B材料的热导率可以达到与金属基板等同，又具有极好的耐热性。故使用B材料作为高导热材料加工产品。

  3.2 工艺流程设计

  因为此产品涉及到单面增层，部分背钻孔的设计与盲孔的层数交叉，故必须使用多次压合的方式，以保证各层的线路设计。此次流程设计为3次压合：

  4.难点分析及解决方法

  4.1 压合排版设计

  4.1.1 难点描述

  （1）由于芯板基铜厚度较厚（均为137.2 mm）且半固化片陶瓷粉填料比例达到60%以上，相对于FR-4高温下流动性差，若排版方式不当，容易造成粘结片不能有效填充厚铜区域，压合后出现填胶不良。如图3所示。

  （2）不同的热膨胀系数：该高导热材料的热膨胀系数0.0175%（高于Tg时）＞铜0.0017%＞钢0.0005%，可以看出，高导热材料的热膨胀系数居高；另一方面，该结构所用粘结片树脂含量高，如不能合理管控，就会出现层偏等异常。