PCB半孔制程的工藝改善

張雙林　崇高亮（深圳恒寶士線路板有限公司，廣東　深圳　518103）

PCB半孔制程的工藝改善

張雙林崇高亮
（深圳恒寶士線路板有限公司，廣東深圳518103）

1　問題提出

半孔工藝目前在PCB業(yè)界來說是屬于相對比較成熟的工藝，加工工藝有諸如PTH后銑、填塞樹脂或塞錫后再銑的，也有研究主軸轉(zhuǎn)向與孔切削方向從而雙面鉆孔的。目前主流工藝就是鍍錫后做銑半孔，再來蝕刻退錫，依靠銅的延展與錫的保護(hù)及退錫來確保半孔的效果（無殘銅）。

我公司按照該工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)了將近10年半孔板，一直都沒有什么問題。但是2015年開始，我們引進(jìn)了一家生產(chǎn)無線路由器的客戶（類似TP-LINK），情況發(fā)生變化遇到了新問題。該客戶的大部分板都是四層半孔板，厚度在0.6 mm左右，而且半孔中心距都在0.9 mm ～ 1.27 mm之間， BGA節(jié)距在0.5 mm， 多數(shù)是安裝0402元件，甚至個別是0201元件，采用兩面、三面、甚至四面半孔。正是因?yàn)樵。?jié)距密，故而客戶要求雙面都不能有過孔邊發(fā)紅，假性露銅等，而且要求每個PAD之間保有綠油橋，以確保貼片面不會發(fā)生橋接連錫或反面與母板接觸性短路。

按照正常流程生產(chǎn)，常發(fā)生蝕刻堵板，最嚴(yán)重的是白網(wǎng)印綠油需要單面各做兩次，半孔處油墨入孔嚴(yán)重，顯影時加大壓力想將入孔油墨沖掉，反而將4mil的綠油橋沖斷。生產(chǎn)交貨不順利，后面改為擋點(diǎn)網(wǎng)印刷，情況稍有好轉(zhuǎn)，但總體效率上不來，一個料號需要兩個圖形網(wǎng)，單面生產(chǎn)，磨板、印刷、預(yù)烤、曝光、顯影的生產(chǎn)效率都很低，因兩次印刷油墨較厚，顯影的效果也不好。交貨周期也因此而拉長。造成市場及客戶抱怨不斷。

2　表面處理后半孔加工流程

現(xiàn)況需要盡快改善，以使工藝更簡單，生產(chǎn)更順暢，經(jīng)分析，主要是阻焊的問題，阻焊的問題又是因?yàn)榘肟滋庛娍赵斐?，所以阻焊之前如可以先取消銑半孔槽，正常鋁片塞孔或白網(wǎng)連塞孔帶印刷，優(yōu)選方案是架密釘床雙面印或單面印刷兩次預(yù)烤，能解決阻焊的一系列不良則該問題已經(jīng)解決一半，經(jīng)過試驗(yàn)，不銑半孔槽的試板按以上方案正常生產(chǎn)阻焊，可以達(dá)到公司及客戶要求標(biāo)準(zhǔn)。

于是確認(rèn)沉金后半孔的處理效果。因預(yù)計(jì)到殘銅及效率的問題，先行試了兩種方案：一為直接銑半孔處槽再蝕刻，二為先鉆半孔處再銑再蝕刻，見圖1～圖5。

圖1　鉆半孔后效果，鉆完基本沒有殘銅披鋒

相對而言，鉆孔中心與半孔中心于同一水平位置，大小以鉆到半孔與外型線相交點(diǎn)或小于其0.05 mm為最佳。

小結(jié)：鉆+銑、鉆+銑+蝕刻、銑邊+蝕刻三種方式均能滿足對半孔的品質(zhì)要求，現(xiàn)階段可以選擇直接銑邊+蝕刻的工藝處理。

對此板進(jìn)行中批量試做，未發(fā)現(xiàn)其它異常，證明該工藝可以有效解決此客戶該類型板在阻焊工藝上遇到的難題。

3　兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

工藝A：圖鍍銅錫——褪膜——銑半孔槽——蝕刻——褪錫——阻字——表面處理——成型

圖2　半孔未鉆，直接銑邊，可見因銑刀運(yùn)行的方向不同，孔壁背對著銑刀的一邊仍有殘銅

圖3　鉆完半孔再銑邊未蝕刻，經(jīng)十倍鏡查看半孔效果，可滿足要求。

圖4　直接銑完半孔再蝕刻，效果OK（疊數(shù)的影響未確認(rèn)）

圖5　鉆完半孔再銑再蝕刻，效果完美。

工藝B：圖鍍銅錫——蝕刻——褪錫——阻字——沉金——半孔鉆銑——（蝕刻）——成型

原工藝A適用性較廣，相對簡單，對于經(jīng)過鍍錫的板都合適。新工藝B有一定的局限性，相對來說，沉金因?yàn)殄儗涌刮g及覆蓋性好，適合銑邊后蝕刻。其它如噴錫可能過孔內(nèi)未覆錫有蝕刻后孔無銅的風(fēng)險，OSP更因?yàn)闆]有抗蝕層，無法再蝕刻，故這兩種工藝需要采用鉆+銑的方式，不需要再蝕刻。新工藝除了解決阻焊的問題外，其不需要半成品銑槽，相對會大大提高板的強(qiáng)度和平整度，使前處理磨板、曝光等工藝不易出現(xiàn)瘕疵，拼版間距小些在板子的開料利用率上也有可能提高。對半孔節(jié)距較小、兩邊余環(huán)較小的選擇B工藝。在定位的準(zhǔn)確度上，也是B工藝較優(yōu)， B工藝為真正的NPTH孔定位。

該工藝另一亮點(diǎn)是以往的酸性蝕刻工藝流程制作小節(jié)距半孔板比較困難，因?yàn)闆]辦法封孔抗蝕，而按本方案先做表面處理再鉆銑的工藝則不論酸、堿蝕刻均能很好適應(yīng)，這給整板電鍍、酸性蝕刻廠商帶來福音。

4　表面處理后加工半孔注意事項(xiàng)：

總的來說，板較厚、要求不高，連接位較多的情況下可以優(yōu)先選擇工藝A。板子薄而復(fù)雜，流程A不能達(dá)到客戶要求或者生產(chǎn)線難以在正常周期生產(chǎn)出較高良品率時可以選擇新工藝B。

沉金板中如有半塞過孔也需要注意，因?yàn)榘肴祝ㄒ幻嫔w油一面開窗）內(nèi)沉鎳金鍍液交換不充分，所沉積的鍍層厚度有限，可能導(dǎo)致不抗蝕，這時最好選擇鉆+銑或者蝕刻前壓干膜保護(hù)。為節(jié)省工序確保品質(zhì)，優(yōu)先建議生產(chǎn)前的工程評估時選擇雙面開窗或者阻焊塞孔。第一作者簡介

張雙林，工程部經(jīng)理，從事線路板工程技術(shù)十多年，現(xiàn)負(fù)責(zé)制前工程設(shè)計(jì)和制程工藝提升以及新產(chǎn)品開發(fā)，擁有多項(xiàng)PCB方面發(fā)明和實(shí)用新型專利。

Discussion on the process improvement of the PCB half hole process

ZHANG Shuang-linCHONG Gao-liang