散熱400W/m.k銅基雙面凸臺板制作技術(shù)

張飛龍+李仁榮+曾培

【摘 要】本文介紹了目前銅基凸臺板的主要制作工藝，并以應用于汽車大燈的銅基雙面凸臺板為研究對象，利用自主開發(fā)的高導熱絕緣層所制成的背膠銅箔和塞孔樹脂，成功開發(fā)出了散熱400W/m.k的銅基雙面凸臺板，與常規(guī)銅基板和銅基單面凸臺板相比，在滿足高散熱的同時能滿足客戶更多、更復雜的布線需求

【關(guān)鍵詞】散熱400W/m.k；背膠銅箔；銅基凸臺

0 前言

目前常規(guī)金屬基線路板的導熱系數(shù)在1-3W/m.k，制約其進一步提高的因素是線路與金屬基之間有一層介質(zhì)層，金屬基材與需散熱的電子器件無法親密接觸，致使電子器件在使用過程中產(chǎn)生之熱量不能快速傳導出去，因此，如何從結(jié)構(gòu)設(shè)計上讓金屬基材與電子器件直接接觸，同時又滿足線路板必備的導電、布線要求成為技術(shù)關(guān)鍵。銅基凸臺板在設(shè)計就做到了線路與散熱分離，讓金屬基材與需散熱的電子器件直接親密接觸，導熱系數(shù)高達400W/m.k。

銅基凸臺板按結(jié)構(gòu)有銅基單面凸臺、銅鋁復合基單面凸臺和銅基雙面凸臺，行業(yè)內(nèi)均有量產(chǎn)，但見諸報刊、雜志的文章很少。我司利用自主開發(fā)的高導熱絕緣層所制成的背膠銅箔和塞孔樹脂，所制作的銅基雙面凸臺板經(jīng)廠內(nèi)測試及客戶上線使用均符合要求。本文總結(jié)了制作過程中的一些經(jīng)驗供業(yè)內(nèi)同行參考。

1 銅基雙面凸臺板制作工藝研究

1.1 產(chǎn)品制作基本信息

產(chǎn)品為銅基雙面凸臺，top與Bottom面均有凸臺和導線，且有PTH孔連接top與Bottom面

1.2 主要制作難點簡析

（1）此結(jié)構(gòu)類似于銅基夾芯，有孔中孔設(shè)計，對銅基絕緣材料、塞孔能力和可靠性要求高。

（2）兩面凸臺蝕刻深度控制，太低時壓合流膠會流至凸臺表面，削溢膠無法削干凈；太高則削銅量加大，有成品板厚偏薄隱患。

（3）凸臺蝕刻時，絕緣樹脂孔表面的銅被樹脂保護住，無法蝕刻掉，高度與凸臺一致，層壓時此處會凸起，影響品質(zhì)。

1.3 工藝制作流程

銅基制作流程：開料→一次鉆孔→鑼槽→棕化→貼保護膜→鉆導氣孔→絲印塞樹脂→特殊壓合→撕保護膜→削溢膠→內(nèi)層線路→蝕刻凸臺→控深鑼→棕化→假貼

RCC制作流程：開料→激光刻→假貼

主流程：壓合→削溢膠→二次鉆孔→沉銅→整板電鍍→外層線路→CCD打靶→防焊→字符→三次鉆孔→V-CUT→鑼板→通斷測試→高壓測試→OSP→FQC→包裝

1.4 重難點工藝研究

1.4.1 樹脂塞孔工藝

產(chǎn)品設(shè)計為top與Bottom面通過導通孔相連，因此在金屬化通孔的位置預先設(shè)計隔離環(huán)，通過填充樹脂實施絕緣。根據(jù)我司作業(yè)標準，樹脂孔比金屬化孔單邊預大0.7mm，且為保證樹脂與銅基的結(jié)合力，在塞樹脂前銅基須貼過棕化處理

為方便塞樹脂，銅基棕化前一面需貼綠色耐高溫保護膜，而因為要塞樹脂的孔被保護膜封住，孔內(nèi)殘留空氣導致樹脂無法順利進孔，絲印前需在保護膜上鉆導氣孔.

樹脂塞孔的關(guān)鍵點：

1）保護膜上的導氣孔比待塞板上的孔要小，一般鉆0.4mm的導氣孔，一個孔或槽根據(jù)大小可鉆1-3個導氣孔，數(shù)量太多會造成樹脂從導氣孔中流出而導致塞孔不飽滿。

2）臺面上的導氣板一般采用FR-4大料開料時余下的邊料，厚度1.5mm，寬度1cm左右，架在臺面不能遮住板上的導氣孔，但又必須支撐板子，能夠在絲印時讓板面受力均勻。

3）因樹脂粘度高，常規(guī)9mm刮膠在絲印時形變量大，塞的樹脂量少，需選用2-3cm的厚刮膠，網(wǎng)版需選用鋁片網(wǎng)。

4）塞樹脂時只能一刀塞滿，不能分兩次塞，否則孔內(nèi)會藏留空氣無法排除。

5）每片板塞完后隔一張離型膜（離型膜與保護膜接觸），暫存于千層架上，待一個批量塞完后再一起送進無塵室內(nèi)疊板、壓合。因為塞完樹脂后，孔內(nèi)會殘留少部分空氣，如不排出會影響絕緣效果，產(chǎn)生漏電不良，壓合的目的就是通過壓機抽真空讓孔內(nèi)氣泡排出，然后施加一定的溫度與壓力讓樹脂初步固化。

6）在特殊壓合后，板子上的保護膜須撕掉，然后將溢至板面的膠用不織布刷輪研磨干凈。

1.4.2 凸臺蝕刻工藝

在凸臺蝕刻時一定要先試板，用深度規(guī)測量兩面凸臺的深度，技術(shù)關(guān)鍵點如下：

1）凸臺蝕刻時，蝕刻機的蝕刻均勻性COV要控制在≤10%。

2）因為蝕銅量較大，受蝕刻勻性影響，為盡量減少同一片板中不同位置凸臺高度的差異，工作板拼板尺寸不宜過大，以≤300*500mm為宜。

3）凸臺蝕刻深度計算標準；深度=銅箔厚度（1-揮發(fā)百分比%）+RCC厚度，實際蝕刻時可以比理論計算值大0.1-0.3mm，我司經(jīng)驗值如下圖1：

1.4.3 控深鑼工藝

蝕刻凸臺后樹脂孔的高度與凸臺一致，如果直接壓合會有高低不平現(xiàn)象（RCC上的凸臺位置已激光刻掉，假貼時RCC通過凸臺直接套在銅基上），必須采用控深鑼的方式將樹脂孔削平，示意圖如圖2：

技術(shù)關(guān)鍵點如下：

1）控深鑼的深度要與凸臺高度一致，通過深度規(guī)來控制。

2）為提高生產(chǎn)效率，制作鑼帶時需考慮以最短的路線把所有位置鑼完。

3）在不傷及凸臺的情況下可以用盡量大的平底鑼刀，以提高生產(chǎn)效率。

2 結(jié)論

按照上述工藝流程及方法，通過對絲印塞樹脂的方法、凸臺蝕刻深度控制、以及樹脂孔上的樹脂去除等方面的研究，所制作的板各項品質(zhì)均符合要求，技術(shù)關(guān)鍵點總結(jié)如下：

（1）銅基塞樹脂時一定要貼保護膜，鉆導氣孔，加導氣板，并且用壓合的方式排出孔內(nèi)氣泡。

（2）凸臺蝕刻時必須用深度規(guī)監(jiān)控深度，太高太低都無法滿足品質(zhì)要求。

（3）凸臺蝕刻后，絕緣孔表面的樹脂必須用控深鑼方式鑼至與銅基面相平。

【參考文獻】

[1]簡玉蒼.分立式熱電分離鋁基電路板的制作方法[P].中國發(fā)明專利，申請?zhí)?01410373218.8.

[2]柯勇.鋁基夾芯印制板之絕緣孔制作技術(shù)[C].2014秋季國際PCB技術(shù)信息論壇，2014：391-396.

[責任編輯：張濤]