印制板制作技術(shù)難點(diǎn)及改善方法

紫金縣職業(yè)技術(shù)學(xué)校 廖金花

前言：在印制電路板制作過(guò)程中有多種風(fēng)險(xiǎn)因素，其中覆銅層壓板材料質(zhì)量是印制板質(zhì)量主要影響因素。因此，本文以電路板印制過(guò)程中層壓板問(wèn)題為入手點(diǎn)，對(duì)印制線(xiàn)路板載體剝離、壓合起皺、高密度鉆孔、背鉆等問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步分析。并結(jié)合印制板制作技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，提出了幾點(diǎn)印制板制作技術(shù)改善方法，以望為印制板制作質(zhì)量提升提供良好的借鑒。

在我國(guó)電子行業(yè)飛速發(fā)展的背景下，電子銅箔是電子工業(yè)印制電路常用材料，具有高密度化、功能多元化、輕薄化的優(yōu)良特點(diǎn)。這種情況下，如何解決電子銅箔在印制板印制工藝實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)一步優(yōu)化印制板制作工藝，不僅成為印制板大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也成為現(xiàn)階段印制電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中需要迫切解決的問(wèn)題。

1.印制板制作工藝概述

1.1 印制板結(jié)構(gòu)

以電子銅箔為主要材料的載體銅箔主要為陰極，在載體銅箔上具有CBTA結(jié)合界面、超薄層銅層、微軟銅粒。其中載體銅箔主要為支撐模塊，其可以為超平滑電解質(zhì)面的形成提供幫助。通過(guò)剝離法或溶解法可將載體、銅箔分離；而CBTA結(jié)合界面為隔離層，其可以保證電子銅箔界面維持清潔狀態(tài)，并保證載體銅箔、銅箔順利分離；超薄銅層及微軟銅粒主要為載體銅箔隔離層沉積物，其可以與載體銅箔毛面相接。

1.2 電子印制板加工工藝

在現(xiàn)階段電子印制板生產(chǎn)過(guò)程中，主要以特殊載體為依據(jù)，在載體上進(jìn)行銅箔沉積操作，并為層壓處理提供充足的支撐。如在有機(jī)隔離層銅載體銅箔制備過(guò)程中，主要制備工藝如圖一。

圖一 有機(jī)隔離層銅載體銅箔制備

如圖一所示，在有機(jī)隔離層銅載體銅箔制備過(guò)程中，主要控制模塊為溫度、處理時(shí)間及酸洗藥劑成分。同時(shí)載體銅箔毛面平滑程度、電流密度、鈍化抗氧化處理也會(huì)影響銅箔質(zhì)量。

2.印制板制作工藝參數(shù)

表1 印制板制作工藝參數(shù)

如表1所示，本次研究的多層印制板產(chǎn)品設(shè)計(jì)層數(shù)為16層，完成板厚度為2.85mm，樹(shù)脂塞孔設(shè)計(jì)最高層數(shù)為L(zhǎng)1-L16層，孔徑設(shè)計(jì)綜合比為10/1。

3.印制板制作技術(shù)難點(diǎn)

3.1 載體剝離問(wèn)題

銅箔在印制板制作工程中主要用于LDD鉆孔模塊，其可通過(guò)直接激光鉆孔的方式，保證生產(chǎn)效率。但是實(shí)際操作過(guò)程中載體剝離階段極易產(chǎn)生樹(shù)脂殘留物，對(duì)后期載體運(yùn)行狀態(tài)造成了嚴(yán)重影響。

3.2 壓合起皺問(wèn)題

在電子印制板制作過(guò)程中，由于線(xiàn)路設(shè)計(jì)、壓合參數(shù)設(shè)計(jì)、局部填膠不足等因素，極易導(dǎo)致印制板壓合板面出現(xiàn)起皺問(wèn)題，進(jìn)而影響銅箔壓合效果。

3.3 高密度鉆孔問(wèn)題

在實(shí)際電子印制板制作過(guò)程中，由于電子印制板制作區(qū)域?yàn)楦呙芏壬峥讌^(qū)域，密集孔孔徑在0.55mm左右，鉆孔數(shù)量在900個(gè)以上?；阢@孔密度大、孔間距小的特點(diǎn)，若無(wú)法保證鉆孔碎屑及時(shí)排出。再加上鉆孔熱量無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)消除，則會(huì)導(dǎo)致鉆孔碎屑粘附在鉆孔內(nèi)壁，最終形成大面積膠渣，不僅會(huì)影響鉆孔孔壁質(zhì)量，而且會(huì)對(duì)后續(xù)電子印制板生產(chǎn)質(zhì)量造成極其嚴(yán)重的安全隱患。

3.4 樹(shù)脂塞孔問(wèn)題

由于印制板制作技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，需要進(jìn)行不同高度、厚度、空間PCB塞孔的鉆設(shè)，而不同直徑、深度塞孔所需要的壓力也具有較大的變化。若無(wú)法合理控制塞孔壓力，則會(huì)導(dǎo)致小直徑塞孔出現(xiàn)氣泡、孔洞、孔端凹陷等情況；而大直徑塞孔則會(huì)出現(xiàn)冒油、樹(shù)脂研磨不凈等問(wèn)題。

3.5 背鉆問(wèn)題

在電子印制板制作過(guò)程中，由于信號(hào)傳輸回路主要為印制板線(xiàn)路、圖形，若在背鉆期間出現(xiàn)銅面通孔情況，極易導(dǎo)致電流信號(hào)紊亂。進(jìn)而產(chǎn)生孔內(nèi)銅絲暴露、孔內(nèi)披鋒情況。

4.印制板制作技術(shù)改善措施

4.1 載體剝離改善措施

首先，應(yīng)選擇合理的隔離模式及隔離材料。在我國(guó)電子印制板技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，主要用的剝離層隔離材料為CBTA、MBT、BTA、Ni-Mo合金、Cr-Co合金及一些復(fù)合隔離材料。在上述隔離材料選擇過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)綜合考慮隔離材料特性、電子印制板制作環(huán)境、制作要求等因素。

其次，應(yīng)加大對(duì)電子印制板銅箔面控制。用于電解銅箔的載體箔面大多為平滑光面或者毛面。其中平滑光面上方銅箔沉積物可以有效提高印制板光潔度；而載體箔毛面沉積物則可通過(guò)與其毛面一致的表面設(shè)置。

最后，合理設(shè)置板材及壓合數(shù)據(jù)。由于銅箔、銅箔隔離層在溫度較高的情況下，會(huì)出現(xiàn)不同的膨脹率。且隨著兩者膨脹率的增加，載體銅箔剝離難度也會(huì)隨之下降。因此，在印制板壓合階段，可控制載體銅箔與銅箔間剝離強(qiáng)度在0.10N/cm左右。同時(shí)優(yōu)先選擇高Tg類(lèi)板材。結(jié)合冷壓段時(shí)間的合理控制，保證銅箔、載體銅箔剝離效果。

4.2 壓合起皺改善措施

對(duì)于印制板制作技術(shù)壓合起皺問(wèn)題，印制板制作人員可以根據(jù)實(shí)際銅箔載體厚度進(jìn)行壓合參數(shù)設(shè)計(jì)。如對(duì)于厚度在9.0μm或以下的銅箔，可選擇可剝離型載體，以避免壓板方式不當(dāng)或者壓板設(shè)備不當(dāng)導(dǎo)致的高比例起皺問(wèn)題；而對(duì)于厚度在9.0μm以上的銅箔，則可以在銅箔與載體壓合之后，適當(dāng)減少銅的厚度，結(jié)合PP材料應(yīng)用及壓合參數(shù)調(diào)整，提高整體印制板生產(chǎn)產(chǎn)品合格率。在實(shí)際操作過(guò)程中，主要流程為壓合→減銅→銅箔加工。如在二氧化碳鐳射機(jī)加工銅箔厚度為6.0μm左右，這時(shí)就可以采用10μm銅箔進(jìn)行壓合。在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行減銅棕化處理。

此外，在具體操作過(guò)程中，印制板制作人員應(yīng)注意采取輕取輕放的原則，保證銅箔夾子固定面的平整度及受力均勻度。如對(duì)于表層材料粘附差導(dǎo)致的壓板起皺問(wèn)題，可采用水在板材表面進(jìn)行水紋目視檢查，確定板材加工問(wèn)題。隨后與層壓板制作機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)，采用適當(dāng)?shù)钠鸢櫶幚聿牧?。必要情況下，可采用特質(zhì)剪切設(shè)備對(duì)壓合后板面起皺進(jìn)行處理。

4.3 高密度鉆孔改善措施

首先，針對(duì)高密度鉆孔問(wèn)題，印制板制作人員應(yīng)優(yōu)先選擇新的鉆孔鉆頭，避免鉆頭往返研磨對(duì)鉆孔孔壁平滑度的不利影響。同時(shí)調(diào)整高密度鉆孔設(shè)備吸塵吸壓壓力至0.03MPa，適當(dāng)調(diào)高鉆孔排屑量，從根本上解決鉆孔碎屑問(wèn)題。

其次，摒除以往普通鋁制蓋板的方式，而是采用涂樹(shù)脂材料作為主要蓋板方式。涂樹(shù)脂蓋板良好的吸熱性能，可以幫助鉆孔鉆頭散熱。同時(shí)在高溫時(shí)期樹(shù)脂可以熔融對(duì)鉆頭產(chǎn)生一定潤(rùn)滑作用，保證鉆孔質(zhì)量。

最后，在高密度鉆孔期間，預(yù)先設(shè)計(jì)一定鉆孔區(qū)域，對(duì)鉆孔散熱時(shí)間、粉塵排屑時(shí)間進(jìn)行預(yù)先分析。即現(xiàn)在以往以最短路徑為依據(jù)的順序鉆孔基礎(chǔ)上，采取密集孔區(qū)跳開(kāi)鉆孔模式，即1→18→2→19→3→20...。根據(jù)具體鉆孔密度，可設(shè)計(jì)合理的跳鉆距離及間隔跳鉆數(shù)量，避免鄰近孔位連續(xù)鉆設(shè)導(dǎo)致的鉆屑熔融粘附問(wèn)題。

4.4 樹(shù)脂塞孔改善措施

首先，在樹(shù)脂塞孔前，應(yīng)對(duì)電子印制板進(jìn)行烘干處理，以保證塞孔內(nèi)無(wú)多余水分堆積為標(biāo)準(zhǔn)，避免塞孔內(nèi)水分存在導(dǎo)致的鉆孔后期孔銅、樹(shù)脂分離情況。

其次，在樹(shù)脂使用前期，應(yīng)對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行攪拌處理，以便將樹(shù)脂內(nèi)部氣泡消除。并降低樹(shù)脂粘稠度，為后期高密度樹(shù)脂塞孔鉆設(shè)奠定基礎(chǔ)。

最后，采用真空塞孔設(shè)備進(jìn)行操作，以高縱橫比小孔樹(shù)脂完全飽滿(mǎn)為前提，提高樹(shù)脂塞孔效率。隨后利用砂帶磨板進(jìn)行樹(shù)脂分段烘烤，主要烘烤溫度為80.0℃20.0min、100.0℃20.0min，150.0℃20.0min。

4.5 背鉆問(wèn)題解決措施

為了保證背鉆期間整體工序穩(wěn)定進(jìn)行，一方面，電子印制板制作人員需要依據(jù)加工參數(shù)及電子印制板要求，選擇合理的背鉆頭及背鉆角度，從根本上解決背鉆角度錯(cuò)位導(dǎo)致的孔內(nèi)披鋒問(wèn)題。

另一方面，改變以往背鉆流程，將背鉆工作模式設(shè)置在圖形鍍錫之后，即前工序→全板電鍍→外層圖形→圖形鍍錫→背鉆。在背鉆結(jié)束之后，進(jìn)行外層退錫作業(yè)，通過(guò)蝕刻藥劑的應(yīng)用，可將背鉆期間產(chǎn)生的銅絲、披鋒問(wèn)題有效解決。結(jié)合高壓水洗處理，可有效避免背鉆堵孔問(wèn)題發(fā)生。

5.總結(jié)

綜上所述，在電子信息技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不斷上升，電子元件功能也不斷豐富，促使印制電路PCB逐步朝著高精度、輕薄、高集成、低損耗方向發(fā)展。因此，在實(shí)際印制板制作過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)印制板制作技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)印制板載體剝離、壓合起皺、高密度鉆孔及背鉆等問(wèn)題進(jìn)行逐一分析。加大新印制板制作工藝的應(yīng)用，保證電子印制板質(zhì)量及運(yùn)行效益，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)電子行業(yè)的發(fā)展。