大尺寸非金屬化孔的制作工藝研究

黃 俊 任城洵 謝倫魁 王 波

（深圳市景旺電子股份有限公司，廣東 深圳 518102）

（廣東省高可靠性汽車印制電路板工程技術(shù)研究中心，廣東 深圳 518102）

0 前言

印制電路板（PCB）是電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)零件，是提供電子零件在安裝與互連時(shí)的主要支撐體，為了實(shí)現(xiàn)電子零件的安裝與互連，常常需要在PCB上制作不同類型的孔。

其中，非金屬化孔（NPTH）一般用于在電路板組裝時(shí)由于螺絲定位或者連接外部的連接器，或者供PCB上零件的連接線穿過時(shí)使用，所以非金屬化孔通常比金屬化孔尺寸大且有公差要求，如非金屬化孔不能滿足公差、孔內(nèi)上銅等，容易對(duì)電路板組裝產(chǎn)生影響，因此對(duì)于非金屬化孔的加工制作研究越來越受到重視。

非金屬化孔可以是圓孔，也可為槽孔，目前制作方法主要有以下兩種：

（1）干膜封孔方法：在第一次鉆孔時(shí)將非金屬化孔和通孔一起鉆出，再通過干膜封孔的方式實(shí)現(xiàn)電鍍時(shí)孔內(nèi)不上銅，達(dá)到非金屬化的目的，這種方法生產(chǎn)流程順暢、易于管理，但是存在非金屬化孔易超過干膜封孔能力，干膜顯影后容易破損，導(dǎo)致非金屬化孔內(nèi)上銅，從而導(dǎo)致PCB板品質(zhì)不良。

（2）二鉆法：第一次鉆孔時(shí)不制作非金屬化孔，而是在蝕刻后二次鉆孔制作出非金屬化孔，這種方法非金屬化孔品質(zhì)可得到保證，但是增加了一道鉆孔工序，同一個(gè)產(chǎn)品需兩次鉆孔，占用了鉆機(jī)的產(chǎn)能，使PCB的制作流程更為復(fù)雜、制造成本增加。

針對(duì)上述兩種方法存在的問題，本文通過更改大尺寸NPTH孔鉆孔資料設(shè)計(jì)及大尺寸NPTH孔制作工藝流程，對(duì)大尺寸NPTH孔制作進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)方法

1.1 因子分析

NPTH破損因素分析（如圖1）。

利用魚骨圖分析法分析大尺寸NPTH孔上銅的原因，詳見圖1要因分析圖。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)為板厚1.5 mm、銅厚為35 μm/35 μm雙面板，不同形狀、大小槽孔測(cè)試模塊。采用干膜封孔方法和新方法制作NPTH，對(duì)比兩種方法制作效果。新方法鉆孔資料設(shè)計(jì)圓形、橢圓形兩種形狀，鉆孔資料設(shè)計(jì)（如圖2）。

1.3 試驗(yàn)流程

干膜封孔法流程：

開料→鉆NPTH→沉銅板電→貼膜前處理→貼膜→曝光顯影→檢查槽孔干膜破裂情況→蝕刻→檢查NPTH上銅情況

新方法流程：

開料→鉆NPTH→沉銅板電→貼膜前處理→貼膜→曝光顯影→檢查槽孔干膜破裂情況→蝕刻→檢查NPTH上銅情況→成型NPTH

2 結(jié)果與分析

2.1 采用干膜封孔方法制作的大尺寸NPTH的效果

正常條件下按干膜封孔法流程制作大尺寸NPTH，統(tǒng)計(jì)不同尺寸大小的圓形NPTH、橢圓形NPTH對(duì)干膜封孔后的破孔良率數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)（見表1、表2）。

圖1 要因分析魚骨圖

圖2 NPTH鉆孔資料設(shè)計(jì)圖

表1 干膜封孔方法制作的大尺寸圓形NPTH孔的破孔良率數(shù)據(jù)

表2 干膜封孔方法制作的大尺寸橢圓形NPTH孔的破孔良率數(shù)據(jù)

從表1可看出，孔直徑≤4.0 mm時(shí)，無不良，但隨著孔直徑的增加，封孔破不良率逐漸升高，當(dāng)孔直徑大于5.5 mm時(shí)，封孔破不良率急劇增加，說明干膜的封圓孔能力不能大于6.0 mm。從表2可看出，橢圓形孔尺寸為≤2.5 mm×3.5 mm時(shí)，無不良，但隨著橢圓形孔尺寸大小的增加，封孔破不良率逐漸升高；當(dāng)橢圓形孔尺寸大于4 mm×5 mm時(shí)，封孔破不良率急劇增加，說明干膜的封橢圓形孔能力不能大于3 mm×4 mm。

通過以上數(shù)據(jù)對(duì)比，說明干膜的封孔存在一定能力，當(dāng)超過一定的能力時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)不良，到客戶端有PCB報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)，不良圖片（如圖3）。

2.2 采用新方法制作的大尺寸NPTH孔的效果

正常條件下按新方法流程制作NPTH，統(tǒng)計(jì)不同尺寸大小的圓形NPTH、橢圓形NPTH對(duì)干膜封孔后的破孔良率數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)（見表3、表4）。

圖3 干膜封孔破損

表3 新方法制作的大尺寸圓形NPTH的破孔良率數(shù)據(jù)

表4 新方法制作的大尺寸橢圓形NPTH的破孔良率數(shù)據(jù)

表5 新方法制作的大尺寸NPTH制作效果

從表3、表4可以看出，采用新方法制作的圓孔、橢圓形孔都沒有出現(xiàn)封孔破不良問題，最大圓孔直徑7.0 mm、橢圓形孔尺寸5.0 mm×6.0 mm，說明采用新方法可以解決大尺寸的NPTH干膜封孔破的問題。具體效果圖（見表5） 。

3 結(jié)論

大尺寸非金屬化孔的加工一直以來都是干膜封孔的難點(diǎn)之一，通過試驗(yàn)我們找到了一種有效的縮短制作流程的方式，此方法的核心技術(shù)為將一個(gè)大尺寸非金屬化孔設(shè)計(jì)成幾個(gè)小孔的原理，提前預(yù)鉆孔的方式再精銑的方式生產(chǎn)。

通過本文的研究，解決了大尺寸非金屬化孔干膜封孔破的問題，對(duì)大尺寸非金屬化孔的制作提供了新的方向。