PCB鉆孔用含導(dǎo)電粉蓋板的制備及其性能研究

杜山山 羅小陽 劉玉斌

（煙臺(tái)柳鑫新材料科技有限公司，山東 煙臺(tái) 265323）

0 前言

目前隨著通信技術(shù)5G升級(jí)、汽車行業(yè)的電子化、電動(dòng)化、智能化以及響應(yīng)國(guó)家號(hào)召的新能源汽車的發(fā)展，這些行業(yè)的快速發(fā)展對(duì)印制電路板的性能要求更加嚴(yán)格。PCB將會(huì)朝著輕薄化、高頻化、高速化以及大容量化等特性發(fā)展。在PCB的制備中有一過程是需要到其他輔助材料進(jìn)行，該過程是鉆孔技術(shù)。在鉆孔過程中需要用到保護(hù)板，該保護(hù)板稱之為蓋板與墊板，蓋墊板的加入能保證PCB在鉆孔的過程中板面清潔、精準(zhǔn)的孔位精度、良好的孔壁粗糙度以及避免排屑不良等影響。

本文制備了一種PCB用蓋板，主要針對(duì)鉆孔過程中產(chǎn)生的靜電對(duì)PCB鉆孔的影響。該蓋板加入的材料主要是導(dǎo)電粉，通過加入不同配比的導(dǎo)電粉制備出不同電阻值的蓋板，電阻值由絕緣性到抗靜電級(jí)到導(dǎo)電級(jí)，分別測(cè)試了該組蓋板的各種鉆孔性能。該產(chǎn)品的制備將會(huì)減少PCB鉆孔過程中因靜電問題帶來的危害，為PCB安全生產(chǎn)提供了保證。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備儀器

實(shí)驗(yàn)原料：本公司自制腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑、導(dǎo)電粉，漂白木漿紙。

設(shè)備儀器：電子天平、三口燒瓶、電動(dòng)攪拌器、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、四柱液壓機(jī)、數(shù)字萬能表

2.2 膠黏劑的制備

稱取100 g腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑于三口燒瓶中，隨后加入導(dǎo)電粉，在常溫下，通過機(jī)械攪拌2h，使導(dǎo)電粉均勻分散在腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑中。導(dǎo)電粉的加入量分別為膠黏劑的0.25%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，所制備的蓋板分別以1-6的數(shù)字命名。

2.3 蓋板的制備

將漂白木漿紙浸漬上述制備的膠黏劑制備成浸膠紙，將浸膠紙置于150 ℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘烤90 s制成半固化片，將半固化片裁切成15 cm×20 cm，隨后將兩張半固化片層疊置于160 ℃的壓機(jī)中，在壓力30 Mpa下壓制60 min，壓制結(jié)束后即可得到不同阻值的蓋板。

3 性能測(cè)試

3.1 半固化片表面性能

由于加入的導(dǎo)電粉為無機(jī)物，可以通過觀察導(dǎo)電粉在半固化片表面顏色可以獲得導(dǎo)電粉是否在漂白木漿紙上均勻分布。表1為導(dǎo)電粉在漂白木漿紙表面的均勻性結(jié)果。通過表1得到隨著導(dǎo)電粉加入量的增多，半固化片的顏色逐漸加深，導(dǎo)電粉在漂白木漿紙表面的附著越多，均勻性越好（見表1）。

3.2 蓋板表面性能

蓋板的表面主要性能是從蓋板的表面顏色均勻性和表面電阻進(jìn)行評(píng)價(jià)。表2為蓋板的各種表面性能（見表2）。

通過表2可以得到，表面顏色均勻性除1號(hào)樣品外，其他樣品都具有均勻的顏色，1號(hào)樣品顏色均勻性較差的主要原因是膠黏劑中加入的導(dǎo)電粉量較少，導(dǎo)電粉雖然在膠黏劑中分散均勻，但導(dǎo)電粉的量使其無法掩蓋膠黏劑的顏色，與此同時(shí)在浸漬漂白木漿紙過程中導(dǎo)電粉沒有均勻的分布。其他樣品隨著膠黏劑中導(dǎo)電粉的含量的增加，導(dǎo)電粉的顏色逐漸加深掩蓋了膠黏劑的顏色，同時(shí)膠黏劑均勻的浸漬在漂白木漿紙上，從而制備成顏色均勻的蓋板。

蓋板的電阻值，從表2中可以看出，隨著導(dǎo)電粉加入量的增多，蓋板的電阻值逐漸減小，分別體現(xiàn)出由絕緣性到抗靜電性到導(dǎo)電性的性能，通過電阻值測(cè)試能夠充分的表明導(dǎo)電粉在漂白木漿紙上的吸附量逐漸增多。該測(cè)試從側(cè)面體現(xiàn)出導(dǎo)電粉在漂白木漿紙上分布均勻的狀況。

3.3 蓋板厚度測(cè)試

雖然通過半固化片與蓋板的顏色均勻性能夠體現(xiàn)出導(dǎo)電粉在膠黏劑中均勻分布以及在漂白木漿紙上均勻分布，但通過測(cè)量蓋板的厚度均勻性更能體現(xiàn)出導(dǎo)電粉在蓋板中的分布情況以及導(dǎo)電粉在蓋板中的含量。從1號(hào)板到6號(hào)板的厚度均值分別為0.382 mm、0.390 mm、0.397 mm、0.419 mm、0.432 mm、0.444 mm。圖1為不同阻值的蓋板在不同位置測(cè)量的厚度分布圖，從厚度分布圖中可以發(fā)現(xiàn)1號(hào)板的厚度分布不均勻，2-6號(hào)板的厚度分布較為均勻。導(dǎo)致1號(hào)板的厚度布均勻的主要原因是導(dǎo)電粉在漂白木漿紙上分布不均勻，從而制備的蓋板厚度不均勻。該厚度測(cè)試再次證明了導(dǎo)電粉的加入量較少不僅影響蓋板的電阻值，而且還影響其在膠黏劑中的均勻分布。從蓋板的厚度均值來看，隨著導(dǎo)電粉加入量的增多，蓋板厚度逐漸增加，這證明導(dǎo)電粉在膠黏劑中均勻分布的同時(shí)也可在漂白木漿紙上均勻分布，且隨著膠黏劑中導(dǎo)電粉含量的增加漂白木漿紙上吸附的導(dǎo)電粉含量逐漸增加。

表1 導(dǎo)電粉在漂白木漿紙表面的均勻性

表2 蓋板的各種表面性能

圖1 蓋板的厚度均勻習(xí)性

3.4 鉆孔性能測(cè)試分析

3.4.1 鉆孔條件

蓋板鉆孔測(cè)試實(shí)驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn)鉆機(jī)上模擬PCB基材軟板鉆孔實(shí)驗(yàn)，從而測(cè)試蓋板的鉆孔性能。鉆孔性能主要表現(xiàn)為孔位精度（Cpk）、鉆頭纏絲、斷針率以及表面塞孔等特性。圖2為鉆孔測(cè)試條件。

3.4.2 鉆針纏絲及孔口形態(tài)

在PCB鉆孔過程中，正常情況下鉆頭切削下來的樹脂粉末會(huì)被鉆機(jī)主軸內(nèi)的吸塵負(fù)壓吸走，保持鉆頭以及鉆孔內(nèi)的清潔。當(dāng)鉆孔時(shí)鉆針出現(xiàn)纏絲，會(huì)導(dǎo)致鉆頭的樹脂粉無法完全排出，將會(huì)造成堵孔、鉆頭對(duì)孔壁切削不平整等問題?，F(xiàn)在鉆孔試驗(yàn)實(shí)際情況沒有出現(xiàn)鉆頭纏絲，所有樣品的鉆頭都有良好的清潔度，沒有出現(xiàn)纏絲狀況，這說明導(dǎo)電粉的加入不會(huì)導(dǎo)致鉆孔過程中鉆頭纏絲。從孔口狀態(tài)來看，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)樣品的孔口狀態(tài)較差，有少量的披鋒出現(xiàn)，4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)樣品的孔口狀態(tài)較好，披鋒很少，由孔口狀態(tài)可以說明隨著導(dǎo)電粉加入量的增多口空狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)好，且孔口披鋒情況減少，較多導(dǎo)電粉的加入有助于較少孔口披鋒的產(chǎn)生。

3.4.3 鉆孔精度分析

鉆孔孔位精度的高低直接影響著PCB的安裝精準(zhǔn)性、可靠性。在PCB鉆孔時(shí)鉆頭接觸蓋板時(shí)會(huì)產(chǎn)生搖擺，此時(shí)鉆頭會(huì)有微小的形變而偏離原來位置，導(dǎo)致PCB孔位精準(zhǔn)性較低。為了達(dá)到PCB安裝的精準(zhǔn)性就需要提高鉆孔質(zhì)量，即提高鉆孔孔位精度。因此孔位精度是評(píng)價(jià)PCB板材最終是否能成為一個(gè)合格板的重要因素。圖3為蓋板孔位精度與孔位精度靶圖。從圖3可以看出孔位精度隨著導(dǎo)電粉加入量的增加逐漸升高，最好的孔位精度是6號(hào)樣品，該樣品中含有的導(dǎo)電粉量最多，這說明導(dǎo)電粉多少對(duì)鉆孔孔位精度有明顯的影響。

圖2 評(píng)估蓋板鉆孔性能測(cè)試條件

圖3 孔位精度與孔位精度靶圖

3.3.3 斷針率對(duì)比

鉆頭斷針率體現(xiàn)出蓋板在使用過程中的適用性，斷針率過高不僅影響PCB板的品質(zhì)而且還增加生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)效率，從而增加生產(chǎn)成本，因此鉆頭斷針率也被作為判斷PCB制備領(lǐng)域的一個(gè)重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)制備的每一種蓋板鉆8009孔，無蓋板出現(xiàn)斷針情況。由此說明該蓋板具有良好的防斷針性。

4 結(jié)論

本文介紹了一種PCB鉆孔用蓋板的制備，通過對(duì)比加入不同量的導(dǎo)電粉對(duì)蓋板的電阻率、表面形態(tài)、厚度、鉆頭纏絲、孔口狀態(tài)、孔位精度以及斷針率得出：隨著導(dǎo)電粉加入量的增加蓋板的電阻率逐漸降低，呈現(xiàn)出有絕緣到導(dǎo)電的狀態(tài)；其他性能都隨著導(dǎo)電粉量的增加而呈現(xiàn)出較好的性能。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得到將不同的阻值的蓋板應(yīng)用到不同類型的PCB板的鉆孔可以達(dá)到良好的PCB鉆孔品質(zhì)。