一種新型嵌銅塊印制板的制作方法

許文濤 汪莉麗 朱忠翰

（安徽四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引言

信息技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)著信息類(lèi)電子產(chǎn)品不斷升級(jí)。由于電路板設(shè)計(jì)層數(shù)越來(lái)越高，元件安裝密度越來(lái)越大，印制電路板（PCB）工作時(shí)產(chǎn)生的熱量也越來(lái)越多。在高溫高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)工作會(huì)使PCB材料內(nèi)部出現(xiàn)離子電遷移、連接孔內(nèi)銅層斷裂、表面焊接點(diǎn)疲勞等現(xiàn)象。以上原因均會(huì)造成電子產(chǎn)品電性能下降、噪聲增大，甚至嚴(yán)重?fù)p壞，因此微波PCB散熱問(wèn)題一直以來(lái)都是電子行業(yè)較為關(guān)注的問(wèn)題之一。

傳統(tǒng)的散熱方法通常有散熱風(fēng)扇、散熱硅膠、散熱片，以及在PCB上輔助設(shè)計(jì)相應(yīng)的散熱孔，或者使用金屬基輔助PCB散熱等。雖然傳統(tǒng)的散熱方式可以解決部分的散熱問(wèn)題，但其弊端和局限性也很明顯[1]。

為針對(duì)性的解決散熱問(wèn)題，新出現(xiàn)的一種高性能散熱方式是直接在PCB內(nèi)嵌入導(dǎo)熱性能良好的金屬銅塊。該工藝散熱性強(qiáng)，空間位置小，其散熱效果是普通PCB板的數(shù)十倍，可以很好滿(mǎn)足某些RFID、通訊基站、天線、無(wú)線通訊設(shè)備、放大器、軍工產(chǎn)品等的設(shè)計(jì)性能要求。

1 原嵌銅塊生產(chǎn)工藝和問(wèn)題分析

1.1 原生產(chǎn)流程

原生產(chǎn)流程是在圖形轉(zhuǎn)移后的各層芯板和半固化片上銑出嵌銅塊的槽孔，通過(guò)黑化、疊板、鉚合后在高溫下使得散熱銅塊和各層芯板粘結(jié)在一起。具體流程見(jiàn)圖1。

1.2 問(wèn)題分析

原生產(chǎn)工藝中，由于嵌入的銅塊高度是根據(jù)疊板的理論厚度來(lái)加工的，所以銅塊厚度與實(shí)際的芯板壓合后厚度無(wú)法保持一致，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：

（1）銅塊比壓合板材厚度高，壓合時(shí)芯板受力不足會(huì)產(chǎn)生分層及溢膠去除困難；

（2）銅塊比壓合板材厚度低，壓合時(shí)溢膠過(guò)多且平整度低。

制作要求見(jiàn)圖2所示。此生產(chǎn)工藝中無(wú)可避免的會(huì)產(chǎn)生溢膠的問(wèn)題，針對(duì)溢膠的去除手段，廠家會(huì)采用砂紙加手工打磨或者激光灼燒的處理方式。砂紙打磨的方式人工操作效率低下，激光灼燒的方式成本過(guò)高，且兩種方式均存在打磨過(guò)度而造成的漏介質(zhì)的不良現(xiàn)象。

2 解決方案

為解決原制作方案的平整度及填膠缺陷等問(wèn)題，現(xiàn)提出一種新型的制作方法，新制作方法采用的技術(shù)方案如下（見(jiàn)圖3～圖5所示）：

（1）壓合時(shí)采用上下加FR-4套板來(lái)解決銅塊與壓合芯板厚度差的問(wèn)題。通過(guò)圖3可見(jiàn)銅塊的厚度是一個(gè)范圍值H（Cu）=H+（1～2）H（fr-4），避免了疊板理論值與實(shí)際值誤差所帶來(lái)的銅塊平整度問(wèn)題；

（2）壓合時(shí)采用PTFE回形墊片來(lái)解決溢膠問(wèn)題；

（3）壓合后取出套板和回形墊片，用高精度控深機(jī)床銑去銅塊的多余高度；

（4）用精密樹(shù)脂研磨機(jī)打磨P C B，保證了平整度的高精度要求，實(shí)驗(yàn)測(cè)得高度差在0.05 mm以?xún)?nèi)。

圖1 嵌銅多層板制作流程

圖2 嵌銅多層板制作要求示意圖

圖3 嵌銅塊壓合示意圖（剖片圖）

圖4 嵌銅塊壓合示意圖（俯視圖）

圖5 控深銑銅塊

圖6 成品檢測(cè)結(jié)果

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

按照上述所述的技術(shù)方案，最終檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖6。

從可以看出，最終成品板的品質(zhì)要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于技術(shù)指標(biāo)的要求。

4 結(jié)論

本文給出了一種嵌銅塊PCB的新型制作方法，解決了原制作方法中不可避免的平整度和超差和殘膠缺陷，高效率、高合格率的實(shí)現(xiàn)了嵌銅塊PCB的生產(chǎn)。