超厚銅半埋型PCB制造技術(shù)研究

盧賽輝 吳永德 侯代云 張建林

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 519029）

0 引言

隨著汽車電子技術(shù)以及電源通信技術(shù)的快速發(fā)展，超厚銅箔印制電路板（printed circuit board，PCB）具有廣闊市場(chǎng)前景，受到越來越多的關(guān)注。在電子領(lǐng)域，設(shè)備對(duì)PCB的功能要求也越來越高，有的PCB 不僅為電子元器件提供必要的電氣連接以及機(jī)械支撐，同時(shí)也被賦予了電源集成、提供大電流、散熱等附加功能，高可靠性的超厚銅箔印制板逐漸成為PCB 行業(yè)研發(fā)的熱門產(chǎn)品。本文探究一種半埋入式0.49 mm 超厚銅PCB 產(chǎn)品的制作方法。

1 產(chǎn)品信息解析

1.1 產(chǎn)品信息

PCB 為4 層板，成品厚度（3.80±0.15）mm，表面處理化厚金，應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橹悄苎b備。PCB 疊構(gòu)如圖1所示。

圖1 PCB產(chǎn)品疊構(gòu)示意

1.2 工藝方案流程

1.2.1 方案1：銅板預(yù)處理工藝

內(nèi)層芯板流程（L2/L3）：L2/L3層裁板→內(nèi)層濕膜→曝光→顯影蝕刻剝膜（develop etch strip，DES）→自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)（automated optical inspection，AOI）→沖孔→棕化。

銅板流程（L1/L4）：L1/L4 層銅板裁板→機(jī)械鉆孔→干膜貼膜→曝光→顯影→負(fù)片DES→AOI→棕化。

聚丙烯（polypropylene，PP）流程：PP裁切→包PP→數(shù)字控制（computer numerical control，CNC）機(jī)床外形PP開窗→PP清潔。

主流程：預(yù)排→壓合→機(jī)械鉆孔→電鍍加超厚銅→干膜圖形→圖形電鍍→退膜、蝕刻、退錫→AOI→阻焊1→后烤1→阻焊2→后烤2→阻焊3→后烤3→文字→盲鉆→化金→CNC→盲銑控深→斜邊→電測(cè)→最終檢驗(yàn)（final quality control，F(xiàn)QC）→包裝。

1.2.2 方案2-常規(guī)工藝

主流程：裁板→機(jī)械鉆孔→干膜圖形1→圖形電鍍1→（重復(fù)干膜圖形+圖形電鍍）→干膜圖形8→圖形電鍍8→退膜、蝕刻、退錫→AOI→阻焊1→后烤1→阻焊2→后烤2→阻焊3→后烤3→文字→盲鉆→化金→CNC→盲銑控深→斜邊→電測(cè)→FQC→包裝。

對(duì)比2 種方案，方案2 涉及8 次干膜圖形和圖形電鍍，操作困難，過程控制難。方案1 比方案2流程更短，用時(shí)更少，可以極大優(yōu)化產(chǎn)品制作的工作量。因此本文采用方案1 流程工藝制作，探究產(chǎn)品制作的可行性。以下對(duì)方案1 的工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

采用方案1 制作，針對(duì)銅板預(yù)處理控深蝕刻技術(shù)、銅板壓合技術(shù)、阻焊工藝技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，其他流程按照常規(guī)設(shè)計(jì)制作。

2 銅板預(yù)處理工藝

銅板設(shè)計(jì)：先將2片0.45 mm 銅板鉆機(jī)械孔用于壓合排氣，然后將所需的圖案通過干膜曝光（圖形轉(zhuǎn)移），如圖2 所示。將圖2（a）產(chǎn)品圖案轉(zhuǎn)移到銅板反面，正面用干膜蓋住曝光保護(hù)銅面不被后工序咬蝕。再將圖2（d）產(chǎn)品圖案轉(zhuǎn)移到銅板上正面；反面用干膜蓋住曝光保護(hù)銅面不被后工序咬蝕。用負(fù)片蝕刻的方式，蝕刻出所需的產(chǎn)品圖案，并控制銅板蝕刻區(qū)域的殘留銅厚為（0.20±0.05）mm。蝕刻后的產(chǎn)品易變形，需全程用木墊板搬運(yùn)，再經(jīng)過AOI 設(shè)備掃描產(chǎn)品，檢查是否有異常部分，檢查完成后將銅板轉(zhuǎn)移至壓合流程，做板面棕化處理。

圖2 銅板圖案轉(zhuǎn)移

3 銅板壓合工藝

3.1 銅板壓合技術(shù)

壓板過程是將前面預(yù)處理好的2 種圖形銅板和裁切好的PP 與內(nèi)層芯板疊合成“三明治”形狀，再使用壓合熱熔機(jī)把板邊融合，鉚釘將板子鉚合，形式牢固平整的板；使用清潔蠟布將外露面的銅面清潔干凈，產(chǎn)品送入高溫壓機(jī)進(jìn)行高溫壓合205 min，再轉(zhuǎn)入冷壓機(jī)60 min，最后將壓制好的板子經(jīng)過打靶、銑邊，做成半成品超銅板。

3.2 壓合工藝設(shè)計(jì)

3.2.1 壓合程式

壓合程式設(shè)計(jì)見表1，確保產(chǎn)品能充分壓制，可靠性穩(wěn)定。

表1 壓合程式

3.2.2 疊板和壓合

銑PP時(shí)，將產(chǎn)品圖形區(qū)域的PP通過CNC的方式去除，設(shè)計(jì)的CNC 資料需比產(chǎn)品圖案單邊增加0.2 mm，避免高溫壓合時(shí)流膠過多；壓合疊板時(shí)，銅板蝕刻保留區(qū)域和PP 銑空區(qū)域契合，形成半埋式疊板。壓合前后疊板和壓合方式如圖3所示。

圖3 壓合前和壓合后圖示

4 超厚銅板阻焊工藝

超厚銅板對(duì)阻焊層的要求較高，由于銅厚較厚，銅面和基材面的高度差較大，通常1 次阻焊難以滿足要求。本產(chǎn)品采用3 次阻焊加工方式，第1 次通過阻焊網(wǎng)印和曝光的方式，選擇性地曝光基材區(qū)域，銅面區(qū)域不曝光，顯影后將銅面阻焊層去除，通過150 ℃的高溫將極低區(qū)域的阻焊固化。第2次重復(fù)阻焊網(wǎng)印和曝光，待第2次完成后，基材區(qū)域和銅面的高度接近，再進(jìn)行第3 次阻焊網(wǎng)印和曝光制作。曝光時(shí)將所需的圖案保留在產(chǎn)品上，此時(shí)銅面和基材面基本處于同一高度水平，從而完成阻焊層的制作。詳細(xì)參數(shù)見表2。

表2 阻焊制作參數(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)厚銅PCB 進(jìn)行預(yù)控深蝕刻，采用半埋入式壓合方法，結(jié)合多次阻焊技術(shù)進(jìn)行制作，有效解決了流程中超厚銅導(dǎo)體制作困難、壓合困難和阻焊層制作困難的問題，從而提升了產(chǎn)品的可靠性和制作能力。