薄芯厚銅PCB用高填充半固化片工藝開發(fā)

馬棟杰 鄭 軍 吳小連

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

薄芯厚銅PCB用高填充半固化片工藝開發(fā)

馬棟杰 鄭 軍 吳小連

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

對(duì)薄芯厚銅PCB結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并通過研究開發(fā)出了新型高填充半固化片，可改善薄芯厚銅PCB的填膠性能。

薄芯厚銅 半固化片 高樹脂含量

隨著電源通訊、航天航空的迅猛發(fā)展，大功率、高散熱、高可靠、小體積、多功能的厚銅多層印制電路板（PCB）產(chǎn)品隨之而誕生，而且市場(chǎng)需求日益增大，前景廣闊[1]。

厚銅板印制板的層數(shù)一般在8層以上，銅箔厚度大于或等于103 mm，常用最厚銅箔為343 mm線路要求一般0.2 mm ～ 0.3 mm（8 mil ～ 12 mil），整板厚度公差要求控制在5%～8%。其中內(nèi)層芯板由于銅箔較厚，相對(duì)普通厚度銅箔（17 mm ～ 69 mm）其需要填充的樹脂量大增，銅箔越厚需要填充的樹脂量越高。這對(duì)于作為主要粘合用的材料的半固化片所能負(fù)載的樹脂量提出更高要求，如果填膠不夠或不充分，在經(jīng)受一定的熱沖擊后，成型的PCB板會(huì)發(fā)生分層、起泡等缺陷，嚴(yán)重影響可靠性和使用壽命，甚至報(bào)廢。所以，解決厚銅板印制板的厚銅內(nèi)層裂傷問題成為當(dāng)務(wù)之急。

1 問題分析

內(nèi)層厚銅板由于銅箔較厚，有銅與無銅區(qū)的落差大，需要填充的樹脂量絕對(duì)量要大，然而目前傳統(tǒng)的半固化片所能承載的樹脂含量有限，只能采用多張薄型半固化片疊加使用，但這種方法在壓合時(shí)上層半固化片中的樹脂需要穿過下層增強(qiáng)材料玻纖布，到達(dá)需要填膠的區(qū)域，樹脂在垂直方向流動(dòng)的同時(shí)使得以玻纖布增強(qiáng)的半固化片在銅箔尖角位置形成應(yīng)力集中，在受熱沖擊時(shí)候銅箔與樹脂、玻纖有不同的膨脹，致使在銅箔與玻纖布的尖角位置產(chǎn)生“裂傷”問題，此問題的產(chǎn)生嚴(yán)重影響到厚銅板印制板的可靠性。

2 傳統(tǒng)解決方案

目前厚銅板印制板制造廠家采用在需要填充的區(qū)域預(yù)填一定量的液體樹脂或固體樹脂粉的做法（圖1），以提高填充量同時(shí)減輕玻纖布增強(qiáng)的半固化片層壓后的應(yīng)力造成的裂傷問題。

圖1 傳統(tǒng)PCB廠家解決厚銅板填膠問題的作法示意圖

但PCB板面線路密集，采用預(yù)填的樹脂或樹脂粉的做法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)容易造成樹脂污染環(huán)境，而清潔度對(duì)PCB的生產(chǎn)至關(guān)重要，所以此法不適合批量規(guī)?；a(chǎn)。大多數(shù)PCB廠家還是采用多張薄型半固化片疊合的作法，以期通過其較高的樹脂含量來滿足高填充的需要。但實(shí)際效果依然不夠理想。

3 問題分析

內(nèi)層厚銅板是一類具有特殊結(jié)構(gòu)（圖2）、特定用途的PCB板材，由于銅箔線路比較厚（100 mm ～350 mm），有銅區(qū)和無銅區(qū)的落差比較大，需要較多的樹脂來填充無銅區(qū)，而傳統(tǒng)的玻纖布增強(qiáng)的單張半固化片所能負(fù)載的樹脂的含量是有限的，無法滿足厚銅板的填充需要，采用多張半固化片組合的方式可部分解決填充性問題，但經(jīng)受一定熱沖擊測(cè)試后，還是出現(xiàn)填充區(qū)“裂傷”問題。

圖2 內(nèi)層厚銅壓合疊層結(jié)構(gòu)

目前解決此問題的辦法是增加半固化片的樹脂含量，采用多張薄型玻纖布作為增強(qiáng)材料的半固化片，附載較高含量的樹脂來實(shí)現(xiàn)，如從1x7628PP（RC50%）→2x1080PP（RC68%）→3×106PP（RC78%）。采用多張組合的辦法可以提高樹脂含量，但僅限基本實(shí)現(xiàn)137 mm以下厚度的無銅區(qū)填充（圖3），厚銅芯板壓合后①區(qū)的填充不滿現(xiàn)象得到解決，但經(jīng)過一定的熱沖擊后，在②區(qū)銅箔尖角位置出現(xiàn)裂傷。

圖3 內(nèi)層厚銅無銅區(qū)填充示意圖

4 改進(jìn)方案

生益科技一直致力于向客戶提供全方位的產(chǎn)品和解決方案，針對(duì)此結(jié)構(gòu)性問題展開專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，共形成三個(gè)技術(shù)方案。

4.1 （方案1）薄型半固化片加厚樹脂層技術(shù)方案

傳統(tǒng)的半固化片是由玻纖布作為增強(qiáng)材料，通過浸漬一定量的樹脂然后烘至一定程度，然后交給PCB廠家作為壓制多層板時(shí)粘結(jié)上下層所用。使用傳統(tǒng)的半固化片主要限于樹脂含量的不夠而導(dǎo)致了問題的產(chǎn)生。

此方案是在106半固化片生產(chǎn)完成后，使用涂覆機(jī)在其上面再涂覆一層樹脂（厚度35 mm左右），與傳統(tǒng)106半固化片相比，RC含量可由75%提高至85%左右，如圖4，用此加厚樹脂層的106半固化片，對(duì)于內(nèi)層厚銅（銅厚度大于105 mm）PCB應(yīng)用研究表明其填充性和鉆孔效果較好[2]（圖5）。

圖4 加涂樹脂層的半固化片的示意圖

圖5 采用加涂樹脂層的半固化片壓合內(nèi)層厚銅板的結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 （方案2）樹脂膜技術(shù)方案

內(nèi)層厚銅板主要用樹脂來填充無銅區(qū)的空間，

其于傳統(tǒng)的半固化片組成中相對(duì)用途來講，樹脂是有益的成分，增強(qiáng)材料在壓合過程中是干擾因素，可采用涂覆法將樹脂涂于載體膜上，烘烤至一定程度，形成樹脂膜，直接應(yīng)用此膜來滿足內(nèi)層厚銅區(qū)的填充需要，如圖6所示。

圖6 使用樹脂膜壓合內(nèi)層厚銅板的結(jié)構(gòu)示意圖

該方案技術(shù)難度大，開發(fā)周期長(zhǎng)，填膠性能較好，生產(chǎn)成本較高。

4.3 （方案3）新型高填充半固化片技術(shù)路線

半固化片中的增強(qiáng)材料的作用是承載一定量的樹脂，同時(shí)保持粘結(jié)片壓成成品板材的剛性。而在內(nèi)層厚銅的壓制過程中，需要增強(qiáng)材料有一定的柔性，在成型后保持一定的剛性，在不同階段有不同的性能。方案3采用一種新的增強(qiáng)材料，可滿足以上需要，同時(shí)具有短小、多孔、以保證其可負(fù)載更多的樹脂含量（圖7）。

圖7 使用新增強(qiáng)材料的半固化片壓合內(nèi)層厚銅板的結(jié)構(gòu)示意圖

此新型高填充半固化片，RC含量可達(dá)到88%以上，且在壓合過程中具有一定的可變性，固化后又可保持必需的剛性，通過PCB應(yīng)用研究表明，可滿足內(nèi)層銅箔厚度大于105 mm的PCB結(jié)構(gòu)可靠性的要求。

4.4 各方案對(duì)比

經(jīng)PCB性能、可加工性測(cè)試，以及結(jié)合解決方案的可制造性、價(jià)格因素，對(duì)各案對(duì)比評(píng)估如表1：

表1 各技術(shù)方案對(duì)比

5 結(jié)論與展望

[

1]魏鋒. 論厚銅多層板層壓制作[J]. 印制電路信息,2002, 6.

[2]沈文彬等. 厚銅PCB用高填充性半固化片的研制[J]. 印制電路信息, 2011, 10.

Study on the technology of high resin Prepreg used in the thin core & thick copper foil PCB structure

MA Dong-jie ZHENG Jun WU Xiao-xian

This article is providing research on the thin core and thick copper foil PCB structure, and through the research and development to fi nd out a new high resin fi lled prepreg , which can improve the resin fi lled performance of thin core and thick copper foil PCB structure.

thin core and thick copper foil PCB structure; prepreg; high Resin Content

TN41 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1009-0096（2012）08-0011-02

馬棟杰，工程碩士，工程師，從事覆銅板工藝技術(shù)開發(fā)。

經(jīng)過幾年的技術(shù)攻關(guān)，生益科技開發(fā)出幾款可滿足客戶需求的產(chǎn)品，特別是技術(shù)方案3為代表的新型高填充半固化片，具有性能優(yōu)價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，為解決薄型厚銅PCB填膠不足、可靠性欠佳的問題提供了一種新的解決方案。