印制電路厚銅板制作的幾種特殊方法

Paper Code: A-011

肖世翔

景旺電子科技（龍川）有限公司

印制電路厚銅板制作的幾種特殊方法

Paper Code: A-011

肖世翔

景旺電子科技（龍川）有限公司

隨著印制線路板產(chǎn)品的發(fā)展，好些電源類線路板面銅厚度已超出172 mm或更高，對(duì)于大于172 mm以上的厚銅板在制作過(guò)程中難度也越來(lái)越大。介紹了幾種主要困擾厚銅板制作的特殊方法，來(lái)減少生產(chǎn)過(guò)程中的鉆孔毛刺，蝕刻毛邊，阻焊油墨氣泡等厚銅板常有的幾種問(wèn)題，希望能給同行提供一些參考！

厚銅板；鉆孔毛刺；蝕刻毛邊；阻焊油墨氣泡

1 前言

印制電路厚銅板普遍用作于電源電路方面，其電氣性能對(duì)耐高壓、電感性能方面有較高要求，除了在選材上有一定特殊性，在制作上也有很多獨(dú)特之處。大多數(shù)廠家生產(chǎn)的厚銅板完成銅厚多在137 mm以內(nèi)，對(duì)于完成銅厚172 mm以上的厚銅板制作，在制作經(jīng)驗(yàn)上較為欠缺，在這里主要針對(duì)172 mm以上的厚銅板在生產(chǎn)過(guò)程中，如何減少鉆孔披鋒毛刺、減少蝕刻毛邊、減少阻焊油墨氣泡針孔方面闡述幾點(diǎn)個(gè)人見(jiàn)解。

2 厚銅板減少鉆孔毛刺制作方法

對(duì)于厚銅板來(lái)說(shuō)鉆孔毛刺除了跟鉆孔參數(shù)、鉆咀質(zhì)量壽命有很大關(guān)系外，選用合適墊板和蓋板來(lái)減少鉆孔孔口毛刺是至關(guān)重要的。172 mm以上厚銅板一般蓋板使用較厚鋁片或0.3鋁箔也可加0.3～0.5厚冷沖板做蓋板（酚醛紙膠板、環(huán)氧玻璃布板），而墊板主要使用高密度和表面硬度大的墊板如酚醛墊板、蜜胺木墊板、環(huán)氧玻璃布基材等；

以下是幾種公司現(xiàn)有的墊板對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，除了正常使用的木纖維墊板、蜜胺墊板、酚醛墊板外，另選用一種0.13 mm常規(guī)鋁片夾與木纖維墊板于板之間來(lái)減少毛刺使用，以下是使用不同墊板鉆孔毛刺比較。

表1 不同墊板鉆孔毛刺比較

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可知，普通中密度木纖維墊板毛刺嚴(yán)重，無(wú)法滿足要求，其次是蜜胺墊板，酚醛墊板較好，木纖維墊板上加鋁片整體效果明顯更好。酚醛墊板雖然表面硬度大，鉆孔毛刺也較理想，但此種墊板整體硬度大，容易因墊板起翹或機(jī)臺(tái)不平而出現(xiàn)局部披鋒毛刺大，另酚醛墊板不利于散熱，融化的樹(shù)脂不利于排屑，容易造成鉆污不利于孔型和孔化銅。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，厚銅板（172 mm以上）使用普通中密度木纖維墊板上加一張0.13 mm ～ 0.15 mm鋁片鉆孔效果毛刺明顯要好，因鋁片平整光滑,表面硬度大且整體較薄有一定的軟性,能與板面充分接觸毛刺較少。鋁片又有良好散熱性，鋁片還可以清潔鉆頭上部分鉆污功能，使鉆出的孔也有利于孔型和孔化銅。對(duì)于厚銅板來(lái)說(shuō)鋁片對(duì)刀刃的磨損相對(duì)于銅對(duì)刀刃磨損小的多，所以對(duì)鉆咀磨損的影響可以不必考慮。

3 厚銅板減少蝕刻毛邊制作方法

蝕刻毛邊大小主要是因蝕刻因子造成的，對(duì)于同一設(shè)備和相同藥水能改良蝕刻因子的空間有限，而真正影響到產(chǎn)品品質(zhì)的毛邊主要在線路的密集區(qū)或有些特殊圖形的線路上（直角梳型線路、半徑小的弧形線路、小角度拐角線路等），因線路密集區(qū)不利于蝕刻藥水的交換，藥水攻擊力度受藥液返噴導(dǎo)致減弱，從而影響到蝕刻效果。一般來(lái)說(shuō)底銅被完全蝕刻時(shí)線路被側(cè)蝕的量是我們線路菲林需做補(bǔ)償?shù)牧?，厚銅板蝕刻效果受圖形間距以及圖形形狀影響較大，在線路補(bǔ)償上要需考慮的更詳細(xì)，適當(dāng)增加不同間距和特殊圖形間的補(bǔ)償量，以及增加分段補(bǔ)償?shù)牡燃?jí)是有助于蝕刻的均勻性和減少蝕刻毛邊。

（1）根據(jù)圖形和線距進(jìn)行分多段補(bǔ)償，加大密集和非密集線補(bǔ)償比例，密集線和特殊圖形（如梳型、弧形、尖角等）容易蝕刻毛邊過(guò)大需加大補(bǔ)償，下面是一款銅厚206 mm板堿性蝕刻測(cè)試板（酸性蝕刻也可參考）。

適當(dāng)加大孤立線和密集線以及特殊圖形的補(bǔ)償比例有利于毛邊的管控，如206 mm底銅線路補(bǔ)償獨(dú)立線比密集區(qū)加大補(bǔ)償量可加大到0.10 mm以上，整體的蝕刻毛邊效果明顯要好。

（2）分兩次或兩次以上蝕刻，每次蝕刻調(diào)整放板方向（包括正反面） ，按不同方向放板可以使噴咀從更多方位角度去噴射藥液來(lái)改善密集和特殊圖形蝕刻毛邊（此方法也適應(yīng)酸性蝕刻）。

表2 不同區(qū)域補(bǔ)償情況

4 減少阻焊油墨氣泡制作方法

厚銅板因線路圖形與基材落差較大不便于阻焊油墨印刷，使用網(wǎng)目數(shù)大的網(wǎng)版不便于下油或需增加印刷次數(shù)，使用網(wǎng)目數(shù)小的網(wǎng)版容易出現(xiàn)堆油、阻焊油墨起皺、氣泡針孔、靜止時(shí)間長(zhǎng)。在很多廠家制作工藝上多是通過(guò)調(diào)整油墨黏度和延長(zhǎng)靜止時(shí)間來(lái)達(dá)減少阻焊油墨氣泡針孔的。

172 mm以上的厚銅板一般需要使用兩次或兩次以上印刷，往往在第一次印刷時(shí)，因?yàn)榛呐c線面陸差過(guò)大，難以下油來(lái)填平基材，油墨過(guò)稀印刷厚度難以達(dá)到且稀釋液揮發(fā)大容易產(chǎn)生針孔，油墨粘度大難下油且易聚油氣泡多等問(wèn)題。

這里介紹一種206 mm面銅阻焊制作方法，第一次印刷使用啞色油打底再加一次光亮阻焊油墨印面油。以下是用啞色油打底加一次光亮阻焊油墨印面油與兩次都使用光亮阻焊油墨印刷參數(shù)和效果對(duì)比。

表3 不同打底方式效果對(duì)比

第一次使用啞色油墨打底印刷，因啞色油墨較光亮色油墨其光亮劑成分，填充劑細(xì)度不同，導(dǎo)致其油墨表層致密性等物理性質(zhì)不同。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)啞色油墨絲印后有利于氣泡逃逸，靜止后不易出現(xiàn)氣泡針孔，表面不易積墨 。同時(shí)啞色油絲印時(shí)粘度適用范圍較綠色廣，絲印后靜止時(shí)間較短，大大減少阻焊油墨氣泡、阻焊油墨針孔問(wèn)題。一般印刷時(shí)油墨粘度控制在（80±20）Dpa·s，靜止時(shí)間30分鐘以上，烤板72 ℃ × 40 min，就可以解決厚銅板氣泡和針孔問(wèn)題，第二次印刷使用正常光亮綠色油墨印刷皆可。針對(duì)使用相同系列啞色油墨打底加亮色綠色做面油印刷，經(jīng)過(guò)可靠性測(cè)試能滿足相關(guān)質(zhì)量要求，在表觀顏色上與兩次阻焊油墨印刷無(wú)明顯差異。

5 總結(jié)

一般172 mm以上厚銅板大批量生產(chǎn)的情況較少，在生產(chǎn)數(shù)量較少時(shí)我們很多時(shí)候可以在固有的設(shè)備和常備的物料上改變一些做法也可以達(dá)到較理想的效果。以上的幾個(gè)方面是制作高厚銅板的需克服的關(guān)鍵性問(wèn)題，我們通過(guò)：（1）鉆孔在普通木質(zhì)墊板上加一張鋁片做墊板；（2）適當(dāng)加大不同間距之間和特殊圖形的補(bǔ)償比例和增加蝕刻次數(shù)和調(diào)整蝕刻方向；（3）兩次或兩次以上印油時(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著在印制電路板中特殊印制板使用越來(lái)越廣，其要求完成銅厚也將越來(lái)越大，在PCB生產(chǎn)制作難度上將越來(lái)越高，我們除了在工藝參數(shù)和物料選擇上需不斷優(yōu)化，制作方法上也需不斷創(chuàng)新。厚銅板技術(shù)涉及到方面很多，以上介紹的幾點(diǎn)制作方法并不是什么高深研究，只是幾點(diǎn)小小的個(gè)人見(jiàn)解，但卻說(shuō)明在PCB制作中有很多細(xì)節(jié)上仍有許多可以創(chuàng)新的地方。只要仔細(xì)觀察和分析，很多時(shí)候我們通過(guò)就地取材，在用現(xiàn)有的設(shè)備上進(jìn)行些微創(chuàng)新，也能取得較好的效果。

Some special methods of manufacturing printed circuit board with thick copper on the surface

XIAO Shi-xiang

With the development of printed circuit board products, many power circuit board with more than 172 μm or higher surface heavy copper, and it become more and more diff i cult to fabricate the board while copper thickness reached 172 μm or higher. This text introduces several special methods of main puzzling fabricating the board with heavy copper, to resolution the several problems of fabricating the board with heavy copper, burrs of drilling holes, burrs of etching, and solder mask bubble during the manufacturing processing,hoping to provide some references to the person of the same trade.

Heavy Copper Board; Burrs of Drilling Holes; Burrs of Etching; Solder Mask Bubble

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

1009-0096（2012）增刊-0368-04

肖世翔，研發(fā)高級(jí)工程師，從事過(guò)生產(chǎn)、工藝和研發(fā)工作，Tel：0762- 6323372，E-mail：lcyf@kinwong.com.cn。