PCB鉆孔用抗靜電型蓋板的制備及其性能研究

杜山山 羅小陽 劉玉斌

（煙臺柳鑫新材料科技有限公司，山東 煙臺 265323）

0 前言

隨著目前5G通信技術的發(fā)展，也牽動相關產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。5G技術的發(fā)展對PCB的制備提出更高的要求，在PCB的制備過程中需要經(jīng)過眾多環(huán)節(jié)，每一步環(huán)節(jié)都需要進行嚴格的把控保證PCB的品質(zhì)，從而保證最終產(chǎn)品的良好性能。例如在PCB鉆孔過程中，孔位精度的高低、板面是否有披鋒以及孔壁的粗糙度是否合格等問題都會影響電路板的安裝與使用品質(zhì)。而影響這些品質(zhì)的因素其中就包括蓋墊板的選擇，蓋墊板選擇不恰當就會引起鉆孔過程的一些問題。

本文主要介紹了一種抗靜電蓋板的制備方法，首先保證了蓋板在使用過程成不會出現(xiàn)因靜電問題而產(chǎn)生的火災、設備異常、人體觸電等問題；其次本文所采用的抗靜電主要成分是表面活性劑類的產(chǎn)品，具有一定的清潔及穩(wěn)定鉆針的作用，對鉆孔品質(zhì)產(chǎn)生良好的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗原料及設備儀器

實驗原料：腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑，固含量50%，煙臺柳鑫新材料科技有限公司；抗靜電劑，山東聚力防靜電科技有限公司；漂白木漿紙，國外進口。

設備儀器：電子天平、三口燒瓶、電動攪拌器、電熱恒溫鼓風干燥箱、四柱液壓機、數(shù)字萬能表。

1.2 抗靜電膠黏劑的制備

稱取100 g腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑于三口燒瓶中，隨后分別稱取2.5 g、5 g、7.5 g、10 g的抗靜電劑緩慢加入到膠黏劑體系中，室溫攪拌2 h，制得抗靜電腰果酚改性酚醛樹脂膠黏劑。

1.3 抗靜電蓋板的制備

漂白木漿紙浸漬抗靜電膠黏劑制備成浸膠紙，將浸膠紙置于150 ℃的鼓風干燥箱中烘烤60s 制成半固化片，將半固化片裁切成尺寸為15 cm×20 cm，隨后將兩張半固化片層疊置于160 ℃的壓機中，在壓力35 Mpa下壓制30 min，反應結束后即得到抗靜電蓋板。所制得的蓋板樣品按照次序編號為1號、2號、3號、4號，分別對應的加入抗靜電劑的量為2.5 g、5 g、7.5 g、10 g。

2 性能測試

2.1 蓋板表面性能

在制備膠黏劑的過程中發(fā)現(xiàn)，隨著抗靜電劑加入量的增加，膠黏劑的顏色逐漸加深，因此可以通過判斷蓋板的顏色變化來判斷抗靜電劑在板中的含量是否增加。蓋板的抗靜電性能的體現(xiàn)主要是通過表面電阻值表現(xiàn)出來，因此該部分主要是從蓋板的表面顏色均勻性和表面電阻進行評價。表1為蓋板的各種表面性能。

通過表1可以得到，隨著抗靜電劑加入量的逐漸增多，蓋板表面顏色逐漸加深，且制備的蓋板表面顏色均勻，板面各處的電阻值沒有出現(xiàn)太大的差別。從蓋板的表面電阻值數(shù)據(jù)可以得到，隨著抗靜電劑加入量的增多，板面的電阻值逐漸下降，呈現(xiàn)出較好的抗靜電性。蓋板的表面電阻值的降低從而也驗證了蓋板中抗靜電劑含量的增加。

2.2 蓋板厚度測試

厚度測試可以使我們得到抗靜電劑的加入是否會對蓋板的厚度有所影響。通過四種蓋板不同位置的厚度測試得到圖1試驗結果。四種蓋板樣品的厚度均在0.44 mm左右，每個位置的厚度相差膠較小，說明抗靜電劑的加入不影響蓋板的厚度均勻性。與此同時隨著抗靜電劑加入量的增加，蓋板的厚度沒有太大的變化。

2.3 鉆孔性能測試分析

2.3.1 鉆孔條件

蓋板鉆孔測試主要是在實驗鉆機上模擬軟板鉆孔實驗，從而測試抗靜電蓋板的鉆孔性能。鉆孔性能主要表現(xiàn)為孔位精度（CPK）、鉆針纏絲、斷針率以及表面塞孔等特性。表2為鉆孔測試條件。

2.3.2 鉆針纏絲及孔口形態(tài)

正常情況下PCB鉆孔過程中鉆針切削下來的樹脂粉末會被鉆機主軸內(nèi)的吸塵負壓吸走，使其保持鉆頭以及孔內(nèi)的清潔性。鉆頭在鉆孔時出現(xiàn)纏絲的情況，會導致鉆頭切削下來的樹脂粉無法完全排出，出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象以及孔內(nèi)壁不平整等問題的出現(xiàn)。表3為鉆孔鉆針纏絲與蓋板孔口基本形態(tài)，得到所有的樣品都沒有鉆針纏絲問題的出現(xiàn)。從空口狀態(tài)來看，所有樣品孔口處都有不同程度的披鋒出現(xiàn)，相比較2號樣品的孔口狀態(tài)比其他樣品的好很多。通過該實驗結果表明抗靜電劑的加入量增多雖然提高了蓋板的整體抗靜電性能，但對孔口披鋒沒有產(chǎn)生很好的抑制效果。

表1 蓋板的各種表面性能

圖1 蓋板的厚度分布

表2 評估蓋板鉆孔性能測試條件

表3 鉆孔鉆針纏絲與蓋板孔口基本形態(tài)

2.3.3 鉆孔精度分析

鉆孔孔位精度的高低是評價一個蓋板性能優(yōu)劣的重要測試，當鉆針入鉆接觸蓋板時會產(chǎn)生擺動，且鉆針會有微小的變形，此時鉆針會偏離原來的下鉆位置，導致PCB孔位準確率較低。當PCB孔位較低時，PCB板面上的元器件就會因為孔位不準確導致安裝不精準或是無法安裝，因此孔位精度是評價PCB板材最終是否能成為一個合格板的重要因素。圖2為蓋板孔位精度與孔位精度靶圖，從圖中可以看出孔位精度較好的是2號樣品Cpk值明顯比其它三個樣品的Cpk值高，4號樣品的Cpk值最低。通過實驗數(shù)據(jù)可以得到抗靜電劑加入量的增加雖然提高了蓋板的抗靜電能力，但影響了蓋板的PCB鉆孔中的孔位精度，因此抗靜電劑的加入量并不是越多越好。

圖2 孔位精度與孔位精度靶圖

2.3.4 斷針率對比

鉆頭斷針不僅影響PCB的品質(zhì)，還增加了生產(chǎn)時間以至于降低了生產(chǎn)效率，因此鉆頭斷針率也被作為判斷PCB制備領域的一個重要指標。本實驗制備的每一個蓋板鉆8009孔，1號、2號、3號樣品均無斷針的情況出現(xiàn)，4號樣品在6590鉆次出現(xiàn)斷針情況。通過斷針率的測試再次表明抗靜電劑加入量的增加不能改善蓋板的鉆孔性能，而加入適量的抗靜電劑不僅能改善蓋板的抗靜電性能，還可以使蓋板具有良好的防斷針性。

3 結論

本文介紹了一種抗靜電型PCB鉆孔用蓋板的制備與應用測試，通過對比加入不同量的抗靜電劑對蓋板的電阻率、蓋板厚度、表面形態(tài)、鉆針纏絲、孔口狀態(tài)、孔位精度以及斷針率得出：隨著抗靜電劑加入量的增加，蓋板的抗靜電性能逐漸增強，但蓋板的孔口狀態(tài)與Cpk卻沒有與抗靜電性能成正比，抗靜電性能最好的鉆孔性能最差。由此可以得到抗靜電劑的加入量不能太多，以免影響蓋板的鉆孔性能。