高散熱基板（鋁基+FR-4芯板）制作方法

藍春華 張鴻偉 沙偉強

（景旺電子科技（龍川）有限公司，廣東 龍川 517373）

（廣東省金屬基印制電路板工程技術研究開發(fā)中心，廣東 河源 517373）

0 前言

隨著電子產(chǎn)品向輕、薄、小、高密度和多功能的高速發(fā)展，對印制電路板（PCB）的散熱性要求越來越高，如何尋求散熱及結構設計的最佳解決方案，已成為當今電子產(chǎn)品設計的一大難題[1]。鋁基板具有良好的熱傳導性，將電子器件的熱量及時散熱，降低模塊運行溫度，從而延長設備壽命，提升功效，增加可靠性。常規(guī)結構的鋁基板主要是單面鋁基板、雙面鋁基板，部分多層鋁基板設計為環(huán)氧樹脂基板（FR-4）與鋁基混壓結構，該產(chǎn)品結構既有多層印制板的功能屬性，又具備鋁基板快速散熱的功效。本文以一款四層印制板與鋁基混壓的產(chǎn)品為研究對象，重點介紹了工藝流程設計和關鍵制作技術。

1 產(chǎn)品基本信息

1.1 產(chǎn)品信息

樣板為四層印制板（FR-4）與鋁基混壓結構，表面處理為熱風整平，介質(zhì)厚度（FR-4與鋁基的粘結層）50 μm，鋁板厚度2.0 mm。產(chǎn)品疊層結構如圖1所示。

1.2 制作難點簡析

圖1 疊層結構圖

（1）FR-4芯板與與鋁基貼合，容易出現(xiàn)分層問題，因此在選材、壓貼處理、壓貼參數(shù)確定最佳條件，確保無分層，能滿足熱應力測試品質(zhì)要求。

（2）FR-4芯板在壓貼位置有通孔，壓貼后不允許有溢膠入孔。

（3）FR-4芯板與與鋁基貼合，因板厚不對稱，容易導致板翹問題。

2 工藝流程和關鍵工序制作方法

2.1 工藝流程

產(chǎn)品主要有FR-4芯板制作流程、熱固膠制作流程、鋁基制作流程、FR-4與鋁基壓貼及后續(xù)流程。具體流程如下：

（1）鋁基加工流程：開料→蝕刻→鉆孔→沖板成型；

（2）熱固膠加工流程：開料→包板→沖鉆定位孔→鉆孔→成型；

（3）FR-4多層板制作流程：開料（FR4基板）→內(nèi)層線路→壓合→鉆孔→化學鍍銅→全板電鍍→外層線路→圖形電鍍→外層蝕刻→外層AOI→阻焊（含塞孔）→文字→熱風整平→銑板→測試→外觀檢驗；

（4）鋁基+FR-4壓合主流程：鋁基與熱固膠假貼→套膜→快速壓合→后固化→高壓測試→磨板→FQC→FQA—包裝。

2.2 關鍵工序制作方法

2.2.1 粘結層絕緣材料選擇

鋁基與FR-4芯板壓合容易出現(xiàn)分層、溢膠等問題，因此選擇低流動膠、高導熱性能絕緣粘結材料。分析三種粘結層絕緣材料的優(yōu)劣性，選用丙烯酸材料熱固膠作為絕緣粘結材料（見表1）。

2.2.2 板翹問題解決

客戶原始設計拼版兩單元為左右對稱，但上下不對稱，因此會有板彎板翹的問題，即使反直處理也無法整平。經(jīng)與客戶溝通，在不影響客戶表面封裝下進行優(yōu)化，設計為平衡非對稱拼版，并在折斷邊作開槽處理，可完全解決板翹問題。

2.2.3 熱固膠鉆孔設計

產(chǎn)品壓貼位置有FR-4芯板的孔內(nèi)不允許有溢膠，熱固膠相應鉆孔。熱固膠雖然流膠量低，但并不是完全不流膠，仍有微量流膠會溢流到孔內(nèi)。對比預大0.3 mm、0.5 mm、0.8 mm的孔溢膠情況，只有預大0.8 mm的孔可以100%無溢膠到孔內(nèi)。

2.2.4 壓貼方法

（1）治具制作。

治具由兩部分組成，一是墊板，厚度足夠支撐即可，鉆定位；二是沉頭模板，厚度與鋁基和FR-4整板厚度相同，鉆定位孔與外形通槽。墊板與沉銅模板通過銷釘套合。治具兩部分（見圖2）。

表1 粘結層絕緣材料比較

圖2 治具實物圖

圖3 治具套板

表2 不同快壓參數(shù)試驗結果

圖4 試驗結果

（2）壓貼步驟。

將清潔后的FR-4芯板按照固定方向擺放在治具上，擺放方式根據(jù)PCB上三個孔與治具上相對應位置的三個銷釘匹配后套入，需保證所有孔都完全套入銷釘內(nèi)，不允許套偏，保證PCB平整放置在治具上。

在已假貼好熱固膠的鋁板手撕位置撕開熱固膠上層白色離型紙，同樣按對應三個銷釘位置套入與FR-4板貼合，將上有鋁基+FR-4板的載具蓋離型膜后放入快壓機進行壓貼（見圖3）。

2.2.5 壓貼參數(shù)

鋁基與FR-4芯板壓貼的粘結強度主要與粘結材料、壓機、快壓參數(shù)等方面有關，其中快壓參數(shù)是該產(chǎn)品的技術關鍵。通過對溫度、預壓壓力、成型壓力、預壓時間、成型時間等參數(shù)試驗，試驗參數(shù)和結果如表2所列，熱應力測試后無分層缺陷。

3 結論

通過以上研究與分析，四層印制板與鋁基混壓的產(chǎn)品關鍵制作技術總結如下：

（1）鋁基與FR-4芯板的粘結層選為丙烯酸熱固膠，滿足產(chǎn)品耐熱性和無溢膠的品質(zhì)要求；（2）通過優(yōu)化拼版，同時工藝邊設計開口處理，有效解決板翹問題；（3）通過鉆出合適的熱固膠孔，可以防止孔內(nèi)溢膠；（4）鋁基與FR-4芯板壓貼，增加預壓時間和小壓力、長時間來成型壓，可避免分層的問題；（5）使用套模具，再進行快壓貼，然后熱固化，是鋁基與FR-4芯板壓貼結合力強的關鍵。