采用流膠型半固化片的0.2mm臺階槽板加工方法研究

黃先廣 張可權(quán) 周 飛 鐘岳松

（深圳市牧泰萊電路技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518103）

0 前言

近年來，隨著5G高頻高速材料板在通信行業(yè)的應(yīng)用迅速發(fā)展，對印制電路板（PCB）的設(shè)計制作要求越來越高，也有著多功能化需求。為了滿足客戶對信號完整性以及信號接收與屏蔽匹配性等要求，在PCB設(shè)計上經(jīng)常涉及高頻盲槽，高頻高速等特殊性能要求的臺階板也朝著微小精密化發(fā)展。盲槽設(shè)計，用于安裝元器件或固定產(chǎn)品，提高產(chǎn)品總體集成度或達到信號的屏蔽作用。

目前常規(guī)制作階梯槽工藝，采用不流膠/低流動半固化片（PP），內(nèi)層控深銑，壓合后控深銑開蓋工藝；或者采用流膠PP，內(nèi)層芯板和PP開槽，壓合前內(nèi)層填充硅膠等緩沖材料的工藝。但兩種工藝都有一定的限制，PP只能用不流膠/低流動系列，高頻高速設(shè)計要求用指定Dk/Df的流膠型的PP；開槽揭蓋填充硅膠材料需要有一定板厚要求，對于薄板介質(zhì)厚0.2 mm的臺階則不能使用上述方法。

激光切割和激光鉆孔是PCB加工制造廣泛使用的一種激光加工技術(shù)，UV激光切割是指激光波長超過400 nm的高能量光子起作用進行光化學(xué)燒蝕，這種高能量的光子能破壞有機材料的長分子鏈，成為更小的微粒分子，從表面基材中逸出，在外力的抽吸情況下，使基板材料被快速除去切割掉。因此種類型的方法不含有熱燒，也就不會產(chǎn)生炭化現(xiàn)象。所以，孔化前清理就非常簡單。

針對0.2 mm介厚的臺階槽，溢膠量小于0.1 mm的板，利用傳統(tǒng)方法、高溫膠和激光切割等工藝進行結(jié)合，探索研究了4種加工方法，進行對比測試，最后選擇合適的滿足要求的加工方法：（1）將PP開槽，使用高溫膠填充壓合；（2）將高溫膠貼芯板上，激光揭蓋；（3）將高溫膠貼PP片上，激光揭蓋；（4）直接激光控深切割銑槽。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹

客戶設(shè)計資料如下：4層板結(jié)構(gòu)，L1-L2層有盲孔，孔徑要求≤0.2 mm，L2-L4層有控深PTH（金屬化孔）孔，L2-L4有控深NPTH（非金屬化孔）槽3×60 mm，槽與槽間距3 mm，槽深度0.2 mm，槽面積區(qū)域占比大，要求溢膠量≤0.1 mm，槽邊緣要求非常整齊。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

主要加工難點：（1）應(yīng)用流膠PP，槽與槽間距3mm，槽深度0.2 mm，不能使用常規(guī)方法制作；（2）溢膠量≤0.1mm，常規(guī)方法制作一般溢膠量≤0.5 mm。

2 產(chǎn)品加工解決方案

2.1 方案1 PP開槽高溫膠做墊片

L3層槽區(qū)域設(shè)計銅皮單邊比槽小0.075 mm（3 mil），再貼二層高溫膠，高溫膠厚0.05 mm，設(shè)計單邊比槽小0.05 mm（2 mil），然后激光切割，將槽以外的高溫膠撕掉。將PP進行激光切割，開窗設(shè)計單邊比槽大0.05 mm。這樣二層高溫膠＋0.018 mm銅厚＝0.12 mm基本與PP一樣厚作為墊片。壓合等相關(guān)流程制作完后，進行激光開蓋。

主要流程：相關(guān)內(nèi)層流程制作完→貼高溫膠（L3層貼高溫膠）→激光切割（切割L3層高溫膠）→PP切割（PP片進行激光切割）→棕化→壓合→相關(guān)流程→激光揭蓋→后工序。揭蓋清洗后效果圖如圖2所示。

圖2 方案1揭蓋清洗后效果圖

揭蓋清洗后，發(fā)現(xiàn)底部槽邊銅面上有一層很薄溢膠，PP膠在高壓下沿著底部銅面與高溫膠之間有浸溢過來，溢膠量≤0.5 mm，故此種方法不滿足制作要求。

2.2 方案2 PP貼高溫膠

L2-L3層之間的PP，在靠L2層PP上貼一層高溫膠，設(shè)計單邊比槽小0.05 mm，然后激光切割，只切割高溫膠不切PP，鉚釘孔設(shè)計3.2 mm一起激光燒出，將槽以外的高溫膠撕掉（如圖3所示）。壓合等相關(guān)流程制作完后，進行激光開蓋。主要流程：相關(guān)內(nèi)層流程制作完→貼高溫膠（PP貼高溫膠）→激光切割（切割PP上高溫膠）→棕化→壓合→相關(guān)流程→激光揭蓋→后工序。揭蓋清洗后效果圖如圖4所示。

圖3 PP上貼高溫膠，激光切割后將多余的高溫膠撕掉

圖4 方案2揭蓋清洗后效果圖

揭蓋清洗后，槽邊緣切割非常整齊，底部沒有膠浸溢過來，殘膠量≤0.1 mm，銅面也非常干凈，（如圖4A）故此種方法滿足制作要求。

但是當疊板時，PP與芯板有層偏偏位時，槽會有一邊底部沒有高溫膠的保護，樹脂膠與底部結(jié)合，揭蓋后底部會有一道殘膠（如圖4B），這樣一邊槽邊緣切割非常整齊，另一邊有殘膠，殘膠量≤0.5 mm，故此種方法對疊板壓合層偏有一定要求，要求層偏≤0.075 mm。

2.3 方案3 L2貼高溫膠

L2 層貼一層高溫膠，設(shè)計單邊比槽小0.05mm，然后激光切割，只切割高溫膠不切芯板，將槽以外的高溫膠撕掉。壓合等相關(guān)流程制作完后，進行激光開蓋。

主要流程：相關(guān)內(nèi)層流程制作完→貼高溫膠（L2層貼高溫膠）→激光切割（切割L2層上高溫膠）→棕化→壓合→相關(guān)流程→激光揭蓋→后工序。

揭蓋清洗后，槽邊緣切割比較整齊，底部沒有膠浸溢過來，殘膠量≤0.1 mm，但銅面不干凈，有很多星點狀的殘膠，為高溫膠上的膠在高溫下脫落粘在銅面上，后續(xù)還需要進行除膠/等離子除膠等流程進行除膠，故此種方法暫時不滿足制作要求。

2.4 方案4 激光切割燒槽

直接按正常疊構(gòu)進行壓合，壓合等相關(guān)流程制作完后，進行激光切割燒槽，將槽區(qū)域的介質(zhì)直接激光燒掉。主要流程：相關(guān)內(nèi)層流程制作完→棕化→壓合→相關(guān)流程→激光切割→后工序。激光切割清洗后效果圖如圖5所示。

圖5 方案4激光切割清洗后效果圖

激光切割清洗后，邊緣非常整齊，底部看不到殘膠，滿足殘膠量≤0.1 mm要求，銅面也非常干凈，是所有加工方法效果最好的一種，此種方法滿足制作要求。但此方法因槽區(qū)域面積大，激光切割效率非常低，一天1臺設(shè)備只可制作2～3塊，成本比較高。

3 結(jié)論

臺階高0.2 mm的盲槽板進行了4種加工方法測試，測試結(jié)果如表1所示。針對客戶對臺階槽的特殊要求：槽深度0.2 mm，溢膠/殘膠量≤0.1 mm，槽邊緣要求非常整齊。

表1 臺階槽四種加工方法測試結(jié)果對比表

進行了四種加工方法測試對比實驗，采用激光切割方法制作，效果最佳，滿足客戶要求，但效率低成本高。其次使用PP貼高溫膠的方法制作也能滿足要求，對疊板壓合層偏要求較高。