超薄類撓性板單面真空熱壓半固化片填孔工藝研究

陳市偉 徐天亞 黃 學(xué)

（競(jìng)陸電子(昆山)有限公司，江蘇 昆山 215000）

1 背景描述

受限于剛性PCB（硬板）工藝技術(shù)對(duì)板厚的限制，類似撓性板（類軟板）的市場(chǎng)需求促使對(duì)于硬板替代技術(shù)的研究提上日程。為改進(jìn)超薄類軟板PCB產(chǎn)品的塞孔品質(zhì)及產(chǎn)出效率問題，我公司研發(fā)在滿足品質(zhì)要求的前提下，進(jìn)行一種成品板厚≤0.15 mm的雙面類軟板產(chǎn)品的樹脂塞孔工藝替代傳統(tǒng)塞孔工藝的技術(shù)研究。

2 現(xiàn)有樹脂塞孔工藝在超薄類軟板PCB產(chǎn)品生產(chǎn)方面存在的問題分析

業(yè)界傳統(tǒng)的樹脂塞孔工藝是網(wǎng)版印刷塞孔（絲網(wǎng)或鋁片網(wǎng)版），采用刮刀壓力將樹脂油墨塞入導(dǎo)通孔（via）內(nèi)。常規(guī)可生產(chǎn)樹脂塞孔縱橫比≤7:1，最小孔徑≥0.15 mm，最小板厚≥0.3 mm。傳統(tǒng)工藝可滿足常規(guī)via孔樹脂塞孔要求。樹塞縱橫比＞7:1業(yè)界常規(guī)采用真空塞孔機(jī)生產(chǎn)。

雙面板樹脂塞孔非蓋孔樹塞工藝微觀流程：電鍍→壓板翹（避免板翹問題導(dǎo)致塞孔及研磨不均）→樹塞治工具（絲印網(wǎng)版、導(dǎo)氣底板）準(zhǔn)備→樹脂油墨解凍回溫→塞孔印刷→預(yù)烘烤→研磨→二次烘烤固化（部分樹脂油墨為便于研磨，將一次固化參數(shù)降低，研磨后需要二次高溫烘烤固化）→干膜。

傳統(tǒng)樹塞工藝對(duì)≤0.15 mm超薄板生產(chǎn)工藝存在的問題：（1）塞孔插框熱風(fēng)烘烤散框；（2）塞孔樹脂凸出（墨凸）、絲網(wǎng)印刷反粘凹陷、via孔塞孔透光；（3）樹脂研磨不凈、研磨過度露基材；（4）研磨不均且研磨次數(shù)過多＞3次，切屑研磨導(dǎo)致基板漲縮變異。

3 可行性實(shí)驗(yàn)方案擬定

（1）由絲印網(wǎng)版塞孔，改為壓機(jī)真空單面熱壓半固化片（PP）樹脂填膠塞孔。

（2）方案微觀流程為：電鍍→棕化→PP裁切+沖鉚釘孔→離型膜鉆孔→鉚合作業(yè)→真空壓合→拆解→研磨→干膜。

（3）各微觀工序加工說明。

①棕化：待塞孔板件過棕化處理，目的是提高樹脂與孔壁結(jié)合力。

②塞孔填膠PP加工：裁切尺寸同板子等大+將填膠PP的4個(gè)角鉆孔處理。

③離型膜鉆孔：量測(cè)實(shí)際板子漲縮，申請(qǐng)同比例漲縮程式對(duì)離型膜進(jìn)行鉆孔。

④鉚合作業(yè)：將鉆孔后的離型膜（可耐250 ℃高溫）＋PP＋待塞孔板件鉚合。

⑤真空壓合：選用類軟板真空壓合塞孔專用配方壓程，依疊構(gòu)將鉚合好的板子疊入壓機(jī)，上下與鋼板接觸面鋪完整無孔離型膜，離型膜尺寸比板子大20 mm單邊。

⑥拆解：將組合層離型膜去除，裁切短邊8 mm，去除掉鉚釘孔，即可輕松分離同組鉚合板件，同時(shí)將中間PP撕除即可。

（4）疊構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 單面熱壓PP填孔疊構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

（5）壓機(jī)程式選用如圖2所示。

圖2 真空壓合塞孔專用壓程表圖

（6）鉚釘裁邊如圖3所示。

圖3 拆解作業(yè)鉚釘裁邊

4 方案實(shí)施過程與結(jié)果

依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案導(dǎo)入實(shí)施驗(yàn)證，并追蹤試產(chǎn)批，對(duì)塞孔、研磨、研磨后漲縮、新舊工藝產(chǎn)出效率、綜合成本效益等項(xiàng)目做全流程跟蹤評(píng)估。

（1）壓合：將板子、離型膜、PP依疊構(gòu)順序完成鉚合，大張疊板6 pnl/層，疊12層/open，8 open/鍋，厚度不足以鋼板填充。上下15張全新牛皮紙，最外層離型膜需＞板子尺寸10 mm單邊。避免樹脂溢出反粘污染鋼板。

（2）壓合后塞孔品質(zhì)確認(rèn)：塞孔處溢膠擴(kuò)散范圍約0.3 mm左右（如圖4所示），溢膠區(qū)間較大，驗(yàn)證批仍有調(diào)整空間（實(shí)際應(yīng)用可根據(jù)實(shí)際填孔溢膠情況適當(dāng)調(diào)整PPRC樹脂含量）。

圖4 壓合溢膠

（3）壓合后塞孔微切片分析：樹脂填塞溢膠面平整，且外溢厚度與銅面平齊無凹陷，溢膠面切片（離型膜有良好的阻膠溢膠效果）。樹脂填膠面拆解剝離后的PP有凸起殘留，實(shí)際凸起厚度僅0.06 mm左右遠(yuǎn)低于樹脂塞孔墨凸0.12～0.15 mm（如圖5所示）。

圖5 壓合溢膠切片

（4）研磨：塞孔后正常工藝研磨，溢膠面及塞孔面孔口樹脂研磨1次即可研磨干凈（如圖6所示）。研磨1次與研磨3次漲縮變化數(shù)據(jù)對(duì)比，一次研磨后板材漲縮量小且穩(wěn)定。

圖6 樹脂研磨干凈

（5）單面熱壓真空PP填孔工藝產(chǎn)出效益與傳統(tǒng)樹脂塞孔對(duì)比分析見表1所示。

表1 熱壓PP與樹脂塞孔對(duì)比表

PP熱壓填孔工藝投入物料（PP、離型膜）較樹塞工藝投入（樹脂油墨、絲印網(wǎng)版）成本接近等同。PP熱壓填孔產(chǎn)出較樹脂塞孔增加6倍，研磨次數(shù)減少2次 ，研磨產(chǎn)出增加3倍。綜合效益對(duì)比：PP熱壓填孔工藝＞樹脂塞孔工藝。

5 工藝關(guān)鍵控制項(xiàng)目

（1）塞孔填膠PP裁切尺寸同板子等大，同時(shí)將填膠PP的4個(gè)角鉆鉚合孔，鉆孔孔徑比鉚釘孔大0.1 mm單邊。PP選用106-RC60%以上，可依照塞孔板件孔數(shù)計(jì)算需求填膠厚度，再根據(jù)PP塞孔填膠量計(jì)算精確選擇所需PP的RC含量。PP的Tg選擇依照客戶需求為準(zhǔn)。亦可用較大流膠量的純膠生產(chǎn)，但是成本較高。

（2）離型膜鉆孔：量測(cè)實(shí)際板子漲縮，申請(qǐng)同比例漲縮程式對(duì)離型膜進(jìn)行鉆孔。板件塞孔點(diǎn)離型膜鉆孔比板件PTH孔單邊大0.15 mm，離型膜鉚釘孔與板件相同。離型膜為無硅高分子啞光離型膜，離型膜厚30～36 μm均可，易撕除，無殘膠，擴(kuò)散小。

（3）鉚合與壓合：將鉆孔后的離型膜（可耐250 ℃高溫）＋PP＋待塞孔板件完成鉚合作業(yè)。選用類軟板真空壓合塞孔專用配方壓程，依疊構(gòu)將鉚合好的板子疊入壓機(jī)，上下與鋼板接觸面鋪完整無孔離型膜，離型膜尺寸比板子大20 mm單邊。

6 總結(jié)

對(duì)超薄類軟板(板厚≤0.15 mm)有樹脂塞孔要求工藝的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的樹脂塞孔工藝因受塞孔墨凸影響，衍生研磨露基材、研磨不凈、研磨次數(shù)過多進(jìn)而衍生產(chǎn)品尺寸變異過大等問題。超薄類軟板單面真空熱壓PP填孔工藝可有效解決傳統(tǒng)樹脂塞孔對(duì)超薄板PCB所存在不可避免的衍生性問題（塞孔墨凸、凹陷、研磨不凈、露銅等）。且整合了塞孔前壓板翹、樹脂塞孔烘烤、二次烘烤固化等工藝流程，降低了研磨次數(shù)及因研磨導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力漲縮過大的問題。此工藝成本低，產(chǎn)出效率高且品質(zhì)穩(wěn)定?？蓾M足類軟板超薄產(chǎn)品的樹塞品質(zhì)要求，壓合工藝成熟，在超薄類軟板塞孔加工工藝方面，可替代傳統(tǒng)樹脂塞孔工藝。