一種盲通孔鋁基板制作技術(shù)探討

 【摘 要】文章通過對一種結(jié)構(gòu)中有盲孔設(shè)計(jì)，且單PCS FR-4尺寸比鋁基要小的單面三層鋁基板進(jìn)行制作研究，通過分析設(shè)計(jì)與工藝制作難點(diǎn)，重點(diǎn)對流程設(shè)計(jì)、板厚控制、層壓對位工具與方式等工藝制作難點(diǎn)進(jìn)行研究，找出了工藝難點(diǎn)的有效設(shè)計(jì)與解決方法；成功開發(fā)出了此款產(chǎn)品，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)與信賴度均滿足客戶要求。

    【關(guān)鍵詞】單面三層鋁基板;埋孔;單PCS FR-4比鋁基小

    一、前言

    鋁基板因?yàn)榫邆淞己玫纳嵝阅埽贚ED照明、電器、汽車等行業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛，其結(jié)構(gòu)也由早期的單面板，發(fā)展出了單面雙層、單面多層、雙面夾芯、多層夾芯、硬板+鋁基板、軟板+鋁基板等多種結(jié)構(gòu)，以前很少有導(dǎo)通孔設(shè)計(jì)，現(xiàn)在不僅有導(dǎo)通孔，更有些設(shè)計(jì)了盲埋孔;這些都要求從業(yè)者及時變革作業(yè)方式，調(diào)整方法，本文闡述的就是一款應(yīng)用于汽車板中的單面三層盲孔鋁基板制作工藝，供業(yè)內(nèi)同行交流探討。

    二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息

    2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

    2.2 重難點(diǎn)描述

    1） L1-L2層之間設(shè)計(jì)有盲孔，厚度10um，此設(shè)計(jì)限制了FR-4的流程只能先做L2-3層，然后再壓PP與銅箔后做L1層；

    2）L1/L2/L3層銅厚35-40um，而該板有通孔及盲孔設(shè)計(jì)，必須走電鍍流程，因此開料時的銅厚選擇，及減銅條件須做好控制；

    3）L1-L2層介質(zhì)層要求64-100um，L2-3層間介質(zhì)層要求50um，L3層與鋁之間為導(dǎo)電膠，總板厚1.8+/-0.05mm，必須選擇合適厚度的介質(zhì)層；

    4）出貨SET上NPTH孔到孔距離公差+/-0.05mm，對鉆機(jī)精度要求較高，且壓合前后的漲縮須控制非常精準(zhǔn)；

    5）出貨SET的FR-4單PCS間無連接位，且NPTH孔也與鋁基上的不等大，單PCS與鋁基壓合，對位公差+/-0.1mm，無法鉚合及用普通銷釘定位法壓合，須開發(fā)合適的工具；

    6）有沉頭孔設(shè)計(jì)，上下直徑差異較小，需測試找出合適的切削角度，而在NPTH孔上再沉頭，且對深度有要求，在不做破壞性測試的情況下無法直接測量與監(jiān)控深度，如圖3、圖4所示。

    三、制作及技術(shù)攻關(guān)過程

    3.1流程設(shè)計(jì)

    3.1.1  L2-3層采用用1OZ底銅芯板，如圖5，完成L2層線路后，選1/3 OZ銅箔進(jìn)行壓合，壓合后先將L1層的1/3 OZ減銅至6-8um，然后用干膜保護(hù)L1層，再將L3層由1OZ減銅至6-8um。

    3.1.2 生產(chǎn)流程

    FR-4：開料→L2/3層內(nèi)層線路→酸性蝕刻→AOI→壓合→銑邊→L1層減銅→貼干膜L1層→減銅L3層→激光鉆孔→機(jī)械鉆孔→沉銅板電→加厚銅→外層線路→酸性蝕刻→外層AOI→阻焊→字符→沉金→假貼導(dǎo)電膠

    鋁基：開料→鉆孔→線路→蝕刻鋁面字符→貼保護(hù)膜→沉頭→鑼外形→撕保護(hù)膜

    主流程：壓合→測試→FQC→FQA→包裝

    3.2  L1-L2層一次試壓采用1080 65%的PP壓合，壓合后切片量測厚度只有61.24-63.14um，調(diào)整為1080 69%后厚度74-79 um。

    3.3  NPTH孔到孔距離

    1）客人要求如圖6。

    2）一次試做時鋁板按1：1鉆孔，壓合后NPTH孔到孔距離測量數(shù)據(jù)。

    從圖7、圖8的測量數(shù)據(jù)來看，不論是長邊還是短邊，隨著尺寸加大，漲縮越明顯，需調(diào)整補(bǔ)償系數(shù)。

    3）鋁板鉆孔時長邊預(yù)補(bǔ)+4.5%%，短邊+4%%，壓合后NPTH孔到孔距離測量數(shù)據(jù)，見圖9。

    調(diào)整補(bǔ)償系數(shù)前板子呈縮的趨勢，此時無論如何調(diào)整鉆孔程式和鉆機(jī)精度都無法滿足客戶的公差要求，而在調(diào)整后，減去了板材漲縮的影響，只要做好鉆機(jī)的日常保養(yǎng)和維護(hù)，在機(jī)器RUN OUT符合要求(一般≤15um)的情況下，NPTH孔到孔距離就可以滿足公差要求。

    3.4 層壓對位方式

    1）設(shè)計(jì)專用PIN釘如下圖10，先取一塊0.3mm的FR-4板，按此料號的孔位只鉆2.45mm的孔，然后將PIN釘用雙面前固定在板上，制作成一個專用對位釘床。

    2）將假貼了純膠膜且鑼成單PCS的FR-4板套在PIN上，一片板套完后再把鋁板套在PIN上。

    3）三者套好后一起過假貼機(jī)，當(dāng)FR-4與鋁基假貼完成后，專用對位釘床即可取出用于下一片板的FR-4與鋁基對位。

    3.5 客人對沉頭孔深度有要求，而在孔上再沉頭無法測深度，為改善此問題，程式設(shè)計(jì)時在板邊先做8個沉頭孔(未鉆孔，直徑同板內(nèi)設(shè)計(jì))，待板邊沉頭孔深度，直徑確認(rèn)OK后再沉板內(nèi)的孔。

    四、過程中異常處理情況

    成品清洗時盲孔區(qū)域金面氧化問題。

    1）成品板在水平線以正常速度3m/min清洗后，盲孔區(qū)域的金面氧化嚴(yán)重，將速度降至1.5m/min仍無法克服。

    2）烘烤120℃/30min后以1.5m/min過水平線，金面氧化。

    3）用氨水擦拭金面后以1.5m/min過水平線，金面氧化。

    4） 修改作業(yè)流程，F(xiàn)R-4壓合前正常過前處理，壓合后不過任何水平線，所生產(chǎn)的板無氧化。

    通過上述層別試驗(yàn)得知，在未改流程前，因成品板厚達(dá)1.8mm，板子吸收的熱量多，普通水平線的吹烘干無法去除盲孔內(nèi)的水份，而在壓合前，板厚只有約0.3mm，過水平線時盲孔內(nèi)的水份可以烘干，后制程在不接觸水的情況下不會發(fā)生氧化問題。

    五、結(jié)束語

    有盲孔設(shè)計(jì)、且單PCS FR-4尺寸比鋁基要小的單面三層階梯鋁基板作為一種新的結(jié)構(gòu)，能滿足客戶布線、散熱、絕緣等各方面的要求，本文結(jié)合金屬基板的一些流程特性，通過不斷優(yōu)化和探索，總結(jié)了此類板的制作方法，供行業(yè)同仁參考。

來源：一種盲通孔鋁基板制作技術(shù)探討