CN112888198A - 多层盲埋孔导热厚铜板生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，包括：所述多层盲埋孔导热厚铜板在压合前，向导热材料中添加氧化铝、氧化镁、氮化物等导热填充物，板对位方式采用手动PIN LAM系统，对位精度小于0.025mm；对位用的孔采用钻出以减少打靶导致的误差；正式压合前先抽真空3‑5分钟,真空度达到680mmhg后启动热压；每次压合完，用三次元测量其涨缩，根据其涨缩重新绘线路菲林及钻带，以确保钻孔与图形的对准度。本发明可利用生产FR4的厚铜多层板工艺来生产导热厚铜盲埋孔板，对一些工序的工艺参数进行优化，以达到客户要求，特别是层间偏差、盲埋孔、厚铜、导热性能。
Description
技术领域
本发明涉及电路板生产领域，特别涉及一种多层盲埋孔导热厚铜板生产方法。
背景技术
目前市场上多层厚铜板，主要应用于各电子、电源和通讯领域，其主要材料是玻璃纤维环氧树脂覆铜板(FR4)，这种材料几乎不导热。
现在市场上新出的一些多层厚铜板，有盲埋孔设计，盲孔层采用薄铜，其他层则是厚铜，同时不采用玻璃纤维环氧树脂覆铜板，而是采用一些导热的材料，这些材料导热系数一般为：2-5W/(m·K),也叫瓦/米·度。即：在稳定的传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度(K，℃)，在1秒钟内，通过1平方米面积传递的热量。
因导热材料与FR4材料在性能上有差异，同时铜厚的不对称，盲孔层是薄铜，其他层是厚铜，导致加工过程中出现翘曲问题、过水平线时上下层喷淋压力不同的问题；另外由于材料中添加了一些填充物，这些填充物硬度相对更高，流动性更差，生产难度更大，一些设计需要数次压合、数次钻孔、数次电镀等多次加工。
发明内容
本发明提供了一种多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，包括：所述多层盲埋孔导热厚铜板在压合前，向导热材料中添加氧化铝、氧化镁、氮化物等导热填充物，板对位方式采用手动PIN LAM系统，对位精度小于0.025mm；对位用的孔采用钻出以减少打靶导致的误差；正式压合前先抽真空3-5分钟,真空度达到680mmhg后启动热压；热压时，使用以下压合参数：进炉温度180℃、压合温度210-260℃、压力2.0-4.0MPa，其中260℃、4.0MPa的条件要保持120-180min，总压合时间240-300min；冷压时间120-180min,冷压压力2.5-3.5MPa，以释放板的内部应力，使其平整、不再翘曲；每次压合完，用三次元测量其涨缩，根据其涨缩重新绘线路菲林及钻带，以确保钻孔与图形的对准度。
优选地，采用激光钻孔钻盲孔，激光能量在试首板时需要微切片确认，盲孔要完全钻到第二层铜层，底部不能有树脂残留，第二层铜层不能被打穿，同时孔壁粗糙度小于20um。
优选地，采用机械钻孔钻埋孔与通孔，使用金钢石涂层钻咀，钻孔参数为：下刀速2-4m/min、退刀速7-12m/min、转速15-25KRPM、切削量0.2-0.3mm/圈)钻刀寿命300-500孔/支、叠板数1PNL/叠；如果铜总厚度超过1.0mm,则一个孔分成至少两次钻出。
优选地，采用水平化学镀铜,避免盲孔内有气泡造成孔内开路，化学镀铜前过高压清洗与超声波清洗,将盲孔内的异物全部清洗/震出来；电镀铜缸不采用打气搅拌,采用高速循环搅拌,避免盲孔内有气泡造成盲孔孔内无铜，电镀铜缸必须要用震动装置,振幅≥25mm/s。
优选地，在成型时，使用涂层双刃锣刀，工艺参数为：下刀速2-5m/min、退刀速10-15m/min、转速10-20KRPM、锣刀寿命3-6m/支、叠板数1-2PNL/叠。
由于采用了上述技术方案，本发明可利用生产FR4的厚铜多层板工艺来生产导热厚铜盲埋孔板，对一些工序的工艺参数进行优化，以达到客户要求，特别是层间偏差、盲埋孔、厚铜、导热性能。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明中的多层盲埋孔导热厚铜板生产技术的关键技术要点包括：(1)、压合；(2)、激光钻孔；(3)、机械钻孔；(4)、化学镀铜与电镀铜；(5)成型。
下面分别对上述关键技术要点的控制方法进行详细说明。
(1)压合
A、因为导热材料里加了很多导热填充物，如：氧化铝、氧化镁、氮化物等，这些填充物流动性相对较差，加上厚铜设计，因此，热压程式与FR4会不一样，压力更加大(FR4的压力一般是：1.5-3MPa，导热材料的压力一般达：2-4MPa)，热压时间更加长(FR4热压时间一般：150-180min，导热材料热压时间一般：240-300min)，否则容易出现压合气泡/空洞/填胶不足，导致产品在终端客户使用时，可能会出现放电/短路等问题。
B、因为压力大，热压时间长，同时容易出现层间偏差，因此，这类板对位方式采用手动PIN LAM系统(PCB行业高难度多层板专用系统)，对位精度小于0.025mm。
C.对位用的孔，采用钻出，不用打靶的方式打出，这样可减少打靶导致的误差。
D.正式压合前,要先抽真空:3-5分钟,真空度达到680mmhg后启动热压
E.使用特别的压合参数[进炉温度(180℃)、压合温度(210-260℃)、压力(2.0-4.0MPa)、其中260℃，4.0MPa的条件要保持120-180min，总压合时间240-300min]
F.冷压时间:120-180min,冷压压力:2.5-3.5MPa，经过长时间的冷压，可释放板的内部应力，使其平整，不再翘曲.
G.每次压合完，用三次元测量其涨缩，根据其涨缩重新绘线路菲林及钻带，以确保钻孔与图形的对准度。
(2)激光钻孔
A、激光钻孔的材料一般是RCC材料(涂树脂铜箔)，激光能量相对比较小。因导热材料里有很多填充物，激光能量需要更大。因厂商的材料，填充物的差异，能量大小不同。在试首板时，需要微切片确认，盲孔要完全钻到第二层铜层，底部不能有树脂残留，第二层铜层不能被打穿，同时孔壁粗糙度小于20um。
(3)机械钻孔(埋孔与通孔的钻孔)
A、因材料比较硬，钻咀容易磨损，需使用金钢石涂层钻咀，使用特别的参数[下刀速(2-4m/min)、退刀速(7-12m/min)、转速(15-25KRPM)、切削量(0.2-0.3mm/圈)、钻刀寿命(300-500孔/支)、叠板数：1PNL/叠。
B、铜总厚度超过1.0mm,一个孔分成至少两次钻出。
(4)化学镀铜与电镀铜
A、化学镀铜前过高压清洗(高压水洗压力:3-5kg/cm2)与超声波清洗,将盲孔内的异物全部清洗/震出来.
B、采用水平化学镀铜,避免盲孔内有气泡造成孔内开路.
C、电镀铜缸不采用打气搅拌,采用高速循环搅拌,避免盲孔内有气泡造成盲孔孔内无铜。
D、电镀铜缸必须要用震动装置,振幅≥25mm/s.
(5)成型
A、使用涂层双刃锣刀，工艺参数包括：[下刀速(2-5m/min)、退刀速(10-15m/min)、转速(10-20KRPM)、锣刀寿命(3-6m/支)、叠板数(1-2PNL/叠)]。
下面，以一个具体的实施例，对本发明的方法进行详细说明，上述各关键控制点相应地被应用于下述方法的相应步骤中。
步骤1，内层开料：根据设备制程能力、板材利用率来设定工作板的大小，然后将板材开成相应的尺寸即可。
步骤2，埋孔钻孔：在板面上钻出通孔，经化学镀铜与电镀铜后，实现PCB内部上下层铜的电性能导通，在该工序，钻孔品质要严格控制。孔内粗糙度不允许过大，不允许有毛刺、披锋、基材受损/变形等问题。
步骤3，化学镀铜：就是在埋孔的孔内镀上一层薄铜，实现板的上下层电性能导通。
步骤4，电镀铜：对埋孔内的铜及表面的铜进行加厚，使盲孔孔内铜厚达到客户的要求，以确保终端客户的电性能要求。
步骤5，图形转移:根据客户的资料，把图形从底片转移到工作板上。
步骤6，酸性蚀刻:使用真空蚀刻机，利用酸性的蚀刻药水(次氯酸钠、盐酸、添加剂)，把客户需要的图形全部咬蚀出来，由于盲孔层与其他层铜厚不一样，上下药水喷淋压力都不一样，该工序品质要重点控制，线宽/线距必须控制在合格范围内.
步骤7，自动光学检查：使用自动光学扫描检测仪器，根据工程资料与蚀刻出来的线路对比,确认蚀刻后线路的品质。
步骤8，压合：通过真空热压机，使用专用的压板程式，将不同的线路层压在一起，品质要点：板厚及公差都要合格，热冲击、回流焊与环境试验测试无分层/起泡问题。
步骤9，激光钻孔:利用激光钻孔机在板上钻出盲孔.品质要点:盲孔底部不能用树脂残留,孔壁粗糙度不可大于20um，底部的铜厚不能被打穿.
步骤10，碱性蚀刻:使用真空蚀刻机，利用碱性的蚀刻药水(氯化铜、氨水、添加剂)，把客户需要的图形全部咬蚀出来，由于盲孔层与其他层铜厚不一样，上下药水喷淋压力都不一样，该工序品质要重点控制，线宽/线距必须控制在合格范围内.
步骤11，低阻测试：利用四线测试原理，在每次蚀刻后，都对埋孔、盲孔及通孔进行阻值测试，将孔内开路，孔铜不足的板挑选出来(孔开路的阻值为无穷大，孔铜不足的，阻的阻值偏大)。
步骤12，阻焊：根据客户的要求，在电路板面上印刷一层绝缘的油墨(根据客户要求，有绿油、红色、蓝色、白色油墨等)，但要插件与贴片的焊盘全部露出来。
步骤13，文字:利用网版或字符喷墨机将客户的一些标识字母、图形及公司Logo印上去、便于终端客户的识别；品质要点：字体不允许模糊不清。
步骤14，表面处理：根据客户的要求做表面处理，如：化学镀银、化学镀锡、化学镀镍金、有机保焊膜、无铅喷锡等工艺，该工序品质要点：表面处理的厚度必须符合客户要求，同时要有良好的焊接性能。
步骤15，成型：利用数控锣机或CNC把有效单元生产出来。品质要点：外形尺寸必须符合要求。
步骤16，开短路测试：对工作板进行开短路测试，如发现有开短路，需报废处理。
步骤17，导热测试：根据客户要求对成品抽样进行导热测试，导热率要达到客户标准
步骤18，终检：根据IPC标准或客户标准对产品进行检查，合格的板即可包装。
步骤19，包装：根据客户要求的包装方式进行包装，一般有热塑包装与铝箔包装两种。
由于采用了上述技术方案，本发明可利用生产FR4的厚铜多层板工艺来生产导热厚铜盲埋孔板，对一些工序的工艺参数进行优化，以达到客户要求，特别是层间偏差、盲埋孔、厚铜、导热性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，其特征在于，包括：
所述多层盲埋孔导热厚铜板在压合前，向导热材料中添加氧化铝、氧化镁、氮化物等导热填充物，板对位方式采用手动PIN LAM系统，对位精度小于0.025mm；对位用的孔采用钻出以减少打靶导致的误差；
正式压合前先抽真空3-5分钟,真空度达到680mmhg后启动热压；
热压时，使用以下压合参数：进炉温度180℃、压合温度210-260℃、压力2.0-4.0MPa，其中260℃、4.0MPa的条件要保持120-180min，总压合时间240-300min；
冷压时间120-180min,冷压压力2.5-3.5MPa，以释放板的内部应力，使其平整、不再翘曲；
每次压合完，用三次元测量其涨缩，根据其涨缩重新绘线路菲林及钻带，以确保钻孔与图形的对准度。
2.根据权利要求1所述的多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，其特征在于，采用激光钻孔钻盲孔，激光能量在试首板时需要微切片确认，盲孔要完全钻到第二层铜层，底部不能有树脂残留，第二层铜层不能被打穿，同时孔壁粗糙度小于20um。
3.根据权利要求1所述的多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，其特征在于，采用机械钻孔钻埋孔与通孔，使用金钢石涂层钻咀，钻孔参数为：下刀速2-4m/min、退刀速7-12m/min、转速15-25KRPM、切削量0.2-0.3mm/圈)钻刀寿命300-500孔/支、叠板数1PNL/叠；如果铜总厚度超过1.0mm,则一个孔分成至少两次钻出。
4.根据权利要求1所述的多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，其特征在于，采用水平化学镀铜,避免盲孔内有气泡造成孔内开路，化学镀铜前过高压清洗与超声波清洗,将盲孔内的异物全部清洗/震出来；电镀铜缸不采用打气搅拌,采用高速循环搅拌,避免盲孔内有气泡造成盲孔孔内无铜，电镀铜缸必须要用震动装置,振幅≥25mm/s。
5.根据权利要求1所述的多层盲埋孔导热厚铜板生产方法，其特征在于，在成型时，使用涂层双刃锣刀，工艺参数为：下刀速2-5m/min、退刀速10-15m/min、转速10-20KRPM、锣刀寿命3-6m/支、叠板数1-2PNL/叠。
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| CN109561605A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-02 | 深圳市景旺电子股份有限公司 | 一种多层板压合涨缩数据的抓取方法及多层板的制作方法 |
| CN110871610A (zh) * | 2018-08-30 | 2020-03-10 | 深圳市昱谷科技有限公司 | 纳米碳纤维复合材料覆铜板 |
-
2020
- 2020-12-30 CN CN202011604226.4A patent/CN112888198A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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