CN114340161B - 一种5g高频多层fpc及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种5G高频多层FPC及其制备方法，涉及FPC加工技术领域。该制备方法包括以下步骤：叠构固定：依次叠放电木板、木浆板、第一散热板、待钻孔的5G高频多层FPC、第二散热板，固定，得到待加工样件；钻孔：以所述第二散热板为钻孔面在所述待加工样件上钻孔，所述钻孔的主轴转速为60‑115Krpm，进刀速为40‑80IPM，退刀速为190‑260IPM。该制备方法采用特定的机械钻孔工艺和辅料叠构，实现了5G高频多层FPC的机械钻孔，且钻出的孔的孔型、孔壁质量良好，胶内缩控制在20um以内，材料无拉扯，可以替代激光加工通孔的方法，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及FPC加工技术领域，特别是涉及一种5G高频多层FPC及其制备方法。
背景技术
近几年来，随着5G及其它通信技术市场的打开，以及相关产品生产技术能力的提升，高频FPC产品的生产加工已经从早期的高利润、高附加值向低成本、高效率转变，整个高频FPC的低成本生产时代即将到来，作为高频FPC加工中最重要，且加工成本最高的钻孔环节，降本增效已经急需被提上日程。
目前常用的3种钻孔方法为红外激光钻孔、紫外激光钻孔和机械钻孔。红外(CO2)激光钻孔属于非接触式加工，其原理是光热烧蚀原理，钻孔过程是板面吸收CO2激光后产生能量转换，当温度升高到熔点以上后，进行溶化、蒸发、等离子体喷溅形成微孔，具有加工质量好、加工效率高等特点。但是，由于铜箔表面反射率高，无法直接加工通孔、盲孔，需要通过开窗处理或者表面棕(黑)化处理，另外由于红外激光钻孔是采用热烧蚀原理，所以完成的孔是上大下小的“倒锥形”孔。
紫外激光钻孔也是属于非接触式加工，因紫外光波长短、材料吸收率高、加工速度快、热影响区小、可聚焦的光斑尺寸小的特点，微加工时候容易获得较高的加工精度和质量。但是，现阶段使用的都是纳秒级别的短脉冲紫外激光，虽然属于“冷加工”类型，但在加工高频产品的微孔时，也会产品热量堆积的现象，导致孔壁出现“热损伤”，孔壁情况好于红外激光，但是受技术特性的影响存在加工效率低、成本高以及产能提升困难的问题，而且加工孔径越大、孔数越多，以上缺点的影响也越大。
机械钻孔属于接触式加工，主要是高转速钻机带动钻刀在一定落速下钻穿线路板，具有加工效率高、通孔孔型好、加工成本低的特点，适合加工孔径大于100μm以上的通孔。但是，受限于加工方式，只能加工通孔，无法加工盲孔，受5G高频MPI材料特性的影响，目前还没有5G高频MPI材料采用机械钻孔加工通孔的工艺案例及参数。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种5G高频多层FPC的制备方法，该制备方法采用特定的机械钻孔工艺和辅料叠构，实现了5G高频多层FPC的机械钻孔，且钻出的孔的孔型、孔壁质量良好，胶内缩控制在20um以内，材料无拉扯，可以替代激光加工通孔的方法，降低生产成本。
为了达到上述目的，本发明提供了一种5G高频多层FPC的制备方法，包括以下步骤：
叠构固定：依次叠放电木板、木浆板、第一散热板、待钻孔的5G高频多层FPC、第二散热板，固定，得到待加工样件；
钻孔：以所述第二散热板为钻孔面在所述待加工样件上钻孔，所述钻孔的主轴转速为60-115Krpm，进刀速为40-80IPM，退刀速为190-260IPM。
本发明人在研究过程中发现，目前市面上广泛使用的5G高频多层FPC多由5G高频MPI材料制成，而5G高频MPI材料韧性高，受常规机械钻孔的加工特性影响，在加工过程中钻针与材料间存在及其严重的拉扯，出现胶内缩严重和孔型质量差的问题，进而影响整个孔金属化质量。因此，本发明人采用上述特定的辅料叠构和钻孔工艺，通过散热板给钻针散热，清洁钻针，通过木浆板来确认机台下针深度，同时清洁钻针；同时，采用上述主轴转速，能够通过低转速减少水平方向钻针与材料的拉扯；采用上述进刀速，能够通过较慢的进刀速，降低竖直方向钻针对材料的冲击，避免钻针在孔内长时间空转；采用上述退刀速，能够通过较慢的退刀速，降低竖直方向钻针对材料的拉扯，避免钻针在孔内长时间空转。
在其中一个实施例中，所述钻孔的主轴转速为70-105Krpm，进刀速为50-70IPM，退刀速为200-250IPM。
采用上述主轴转速、进刀速和退刀速搭配使用，能更好地避免钻针对材料的拉扯。
在其中一个实施例中，所述5G高频多层FPC由5G高频MPI制得。
5G高频MPI材料的韧性高，受常规机械钻孔的加工特性影响，在加工过程中钻针与材料间存在及其严重的拉扯，出现胶内缩严重和孔型质量差的问题，进而影响整个孔金属化质量，而采用上述特定的辅料叠构和机械钻孔工艺，能够在5G高频多层FPC上实现较好的机械钻孔效果。
在其中一个实施例中，所述木浆板的厚度为2-3mm，所述第一散热板的厚度为0.3-1mm，所述第二散热板为0.3-1mm。
采用上述厚度的辅料叠构，才会有较好的清洁钻针、避免钻针拉扯材料的技术效果。
在其中一个实施例中，所述第一散热板为冷冲板，所述第二散热板为冷冲板和/或镀膜铝片。
第二散热板采用冷冲板和/或镀膜铝片，是因为两种原料均能在钻孔过程中，给钻针散热，并清洁钻针，实现较好的孔壁质量，同时还使操作人员可以增加叠放FPC的数量，降本增效，而第一散热板选择冷冲板是因为冷冲板的硬度比镀膜铝片及木浆垫板大，可以增加对FPC的向上支撑力，避免由于垫板硬度不够出现的孔口质量问题。
在其中一个实施例中，所述冷冲板是酚醛垫板。
在其中一个实施例中，所述木浆板是木浆垫板。
采用上述木浆板，能在确认机台下钻深度的同时，清洁钻针。
在其中一个实施例中，所述制备方法还包括位于所述钻孔步骤之后的孔金属化前处理和孔金属化处理。在其中一个实施例中，所述钻孔步骤采用钻孔机实现，按照预定尺寸选择钻针。
采用钻孔机搭配上述钻孔工艺，能有效实现在5G高频多层FPC上通过机械方式钻孔的需求，且孔壁质量好，材料无拉扯。
本发明还提供了一种5G高频多层FPC，采用所述制备方法制得，所述钻孔步骤制得的孔为通孔或埋孔，所述孔的胶内缩≤20um。
在其中一个实施例中，所述孔的孔径为0.1mm或0.15mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种5G高频多层FPC及其制备方法，该制备方法采用特定的机械钻孔工艺和辅料叠构，实现了5G高频多层FPC的机械钻孔，能够通过机械钻孔的方式在5G高频多层FPC上钻出直径为0.10mm和0.15mm的通孔，且钻出的孔的孔型、孔壁质量良好，胶内缩控制在20um以内，材料无拉扯，可以替代激光加工通孔的方法，降低生产成本；同时，制备得到的5G高频多层FPC，其产品品质满足国际标准IPC-6013的质量要求。
附图说明
图1为实施例1中高频带胶多层FPC的横截面图；
图2为实施例1中叠构方式的示意图；
图3为实施例1中待加工样件的示意图；
图4为实施例1制备得到的5G高频多层FPC在机械钻孔后的通孔切片图；
图5为实施例1制备得到的5G高频多层FPC在孔金属化处理之后的通孔切片图；
图6为对比例1制备得到的5G高频多层FPC在机械钻孔后的通孔切片图；
图7为对比例2制备得到的5G高频多层FPC在机械钻孔后的通孔切片图；
图8为对比例3制备得到的5G高频多层FPC在机械钻孔后的通孔切片图；
其中，1为冷冲板，2为高频带胶多层FPC，3为冷冲板，4为木浆板，5为电木板，6为钻孔机台面。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
定义：
本发明所述的5G高频多层FPC：指使用至少2张高频柔性电路材料(MPI)结合高频纯胶，经过压合制成的，适用于第五代移动通信技术和10GHz以上频段的多层FPC。
高频：10GHz以上频段。
电木板：又叫胶木板、酚醛层压纸板，是使用品质优良的漂白木积纸及棉绒纸做为补强物，并以高纯度、全合成的石化原料所反应制成的酚醛树脂做为树脂粘合剂制造而成的木板。
镀膜铝片：指以铝箔为基材，在铝箔表面覆一层润滑材料，形成的铝片。
孔金属化前处理：指钻孔后，孔金属化前对钻孔孔内、孔壁的清洁及处理，包括等离子、除胶等。
孔金属化处理：指各层印制导线在孔中用化学镀和电镀方法使绝缘的孔壁上镀上一层导电金属使之互相可靠连通的工艺。
MPI：指经过改性处理的PI(聚酰亚胺)材料。
通孔：指孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。
胶内缩：又称为去钻污，指钻孔、孔金属化前处理过程中，对孔内挠性粘合剂的拉扯及去除。
来源：
本实施例所用的试剂、材料、设备如无特殊说明，均为市售来源；实验方法如无特殊说明，均为本领域的常规实验方法。
实施例1
一种5G高频多层FPC。
所述5G高频多层FPC采用日立Mark-50钻孔设备，通过以下制备方法得到。
制备高频带胶多层FPC：采用5G高频MPI材料，低温压合，所述低温压合步骤的压合温度为200℃，压合压力为350Psi，压合时间为240min，即得所述高频带胶多层FPC。
所述高频带胶多层FPC的厚度为0.4-0.6mm，该高频带胶多层FPC的横截面如图1所示，是2+1+1结构，1、1、2指图1中的铜面(Cu层)，合计4层板。
叠构固定：在机械钻孔机台面上，由下至上依次叠放电木板、木浆板、第一散热板、高频带胶多层FPC、第二散热板，采用pin钉固定，得到待加工样件，所述叠构方式如图2所示，所述待加工样件如图3所示。
选择程序和加工参数：在机台内设置加工参数为：加工通孔孔径为0.15mm，主轴转速为70-105Krpm，进刀速为50-70IPM，退刀速为200-250IPM。
钻孔：领取钻针，按照上述参数，以所述第二散热板为钻孔面在所述待加工样件上钻孔。
观察：将经过机械钻孔后的样件，在加工出通孔的地方，选取、制作切片。
孔金属化前处理：将经过机械钻孔后的样件，进行孔金属化前处理，所述孔金属化前处理包括以下步骤：等离子处理、高压水洗和除胶；其中，等离子处理15min，高压水洗的速度为3m/min，除胶的速度为3m/min。
孔金属化处理：将经过孔金属化前处理的样件，进行孔金属化处理，通过GCE线进行孔金属化处理，电流强度为1.5ASD，处理时间为80min，即得到所述5G高频多层FPC，在该样件具有通孔的地方，选取、制作切片。
在本实施例中，所述第一散热板、第二散热板均为冷冲板，而冷冲板采用厚度为0.5mm的酚醛垫板；所述木浆板是厚度为2.5mm的木浆垫板。
对比例1
一种5G高频多层FPC。
所述5G高频多层FPC采用日立Mark-50钻孔设备，通过以下制备方法得到。
钻孔步骤中的参数设定为：主轴转速为90Krpm，进刀速为50IPM，退刀速为300IPM；除此以外，其他步骤与实施例1相同。
对比例2
一种5G高频多层FPC。
所述5G高频多层FPC采用日立Mark-50钻孔设备，通过以下制备方法得到。
钻孔步骤中的参数设定为：主轴转速为130Krpm，进刀速为50IPM，退刀速为250IPM；除此以外，其他步骤与实施例1相同。
对比例3
一种5G高频多层FPC。
所述5G高频多层FPC采用日立Mark-50钻孔设备，通过以下制备方法得到。
叠构固定步骤中，在机械钻孔机台面上，由下至上依次叠放电木板、木浆板、高频带胶多层FPC、散热板；并且钻孔步骤中的参数设定为：主轴转速为90Krpm，进刀速为50IPM，退刀速为250IPM；除此以外，其他步骤与实施例1相同。
实验例
1、对上述实施例和对比例的钻孔情况进行检测。
检测方法为：上述实施例和对比例制备得到的5G高频多层FPC，均分别在孔金属化前处理之前，和孔金属化处理之后，在加工出通孔的地方，选取、制作切片，然后采用金相显微镜观察、拍照。
检测结果：实施例1的5G高频多层FPC，机械钻孔后，孔金属化前处理之前，通孔切片如图4所示；孔金属化处理之后，通孔切片如图5所示。
对比例1的5G高频多层FPC，机械钻孔后，孔金属化前处理之前，通孔切片如图6所示，可见当退刀速为300IPM时，孔壁基材部分在竖直方向有明显的拉扯。
对比例2的5G高频多层FPC，机械钻孔后，孔金属化前处理之前，通孔切片如图7所示，可见当主轴转速为130Krpm时，孔壁基材及AD(挠性粘合剂)在水平方向有明显的拉扯。
对比例3的5G高频多层FPC，机械钻孔后，孔金属化前处理之前，通孔切片如图8所示；可见当叠构固定步骤中，取消高频带胶多层FPC下方的冷冲板时，会出现由于垫板支撑力不足导致的披锋及孔凸，同时会影响孔壁质量。
2、对上述实施例和对比例的胶内缩情况进行检测。
检测方法：依照标准IPC-6013D-CN 3.6.2.7进行检测。
检测结果：实施例1的胶内缩为3-7um；
对比例1的胶内缩为19-25um，且孔壁基材部分在竖直方向有明显的拉扯；
对比例2的胶内缩为16-32um，且孔壁基材及挠性粘合剂在水平方向有明显的拉扯；
对比例3的胶内缩情况为2-5um，但披锋及孔凸，同时会影响孔壁质量。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种5G高频多层FPC的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
叠构固定：依次叠放电木板、木浆板、第一散热板、待钻孔的5G高频多层FPC、第二散热板，固定，得到待加工样件；所述第一散热板为冷冲板，所述第二散热板为冷冲板和/或镀膜铝片；所述5G高频多层FPC由5G高频MPI制得；
钻孔：以所述第二散热板为钻孔面在所述待加工样件上钻孔，所述钻孔的主轴转速为70-105Krpm，进刀速为50-70IPM，退刀速为200-250IPM。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述木浆板的厚度为2-3mm，所述第一散热板的厚度为0.3-1mm，所述第二散热板为0.3-1mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冲板是酚醛垫板。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述木浆板是木浆垫板。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括位于所述钻孔步骤之后的孔金属化前处理和孔金属化处理。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钻孔步骤采用钻孔机实现，按照预定尺寸选择钻针。
7.一种5G高频多层FPC，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得，所述钻孔步骤制得的孔为通孔或埋孔，所述孔的胶内缩≤20um。
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