超厚铜印制板制造技术研究

2011-07-30 01:25谢长文张小强肖湘辉

印制电路信息 2011年1期

谢长文张小强肖湘辉

深圳市牧泰莱电路技术有限公司

1 前言

随着汽车电子以及电源通讯技术的快速发展，铜箔厚度为350μm及其以上超厚铜箔电路板逐渐成为一类具有广阔市场前景的特殊PCB板，受到越来越多的线路板制造商的关注，同时伴随着印制电路板在电子领域的应用越来越广，设备对印制板的功能要求也越来越高，我们的印制电路板将不仅要为电子元器件提供必要的电气连接以及机械支撑，同时也逐渐被赋予了更多的附加功能[1]，而能够将电源集成、提供大电流、高可靠性的超厚铜箔印制板逐渐成为PCB行业研发的热门产品，前景广阔。

本文讨论的是一种高导热、高载流量线路板。在普遍应用的线路板中，线路板表面铜厚主要要求在18μm、35μm、70μm、105μm左右，部分板件要求140μm。但随着产品要求的不断提高，PCB的导热性能和载流量也需进一步加强，因此有时需要铜厚更厚以及用金属基板作为底座的板件，下图为导线与载流量之间的关系：

图1 18um铜厚PCB上通过电流示意图

图2 35μm铜厚PCB上通过电流示意图

2 超厚铜板制作难点

现研究超厚铜板制作的厂家越来越多，很多的制作难点急需我们的解决，归纳下来主要有以下几点：

（1）材料购买。对于铜厚要求在350μm及以上的板材，市场无法购买，而如果采取薄铜板直接加厚成厚铜板工艺时，不仅镀铜时间长，成本高，且铜厚不均匀，对板件质量构成影响。

（2）图形制作与蚀刻技术。对于铜厚超厚板件，由于侧蚀效应严重，蚀刻后线宽较难保证，在设计线路时，布线密度受到极大限制。

（3）层压技术。铜箔太厚层压前需要进行填胶，容易造成厚度不均匀和介质层过薄的现象。

（4）钻孔与去钻污技术。一般超厚铜板孔径较大，孔数较少，必须采用专用的钻孔参数进行钻孔。

（5）阻焊技术。铜箔太厚导致阻焊制作时会造成线边严重堆油、线与线间不下油等异常。

3 常见制作方法分析

由于以上难点的约束，目前大多数厂家使用三种方法制作超厚铜印制板，按照制作特点本文对其分别命名为：电镀积层法，铜皮层压法，铜皮蚀刻层压法；

3.1 电镀积层法[2]

此方法是使用常用的铜厚为140μm的FR-4板材，制作成品铜厚达350μm的双面印制电路板，具体的实验流程如图3所示。

图3 实验流程图

3.1.1 制作方法分析

此种方法下料后先不进行钻孔而是把线路和阻焊做出来，然后通过在阻焊上反复沉铜电镀的方法使铜厚依次加成，至铜厚达到270μm左右时再进行钻孔，之后按正常双面板流程制作，最终得到我们需要的350μm左右超厚铜印制板，如图4所示：

图4 铜厚示意图

3.1.2 加工重点分析

（1）阻焊：此制作流程中，在最后一次印阻焊之前，前期印刷的阻焊油墨主要是用来铺平板面以利于后期干膜能贴紧，因此油墨高度与铜面高度应尽量保持一致。

（2）阻焊后的沉铜板电：因为此种制作方法需要在阻焊上重复的沉铜板电，故板在过除溶胀和除胶渣缸时需手动操作以控制浸泡时间，一般以浸泡4分钟左右为宜，浸泡时间过长容易导致油墨脱落。

（3）各阶段的图形转移：对图形对位的精度要求非常高，因为需要多次对位，很容易出现对偏，铜层移位的等现象，在实际制作时可借助LDI等设备来提高我们的对位精确。

3.2 铜皮直接层压法

顾名思义，此方法是用层压的方法直接压一张350μm的铜皮到基材上，具体流程见图5所示：

图5 实验流程图

3.2.1 制作方法分析

由于市场上几乎找不到350μm铜厚的覆铜板，而350μm左右的紫铜板却很容易能采购到，因此此种方法用厚铜皮层压来制作一个双面板，层压完后走正常双面板的流程，如图6所示：

图6 层压示意图

3.2.2 加工重点分析

（1）工程制作：此种制作方法在工程做线路补偿时一定要根据公司能力进行合理的补偿，以免蚀刻后侧蚀或到位而连接。

（2）钻孔：钻孔时要注意防止孔内铜刺，钻孔参数要根据机器等条件适当降低，防止断钻头和机器移位。

（3）蚀刻：因铜厚太厚需多次蚀刻，蚀刻时要注意毛边过大及流锡的问题。

（4）阻焊：阻焊制作是一个难点，因铜厚过厚，基材和铜有较大的落差，丝印无法达到刮刀推1至2刀使阻焊油填满基材，刮刀次数过多会造成油墨入孔，故必须先制作档点网只印基材位置。丝印时先以不同方向各印2至3次后检查丝印效果，需油墨填满基材位置，如未填满基材需印白纸清洁网版后，刮刀以不同方向再进行印两刀后检查。每印一片板后需印白纸清洁网版再印下一片，以免油墨入孔，印完之后必须水平放置4小时以上才能预烤。建议阻焊制作流程：使用只印基材的网版印单面基材→单面白网印刷→静置→预烤→单面曝光→显影→检验→单面固化→使用只印基材的网版印另一面基材→单面白网印刷→静置→预烤→单面曝光→显影→检验→固化→第二次双面印阻焊→正常制作。