超薄類撓性板單面真空熱壓半固化片填孔工藝研究
發(fā)布日期:2023-08-03
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。