一种含凸台铜基印制板制作技术

2022-06-25姚双佳孔祥国

印制电路信息 2022年4期

姚双佳孔祥国

（苏杭电路有限公司，江苏昆山 215300）

1 背景描述

当前，高性能印制电路板（PCB）的特征体现在高速高频信号传输完整性，还有的是导热性(散热性)。要求导热性的PCB一种简单的做法是采用导热性佳的介质基板，但导热性有限；现在对于有较高导热性的PCB是采用金属板衬底的基板。本文叙述的是一种特殊的铜基PCB制作技术。

我公司接到客户一种汽车转向灯用PCB订单，该PCB以铜板衬底并带有铜凸台的金属基单面板，将原先的散热方式改为铜基直接散热，如图1所示。这样大大地提高了铜基板的散热效果，满足更大电流散热要求，应用在汽车板上提升产品高导热和高可靠性。

图1 铜基印制板的不同散热结构

2 产品结构与工艺

产品是铜基单面印制板，图2是PCB实样表面铜凸台位置，及截面结构。

图2 PCB实样表面与铜凸台截面结构

3 加工难点

3.1 基本工艺流程和重点

由于铜基板不是一个平面，没有现存的铜基覆铜板购买。自制含凸台的铜基覆铜板，然后制作线路图形和完成印制板成品。基本工艺流程如图3所示。

图3 基本工艺流程图

管控重点工序为：蚀刻、开槽、压制，具体要求如下。

（1）铜板蚀刻深度管控要求0.145 mm～0.16 mm；凸台长度控制：8.7mm±0.2 mm，宽度控制2.0 mm±0.1 mm；

（2）半固化片开槽要求宽度尺寸2.20 mm±0.10 mm，长度尺寸9.00 mm±0.20 mm；

（3）层压对准度要求，按常规层压对位制程能力±0.10 mm，加严管控按照±0.075 mm。

3.2 项目主要工作

为满足客户对特殊工艺板加工要求，由工程部，工艺部，生产部,品管部参与组成项目组。召集项目主要成员开会分析讨论相关事项，并布置工作任务，具体内容如下。

（1）控制铜板蚀刻深度0.145～0.160 mm，由工艺部做实验板确认铜板均匀性，蚀刻参数有温度，速度，药水浓度等控制，还包括在蚀刻线上放板位置。

（2）半固化片开槽尺寸和层压对准度控制，有工艺技术专人跟进生产。

（3）根据分析重点因素投料试制样板，进行DOE试验找出相应最佳生产参数。

（4）各重点工序品质部监控测量和抽测。

（5）待各项参数确定后,先投5PNL（在制板）试生产，首件板待测试板合格通过所有重点控制工序后，再紧跟正式生产小批量生产。

（6）总结生产经验与不足并规范化相关管控要求，规定工艺参数并标准化。

经过现场分析找出了几项重点因素，主要有：铜板蚀刻深度，铜凸台内槽尺寸，层压对准度，放板方式等几项重要因素。

4 项目DOE试验

4.1 DOE试验方案

为确定最佳工艺参数，达到制程能力，通过DOE实验设计，从而制定行之有效的生产参数。本次实验选定4个影响因素：铜板蚀刻深度、铣内槽宽度、放板方式、层压对准度，同时确定实验每因素有3个水平，如表1所示。确定实验9次完成，试验安排如表2所示。

表1 DOE试验因子表

表2 9次试验安排表

4.2 DOE测试实验过程

采用不同的参数分别做试板，每次测试以5PNL为一批，每次实验用同样的蚀刻线，同样的铣机。试板主要跟进流程为：流程设计→线路蚀刻→图形检测→成品检验等。数据收集和统计如表3所示，表中序号5为最佳实验数据。通过DOE试验得出最佳参数：（1）铜板蚀刻深度0.153 mm；（2）铣内槽宽度2.20 mm；（3）放板方式为正中放置；（4）层压对准度0.075 mm之内。生产过程中最重要的两项：铜板蚀刻深度和铣内槽宽度，再通过其他两项因素相辅相成，生产过程严格管控，以满足客户的要求。