背钻孔树脂塞孔的爆孔原因及改善对策

崔小超 邹金龙 李香华

（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）

0 前言

随着信息化产业的不断推动，数字信号传输的速度越来越快，频率越来越高，以及大功率功放器的运用，传统设计的PCB板已经不能满足这种高频电路的需求。一些技术领先的交换机生产企业越来越重视对于信号的完整性传输研究，且已证明PTH（镀通孔）无用孔铜部分有着重大影响，背板产品根据需求产生，使用背钻技术去除这部分孔可以降低成本满足高频、高速的性能。但过电性质的背钻孔长期暴露在空气中易氧化，在封装过程中可能流入锡膏影响信号传输，于是客户就提出了对背钻孔树脂塞孔的要求。

背钻产品为我公司今年重点研发产品，客户要求背钻孔使用树脂塞孔工艺，我公司在研发背板产品在树脂塞孔流程时，背钻孔塞树脂经高温后出现孔口爆孔问题，导致背钻孔孔口树脂凹陷。文章研究重点为针对背钻孔孔口爆孔现象，对影响背钻孔孔口爆孔的各种因素进行分析验证，找出了影响背钻孔树脂塞孔孔口爆孔的主要原因，通过验证后最终解决了背钻孔塞树脂后孔口爆孔问题。

1 原因分析

1.1 爆孔和气泡对比

外观对比：如图1（a）所示，对爆孔缺陷板从外观分析爆孔位置周围呈明显的发白，有明显的凹陷；对气泡缺陷板从外观分析气泡位置平滑。

切片对比：如图1（b）所示，爆孔位置从背钻与通孔交界位置开始形成爆孔，爆孔位置大且不规则，并在通孔位置未出现气泡问题；气泡位置不在背钻与通孔交界位置，气泡小且规则，在通孔位置未见气泡。

1.2 塞孔印刷试验

针对产品缺陷对丝印机、塞孔面向、印刷方式进行对比验证。其中在制板塞孔前均不烘烤，印刷后固化参数均为75 ℃×30 min＋100 ℃×30 min＋150 ℃×30 min，验证结果见表1所示。通过对丝印机、塞孔面向、印刷方式进行对比都存在气泡和爆孔问题，证明背钻孔孔口爆孔与此三项影响因素都没有直接的关系。

表1 不同丝印机、塞孔面向、丝印方式对比试验结果表

1.3 因子寻找

进一步对缺陷板分析和查找原因，发现所有爆孔位置有明显的应力痕迹，怀疑背钻孔有水或者其他物质，在树脂塞孔高温固化过程中对树脂油墨形成冲击导致爆孔问题的产生。因此考虑塞孔前高温烘烤温度、塞孔前高温时间、塞孔油墨凝固温度前低温时间，对几个因子进行组合试验。

2 试验过程及结果

2.1 正交试验设计

根据背钻板树脂塞孔流程、树脂塞孔油墨特性，定下了如下影响因素：

（1）塞孔前高温烘烤温度：考虑孔内气体、板材气体释放问题。由于板材Tg为150 ℃，因此高温时温度按Tg＋0、Tg＋10 ℃、Tg＋20 ℃进行设计；

（2）塞孔前高温时间：考虑气体挥发的时效性，烤板时间按照2 h、4 h进行设计；

（3）树脂固化时间：我公司现在使用树脂产品为三荣树脂PHP 900 IR-6P，树脂凝固温度为100 ℃，考虑气泡在塞孔过程中的释放过程，采用延长低温时间、直接高温固化进行试验设计。

具体试验设计影响因素如表2所示。本试验过程中使用的是三荣专用树脂塞孔油墨PHP 900 IR-6P。

表2 背钻孔树脂塞孔爆孔影响因素表

根据上述影响因素，设计3因子3水平的试验，全因子试验组合为27组，根据田口试验，将试验优化到9组试验，具体见表3所示。

表3 背钻孔树脂塞孔爆孔试验设计表

每种试验方案设计10 PNL产品，共计90 PNL产品。试验采用评分原则对本次试验组合进行评比，采用良率的方式进行对比，良率越高，试验效果越好（本试验为望大特性）。

2.2 试验结果

根据上述试验设计，背钻孔树脂塞孔测试结果如表4所示。表中A代表塞孔前烤板温度、B代表塞孔前烤板时间、C代表高温固化参数。

表4 背钻孔树脂塞孔爆孔试验结果表

2.3 试验小结

综合上述试验结果可以得出以下结论。

（1）试验六、试验八两个组合试验的合格率为100%，满足测试要求。

（2）通过试验计算可以看出，树脂塞孔前高温烤板和树脂塞孔固化参数影响波动较大，温度每变化10 ℃都会有显著变化，树脂塞孔前温度时间达到2 h后的变化开始变小（如图2所示）。

（3）通过试验计算，得到的最优组合是塞孔前高温170 ℃×4 h、塞孔后直接按照高温固化150 ℃×30 min为最佳条件。但考虑到试验组合八中，高温时间2 h就可以满足要求，后续直接选用试验八组合开始小批量制作，小批量制作的产品均未发现孔口气泡和爆孔问题，品质合格。

3 结论

通过以上试验表明，在树脂塞孔前高温烤板170 ℃×2 h可以有效地解决爆孔问题，说明在树脂凝胶过程中孔内有气体释放，导致出现爆孔问题。造成此问题的主要原因有以下两点：

（1）板材本身在高温固化过程中释放气体，由于背钻位置的铜被蚀掉，板材内的气体从背钻位置开始释放，导致爆孔现象发生；

（2）由于背钻工艺中有退锡流程，有药水残留，导致在高温过程中发生分解产生气体，导致爆孔现象发生。

随着树脂塞孔工艺的不断发展，越来越多的产品会用到树脂塞孔工艺，出现的问题也越来越多，只有从实际的问题缺陷进行分析，通过不断摸索提升，才能找到适合自己公司的工艺条件，提升树脂塞孔的工艺能力。文章难免有不足或谬误之处，望同行给予批评指正，为行业发展共同努力。