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美萊特早新聞 散熱400W/m.k銅基雙面凸臺板制作技術(shù)
目前常規(guī)金屬基線路板的導(dǎo)熱系數(shù)在1-3W/m.k,制約其進(jìn)一步提高的因素是線路與金屬基之間有一層介質(zhì)層,金屬基材與需散熱的電子器件無法親密接觸,致使電子器件在使用過程中產(chǎn)生之熱量不能快速傳導(dǎo)出去,因此,如何從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上讓金屬基材與電子器件直接接觸,同時(shí)又滿足線路板必備的導(dǎo)電、布線要求成為技術(shù)關(guān)鍵。銅基凸臺板在設(shè)計(jì)就做到了線路與散熱分離,讓金屬基材與需散熱的電子器件直接親密接觸,導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)400W/m.k。
銅基凸臺板按結(jié)構(gòu)有銅基單面凸臺、銅鋁復(fù)合基單面凸臺和銅基雙面凸臺,行業(yè)內(nèi)均有量產(chǎn),但見諸報(bào)刊、雜志的文章很少。我司利用自主開發(fā)的高導(dǎo)熱絕緣層所制成的背膠銅箔和塞孔樹脂,所制作的銅基雙面凸臺板經(jīng)廠內(nèi)測試及客戶上線使用均符合要求。本文總結(jié)了制作過程中的一些經(jīng)驗(yàn)供業(yè)內(nèi)同行參考。
1銅基雙面凸臺板制作工藝研究
1.1產(chǎn)品制作基本信息
產(chǎn)品為銅基雙面凸臺,top與Bottom面均有凸臺和導(dǎo)線,且有PTH孔連接top與Bottom面
1.2主要制作難點(diǎn)簡析
(1)此結(jié)構(gòu)類似于銅基夾芯,有孔中孔設(shè)計(jì),對銅基絕緣材料、塞孔能力和可靠性要求高。
(2)兩面凸臺蝕刻深度控制,太低時(shí)壓合流膠會流至凸臺表面,削溢膠無法削干凈;太高則削銅量加大,有成品板厚偏薄隱患。
(3)凸臺蝕刻時(shí),絕緣樹脂孔表面的銅被樹脂保護(hù)住,無法蝕刻掉,高度與凸臺一致,層壓時(shí)此處會凸起,影響品質(zhì)。
1.3工藝制作流程
銅基制作流程:開料→一次鉆孔→鑼槽→棕化→貼保護(hù)膜→鉆導(dǎo)氣孔→絲印塞樹脂→特殊壓合→撕保護(hù)膜→削溢膠→內(nèi)層線路→蝕刻凸臺→控深鑼→棕化→假貼
RCC制作流程:開料→激光刻→假貼
主流程:壓合→削溢膠→二次鉆孔→沉銅→整板電鍍→外層線路→CCD打靶→防焊→字符→三次鉆孔→V-CUT→鑼板→通斷測試→高壓測試→OSP→FQC→包裝
1.4重難點(diǎn)工藝研究
1.4.1樹脂塞孔工藝
產(chǎn)品設(shè)計(jì)為top與Bottom面通過導(dǎo)通孔相連,因此在金屬化通孔的位置預(yù)先設(shè)計(jì)隔離環(huán),通過填充樹脂實(shí)施絕緣。根據(jù)我司作業(yè)標(biāo)準(zhǔn),樹脂孔比金屬化孔單邊預(yù)大0.7mm,且為保證樹脂與銅基的結(jié)合力,在塞樹脂前銅基須貼過棕化處理
為方便塞樹脂,銅基棕化前一面需貼綠色耐高溫保護(hù)膜,而因?yàn)橐麡渲目妆槐Wo(hù)膜封住,孔內(nèi)殘留空氣導(dǎo)致樹脂無法順利進(jìn)孔,絲印前需在保護(hù)膜上鉆導(dǎo)氣孔.
樹脂塞孔的關(guān)鍵點(diǎn):
1)保護(hù)膜上的導(dǎo)氣孔比待塞板上的孔要小,一般鉆0.4mm的導(dǎo)氣孔,一個(gè)孔或槽根據(jù)大小可鉆1-3個(gè)導(dǎo)氣孔,數(shù)量太多會造成樹脂從導(dǎo)氣孔中流出而導(dǎo)致塞孔不飽滿。
2)臺面上的導(dǎo)氣板一般采用FR-4大料開料時(shí)余下的邊料,厚度1.5mm,寬度1cm左右,架在臺面不能遮住板上的導(dǎo)氣孔,但又必須支撐板子,能夠在絲印時(shí)讓板面受力均勻。
3)因樹脂粘度高,常規(guī)9mm刮膠在絲印時(shí)形變量大,塞的樹脂量少,需選用2-3cm的厚刮膠,網(wǎng)版需選用鋁片網(wǎng)。
4)塞樹脂時(shí)只能一刀塞滿,不能分兩次塞,否則孔內(nèi)會藏留空氣無法排除。
5)每片板塞完后隔一張離型膜(離型膜與保護(hù)膜接觸),暫存于千層架上,待一個(gè)批量塞完后再一起送進(jìn)無塵室內(nèi)疊板、壓合。因?yàn)槿陿渲?,孔?nèi)會殘留少部分空氣,如不排出會影響絕緣效果,產(chǎn)生漏電不良,壓合的目的就是通過壓機(jī)抽真空讓孔內(nèi)氣泡排出,然后施加一定的溫度與壓力讓樹脂初步固化。
6)在特殊壓合后,板子上的保護(hù)膜須撕掉,然后將溢至板面的膠用不織布刷輪研磨干凈。
1.4.2凸臺蝕刻工藝
在凸臺蝕刻時(shí)一定要先試板,用深度規(guī)測量兩面凸臺的深度,技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)如下:
1)凸臺蝕刻時(shí),蝕刻機(jī)的蝕刻均勻性COV要控制在≤10%。
2)因?yàn)槲g銅量較大,受蝕刻勻性影響,為盡量減少同一片板中不同位置凸臺高度的差異,工作板拼板尺寸不宜過大,以≤300*500mm為宜。
3)凸臺蝕刻深度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn);深度=銅箔厚度(1-揮發(fā)百分比%)+RCC厚度,實(shí)際蝕刻時(shí)可以比理論計(jì)算值大0.1-0.3mm,我司經(jīng)驗(yàn)值如下圖1:
1.4.3控深鑼工藝
蝕刻凸臺后樹脂孔的高度與凸臺一致,如果直接壓合會有高低不平現(xiàn)象(RCC上的凸臺位置已激光刻掉,假貼時(shí)RCC通過凸臺直接套在銅基上),必須采用控深鑼的方式將樹脂孔削平,示意圖如圖2:
技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)如下:
1)控深鑼的深度要與凸臺高度一致,通過深度規(guī)來控制。
2)為提高生產(chǎn)效率,制作鑼帶時(shí)需考慮以最短的路線把所有位置鑼完。
3)在不傷及凸臺的情況下可以用盡量大的平底鑼刀,以提高生產(chǎn)效率。
2結(jié)論
按照上述工藝流程及方法,通過對絲印塞樹脂的方法、凸臺蝕刻深度控制、以及樹脂孔上的樹脂去除等方面的研究,所制作的板各項(xiàng)品質(zhì)均符合要求,技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)總結(jié)如下:
(1)銅基塞樹脂時(shí)一定要貼保護(hù)膜,鉆導(dǎo)氣孔,加導(dǎo)氣板,并且用壓合的方式排出孔內(nèi)氣泡。
(2)凸臺蝕刻時(shí)必須用深度規(guī)監(jiān)控深度,太高太低都無法滿足品質(zhì)要求。
(3)凸臺蝕刻后,絕緣孔表面的樹脂必須用控深鑼方式鑼至與銅基面相平。