和兆豐實(shí)業(yè)
涂樹脂鋁基蓋板在PCB鉆孔中的應(yīng)用研究
發(fā)表時(shí)間：2020-07-21
本論文主要介紹了一種性能優(yōu)良的涂樹脂鋁基蓋板在PCB機(jī)械鉆孔中的應(yīng)用研究，詳細(xì)闡述了其表層樹脂的水溶解性和熱力學(xué)等優(yōu)良性能，并著重對(duì)其對(duì)PCB機(jī)械鉆孔的影響進(jìn)行了探索研究，包括提升孔位精度、增加孔限、減低鉆針磨損、改善孔內(nèi)品質(zhì)等，此外本論文還簡(jiǎn)要介紹了MVC蓋板對(duì)環(huán)境的影響。
一、前言
近年來隨著PCB行業(yè)電路印刷技術(shù)的迅猛發(fā)展，印制電路板制造多層化、積層化、功能化、集成化和輕、薄、短、小的趨勢(shì)越來越明顯，現(xiàn)有的PCB板上所鉆小孔越來越緊小，也越來越密，這對(duì)包括蓋墊板在內(nèi)的機(jī)械鉆孔相關(guān)輔料提出了更高的品質(zhì)要求。傳統(tǒng)的蓋板（酚醛板、環(huán)氧樹脂板、普通鋁片）由于存在耐熱性低、CPK值低、斷針率高以及某些材料本身結(jié)構(gòu)上的缺陷，已經(jīng)滿足不了當(dāng)今PCB機(jī)械鉆孔品質(zhì)的要求[1]。我司近期研發(fā)出來的涂樹脂鋁片（簡(jiǎn)稱MVC），擁有良好的鉆孔性能，對(duì)環(huán)境無污染，緊跟PCB機(jī)械鉆孔技術(shù)的發(fā)展，可滿足當(dāng)代PCB鉆孔的需求。
二、MVC性能分析
2.1 表層樹脂性能分析
2.1.1 熱熔性能分析
圖1.1為MVC表層樹脂層的DSC性能測(cè)試圖，從圖中可以看出MVC表層樹脂在溫度的升高過程中，在50℃-65℃溫度區(qū)間內(nèi)，有一個(gè)強(qiáng)烈的吸熱峰，表征樹脂在該溫度區(qū)間吸熱產(chǎn)生相變，有利于鉆孔時(shí)吸收鉆針表面的熱量；同時(shí)在160℃-170℃的溫度區(qū)間內(nèi)，曲線上升放熱，樹脂層分解，而在實(shí)際的鉆孔過程中，由于表層樹脂相變吸熱，鉆針的表面溫度不會(huì)超過160℃，因此鉆孔時(shí)表層樹脂不會(huì)分解，性能比較穩(wěn)定。較低的相變溫度和相對(duì)較高的分解溫度在鉆孔時(shí)可以保證優(yōu)良的鉆孔效果，在使用MVC蓋板進(jìn)行鉆孔時(shí)，表層樹脂熔化帶走鉆針表面大量的熱量，降低鉆針的表面溫度，減少磨損和斷針率；另一方面，MVC表層樹脂本身的潤(rùn)滑特性對(duì)鉆針也有一定的潤(rùn)滑作用，亦可降低鉆針磨損。
2.1.2 水溶性能分析
MVC蓋板在鉆孔時(shí)，隨著鉆針的進(jìn)入，表層樹脂隨著鉆針的高速旋轉(zhuǎn)被帶入到孔內(nèi)，形成膠渣；為了不影響孔壁品質(zhì)，在后續(xù)的處理中必須把這些樹脂清除掉。通過實(shí)驗(yàn)得出MVC蓋板表層樹脂具備良好的水溶解性，在后續(xù)的處理中可以很輕易地被清理掉，不會(huì)影響孔壁品質(zhì)，具體見表1.1。
由表1.1可以看出MVC表層樹脂在0.2%的NaOH水溶液中溶解比較迅速，在純水中相對(duì)要慢一些，但是考慮到PCB基板后續(xù)的清洗處理工藝（振動(dòng)、強(qiáng)氧化性、酸堿性等條件），樹脂的溶解速度將會(huì)更快，滿足生產(chǎn)要求。此外表層樹脂良好的水溶性還有利于使用后的MVC蓋板后續(xù)處理，便于鋁片的回收再利用。
2.1.3 粘結(jié)性能分析
MVC蓋板中樹脂和鋁片要有一定的粘結(jié)力，以防止在運(yùn)輸、儲(chǔ)存甚至使用的過程中出現(xiàn)樹脂層和鋁片分離的現(xiàn)象，特別是在鉆孔的過程中，鉆針上升可能會(huì)帶離表層樹脂而影響鉆孔效率[3]，曾經(jīng)有檢測(cè)到市場(chǎng)上某一同類產(chǎn)品就存在這樣的問題。
圖1.2為MVC蓋板和市場(chǎng)上某一同類產(chǎn)品的SEM分析圖，通過比較發(fā)現(xiàn)MVC蓋板樹脂層和鋁片之間沒有空隙，粘結(jié)緊密；右圖為市場(chǎng)上某一同類產(chǎn)品的SEM圖，可以清楚地看出樹脂層和鋁箔之間有較大的空隙。
2.2 MVC蓋板環(huán)保評(píng)估
經(jīng)SGS檢測(cè)，MVC蓋板的隔、鉛、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等成分的測(cè)試結(jié)果均符合歐盟RoHS指令限制要求，且滿足無鹵素的要求，對(duì)環(huán)境無污染。同時(shí)MVC蓋板使用后可以回收再利用，不存在固體廢棄物污染，為一種環(huán)境友好型材料。
三、MVC鉆孔研究探索
表1.2為MVC鉆孔實(shí)驗(yàn)的鉆孔參數(shù)，雖然實(shí)驗(yàn)條件和PCB鉆孔廠家會(huì)有少許的差異，但是各蓋板均在相同測(cè)試條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為一平行對(duì)比試驗(yàn)，可用于驗(yàn)證各蓋板的鉆孔效果。
3.1 孔位精度分析
圖1.3、1.4、1.5、1.6為不同孔徑鉆孔CPK分析圖。由圖可以看出MVC系列蓋板的CPK均較相同鉆孔條件下普通鋁片的要高，并且每一種孔徑的MVC系列蓋板其最小CPK值均大于1.66，滿足生產(chǎn)需求。此外在0.15mm和0.20mm孔徑鉆孔中當(dāng)孔數(shù)由原來的3000孔增加到4000孔時(shí)，各蓋板的CPK值雖然有所降低，但是降低的幅度很小，幾乎沒有影響，由此可以說明MVC系列蓋板可以適當(dāng)?shù)卦黾涌紫蕖?nbsp;
在0.11mmCPK分析圖中，CPK值最高為MVC0830， 其次為MVC1060和MVC1460，普通鋁片最差。在0.15mm 鉆孔中MVC1060的CPK值最大，其次為MVC1460， MVC0830最小。在0.20mm孔徑鉆孔中各蓋板的CPK值均比較高，其中以MVC1460的CPK值最高，MVC1060次之，MVC1480最低。0.25mm孔徑鉆孔中，由于該測(cè)試為一增加疊板層數(shù)測(cè)試，CPK值普遍有所偏低，但是除了普通鋁片的CPK值在1.67以下之外，其它MVC蓋板均在1.67以上，滿足生產(chǎn)的需求；同時(shí)在MVC系列蓋板中，以MVC1480和MVC1460的CPK值較大，并且兩者CPK值非常地接近，可近似認(rèn)為具備相同的孔位精度，MVC1060CPK值最小。
3.2 鉆針磨損
斷針方面，在0.11mm鉆孔中，使用普通鋁片的10支鉆針全部斷針，同等條件下的其他MVC系列蓋板均沒有出現(xiàn)斷針的現(xiàn)象，此外其它孔徑的MVC蓋板鉆孔也未出現(xiàn)斷針的現(xiàn)象。磨損方面，在0.11mm鉆孔中MVC1060的磨損比較大，邊緣幾乎被磨光，MVC0830磨損較少。在0.15mm鉆孔中，普通鋁片的磨損最為厲害，邊緣出現(xiàn)了許多崩口，MVC1460、MVC0830次之，MVC1060的磨損最少。在0.20mm鉆孔中，除了普通鋁片的磨損比較大之外，其它3種MVC蓋板的磨損近似，并且磨損量均不大。在0.25mm鉆孔中，雖然該測(cè)試屬于增加疊板層數(shù)測(cè)試，但是除了普通鋁片磨損較大之外，其它MVC蓋板磨損比較少（見表1.3）。
3.3 孔壁粗糙度分析
孔粗方面，MVC系列蓋板中各孔徑的平均孔粗值均比較低（小于25μm），在正常范圍之內(nèi)，完全滿足生產(chǎn)的需求，相比之下普通鋁片的孔粗值有所偏高，但是總體來說MVC系列蓋板的孔粗值小于同等條件下普通蓋板的孔粗值，說明MVC系列鋁片具有改善孔壁質(zhì)量的功能（見表1.4）。
3.4 小結(jié) 
經(jīng)上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，綜合鉆孔各方面的鉆孔效果，不同型號(hào)的MVC蓋板，適用于不同孔徑的鉆孔。（具體見表1.5）。
四、總結(jié)
MVC蓋板性能優(yōu)越，它具有較高孔位精度、低鉆針磨損，良好的孔壁質(zhì)量等優(yōu)良的鉆孔性能，同時(shí)它還可以適當(dāng)?shù)靥岣呖讛?shù)，提升鉆孔效率，降低鉆孔成本。此外MVC蓋板使用后可回收再利用無固體廢棄物污染，為一種綠色環(huán)保產(chǎn)品。
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