一种盲通孔铝基板制作技术探讨

 【摘 要】文章通过对一种结构中有盲孔设计，且单PCS FR-4尺寸比铝基要小的单面三层铝基板进行制作研究，通过分析设计与工艺制作难点，重点对流程设计、板厚控制、层压对位工具与方式等工艺制作难点进行研究，找出了工艺难点的有效设计与解决方法；成功开发出了此款产品，各项品质指标与信赖度均满足客户要求。

    【关键词】单面三层铝基板;埋孔;单PCS FR-4比铝基小

    一、前言

    铝基板因为具备良好的散热性能，在LED照明、电器、汽车等行业中的应用日趋广泛，其结构也由早期的单面板，发展出了单面双层、单面多层、双面夹芯、多层夹芯、硬板+铝基板、软板+铝基板等多种结构，以前很少有导通孔设计，现在不仅有导通孔，更有些设计了盲埋孔;这些都要求从业者及时变革作业方式，调整方法，本文阐述的就是一款应用于汽车板中的单面三层盲孔铝基板制作工艺，供业内同行交流探讨。

    二、产品设计信息

    2.1 产品结构

    2.2 重难点描述

    1） L1-L2层之间设计有盲孔，厚度10um，此设计限制了FR-4的流程只能先做L2-3层，然后再压PP与铜箔后做L1层；

    2）L1/L2/L3层铜厚35-40um，而该板有通孔及盲孔设计，必须走电镀流程，因此开料时的铜厚选择，及减铜条件须做好控制；

    3）L1-L2层介质层要求64-100um，L2-3层间介质层要求50um，L3层与铝之间为导电胶，总板厚1.8+/-0.05mm，必须选择合适厚度的介质层；

    4）出货SET上NPTH孔到孔距离公差+/-0.05mm，对钻机精度要求较高，且压合前后的涨缩须控制非常精准；

    5）出货SET的FR-4单PCS间无连接位，且NPTH孔也与铝基上的不等大，单PCS与铝基压合，对位公差+/-0.1mm，无法铆合及用普通销钉定位法压合，须开发合适的工具；

    6）有沉头孔设计，上下直径差异较小，需测试找出合适的切削角度，而在NPTH孔上再沉头，且对深度有要求，在不做破坏性测试的情况下无法直接测量与监控深度，如图3、图4所示。

    三、制作及技术攻关过程

    3.1流程设计

    3.1.1  L2-3层采用用1OZ底铜芯板，如图5，完成L2层线路后，选1/3 OZ铜箔进行压合，压合后先将L1层的1/3 OZ减铜至6-8um，然后用干膜保护L1层，再将L3层由1OZ减铜至6-8um。

    3.1.2 生产流程

    FR-4：开料→L2/3层内层线路→酸性蚀刻→AOI→压合→铣边→L1层减铜→贴干膜L1层→减铜L3层→激光钻孔→机械钻孔→沉铜板电→加厚铜→外层线路→酸性蚀刻→外层AOI→阻焊→字符→沉金→假贴导电胶

    铝基：开料→钻孔→线路→蚀刻铝面字符→贴保护膜→沉头→锣外形→撕保护膜

    主流程：压合→测试→FQC→FQA→包装

    3.2  L1-L2层一次试压采用1080 65%的PP压合，压合后切片量测厚度只有61.24-63.14um，调整为1080 69%后厚度74-79 um。

    3.3  NPTH孔到孔距离

    1）客人要求如图6。

    2）一次试做时铝板按1：1钻孔，压合后NPTH孔到孔距离测量数据。

    从图7、图8的测量数据来看，不论是长边还是短边，随着尺寸加大，涨缩越明显，需调整补偿系数。

    3）铝板钻孔时长边预补+4.5%%，短边+4%%，压合后NPTH孔到孔距离测量数据，见图9。

    调整补偿系数前板子呈缩的趋势，此时无论如何调整钻孔程式和钻机精度都无法满足客户的公差要求，而在调整后，减去了板材涨缩的影响，只要做好钻机的日常保养和维护，在机器RUN OUT符合要求(一般≤15um)的情况下，NPTH孔到孔距离就可以满足公差要求。

    3.4 层压对位方式

    1）设计专用PIN钉如下图10，先取一块0.3mm的FR-4板，按此料号的孔位只钻2.45mm的孔，然后将PIN钉用双面前固定在板上，制作成一个专用对位钉床。

    2）将假贴了纯胶膜且锣成单PCS的FR-4板套在PIN上，一片板套完后再把铝板套在PIN上。

    3）三者套好后一起过假贴机，当FR-4与铝基假贴完成后，专用对位钉床即可取出用于下一片板的FR-4与铝基对位。

    3.5 客人对沉头孔深度有要求，而在孔上再沉头无法测深度，为改善此问题，程式设计时在板边先做8个沉头孔(未钻孔，直径同板内设计)，待板边沉头孔深度，直径确认OK后再沉板内的孔。

    四、过程中异常处理情况

    成品清洗时盲孔区域金面氧化问题。

    1）成品板在水平线以正常速度3m/min清洗后，盲孔区域的金面氧化严重，将速度降至1.5m/min仍无法克服。

    2）烘烤120℃/30min后以1.5m/min过水平线，金面氧化。

    3）用氨水擦拭金面后以1.5m/min过水平线，金面氧化。

    4） 修改作业流程，FR-4压合前正常过前处理，压合后不过任何水平线，所生产的板无氧化。

    通过上述层别试验得知，在未改流程前，因成品板厚达1.8mm，板子吸收的热量多，普通水平线的吹烘干无法去除盲孔内的水份，而在压合前，板厚只有约0.3mm，过水平线时盲孔内的水份可以烘干，后制程在不接触水的情况下不会发生氧化问题。

    五、结束语

    有盲孔设计、且单PCS FR-4尺寸比铝基要小的单面三层阶梯铝基板作为一种新的结构，能满足客户布线、散热、绝缘等各方面的要求，本文结合金属基板的一些流程特性，通过不断优化和探索，总结了此类板的制作方法，供行业同仁参考。

来源：一种盲通孔铝基板制作技术探讨