和兆豐實業(yè)
涂樹脂鋁基蓋板在PCB鉆孔中的應(yīng)用研究
發(fā)表時間: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,并著重對其對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,此外本論文還簡要介紹了MVC蓋板對環(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(簡稱MVC),擁有良好的鉆孔性能,對環(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,有利于鉆孔時吸收鉆針表面的熱量;同時在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超過160℃,因此鉆孔時表層樹脂不會分解,性能比較穩(wěn)定。較低的相變溫度和相對較高的分解溫度在鉆孔時可以保證優(yōu)良的鉆孔效果,在使用MVC蓋板進(jìn)行鉆孔時,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表層樹脂本身的潤滑特性對鉆針也有一定的潤滑作用,亦可降低鉆針磨損。
2.1.2 水溶性能分析
MVC蓋板在鉆孔時,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。通過實驗得出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,在純水中相對要慢一些,但是考慮到PCB基板后續(xù)的清洗處理工藝(振動、強(qiáng)氧化性、酸堿性等條件),樹脂的溶解速度將會更快,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,鉆針上升可能會帶離表層樹脂而影響鉆孔效率[3],曾經(jīng)有檢測到市場上某一同類產(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)保評估
經(jīng)SGS檢測,MVC蓋板的隔、鉛、汞、六價鉻、多溴聯(lián)苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)等成分的測試結(jié)果均符合歐盟RoHS指令限制要求,且滿足無鹵素的要求,對環(huán)境無污染。同時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鉆孔實驗的鉆孔參數(shù),雖然實驗條件和PCB鉆孔廠家會有少許的差異,但是各蓋板均在相同測試條件進(jìn)行實驗,為一平行對比試驗,可用于驗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,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,由于該測試為一增加疊板層數(shù)測試,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,雖然該測試屬于增加疊板層數(shù)測試,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)上述實驗驗證,綜合鉆孔各方面的鉆孔效果,不同型號的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。