厚铜线路板加工生产有什么难点?

 常见问题     |      2022-05-11 10:47:17    |      爱彼电路

厚铜PCB分单面,双面和多层厚铜电路板,厚铜电路板因为铜厚较厚,给PCB加工带来一系列的加工难点如需要多次蚀刻,压板填胶不足,钻孔内层焊盘拉裂、孔壁质量难以保证等等。PCB加工中机械钻孔最小孔径从原来0.4mm 下降到0.2mm,甚至更小,因此金属化孔孔径也越来越小,电路板层与层间互连所依赖的金属化孔,直接关系厚铜PCB的可靠性。那么,厚铜电路板加工生产有那些难点?需要注意什么?

蚀刻
随着铜厚的增加,由于药水交换难度加大,其测侧蚀量也会变得越来越大,为了尽可能的减少因药水交换造成的侧蚀量偏大,需要多次快速蚀刻的方式解决问题,随着侧蚀量的增加,需要采用增加蚀刻补偿系数的方式对侧蚀进行弥补。
 
层压
随着铜厚的增加,线路间隙较深,在残铜率相同的情况下,需要的树脂填充量随之需要增加,则需要使用多张半固化片来满足填胶的问题,由于需要使用树脂最大限度的填充线间隙等部位,含胶量高,树脂的流动性好的半固化片是做厚铜板的首选。在内层设计时在无铜区或者最终铣掉区域进行铺铜点和铜块增加残铜率减少填胶的压力。半固化片使用量的增加会增加滑板的风险,可以采用增加铆钉的方法,加强芯板之间的固定程度。在铜厚越来越大的趋势下,也开始采用树脂对图形间空白区域进行填充的方法。
 
随着铜厚与板厚的增加,层压产生需要的热量就会越多。实际的升温速率就会较慢,高温段的实际持续时间就会较短,就会导致半固化片的树脂固化不足,从而影响板件的可靠性。故需要增加在层压高温段的持续时间,保证半固化片的固化效果。如半固化片固化不足,导致相对芯板半固化片除胶量大,形成阶梯状,进而由于应力的作用导致孔铜断裂。
 
钻孔
随着铜厚的增加,厚铜PCB板的板厚也随之变大。厚铜板通常板厚在2.0mm以上,钻孔制作时由于板厚较厚和铜厚较厚的因素,制作起来难度较大。对此,使用新刀,降低钻刀使用寿命,分段钻孔则成为厚铜板钻孔的有效解决方式。另外,进刀速,退刀速等钻孔相关参数的优化对孔的质量也有较大的影响。
 
铣靶孔问题,在钻孔时,X-RAY随着铜厚的增加能量逐步衰减,其穿透能力会达到上限。故对于铜厚较厚的PCB,在钻孔时就无法进行首板确认。对此,可以在板边不同位置设置偏位确认靶标,并在开料时在铜箔上按照资料上靶标位置把偏位确认靶标线铣出来,层压时把铜箔上的靶孔和内层靶孔对应生产制作。
 
内层厚铜焊盘拉裂问题(主要针对2.5mm以上大孔)
厚铜板的需求越来越多,内层焊盘越来越小,经常出现PCB钻孔时焊盘拉裂的问题。该类问题材料方面改善的空间较小,传统改善的方法是增大焊盘,增加材料的剥离强度,降低钻孔的落刀速度等。从PCB加工设计和工艺上进行分析提出改善方案:进行掏铜处理(即将焊盘在内层蚀刻时蚀刻掉比孔径小的同心圆),减少钻孔的铜的拉扯力。钻孔先钻一个比孔径小1.0mm的引钻孔在进行正常钻孔(即进行二次钻孔)解决内层厚铜焊盘拉裂问题。
 
传统的厚铜板一般应用于,电源控制,军工等领域,但是随着新能源的汽车的快速推广,厚铜板在线路板领域的重要性快速上升,可以预期在不远的将来厚铜板需求量将会呈现爆发式增长。但同时客户越来越高的要求也给PCB厂家带来了不小的挑战。爱彼电路相信随着材料,技术的进步,很多问题将迎刃而解。

铜厚对PCB设计的影响
线路板制作开料主要考虑板厚及铜厚问题,板料厚度大于0.8MM的板,标准系列为:1.0 1.2 1.6 2.0 3.2 MM,板料厚度小于0.8MM不算标准系列,厚度可以根据需要而定,但经常用到的厚度有:0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.6MM,这此材料主要用于多层板的内层。内层制作时,可以通过半固化片(PP)的厚度及结构配置调整层压后的厚度,芯板的选择范围可灵活一些,例如成品板厚要求1.6mm,板材(芯板)的选择可以是1.2MM也可以是1.0MM,只要层压出来的板厚控制在一定范围内,即可满足成品板厚要求。

外层PCB设计时板厚选择注意,生产加工需要增加镀铜厚度、阻焊厚度、表面处理(喷锡,沉金等)厚度及字符、碳油等厚度,实际生产板金板将偏厚0.05-0.1MM,锡板将偏厚0.075-0.15MM。例如PCB设计时成品要求板厚2.0 mm时,正常选用2.0mm板料开料时,考虑到板材公差及加工公差,成品板厚将达到2.1-2.3mm之间,如果PCB设计一定要求成品板厚不可大于2.0mm时,板材应选择为1.9mm非常规板料制作。

另外就是板厚公差问题,PCB设计在考虑产品装配公差的同时要考虑双面PCB线路板加工后板厚公差,影响成品公差主要是三个方面,板材来料公差、层压公差及外层加厚公差。现提供几种常规板材公差供参考:(0.8-1.0)±0.1 (1.2-1.6)±0.13 2.0±0.18 3.0±0.23 层压公差根据不同层数及板厚,公差控制在±(0.05-0.1)MM 之间。特别是有板边缘连接器的板(如印制插头),需要根据与连接器匹配的要求确定板的厚度和公差。

表面铜厚问题,由于孔铜需要通过化学沉铜及电镀铜完成,如果不做特殊处理,在加厚孔铜时表面铜厚会随着一起加厚。根据IPC-A-600G标准,最小铜镀层厚度,1、2级为20um ,3级为25um.因此在线路板制作时,如果铜厚要求1OZ(最小30.9um)铜厚时,开料有时会根据线宽/线距选择HOZ(最小15.4um)开料,除去2-3um的允许公差,最小可达33.4um,如果选择1OZ开料,成品铜厚最小将达到47.9um。其它铜厚计算可依次类推。爱彼电路是专业高精密PCB电路板研发生产厂家,可批量生产4-46层电路板,线路板,高频线路板,高速电路板,混压电路板,HDI线路板等,定位高精密!高难度!高标准!