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散热400W/m.k铜基双面凸台板制作技术

2018/01/12 作者: 稿源:论文网

  论文摘要:本文介绍了目前铜基凸台板的主要制作工艺,并以应用于汽车大灯的铜基双面凸台板为研究对象,利用自主开发的高导热绝缘层所制成的背胶铜箔和塞孔树脂,成功开发出了散热400W/m.k的铜基双面凸台板,与常规铜基板和铜基单面凸台板相比,在满足高散热的同时能满足客户更多、更复杂的布线需求

  论文关键词:散热400W/m.k,背胶铜箔,铜基凸台

  0前言

  目前常规金属基线路板的导热系数在1-3W/m.k,制约其进一步提高的因素是线路与金属基之间有一层介质层,金属基材与需散热的电子器件无法亲密接触,致使电子器件在使用过程中产生之热量不能快速传导出去,因此,如何从结构设计上让金属基材与电子器件直接接触,同时又满足线路板必备的导电、布线要求成为技术关键。铜基凸台板在设计就做到了线路与散热分离,让金属基材与需散热的电子器件直接亲密接触,导热系数高达400W/m.k。

  铜基凸台板按结构有铜基单面凸台、铜铝复合基单面凸台和铜基双面凸台,行业内均有量产,但见诸报刊、杂志的文章很少。我司利用自主开发的高导热绝缘层所制成的背胶铜箔和塞孔树脂,所制作的铜基双面凸台板经厂内测试及客户上线使用均符合要求。本文总结了制作过程中的一些经验供业内同行参考。

  1铜基双面凸台板制作工艺研究

  1.1产品制作基本信息

  产品为铜基双面凸台,top与Bottom面均有凸台和导线,且有PTH孔连接top与Bottom面

  1.2主要制作难点简析

  (1)此结构类似于铜基夹芯,有孔中孔设计,对铜基绝缘材料、塞孔能力和可靠性要求高。

  (2)两面凸台蚀刻深度控制,太低时压合流胶会流至凸台表面,削溢胶无法削干净;太高则削铜量加大,有成品板厚偏薄隐患。

  (3)凸台蚀刻时,绝缘树脂孔表面的铜被树脂保护住,无法蚀刻掉,高度与凸台一致,层压时此处会凸起,影响品质。

  1.3工艺制作流程

  铜基制作流程:开料→一次钻孔→锣槽→棕化→贴保护膜→钻导气孔→丝印塞树脂→特殊压合→撕保护膜→削溢胶→内层线路→蚀刻凸台→控深锣→棕化→假贴

  RCC制作流程:开料→激光刻→假贴

  主流程:压合→削溢胶→二次钻孔→沉铜→整板电镀→外层线路→CCD打靶→防焊→字符→三次钻孔→V-CUT→锣板→通断测试→高压测试→OSP→FQC→包装

  1.4重难点工艺研究

  1.4.1树脂塞孔工艺

  产品设计为top与Bottom面通过导通孔相连,因此在金属化通孔的位置预先设计隔离环,通过填充树脂实施绝缘。根据我司作业标准,树脂孔比金属化孔单边预大0.7mm,且为保证树脂与铜基的结合力,在塞树脂前铜基须贴过棕化处理

  为方便塞树脂,铜基棕化前一面需贴绿色耐高温保护膜,而因为要塞树脂的孔被保护膜封住,孔内残留空气导致树脂无法顺利进孔,丝印前需在保护膜上钻导气孔.

  树脂塞孔的关键点:

  1)保护膜上的导气孔比待塞板上的孔要小,一般钻0.4mm的导气孔,一个孔或槽根据大小可钻1-3个导气孔,数量太多会造成树脂从导气孔中流出而导致塞孔不饱满。

  2)台面上的导气板一般采用FR-4大料开料时余下的边料,厚度1.5mm,宽度1cm左右,架在台面不能遮住板上的导气孔,但又必须支撑板子,能够在丝印时让板面受力均匀。

  3)因树脂粘度高,常规9mm刮胶在丝印时形变量大,塞的树脂量少,需选用2-3cm的厚刮胶,网版需选用铝片网。

  4)塞树脂时只能一刀塞满,不能分两次塞,否则孔内会藏留空气无法排除。

  5)每片板塞完后隔一张离型膜(离型膜与保护膜接触),暂存于千层架上,待一个批量塞完后再一起送进无尘室内叠板、压合。因为塞完树脂后,孔内会残留少部分空气,如不排出会影响绝缘效果,产生漏电不良,压合的目的就是通过压机抽真空让孔内气泡排出,然后施加一定的温度与压力让树脂初步固化。

  6)在特殊压合后,板子上的保护膜须撕掉,然后将溢至板面的胶用不织布刷轮研磨干净。

  1.4.2凸台蚀刻工艺

  在凸台蚀刻时一定要先试板,用深度规测量两面凸台的深度,技术关键点如下:

  1)凸台蚀刻时,蚀刻机的蚀刻均匀性COV要控制在≤10%。

  2)因为蚀铜量较大,受蚀刻匀性影响,为尽量减少同一片板中不同位置凸台高度的差异,工作板拼板尺寸不宜过大,以≤300*500mm为宜。

  3)凸台蚀刻深度计算标准;深度=铜箔厚度(1-挥发百分比%)+RCC厚度,实际蚀刻时可以比理论计算值大0.1-0.3mm,我司经验值如下图1:

  1.4.3控深锣工艺

  蚀刻凸台后树脂孔的高度与凸台一致,如果直接压合会有高低不平现象(RCC上的凸台位置已激光刻掉,假贴时RCC通过凸台直接套在铜基上),必须采用控深锣的方式将树脂孔削平,示意图如图2:

  技术关键点如下:

  1)控深锣的深度要与凸台高度一致,通过深度规来控制。

  2)为提高生产效率,制作锣带时需考虑以最短的路线把所有位置锣完。

  3)在不伤及凸台的情况下可以用尽量大的平底锣刀,以提高生产效率。

  2结论

  按照上述工艺流程及方法,通过对丝印塞树脂的方法、凸台蚀刻深度控制、以及树脂孔上的树脂去除等方面的研究,所制作的板各项品质均符合要求,技术关键点总结如下:

  (1)铜基塞树脂时一定要贴保护膜,钻导气孔,加导气板,并且用压合的方式排出孔内气泡。

  (2)凸台蚀刻时必须用深度规监控深度,太高太低都无法满足品质要求。

  (3)凸台蚀刻后,绝缘孔表面的树脂必须用控深锣方式锣至与铜基面相平。

  【参考文献】

  [1]简玉苍.分立式热电分离铝基电路板的制作方法[P].中国发明专利,申请号201410373218.8.

  [2]柯勇.铝基夹芯印制板之绝缘孔制作技术[C].2014秋季国际PCB技术信息论坛,2014:391-396.

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