馬棟杰 鄭 軍 吳小連

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

薄芯厚銅PCB用高填充半固化片工藝開發(fā)

馬棟杰 鄭 軍 吳小連

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

對薄芯厚銅PCB結(jié)構(gòu)進行了分析，并通過研究開發(fā)出了新型高填充半固化片，可改善薄芯厚銅PCB的填膠性能。

薄芯厚銅 半固化片 高樹脂含量

隨著電源通訊、航天航空的迅猛發(fā)展，大功率、高散熱、高可靠、小體積、多功能的厚銅多層印制電路板（PCB）產(chǎn)品隨之而誕生，而且市場需求日益增大，前景廣闊[1]。

厚銅板印制板的層數(shù)一般在8層以上，銅箔厚度大于或等于103 mm，常用最厚銅箔為343 mm線路要求一般0.2 mm ～ 0.3 mm（8 mil ～ 12 mil），整板厚度公差要求控制在5%～8%。其中內(nèi)層芯板由于銅箔較厚，相對普通厚度銅箔（17 mm ～ 69 mm）其需要填充的樹脂量大增，銅箔越厚需要填充的樹脂量越高。這對于作為主要粘合用的材料的半固化片所能負載的樹脂量提出更高要求，如果填膠不夠或不充分，在經(jīng)受一定的熱沖擊后，成型的PCB板會發(fā)生分層、起泡等缺陷，嚴(yán)重影響可靠性和使用壽命，甚至報廢。所以，解決厚銅板印制板的厚銅內(nèi)層裂傷問題成為當(dāng)務(wù)之急。

1 問題分析

內(nèi)層厚銅板由于銅箔較厚，有銅與無銅區(qū)的落差大，需要填充的樹脂量絕對量要大，然而目前傳統(tǒng)的半固化片所能承載的樹脂含量有限，只能采用多張薄型半固化片疊加使用，但這種方法在壓合時上層半固化片中的樹脂需要穿過下層增強材料玻纖布，到達需要填膠的區(qū)域，樹脂在垂直方向流動的同時使得以玻纖布增強的半固化片在銅箔尖角位置形成應(yīng)力集中，在受熱沖擊時候銅箔與樹脂、玻纖有不同的膨脹，致使在銅箔與玻纖布的尖角位置產(chǎn)生“裂傷”問題，此問題的產(chǎn)生嚴(yán)重影響到厚銅板印制板的可靠性。

2 傳統(tǒng)解決方案

目前厚銅板印制板制造廠家采用在需要填充的區(qū)域預(yù)填一定量的液體樹脂或固體樹脂粉的做法（圖1），以提高填充量同時減輕玻纖布增強的半固化片層壓后的應(yīng)力造成的裂傷問題。

圖1 傳統(tǒng)PCB廠家解決厚銅板填膠問題的作法示意圖

但PCB板面線路密集，采用預(yù)填的樹脂或樹脂粉的做法不僅費時費力，同時容易造成樹脂污染環(huán)境，而清潔度對PCB的生產(chǎn)至關(guān)重要，所以此法不適合批量規(guī)?；a(chǎn)。大多數(shù)PCB廠家還是采用多張薄型半固化片疊合的作法，以期通過其較高的樹脂含量來滿足高填充的需要。但實際效果依然不夠理想。

3 問題分析

內(nèi)層厚銅板是一類具有特殊結(jié)構(gòu)（圖2）、特定用途的PCB板材，由于銅箔線路比較厚（100 mm ～350 mm），有銅區(qū)和無銅區(qū)的落差比較大，需要較多的樹脂來填充無銅區(qū)，而傳統(tǒng)的玻纖布增強的單張半固化片所能負載的樹脂的含量是有限的，無法滿足厚銅板的填充需要，采用多張半固化片組合的方式可部分解決填充性問題，但經(jīng)受一定熱沖擊測試后，還是出現(xiàn)填充區(qū)“裂傷”問題。

圖2 內(nèi)層厚銅壓合疊層結(jié)構(gòu)

目前解決此問題的辦法是增加半固化片的樹脂含量，采用多張薄型玻纖布作為增強材料的半固化片，附載較高含量的樹脂來實現(xiàn)，如從1x7628PP（RC50%）→2x1080PP（RC68%）→3×106PP（RC78%）。采用多張組合的辦法可以提高樹脂含量，但僅限基本實現(xiàn)137 mm以下厚度的無銅區(qū)填充（圖3），厚銅芯板壓合后①區(qū)的填充不滿現(xiàn)象得到解決，但經(jīng)過一定的熱沖擊后，在②區(qū)銅箔尖角位置出現(xiàn)裂傷。

圖3 內(nèi)層厚銅無銅區(qū)填充示意圖

4 改進方案

生益科技一直致力于向客戶提供全方位的產(chǎn)品和解決方案，針對此結(jié)構(gòu)性問題展開專項技術(shù)攻關(guān)，共形成三個技術(shù)方案。

4.1 （方案1）薄型半固化片加厚樹脂層技術(shù)方案

傳統(tǒng)的半固化片是由玻纖布作為增強材料，通過浸漬一定量的樹脂然后烘至一定程度，然后交給PCB廠家作為壓制多層板時粘結(jié)上下層所用。使用傳統(tǒng)的半固化片主要限于樹脂含量的不夠而導(dǎo)致了問題的產(chǎn)生。

此方案是在106半固化片生產(chǎn)完成后，使用涂覆機在其上面再涂覆一層樹脂（厚度35 mm左右），與傳統(tǒng)106半固化片相比，RC含量可由75%提高至85%左右，如圖4，用此加厚樹脂層的106半固化片，對于內(nèi)層厚銅（銅厚度大于105 mm）PCB應(yīng)用研究表明其填充性和鉆孔效果較好[2]（圖5）。

圖4 加涂樹脂層的半固化片的示意圖

圖5 采用加涂樹脂層的半固化片壓合內(nèi)層厚銅板的結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 （方案2）樹脂膜技術(shù)方案

內(nèi)層厚銅板主要用樹脂來填充無銅區(qū)的空間，

其于傳統(tǒng)的半固化片組成中相對用途來講，樹脂是有益的成分，增強材料在壓合過程中是干擾因素，可采用涂覆法將樹脂涂于載體膜上，烘烤至一定程度，形成樹脂膜，直接應(yīng)用此膜來滿足內(nèi)層厚銅區(qū)的填充需要，如圖6所示。

圖6 使用樹脂膜壓合內(nèi)層厚銅板的結(jié)構(gòu)示意圖

該方案技術(shù)難度大，開發(fā)周期長，填膠性能較好，生產(chǎn)成本較高。

4.3 （方案3）新型高填充半固化片技術(shù)路線

半固化片中的增強材料的作用是承載一定量的樹脂，同時保持粘結(jié)片壓成成品板材的剛性。而在內(nèi)層厚銅的壓制過程中，需要增強材料有一定的柔性，在成型后保持一定的剛性，在不同階段有不同的性能。方案3采用一種新的增強材料，可滿足以上需要，同時具有短小、多孔、以保證其可負載更多的樹脂含量（圖7）。

圖7 使用新增強材料的半固化片壓合內(nèi)層厚銅板的結(jié)構(gòu)示意圖

此新型高填充半固化片，RC含量可達到88%以上，且在壓合過程中具有一定的可變性，固化后又可保持必需的剛性，通過PCB應(yīng)用研究表明，可滿足內(nèi)層銅箔厚度大于105 mm的PCB結(jié)構(gòu)可靠性的要求。

4.4 各方案對比

經(jīng)PCB性能、可加工性測試，以及結(jié)合解決方案的可制造性、價格因素，對各案對比評估如表1：

表1 各技術(shù)方案對比

5 結(jié)論與展望

[

1]魏鋒. 論厚銅多層板層壓制作[J]. 印制電路信息,2002, 6.

[2]沈文彬等. 厚銅PCB用高填充性半固化片的研制[J]. 印制電路信息, 2011, 10.

Study on the technology of high resin Prepreg used in the thin core & thick copper foil PCB structure

MA Dong-jie ZHENG Jun WU Xiao-xian

This article is providing research on the thin core and thick copper foil PCB structure, and through the research and development to fi nd out a new high resin fi lled prepreg , which can improve the resin fi lled performance of thin core and thick copper foil PCB structure.

thin core and thick copper foil PCB structure; prepreg; high Resin Content

TN41 < class="emphasis_bold">文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

1009-0096（2012）08-0011-02

馬棟杰，工程碩士，工程師，從事覆銅板工藝技術(shù)開發(fā)。

經(jīng)過幾年的技術(shù)攻關(guān)，生益科技開發(fā)出幾款可滿足客戶需求的產(chǎn)品，特別是技術(shù)方案3為代表的新型高填充半固化片，具有性能優(yōu)價格低的優(yōu)勢，為解決薄型厚銅PCB填膠不足、可靠性欠佳的問題提供了一種新的解決方案。