李聲文 劉 鑫 張 可 唐道福

（深圳市豐達興線路板制造有限公司，廣東 深圳 518103）

0 前言

隨著終端產(chǎn)品輕量化、智能化和精密化發(fā)展。印制電路板產(chǎn)品也相應(yīng)地向著薄型、高精度、高可靠性發(fā)展，由此導(dǎo)致PCB的圖形設(shè)計不斷縮小，鉆孔方式由以往的機械鉆孔發(fā)展到激光鉆孔。但機械鉆孔孔間距＜0.3 mm，常有玻璃纖維束破裂導(dǎo)致沉銅后滲銅現(xiàn)象，行業(yè)稱導(dǎo)電陽極絲漏電（CAF，Conductive Anodic Filament）如圖1，亦為玻璃纖紗式漏電，其影響產(chǎn)品可靠性，是整個線路板行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)。本文對鉆孔孔限及孔壁質(zhì)量進行分析研究，為提升鉆孔質(zhì)量改善燈芯效應(yīng)對產(chǎn)品品質(zhì)的影響，探索有效控制鉆頭孔限及參數(shù)，改善機械鉆孔在印制電路板中鉆頭鈍化后造成玻纖損傷。

注解：CAF成因是由于玻纖與樹脂間存在空隙，在后期的正常生產(chǎn)過程中孔間電勢差作用下，銅發(fā)生水解反應(yīng)并順著玻纖空隙的通道遷移并沉積所形成。然而玻纖與樹脂的空隙主要是板材自身結(jié)合不良導(dǎo)致。若PCB鉆孔過程出現(xiàn)刀具鈍化或鉆孔參數(shù)設(shè)置鉆頭切削量大于板材自身結(jié)合力所能承受的拉扯力值，造成玻纖破裂，形成板材暈圈，給CAF形成創(chuàng)造條件，最終導(dǎo)致漏電失效形成短路。

圖1 電阻極絲漏點圖

1 問題分析

選取漏電成品板分析，表面清潔，焊接良好，板面未見起泡分層等現(xiàn)象如圖2，金相切片分析兩孔間有明顯玻璃束破壞，孔粗異常，這是引起導(dǎo)電金屬絲的預(yù)兆，如圖3。

圖2 板面未氣泡分層現(xiàn)象

圖3 異常圖

跟據(jù)CAF形成原因可能與PCB制造過程管控有關(guān)，在不考慮基材類型及填充物與材料結(jié)合力等因素，通過鉆孔參數(shù)及物料條件的改變控制鉆孔后玻纖束破壞形成芯吸等異常。對此問題成因展開試驗分析。

2 實驗設(shè)計

2.1 試驗方案

（1）實驗鉆孔參數(shù)：轉(zhuǎn)速130 krp/min，進刀速2.5 m/min，退刀速20 m/min。

（2）材料與設(shè)備：FR-4板材、UC型鉆頭、墊板、鋁片、高速鉆機、化學(xué)鍍銅與全板鍍銅線

（3）實驗流程（見圖4）。

圖4 流程圖

（4）實驗方案及條件見表1。

2.2 測試板數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

測試板數(shù)據(jù)與結(jié)果分析見圖5。鉆孔所用鉆頭2000孔后，隨著鉆刃鈍化孔壁粗糙不斷加大，最終導(dǎo)致板材玻纖與樹脂分離，間接給CAF提供生長通道?？梢姰?dāng)鉆孔孔限達到4000孔時孔壁已有輕微發(fā)白暈圈現(xiàn)象，沉銅后吸芯明顯；當(dāng)鉆限達6000孔時，板材玻纖已有破損并伴有導(dǎo)電陽極絲滲入。解決刀具鈍化在于控制鉆刀的下刀速，降低其下鉆阻力，減少鉆孔過程因刀面拉扯造成玻纖破損。

3 結(jié)論驗證

為保證試驗結(jié)果的可靠性和嚴(yán)謹性，需再次做實驗驗證結(jié)果。試驗鉆頭排屑槽磨損過度或鉆頭不同切削量，鉆孔作業(yè)對板材玻纖的損傷和出現(xiàn)燈芯效應(yīng)后的兩孔間安全距離。

表1 實驗條件

圖5 鉆孔數(shù)與孔壁粗糙度

表2 鉆孔切片粗糙數(shù)據(jù)

圖6 部分孔切片圖

3.1 實驗條件

開料尺寸410 mm×460 mm ，板厚1.5 mm，孔徑設(shè)計0.2 mm,0.25 mm,0.3 mm。孔間距兩種0.25 mm，0.4 mm。

3.2 鉆孔參數(shù)

轉(zhuǎn)速155 kr/min，疊板2張一疊，鉆頭切削量分別控制10 μm、13 μm、15 μm。

3.3 實驗物料

FR-4板材、UC型鉆頭全新和總鉆次7500次后研磨鉆頭。

3.4 測試結(jié)果

切片數(shù)據(jù)如表2，部分孔切片如圖6。

3.5 通過試驗數(shù)據(jù)對比

（1）鉆頭排泄阻力越小，對孔粗控制越好，

（2）鉆孔參數(shù)設(shè)置鉆頭切削量應(yīng)不超過13 μm。

4 試驗總結(jié)

通過以上兩次試驗，可以得到以下幾點。

（1）鉆頭2000孔限后磨損過度造成刀面鈍化，強行下鉆會對板件基材造成損傷；

（2）鉆頭7500鉆次后排屑能力下降即使研磨后依然會有拉扯玻纖，形成孔粗；

（3）建議生產(chǎn)BGA位或不同網(wǎng)絡(luò)過孔孔壁間距小于400 μm時，使用新鉆頭生產(chǎn)，鉆孔參數(shù)設(shè)置刀具切削量不超過13 μm。以上，為筆者在實踐中的一點體會，供大家參考。