姚雙佳 孔祥國

（蘇杭電路有限公司，江蘇 昆山 215300）

1 背景描述

當(dāng)前，高性能印制電路板（PCB）的特征體現(xiàn)在高速高頻信號(hào)傳輸完整性，還有的是導(dǎo)熱性(散熱性)。要求導(dǎo)熱性的PCB一種簡單的做法是采用導(dǎo)熱性佳的介質(zhì)基板，但導(dǎo)熱性有限；現(xiàn)在對(duì)于有較高導(dǎo)熱性的PCB是采用金屬板襯底的基板。本文敘述的是一種特殊的銅基PCB制作技術(shù)。

我公司接到客戶一種汽車轉(zhuǎn)向燈用PCB訂單，該P(yáng)CB以銅板襯底并帶有銅凸臺(tái)的金屬基單面板，將原先的散熱方式改為銅基直接散熱，如圖1所示。這樣大大地提高了銅基板的散熱效果，滿足更大電流散熱要求，應(yīng)用在汽車板上提升產(chǎn)品高導(dǎo)熱和高可靠性。

圖1 銅基印制板的不同散熱結(jié)構(gòu)

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工藝

產(chǎn)品是銅基單面印制板，圖2是PCB實(shí)樣表面銅凸臺(tái)位置，及截面結(jié)構(gòu)。

圖2 PCB實(shí)樣表面與銅凸臺(tái)截面結(jié)構(gòu)

3 加工難點(diǎn)

3.1 基本工藝流程和重點(diǎn)

由于銅基板不是一個(gè)平面，沒有現(xiàn)存的銅基覆銅板購買。自制含凸臺(tái)的銅基覆銅板，然后制作線路圖形和完成印制板成品?；竟に嚵鞒倘鐖D3所示。

圖3 基本工藝流程圖

管控重點(diǎn)工序?yàn)椋何g刻、開槽、壓制，具體要求如下。

（1）銅板蝕刻深度管控要求0.145 mm～0.16 mm；凸臺(tái)長度控制：8.7mm±0.2 mm，寬度控制2.0 mm±0.1 mm；

（2）半固化片開槽要求寬度尺寸2.20 mm±0.10 mm，長度尺寸9.00 mm±0.20 mm；

（3）層壓對(duì)準(zhǔn)度要求，按常規(guī)層壓對(duì)位制程能力±0.10 mm，加嚴(yán)管控按照±0.075 mm。

3.2 項(xiàng)目主要工作

為滿足客戶對(duì)特殊工藝板加工要求，由工程部，工藝部，生產(chǎn)部,品管部參與組成項(xiàng)目組。召集項(xiàng)目主要成員開會(huì)分析討論相關(guān)事項(xiàng)，并布置工作任務(wù)，具體內(nèi)容如下。

（1）控制銅板蝕刻深度0.145～0.160 mm，由工藝部做實(shí)驗(yàn)板確認(rèn)銅板均勻性，蝕刻參數(shù)有溫度，速度，藥水濃度等控制，還包括在蝕刻線上放板位置。

（2）半固化片開槽尺寸和層壓對(duì)準(zhǔn)度控制，有工藝技術(shù)專人跟進(jìn)生產(chǎn)。

（3）根據(jù)分析重點(diǎn)因素投料試制樣板，進(jìn)行DOE試驗(yàn)找出相應(yīng)最佳生產(chǎn)參數(shù)。

（4）各重點(diǎn)工序品質(zhì)部監(jiān)控測量和抽測。

（5）待各項(xiàng)參數(shù)確定后,先投5PNL（在制板）試生產(chǎn)，首件板待測試板合格通過所有重點(diǎn)控制工序后，再緊跟正式生產(chǎn)小批量生產(chǎn)。

（6）總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與不足并規(guī)范化相關(guān)管控要求，規(guī)定工藝參數(shù)并標(biāo)準(zhǔn)化。

經(jīng)過現(xiàn)場分析找出了幾項(xiàng)重點(diǎn)因素，主要有：銅板蝕刻深度，銅凸臺(tái)內(nèi)槽尺寸，層壓對(duì)準(zhǔn)度，放板方式等幾項(xiàng)重要因素。

4 項(xiàng)目DOE試驗(yàn)

4.1 DOE試驗(yàn)方案

為確定最佳工藝參數(shù)，達(dá)到制程能力，通過DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而制定行之有效的生產(chǎn)參數(shù)。本次實(shí)驗(yàn)選定4個(gè)影響因素：銅板蝕刻深度、銑內(nèi)槽寬度、放板方式、層壓對(duì)準(zhǔn)度，同時(shí)確定實(shí)驗(yàn)每因素有3個(gè)水平，如表1所示。確定實(shí)驗(yàn)9次完成，試驗(yàn)安排如表2所示。

表1 DOE試驗(yàn)因子表

表2 9次試驗(yàn)安排表

4.2 DOE測試實(shí)驗(yàn)過程

采用不同的參數(shù)分別做試板，每次測試以5PNL為一批，每次實(shí)驗(yàn)用同樣的蝕刻線，同樣的銑機(jī)。試板主要跟進(jìn)流程為：流程設(shè)計(jì)→線路蝕刻→圖形檢測→成品檢驗(yàn)等。數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計(jì)如表3所示，表中序號(hào)5為最佳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過DOE試驗(yàn)得出最佳參數(shù)：（1）銅板蝕刻深度0.153 mm；（2）銑內(nèi)槽寬度2.20 mm；（3）放板方式為正中放置；（4）層壓對(duì)準(zhǔn)度0.075 mm之內(nèi)。生產(chǎn)過程中最重要的兩項(xiàng)：銅板蝕刻深度和銑內(nèi)槽寬度，再通過其他兩項(xiàng)因素相輔相成，生產(chǎn)過程嚴(yán)格管控，以滿足客戶的要求。

表3 DOE實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

5 試生產(chǎn)

5.1 生產(chǎn)控制計(jì)劃

確定工程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)控制要求，試生產(chǎn)控制計(jì)劃如表4所示。

表4 試生產(chǎn)控制計(jì)劃表

5.2 正式試生產(chǎn)

首先投產(chǎn)20 PNL按最佳參數(shù)生產(chǎn)，由工藝工程師持續(xù)跟進(jìn)，品質(zhì)工程師持續(xù)收集銅板蝕刻深度和銑內(nèi)槽寬度尺寸數(shù)據(jù)確認(rèn)效果，采用抽測5 PNL，每片測5個(gè)點(diǎn)方式收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 試生產(chǎn)板數(shù)據(jù)表

5.3 試生產(chǎn)小結(jié)

通過此次試產(chǎn)后銅基板和銑槽之間尺寸均符合要求，為后續(xù)多型號(hào)批量生產(chǎn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定管控措施，并要求各工序按此進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，具體如下。

5.3.1 工程部

（1）選用高Tg半固化片，在制板設(shè)置防呆工具孔等；

（2）各工序需要特殊管控措施備注在ERP型號(hào)中，如最重要蝕刻深度是0.145 mm～0.160 mm；

（3）在制板的資料板邊特別標(biāo)示字樣：銅基板，增強(qiáng)目視可見。

5.3.2 工藝部

負(fù)責(zé)制訂，特殊管控生產(chǎn)參數(shù)，處理生產(chǎn)過程中工序反饋異常問題的收集和整理。

5.3.3 生產(chǎn)部

（1）銅板蝕刻深度尺寸控制0.145 mm～0.160 mm值，首板IPQC確認(rèn)沒問題后，方可繼續(xù)生產(chǎn)；

（2）銅箔和半固化片銑內(nèi)槽尺寸控制2.10 mm～2.30 mm，IPQC板確認(rèn)沒問題后，方可繼續(xù)生產(chǎn)；

（3）加工方式：正中放板，鉆孔一塊一疊，采用鉚合壓合生產(chǎn)。

5.3.4 品質(zhì)部

（1）IPQC負(fù)責(zé)對(duì)蝕刻后和銑內(nèi)槽后，按照規(guī)定尺寸并做好數(shù)據(jù)記錄和整理；

（2）FQC負(fù)責(zé)將每批次板子抽送給IPQC檢測，抽檢比例5%，若發(fā)現(xiàn)不合格則整批全測；

（3）后續(xù)類似生產(chǎn)型號(hào)需要按照如上的要求管控生產(chǎn)和整理記錄。

經(jīng)品質(zhì)部檢測，確認(rèn)各項(xiàng)要求的數(shù)據(jù)如銅板蝕刻深度，銑內(nèi)槽尺寸大小以及形狀一致性等均符合設(shè)計(jì)要求，可以批量生產(chǎn)。為了保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，本項(xiàng)目獲得了“單面銅基板與線路連接結(jié)構(gòu)”專利。

6 總結(jié)

此項(xiàng)目完成后正式進(jìn)入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品滿足客戶要求，獲得好評(píng)。隨后又獲得了多個(gè)同類型的高導(dǎo)熱銅基印制板訂單，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，拓寬了產(chǎn)品市場和提升了企業(yè)競爭力。