涂树脂铝基盖板在PCB钻孔中的应用研究

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【摘 要】本论文主要介绍了一种性能优良的涂树脂铝基盖板在pcb机械钻孔中的应用研究，详细阐述了其表层树脂的水溶解性和热力学等优良性能，并着重对其对PCB机械钻孔的影响进行了探索研究，包括提升孔位精度、增加孔限、减低钻针磨损、改善孔内品质等，此外本论文还简要介绍了MVC盖板对环境的影响。

【关键词】铝基盖板；PCB钻孔；涂覆树脂

一、前言

近年来随着PCB行业电路印刷技术的迅猛发展，印制电路板制造多层化、积层化、功能化、集成化和轻、薄、短、小的趋势越来越明显，现有的PCB板上所钻小孔越来越紧小，也越来越密，这对包括盖垫板在内的机械钻孔相关辅料提出了更高的品质要求。传统的盖板（酚醛板、环氧树脂板、普通铝片）由于存在耐热性低、CPK值低、断针率高以及某些材料本身结构上的缺陷，已经满足不了当今PCB机械钻孔品质的要求[1]。我司近期研发出来的涂树脂铝片（简称MVC），拥有良好的钻孔性能，对环境无污染，紧跟PCB机械钻孔技术的发展，可满足当代PCB钻孔的需求。

二、MVC性能分析

2.1 表层树脂性能分析

2.1.1 热熔性能分析

图1.1为MVC表层树脂层的DSC性能测试图，从图中可以看出MVC表层树脂在温度的升高过程中，在50℃-65℃温度区间内，有一个强烈的吸热峰，表征树脂在该温度区间吸热产生相变，有利于钻孔时吸收钻针表面的热量；同时在160℃-170℃的温度区间内，曲线上升放热，树脂层分解，而在实际的钻孔过程中，由于表层树脂相变吸热，钻针的表面温度不会超过160℃，因此钻孔时表层树脂不会分解，性能比较稳定。较低的相变温度和相对较高的分解温度在钻孔时可以保证优良的钻孔效果，在使用MVC盖板进行钻孔时，表层树脂熔化带走钻针表面大量的热量，降低钻针的表面温度，减少磨损和断针率；另一方面，MVC表层树脂本身的特性对钻针也有一定的作用，亦可降低钻针磨损[2]。

2.1.2 水溶性能分析

MVC盖板在钻孔时，随着钻针的进入，表层树脂随着钻针的高速旋转被带入到孔内，形成胶渣；为了不影响孔壁品质，在后续的处理中必须把这些树脂清除掉。通过实验得出MVC盖板表层树脂具备良好的水溶解性，在后续的处理中可以很轻易地被清理掉，不会影响孔壁品质，具体见表1.1。

由表1.1可以看出MVC表层树脂在0.2%的NaOH水溶液中溶解比较迅速，在纯水中相对要慢一些，但是考虑到PCB基板后续的清洗处理工艺（振动、强氧化性、酸碱性等条件），树脂的溶解速度将会更快，满足生产要求。此外表层树脂良好的水溶性还有利于使用后的MVC盖板后续处理，便于铝片的回收再利用。

2.1.3 粘结性能分析

MVC盖板中树脂和铝片要有一定的粘结力，以防止在运输、储存甚至使用的过程中出现树脂层和铝片分离的现象，特别是在钻孔的过程中，钻针上升可能会带离表层树脂而影响钻孔效率[3]，曾经有检测到市场上某一同类产品就存在这样的问题。

图1.2为MVC盖板和市场上某一同类产品的SEM分析图，通过比较发现MVC盖板树脂层和铝片之间没有空隙，粘结紧密；右图为市场上某一同类产品的SEM图，可以清楚地看出树脂层和铝箔之间有较大的空隙。

2.2 MVC盖板环保评估

经SGS检测，MVC盖板的隔、铅、汞、六价铬、多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等成分的测试结果均符合欧盟RoHS指令限制要求，且满足无卤素的要求，对环境无污染。同时MVC盖板使用后可以回收再利用，不存在固体废弃物污染，为一种环境友好型材料。

三、MVC钻孔研究探索

表1.2为MVC钻孔实验的钻孔参数，虽然实验条件和PCB钻孔厂家会有少许的差异，但是各盖板均在相同测试条件进行实验，为一平行对比试验，可用于验证各盖板的钻孔效果。

3.1 孔位精度分析

图1.3、1.4、1.5、1.6为不同孔径钻孔CPK分析图。由图可以看出MVC系列盖板的CPK均较相同钻孔条件下普通铝片的要高，并且每一种孔径的MVC系列盖板其最小CPK值均大于1.66，满足生产需求。此外在0.15mm和0.20mm孔径钻孔中当孔数由原来的3000孔增加到4000孔时，各盖板的CPK值虽然有所降低，但是降低的幅度很小，几乎没有影响，由此可以说明MVC系列盖板可以适当地增加孔限。

在0.11mmCPK分析图中，CPK值最高为MVC0830， 其次为MVC1060和MVC1460，普通铝片最差。在0.15mm 钻孔中MVC1060的CPK值最大，其次为MVC1460， MVC0830最小。在0.20mm孔径钻孔中各盖板的CPK值均比较高，其中以MVC1460的CPK值最高，MVC1060次之，MVC1480最低。0.25mm孔径钻孔中，由于该测试为一增加叠板层数测试，CPK值普遍有所偏低，但是除了普通铝片的CPK值在1.67以下之外，其它MVC盖板均在1.67以上，满足生产的需求；同时在MVC系列盖板中，以MVC1480和MVC1460的CPK值较大，并且两者CPK值非常地接近，可近似认为具备相同的孔位精度，MVC1060CPK值最小。

3.2 钻针磨损

断针方面，在0.11mm钻孔中，使用普通铝片的10支钻针全部断针，同等条件下的其他MVC系列盖板均没有出现断针的现象，此外其它孔径的MVC盖板钻孔也未出现断针的现象。磨损方面，在0.11mm钻孔中MVC1060的磨损比较大，边缘几乎被磨光，MVC0830磨损较少。在0.15mm钻孔中，普通铝片的磨损最为厉害，边缘出现了许多崩口，MVC1460、MVC0830次之，MVC1060的磨损最少。在0.20mm钻孔中，除了普通铝片的磨损比较大之外，其它3种MVC盖板的磨损近似，并且磨损量均不大。在0.25mm钻孔中，虽然该测试属于增加叠板层数测试，但是除了普通铝片磨损较大之外，其它MVC盖板磨损比较少（见表1.3）。

3.3 孔壁粗糙度分析

孔粗方面，MVC系列盖板中各孔径的平均孔粗值均比较低（小于25μm），在正常范围之内，完全满足生产的需求，相比之下普通铝片的孔粗值有所偏高，但是总体来说MVC系列盖板的孔粗值小于同等条件下普通盖板的孔粗值，说明MVC系列铝片具有改善孔壁质量的功能（见表1.4）。

3.4 小结

经上述实验验证，综合钻孔各方面的钻孔效果，不同型号的MVC盖板，适用于不同孔径的钻孔。（具体见表1.5）。

四、总结

我司MVC盖板性能优越，它具有较高孔位精度、低钻针磨损，良好的孔壁质量等优良的钻孔性能，同时它还可以适当地提高孔数，提升钻孔效率，降低钻孔成本。此外MVC盖板使用后可回收再利用无固体废弃物污染，为一种绿色环保产品。

此外MVC盖板为我司经过四年时间开发的、具有自主知识产权的产品，目前已批量地提供给国内多家大型PCB企业（包括多家日资、台资等外资企业）使用，已初步得到了客户的认可。

参考文献：

[1]Shingo Kaburagi，Yoshikazu Uda，Susumu Takada. Entry boards for use in drilling small holes[P]. US：2004/0023059 A1，2004.

[2]周虎，罗小阳，陈健.涂胶PCB铝基盖板的制备及其性能分析[J].印制电路信息，2011.9，31-34.

[3] 罗小阳，秦先志 张伦强 周虎.一种新型涂树脂铝箔盖板（MVC）新能分析和应用[J].印制电路信息，2012.3，24-27

作者简介：

第一作者简介：秦先志 （1984 -10―），硕士研究生，工程师 ，主要从事高分子材料的研究。