盲槽孔板的设计及加工方法探讨

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【摘要】本文主要针对盲槽产品的制作流程及加工方法的控制作探讨，盲槽孔主要是利用已经钻好槽孔板和PP与另一张板进行压合形成。压合盲槽板时PP上所钻的槽孔大小设计/品质及PP本身流胶量严重影响成品盲槽的品质，本次主要以影响盲槽孔品质的几个因素作实验层别：PP槽孔大小分别比成品槽孔单边大0.4mm、0.6mm、0.8 mm；PP厚度1.5mil*3张；PP铣槽孔时叠板数为6、9、12。

【关键词】盲槽孔；槽孔；叠板；设计；流程；控制

一、前言

随着现代电子产品日益向小型化、高集成化、高频化的趋势发展，埋元板的日益流行，部分产品开始引入盲槽设计，用于安装元器件或固定产品，提高产品总体集成度或达到信号的屏蔽的作用。

PCB板上的盲槽一般都要焊接元器件，利用盲槽进行焊接及固定产品，因此对盲槽的大小、深度、形状都有严格的要求。盲槽的深度及孔形的控制是其加工的重难点，过程中容易出现阶梯孔、槽底残胶、槽孔变形等问题的产生，导致最终无法上件或上件不良、元件固定不牢等问题。本文从其设计、加工等方面作探讨研究，制作出符合产品需求的槽孔。

二、产品制作说明

本文讨论的盲槽产品结构及制作要求如下：

2.1 产品叠构，如下图1。

2.2 各层图形及制作要求：（见表1）

2.3 产品主要控制难点： L1～L3有盲槽（大小7.0*12.0mm），L3盲槽底部有导线及防焊层，盲槽不可有阶梯形、喇叭形等问题，槽孔公差±0.15mm。

2.4 成品，如下页图2。

三、设计和加工的控制

3.1 叠构设计

以常见的4/6层盲板为例，如表2中调整前后的叠构图，从叠构上看如采用控深铣盲槽流程制作，由于铣槽孔的深度有一定的差异，一般只达±30μm[1]。不同位置不一样，铣刀会铣透或铣伤其底部的线路或基材，不能保住其L3层线路及防焊层的完整性，严重影响信号的传输，所以不可采用控深铣槽流程作业，必须调整叠板结构进行制作，调整前后叠构参见表2。

从上调整后的叠构看，其盲槽就可以由CCL的槽孔经过压合而形成，从而能有效的保证盲槽底部的线路完整性与平整性，更利于产品加工及控制。

PCB设计时，需要考虑产品的制作可行性、制作成本、加工流程的复杂程度等。在其叠构设计时，如含有盲槽叠构，就需要优先考虑其PCB加工制作的可行性，如无法达到要求，就需要参考表2中的结构进行调整。

3.2 加工流程的设计

由于盲槽底部有线路且有防焊层，所以需要将其L3防焊层制作完成，再进行压合。如果公司有静电喷涂和LDI设备，可以利用其静电喷涂机喷涂特性及LDI的曝光特性至外层压合后防焊时一起制作，从而达到产品制作需求。如无此设备则需要重新考虑制作流程，可参考本文上述要求的4层板。我公司设计的加工流程，如下：

分两张芯板IN12和IN34：

1） 内层加工流程：

IN12：（见图3）

IN34：（见图4）

2） 外层加工流程：（见图5）

3） 设计和加工注意事项：

A. 该产品材质为PTFE，为防止槽孔边产生毛刺的问题，选择先钻槽孔再制作图形线路，如为普通FR4材料，可以先制作线路再进行铣槽孔，有利于提高铣刀的寿命，节约成本。

B. 在压合完成后，为防止沉锡不良及锡面色差，保证成品表面处理工艺的品质，其槽孔底部的棕化膜需要先去除。

C. 叠构（一般盲槽连接的层次）及产品结构（总层数）不同时，以钻好槽孔再进行压合为原则，做相应的调整。

D. 还需要考虑盲槽底部的表面处理工艺特点及表面处理工艺的差异和孔壁是否要镀铜等因素，依据不同要求从而选择不同的流程。

3.3 PP槽孔加工控制

1）. 槽孔大小的控制

为避免压合时PP的胶继续留在槽底，所以需要事先在盲槽位上的PP铣出一个槽孔，同时，由于PP会有胶流动容易流至盲槽内底部，从而影响槽孔形状及大小，所以PP上的槽孔要求比板上的槽孔大，本次以三种不同大小测试，结果如下：（见表3）

从测试结果看，本次选用比槽孔大0.8mm的最合适。由于不同厚度的PP流胶不同，所铣的PP的大小也将不同，具体大小需要依据产品结构及PP流胶情况作相应适当的调整。

在锣PP的槽时，建议先模拟叠构进行流胶测试，本次测试方法如下：取1.5mil*3张PP叠合一起放在无铜基板上，上面盖上铜板（不棕化或黑化，PP边与板边对齐时距离为0mm，依次内缩0.6mm，1.2mm，依据正常作业条件压合，将铜皮撕下，测量其胶溢出量，其PP的流胶情况如下：（见表4）

从测试情况看，一般产品流胶量在0.75mm左右，同时对于盲槽转弯的两头，如有线路经过，建议多锣0.2mm，如为PP无铜则多锣0.1mm，所以本次以单边大0.8mm进行锣PP槽产品符合要求。

2）. 生产条件的探讨

由于在铣PP铣槽孔时，铣刀与PP摩擦发热，而 PP熔点低，切割产生的热，容易在槽边熔化凝结成胶团。压合时，胶团重新溶解流入盲槽中间，影响槽孔形状及大小，有效良好的铣出PP上的槽孔是为保证成品盲槽品质的关键点，而影响PP铣槽的主要因素是PP叠板厚度、铣刀转速、进刀速[2]。本次主要是在铣刀转速进刀速进行实验优化后，对其叠板数进行测试，（因叠板数严重影响生产效率，所以需要重点测试优化），方案及结果如下：

主要生产参数及结果如下：（见表5、6）

从结果看，叠板数越少越好，当叠板数过多时容易出现烧胶凝胶现象和存在披锋粉尘的问题，叠板数为9时较合适，能满足生产需求。

3）. PP钻孔其他注意事项：

为保证压合时PP与基板的层间的对准度，避免胶流入槽孔中间，从槽两边流胶不均匀的问题，在芯板及PP四周钻上铆钉孔，铆合后再压合，铆合孔与四周的定位孔建议分开设计制作，提高对位精度。

PP钻定位孔时，用两张酚醛树脂板或木浆板将其压紧压平，使用胶带固定好后，进行钻定位孔及铣槽孔。

3.4 PP选用

本次选用1.5mil*3张和4.5mil的PP进行压合测试其流胶量，经测试后者流胶量明显减少约0.3mm，流胶量少更有利于流胶的控制，从而更好控制成品盲槽的品质。但如果为厚铜板，产品填胶过多时，为避免分层，也需要考虑多张薄PP压合，更好的实现填胶，具体PP的选择依据产品结构及特性决定。

3.5 压合叠板方式

如此板只有单面盲槽孔，可以考虑调整叠合后的压板方式，底部垫上离形纸将盲槽面朝下进行叠合压板，调整前后对比图如下：（见图6）

从上面叠板压合的结构看，由于重力的作用，其压合PP流胶就会随槽壁流至底部的离形纸上。

如此一来，板双面都有盲槽孔，如一个4层板，1～3层及2～4层都有盲槽，此方法则不可行。那就必须选用流胶小的PP材料，在客户允许的情况下加一定的阻胶条。

四、结论

关于盲槽孔板的产品设计及加工经过本次实验测试，得出以下结论：

1）. 盲槽板加工时，锣的PP槽孔比成品盲槽孔要大，本次实验的叠构以直径单边大0.8mm最合适，对于不同规格的PP，流胶有一定差异，建议在测试其流胶后，再确定PP铣槽的大小。

2）. 本次铣PP槽孔时，一次性叠9张PP最适合实际生产需求，为保证PP铣槽的品质，叠板数越少越好。在加工时需要用酚醛板或木浆板夹住PP进行制作，先钻定位孔，然后锣槽孔，过程中间PP的夹板不可拆开，从而保证产品品质及精度。为保证层间对准度，铣槽时的定位孔与压合的铆钉孔不要重合。

3）. 单面盲槽的产品，压合时可以考虑盲槽孔开口朝下的压板方式进行压板，同时调整流胶速度，可有效提高产品的品质。

4）. 含有盲槽的PCB，加工流程与普通多层PCB不一样，所以其叠构也需要作相应的调整（一般PCB先压板再锣槽，但此类板需要先锣槽再压板）。

5）. 在能保证产品可靠性的情况下，尽量减少盲槽底压合PP的张数，其张数越少流胶越好控制，成品品质越好。

从本次盲槽板的制作情况看，其设计的方法、加工的流程和过程方法与普通板有较大差异，PP铣槽的品质严重影响成品盲槽的品质，在制程中需要重点管控。

针对PP铣槽时，不同的铣刀、不同规格的PP铣槽时的叠板数需要继续研究探讨，生产中可以依据实际的作业情况做调整。

参考文献：

1. 王洪、杨宏强， 机械钻孔深度控制研究 印制电路资讯，2005， N0.3

2. 梁飞、 孙俊杰，半金属化槽/孔的成型加工技术探讨 2006春季国际PCB技术/信息论坛

作者简介：

徐学军（1980-11），男，湖北省黄冈市人，印制电路制作高级技师，现任五洲电路集团研发部高级工程师，从事PCB制造技术研发及改良已有10余年，对HDI板、高多层板、陶瓷板、铝基板、铜基板、铜基烧结等PCB的制程品质的控制及改善、新制程新物料新设备评估导入、新产品新工艺新技术的研发都有丰富的工作经验。

个人发明专利5项，多个研发项目获国家、省、市重点研发建设项目，并取得了丰富的成果，部分研发成果获奖。

另对PCB厂房规划、高新技术企业申报、与行业相关的政府研发项目承接及申报都有丰富的经验。