高厚度小孔径铜基高频板工艺介绍

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【摘要】本文对高厚度小孔径铜基高频板的制造工艺进行简介，并对制造难点进行改善，找出合理的制造工艺，为业界同仁制作高厚度小孔径铜基高频板提供参考。

【关键词】高厚度；铜基高频板；小孔径；制造工艺

一、前言

随着电子信息技术的发展，电子产品逐渐趋向小型化，线路板的布线越来越密，元器件的集成度也在不断提高，再加上元器件的安装密度也逐渐提高，普通的FR-4板料根本无法满足电子元器件的散热性，常常导致电子元器件因高温影响而快速失效。因此电子产品的散热性问题成为了电子行业的焦点，特别是通信、电源设备、汽车、固态继电器、功率放大器等各种产品对散热性要求更高，铝基板的散热性已经逐渐不能满足客户的要求。高厚度铜基高频板，它既能解决散热性的问题，同时又具有提供宽频带、信息量大、信息传输速度快、保密性好等优点。但是高厚度的铜基和惰性的聚四氟乙烯的加工技术难度大，尤其是钻孔和成型工序。为了提高我司对金属基板的加工能力，决定对高厚度铜基高频板进行研发试验。

此次对板厚为4.8mm（铜基厚度为4.0mm，聚四氟乙烯厚度为0.8mm）的高厚度铜基高频板（最小钻孔孔径0.8mm）进行制造工艺研发。

二、 高厚度小孔径铜基高频板的制作流程

2.1 制作流程（见图1）

2.2 各工序制作要点

（1） 开料：一般铜基板有固定的尺寸，如果订单量大时，根据公司的拼版来要求供应商提供相应尺寸的板料，避免板料浪费。建议购买有保护膜的铜基板，避免铜基面被刮伤和污染。（2） 钻孔：采用全新钻咀进行两面分次钻孔，首先从铜基面开始钻孔，钻孔的参数（转速、进刀速）在钻FR4材料参数的基础上进行下降调整。（3） 外层线路：外层线路的制作在压膜时，压力在普通板的基础上进行下调，其它制作与普通FR4无明显区别。（4） 酸性蚀刻：先检验铜基面的保护膜有无破损，如有破损用单面胶贴上保护铜基面，其制作与普通板一样。（5） 阻焊、文字：阻焊、文字的制作与普通板材一样，但在制作阻焊显影时，孔内不能有油墨残留。（6） 撕膜及磨板：将铜基板的保护膜撕掉后，再对铜基面进行磨板，铜箔面不磨。（7） 贴保护膜：此流程是对磨过的铜基面进行贴保护膜，所贴保护膜必须要求其粘性够大（不能让后工序的沉银药水渗入），而且在后面撕膜时，不能有胶迹残留于铜基面。（8） 成型：铜基板不能采用普通锣刀，采用专用铝基板双刃螺旋形锣刀进行锣板。（9） 沉银及后工序：与普通板材制作无区别。

2.3 高厚度小孔径铜基高频板主要制作难点

由于铜基板和聚四氟乙烯都属于特种板材，其制造工艺与普通FR4有所区别。加工过程中主要有以下难点：

① 钻孔：铜基板的材质硬度较大而且铜基厚度较大，所钻孔较小，钻孔容易出现断钻咀现象，特别是小孔径。② 成型：铜基板材质硬度大和板厚超出普通板，成型容易出现披锋、毛刺等现象，甚至出现断锣刀问题。

三、高厚度小孔径铜基高频板加工难点的改善试验

因高厚度小孔径高频板属于特种板材，它的硬度较大及厚度超过普通板厚，而且最小孔径为0.8mm。在制作过程中出现以下问题：① 钻孔时断钻咀现象特别严重，这样不但使钻孔成本直线上升，并且钻孔品质不能达到品质要求。断钻咀现象虽然不能完全根除，但可经过对钻孔工艺参数进行改进来避免断钻咀现象及满足钻孔的品质要求。② 成型后留有很多毛刺与披锋，而且成型时断锣刀现象特别严重。导致成型品质不能满足要求，还增加了成型的生产成本。通过对成型制造工艺进行改进可有效改善成型毛刺、披锋及成型断锣刀问题。

3.1 钻孔断钻咀（见图2）

以上断钻咀现象主要原因：① 钻孔制造工艺参数设置不当，② 铜基与钻咀磨擦产生大量热量，无法及时散发出去，导致断钻咀 ③ 铜基太厚钻孔深度大导致排屑不良引起断钻咀。实施方案：影响断钻咀和钻孔品质的主要因素有以下几个方面：

① 单次加工深度：根据孔径大小，选择适当的单次加工深度。如果单次加工深度过大，会导致钻头上所产生的热量无法及时散发出去，严重影响钻咀的寿命，从而导致断钻咀现象突出，影响钻孔加工。

② 单面加工深度：随着钻孔深度逐渐增大，钻头排屑逐渐出现不良，从而造成钻孔加工时出现断钻咀现象。单面加工深度的控制要根据孔径的大小来控制。

③ 转速：转速过高会造成钻孔品质出现披锋，但转速过低会导致断钻咀或者卡死钻机。要根据孔径适当调整钻孔转速。

④ 进刀速：进刀速太快会造成钻头上产生巨大热量无法及时散发出去，严重影响钻咀的寿命，从而导致断钻咀现象突出，影响钻孔加工。但是也不能将进刀速调整过低，过低会影响公司产量，在控制钻孔品质的基础上，对进刀速进行提高。

⑤ 钻咀寿命：钻咀寿命设置过高会导致钻孔品质不能达标，甚至会出现断钻咀。但是钻咀寿命设置过低，会提高钻孔的生产成本，因此要根据钻咀在加工过程中的磨损度给出合理的钻咀寿命。

经过收集相关资料并进行分析，采用两面分次钻孔。进行了以下几个实验：（见表1、图3）

由上面实验结果可以表明，采用两面分次钻孔时，按实验5和实验6的加工条件进行加工，加工出来的品质可以满足品质要求，成功的解决了加工高厚度铜基板的小孔径钻孔难点，但为了保证钻孔的生产效率，采用实验5进行加工为理想加工条件。

3.2 成型的毛刺与披锋（见图4）

由于此板的铜基和聚四氟乙稀材料都属于特种板料，而且铜基的厚度高达4.0mm，要想成功的解决成型的毛刺与披锋现象，就必须选择合理的加工参数和加工方法。影响成型毛刺及披锋主要因素有：锣刀类型、主轴转速、行进速度、加工方法。

① 锣刀类型：由于铜基板的材质硬度很大，而且铜的延展性较好。因此在成型时不能采用普通的锣刀材质和几何形状，如果锣刀材质和几何形状选择不当，会导致成型时排屑不良，进而造成锣刀的排屑槽内大量堆积切屑，导致毛刺急剧增加，锣刀寿命减少。

② 主轴转速：根据锣刀的材质和几何形状不同，选择合适的主轴转速。主轴的转速过低，会造成切削力过低，毛刺过大，而且容易造成断刀。

③ 行进速度：行进速度越低，切削越充分，毛刺越小，但是同时考虑到加工效率，应在毛刺和刀具寿命在可接受的范围内，提高行进速度。

④ 加工方法：由于此次铜基板的厚度超出普通板厚，而且铜基的厚度高达4.0mm，在锣板的过程中，锣刀与铜基磨擦产生巨大热量，而且采用一次性加工会造成排屑不良，从而出现毛刺、披锋等问题。为了避免不良品质产生，加工过程中不能采用普通的锣板方法。应采用分次锣板方法来解决以上不良问题，每次锣板的深度越低锣出来的品质就越好，但是会影响生产效率。应该找出在满足品质要求的情况下，增加每次加工深度。

经过收集相关成型资料并进行分析，采用分次锣板方法，并进行了以下几个实验：（见表2、图5）

从以上几个实验结果及图片可以看出，进行分次锣板时，按实验7的锣板条件进行加工，成型后的品质可以满足品质要求。

四、结语

通过对高厚度铜基高频板的难点进行改善，品质合格率也大大得到了提高，我司已经具备生产高厚度铜基类型的板材，并已经生产了几个小批量样板交货于客户，得到了该客户的认同，特将加工过程撰文，希望能给生产此类型板材的同行一些借鉴。