一種厚銅剛撓結合印制板滲膠改善

楊先衛 黨新獻 黃金枝

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 519029）

0 前言

目前厚銅板應用領域及需求量在近幾年得到了迅速的擴大，現已成為具有很好市場發展前景的一類熱門印制電路板（PCB）品種，應用領域延伸到手機、微波、航空航天、衛星通信、網絡基載站、混合集成電路、電源大功率電路等高科技領域。發展趨勢是承載更大的電流，更大的器件發出的熱需要散出，因此通過的大電流越來越大，基板需要的銅箔厚度越來越厚。

但是銅越厚，板厚越厚，體積越大，裝配空間越大，與目前高集成的時代格格不入，于是采用重量輕、體積小、可撓折、可立體裝配的剛撓結合印制板（R-FPCB），厚銅R-FPCB的應用也越來越廣泛。厚銅R-FPCB一般采用普通流膠半固化片制作，在滿足厚銅填膠的同時也導致窗口滲膠的問題越發突出，嚴重影響彎折性能，本研究案例選取一款應用于電源模塊的105 μm（3 oz）厚銅R-FPCB，結合半固化片類型、壓合參數、保護膠帶類型、窗口設計等，分析其制作難點及管控要求，達到克服窗口滲膠。

1 產品解析

1.1 產品疊構

產品疊構示意圖見圖1所示。

圖1 產品疊構示意圖

1.2 產品信息

產品信息見表1所示。

表1 產品信息

1.3 工藝流程

（1）L4/5 FPCB流程：L4/5裁板→內層濕膜→曝光→DES→AOI→沖孔→棕化→貼覆蓋膜→貼膠帶→等離子體清洗

（2）硬板（L2/3，L6/7）流程：裁板→內層濕膜→曝光→DES→AOI→沖孔→棕化

（3）半固化片流程：半固化片裁切→開窗→清潔

（4）主流程：預排→壓合→機械鉆孔→電鍍→干膜圖形→AOI→防焊塞孔→防焊→文字→化金→CNC→控深盲銑→開蓋→激光成型→電測→FQC→包裝

2 缺陷概述

一款105 μm厚銅R-FPCB在開蓋之后，發現窗口位置有一層白色異物。對白色FPCB部位切片，發現白色物質是附著在覆蓋膜上面（見圖2）。

圖2 不良圖片

3 原因分析

3.1 成分分析

為了進一步分析該白色物質來源，對白色物質成分進行EDX分析，同時也和半固化片成分對比，兩者成分表幾乎類似（圖3），由此可以判定白色物質是半固化片流膠導致。

圖3 物質成分EDX分析

3.2 失效機理

開蓋流程：貼覆蓋膜→貼膠帶→壓合→控深鑼窗口→開蓋

因為FPCB設計了105 μm厚銅，用低流動度半固化片填充風險很高，因此所有采用普通流膠半固化片填充，同時覆蓋膜壓合在厚銅線路上面，呈現凹凸不平的現象，在FPCB窗口高低不平的位置貼保護膠帶阻膠。如果膠帶上的純膠（AD）沒有封死PI四周，壓合高溫高壓過程中半固化片熔化流膠，通過縫隙進入覆蓋膜上面，形成滲膠（圖4）。

排土場選擇應以露天采場為中心，根據周邊地形、地勢、設施和安全等條件，盡量利用緩坡地和附近菁溝排廢，以最大限度減少運距和運費為原則進行比選及分析。最終確定采用落家井排土場擴容方案。擴容后的場區南北長3.2 km，東西寬1.4 km，呈橢圓形，落家井擴容部分設計堆至2 050 m平臺，與原設計標高平齊，最高堆置高度180 m。排土場西部以自然山脊作為排土邊界，且排土坡腳低于山脊標高，山脊可以作為自然屏障，起到很好的阻擋邊坡下滑的作用。整個露天生產期間需要庫容2.4億m3，已經建成的落家井排土場保有庫容0.5億m3，落家井擴容工程可形成庫容2.1億m3，二者相加可以滿足巖石排放對容量的需求。

圖4 失效機理圖

通過上面分析，影響滲膠主要因素是保護膠帶PI和AD厚度搭配。

3.3 分析及改善

（1）保護膠帶PI和AD厚度搭配分析，測試不同的PI厚度和AD厚度的保護膠帶阻膠，使用同一壓合參數，測試結果如下。

從表2測試結果判斷，No.1的填膠不夠（類似半固化片填充厚銅原理），導致樹脂滲透到PI和覆蓋膜之間的縫隙，導致滲膠。如果將PI厚度更改為0.025 mm，保證0.025 mm純膠填充，填膠充分沒有縫隙，樹脂無法滲透到覆蓋膜上，則沒有滲膠問題。

表2 PI和AD搭配測試結果

（2）壓合參數分析。

我們調查初期樣品階段選擇H170-D壓合參數，最大壓力是2.76 Mpa，后面大批量壓合時選擇了常用的TS-170，最大壓力是2.21 Mpa，這個參數壓力偏小（表3），導致膠帶和覆蓋膜貼合不牢固，樹脂從膠帶和覆蓋膜中間滲透進去。

表3 壓合參數

使用H170-D參數壓合，進行驗證，開蓋之后，沒有滲膠異常，如圖5。

圖5 壓合參數測試效果圖

小結：影響滲膠主要因素是保護膠帶PI和AD厚度搭配，PI厚度越薄，改善效果越明顯，壓合參數的壓力也會影響滲膠，壓力越大，PI和覆蓋膜壓合越緊密，滲膠風險越小。

4 不良品品質驗證

4.1 回流焊測試（3次）

取不同的樣品進行回流焊測試峰值（250 ℃）。然后對樣品外觀和切片進行分析，給果FPCB表面沒有分層氣泡等問題，FPCB及交界位置均沒有分層氣泡、爆板分層等問題。

4.2 彎折測試

為了驗證覆蓋膜滲膠對彎折是否有影響，特意安排彎折測試。結果50X次彎折測試后，FPCB表面沒有出現破損、撕裂等問題，切片也未見其它異常，用X-ray機檢查，FPCB線路沒有出現斷裂等問題（見圖6）。

圖6 彎折測試步驟

小結：進行回流焊可靠性測試，FPCB表面沒有分層氣泡等問題,切片檢查，FPCB位置，FPCB和RPCB交界位置，均沒有分層爆板問題；彎折50次，覆蓋膜沒有出現破損、撕裂等現象，X-RAY檢查FPCB線路，沒有出現斷裂問題，不影響后續裝配。

5 結論

通過對覆蓋膜表面滲膠問題的研究，我們可以得出如下結論：（1）覆蓋膜表面白色滲膠物質是半固化片導致，影響滲膠主要因素是保護膠帶PI和AD厚度搭配及壓合參數的影響；（2）PI厚度越薄，改善效果越明顯，壓合參數的壓力也會影響滲膠，壓力越大，PI和覆蓋膜壓合越緊密，滲膠風險越小，但也需要考慮PI太薄不利于開蓋操作，需要結合各廠實際能力綜合考量；（3）覆蓋膜滲膠，只是影響外觀，經過回流焊和彎折測試并不影響可靠性及彎折性能，個人認為可以特別采納使用。