液態墊板鉆孔應用研究

Research on the Application ofDrilling with Liquid Deburr Film

WEIMeixiao LIU Yi LI Jingtao YIN Dawei ZHANG Lunqiang HUANG Yunzhong

（Shenzhen Newccess Industrial Co.，Ltd.）

Abstract：Withtherapiddevelopmentof theEthernet，bigdata，smart phones，andartificial inteligence，higher requirements are put forward for PCB. The high multi-layer PCB （board thickness _i≥3.5mm ）may have PCB warping， poor surfaceflatness，height diferences，and other issues due to designand manufacturing processes.The rigid-flex board （R-FPCB）combines flexible circuit boardsand rigid circuit boards.In a combined structure，there must be differences in thickness，which lead toaheight diference in its surface structure.Both high multi-layerPCBs （witha thicknes AA≥3.5mm and rigid-flex boards （R-FPCBs） have burrs during mechanical driling，caused by surface warping，poor surface fatness and height diferences ofthe boards，which hasnot beensolved.This paperanalyzes thereasons for burrs dueto warping and height differences during mechanical drillingon PCB，and expoundson some common methodsand drawbacks for improving burrs inthe PCB industryat present.Itproposes an innovative technology that effectively improves mechanical driling burrsonPCBcausedbywarpingandheightdiferences，and introduces theresearch，applicationandevaluationof

the new technology in detail.

Keywords：highmulti-storey; thick plate;rigid-flex printedcircuitboard（R-FPCB）;bur;warping;height diference;base plate

0 引言

隨著電子設備向高密度、高功率、小型化及柔性化方向迅猛發展，高多層厚板和剛撓結合板憑借其優異的電氣性能、結構強度及三維互連能力，在高端通信設備、服務器、汽車電子、航空航天以及可穿戴設備等領域獲得了廣泛應用。對于高多層厚板，層數多、厚度大（通常 gt;3.5mm 且壓合過程中存在樹脂流動不均、熱應力釋放不完全以及不同材料層間熱膨脹系數的差異，導致整體或局部板面翹曲，從而使鉆孔毛刺更加嚴重。剛撓結合板（R-FPCB）是柔性電路板與剛性電路板經過壓合等工序，按相關工藝要求組合在一起，因產品結構設計的特殊性，鉆孔時撓性區域厚度通常高于剛性區域厚度，導致剛撓結合板存在高度差，從而使鉆孔毛刺更加嚴重[2]。因此，由厚板翹曲和軟硬結合板高低差所誘發的鉆孔毛刺問題，已成為制約高多層厚板及軟硬結合板良率提升、成本控制和最終產品可靠性的關鍵技術瓶頸。

翹曲、高低差PCB機械鉆孔產生毛刺的原因分析

在印制電路板加工過程中，高多層厚板受材料內應力與熱膨脹系數差異、材料均勻性與固化程度差異、不對稱設計與銅分布、設備等諸多不確定因素的影響，會使壓合后的PCB產生輕微變形，形成板翹曲，層數越多、厚度越大，板材發生翹曲的趨勢越顯著，如圖1所示。剛撓結合板是柔性電路板與剛性電路板經過壓合制成，壓合前軟板部分區域被掏銅，壓合后掏銅區厚度變低，撓性區域厚度高于剛性區域厚度，剛性區域形成凹陷，凹陷區與鉆孔墊板間存在空隙\"，如圖2所示。因此，高多層厚板或剛撓結合板在機械鉆通孔時，墊板與PCB之間存在間隙，出鉆時易造成孔口毛刺，如圖3所示。通常情況下，各PCB制造商根據板材材料，優化鉆孔參數、降低鉆頭壽命等，或選用合適的墊板，以改善毛刺，本文不再做詳細闡述。當PCB板面翹曲/高度差較大時，無法消除PCB與墊板之間的間隙，便無法改善毛刺問題

2翹曲、高低差PCB常見鉆孔毛刺改善方法及結果分析

（1）打磨：鉆孔后采用自動打磨線，將毛刺磨平，但毛刺易入孔造成品質隱患，

（2）開窗：使用外層干膜開窗、蝕刻、再進行機械鈷孔，但對位難，易孔偏]。

（3）干膜貼附或鍍錫：鉆孔前，在PCB下表面對需要鉆孔區域貼覆干膜（曝光、顯影、鉆孔、褪洗）或鍍錫（鍍錫、鉆孔、褪洗）處理。由干膜或鍍錫代替墊板提供支撐作用，以改善鉆孔毛刺，鉆孔后進行褪洗，但需要藥水褪洗易傷板且易殘留孔內，出現ICD隱患。

（4）對接鉆：對于高多層厚板可先從正面鉆60% ，再從背面鉆 60% ，但易出現臺階孔。

3液態墊板改善翹曲或高低差PCB鉆孔毛刺的應用研究

3.1液態墊板應用機理

高多層厚板、剛撓結合板均因翹曲或高低差導致與墊板存在空隙，造成鉆孔毛刺大，液態墊板為可褪洗涂層（作業流程：印刷——固化—鉆孔——褪洗），印刷于PCB出刀面，固化后緊密貼合PCB，無空隙，如圖4所示，鉆孔后采用自來水加熱褪洗的方法，去除涂層，且不會對板材造成損傷，如圖5所示，從而解決高多層厚板、剛撓結合板因翹曲或高低差造成鉆孔毛刺大的問題，如圖6所示。高多層厚板、剛撓結合板均因鉆孔時與墊板存在空隙，導致毛刺較大且高多層厚板毛刺難度高于剛撓結合板，實驗驗證選擇高多層厚板作為測試對象。

3.2試驗方法（依據國內某PCB大廠高多層厚板鉆孔評估流程設計）

3.2.1實驗準備

實驗PCB信息見表1。設備儀器：鉆機（HANS-F6M）、UV固化機、恒溫水浴鍋、絲網印刷機、鉛筆硬度計。

3.2.2鉆孔加工方案設計

鉆孔加工方案如下：PCB基材（液態墊板樣板，膜厚 150um ）；PCB板材厚度： 5.6mm ；蓋板：0.14鋁片；墊板： 2.5mm 木墊板；鉆孔方式：分4段鉆；鉆頭廠家：金洲。具體工藝參照上述3.1液態墊板應用機理，從而測試各方案鉆孔性能，鉆孔性能主要表現為鉆孔毛刺、孔壁質量。參數設計見表2。

3.3液態墊板鉆孔性能分析

3.3.1液態墊板硬度對毛刺的影響

在板子表面涂覆一層液態墊板，固化后貼合PCB，鉆孔時液態墊板發揮支撐作用。液態墊板固化后硬度（采用鉛筆硬度計測試固化后涂層硬度）越高，其支撐作用越強，鉆孔產生的毛刺越小。硬度對鉆孔毛刺的影響如圖7所示。

3.3.2液態墊板結合力對毛刺的影響

翹曲PCB鉆孔時底部存在空隙，液態墊板固化后需牢牢吸附在PCB表面，其結合力越強（采用百格法測試結合力），鉆孔時越不容易脫落，鉆孔產生的毛刺越小。結合力對鉆孔毛刺的影響如圖8所示。

3.3.3PCB不同前處理方式對液態墊板的影響

結合3.3.2液態墊板結合力不同，所產生的毛刺抑制效果不同，可通過不同前處理方式，粗化PCB表層銅，提升液態墊板與PCB的結合力，從而提升液態墊板毛刺抑制能力，但當前處理后粗糙度較高時則會影響液態墊板褪膜效果。實驗結果見表3。

3.3.4液態墊板褪膜研究

鉆孔后需要褪洗液態墊板才能進行下一步工序，除3.3.3所述，PCB前處理方式會影響褪膜效果外，液態墊板印刷厚度、褪膜液溫度、褪膜液種類也是影響液態墊板褪膜速度的因素，印刷厚度越厚褪洗速度越慢，褪膜液溫度越高褪洗速度越快，相比于自來水，堿液可加快褪洗速度，批量生產中，應結合安全性、環保性、生產效率選擇合適的褪膜條件。實驗結果見表4。

4液態墊板國內外標準現狀及建議

液態墊板在PCB行業（鉆孔環節）已廣泛使用多年。然而，國內外至今尚未建立相關標準，標準制定工作未開始，所以很難有效地發揮標準對產業、技術協作方面的紐帶和驅動作用。目前，不同PCB廠在銅箔型號、預處理方式、板材類型及工藝參數上的差異，直接造成了液態墊板應用效果的顯著差異。為規范產業發展、推動產品質量升級，建立完善的標準技術指標體系和測試方法體系非常迫切。

因此，推動液態墊板標準的制定至關重要。這需要動員產業鏈各主體積極參與標準化工作，完全發揮標準在創新和產業變革以及升級中的主導作用。鼓勵上游及下游企業根據自身的創新成果提出標準化要求，共同參與各標準的制定。通過聯合研究與協作，不僅能促進標準在行業內的有效推廣與應用，更能顯著提升高多層厚板、剛撓結合板產品及其關鍵材料——液態墊板的鉆孔技術水平。

5結語

本文針對高速高多層厚板及剛撓結合板機械鉆孔中產生的毛刺問題進行了分析。在闡述現有改善方法（針對由PCB翹曲或高低差引發的毛刺）不足之處的基礎上，重點提出應用液態墊板作為解決方案，以有效解決此類毛刺問題，提升高多層厚板、剛撓結合板的鉆孔良率。文中進一步分析了液態墊板關鍵技術指標及PCB前處理工藝對鉆孔毛刺的影響，并提出了推進液態墊板標準化的建議。

隨著以太網、大數據、智能手機、人工智能等技術的飛速發展，高速高多層厚板與剛撓結合板的設計將日趨多樣化，對鉆孔質量要求也將持續提高。這一趨勢將推動鉆孔技術不斷革新，為制造更高品質的PCB產品提供支撐，同時加速液態墊板相關標準的建立進程。

參考文獻

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