樹(shù)脂塞孔空洞產(chǎn)生原因及改善對(duì)策

樹(shù)脂塞孔空洞產(chǎn)生原因及改善對(duì)策楊烈文;劉攀【摘要】樹(shù)脂塞孔工藝通常存在塞孔空洞及孔口凹陷的問(wèn)題，對(duì)于POFV及疊層設(shè)計(jì)，孔口凹陷的存在會(huì)導(dǎo)致焊接面積變小，帶來(lái)焊接可靠性的問(wèn)題。文章分析了塞孔空洞的產(chǎn)生機(jī)理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出了產(chǎn)生塞孔空洞的主要影響因素，并針對(duì)性的給出了塞孔空洞的改善對(duì)策與建議。％Resinpluggingprocessalwayspresentsinanitioninthehole.EspeciallyforthedesignofPOFV(Platingoverfilledvia)andstackedvia,thepresenceofplugdimplewillcausetheaperturebecomingsmallweldingarea,bringingtheissueofreliabilityofwelding.Inthispaper,theformationprincipleofinanitionisanalyzed,themaininfiuencingfactorsarefoundthroughexperimentalverification,andtheimprovementcountermeasuresfortheinanitionisproposed.【期刊名稱(chēng)】《印制電路信息》【年(卷)，期】2014(000)011【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P55-58)【關(guān)鍵詞】樹(shù)脂塞孔;空洞;網(wǎng)印;真空塞孔;脫泡【作者】楊烈文瀏攀【作者單位】廣州興森快捷電路科技有限公司，廣東廣州510063;深圳市興森快捷電路科技股份有限公司，廣東深圳518057【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】TN411前言印制線(xiàn)路板的密度不斷提高，原本不斷縮小的孔徑、間距、線(xiàn)寬的平面密度而趨于瓶頸，增加立體密度越來(lái)越受青睞。在此基礎(chǔ)上，塞孔上鍍銅（POFV:Platingoverfilledvia）與疊孔的設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生（圖1）。此設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，使得樹(shù)脂塞孔工藝成為必須的流程。圖1樹(shù)脂實(shí)際應(yīng)用效果目前樹(shù)脂塞孔流程上一般是內(nèi)層芯板孔金屬化后，利用專(zhuān)用的樹(shù)脂油墨將孔內(nèi)填充，固化后使用專(zhuān)用陶瓷、高切削不織布刷輥或砂帶進(jìn)行研磨整平，將多余樹(shù)脂去除，然后進(jìn)行后續(xù)的圖形制作。樹(shù)脂塞孔的主要缺陷有：凹陷、空洞、裂紋。其中凹陷可通過(guò)控制塞孔飽滿(mǎn)度解決，裂紋一般與樹(shù)脂自身成分及固化參數(shù)相關(guān)，在此不做討論；而對(duì)于空洞，當(dāng)其位于孔口時(shí)，研磨后空洞破裂產(chǎn)生凹陷（圖2），嚴(yán)重影響塞孔的可靠性。故文章研究重點(diǎn)為塞孔空洞，對(duì)影響塞孔空洞的各種因素進(jìn)行分析與試驗(yàn)驗(yàn)證，找出了影響塞孔空洞的主要因素，并總結(jié)了塞孔空洞的控制方法。圖2塞孔凹陷平面與切片圖2塞孔空洞影響因素分析塞孔空洞實(shí)際上為孔內(nèi)樹(shù)脂包夾有氣泡，固化時(shí)氣泡未溢出而形成塞孔空洞。塞孔過(guò)程本身比較簡(jiǎn)單，根據(jù)其整個(gè)塞孔流程，與塞孔質(zhì)量有關(guān)的因素有：塞孔參數(shù)：塞孔速度、壓力等影響下油量。網(wǎng)版目數(shù)：影響下油量，T數(shù)越小網(wǎng)紗越粗，總體下油量越大，但小孔位置可能會(huì)被網(wǎng)紗堵孔無(wú)法下油，導(dǎo)致塞孔不良。固化方式：固化溫度與時(shí)間參數(shù)影響固化效果。放板方式：分為水平與垂直，固化時(shí)樹(shù)脂處于不同的流動(dòng)狀態(tài)，可能對(duì)固化效果產(chǎn)生影響。塞孔方式：通常有三種方式（網(wǎng)版塞孔、鋁片塞孔、真空塞孔），三種方式主要有二個(gè)方面的差異：塞孔介質(zhì)（無(wú)網(wǎng)紗）、塞孔環(huán)境（是否真空）。塞孔樹(shù)脂處理方式：通常樹(shù)脂會(huì)重復(fù)使用，但在塞孔過(guò)程中，樹(shù)脂內(nèi)部會(huì)殘留氣泡。重復(fù)使用的樹(shù)脂脫泡與不脫泡，理論上塞孔效果是有差異的。故根據(jù)以上幾個(gè)方面進(jìn)行分析驗(yàn)證，找出影響塞孔氣泡的因素。3試驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。結(jié)合上面分析，將影響因素納入測(cè)試范圍，內(nèi)容如表1。表1塞孔試驗(yàn)設(shè)計(jì)影響因素參數(shù)備注塞孔參數(shù)網(wǎng)版目數(shù)固化方式二種速度：0.4/1.0；二種壓力：7.5kg/5kg選阻焊與字符用網(wǎng)紗，36T/120T二種同一組測(cè)試采用二種固化參數(shù)：?jiǎn)尾焦袒?50oC/40min）、分步固同一組測(cè)試放板方式塞孔方式塞孔樹(shù)脂處理方式化（120C/20min+150C/40min）采用二種放置方式：水平放置、垂直放置。水平放置時(shí)，塞孔面朝上。分別采用鋁片塞孔、網(wǎng)版塞孔、真空塞孔三種方式新樹(shù)脂、回收樹(shù)脂（樹(shù)脂真空脫泡后使用、不脫泡直接使用）鋁片與網(wǎng)版塞孔較常用，真空塞孔業(yè)界應(yīng)用較少真空賽孔機(jī)塞孔（2）試驗(yàn)材料。板材：FR-4，壓板板厚：2.4mm，通孔孔徑：0.2mm，盲孔孔徑：0.1mm。數(shù)量24片。（3）圖形設(shè)計(jì)。每片板9個(gè)單元，每個(gè)單元2種孔類(lèi)型（0.1mm激光盲孔，0.2mm通孔），每種孔400個(gè)孔，成矩陣排列。如圖3。圖3塞孔板排列（4）試驗(yàn)主要流程：開(kāi)料T棕化T層壓T激光鉆孔T鉆孔T沉銅1-電鍍1（最小18um，平均20pm）-樹(shù)脂塞孔-固化-陶瓷磨板-沉銅2-電鍍2。（5）確認(rèn)方式：打切片，用顯微鏡觀測(cè)。4試驗(yàn)結(jié)果（1）不同網(wǎng)紗目數(shù)、塞孔參數(shù)測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表2。表2不同網(wǎng)目和塞孔參數(shù)測(cè)試結(jié)果序號(hào)網(wǎng)紗目數(shù)速度壓力切片結(jié)果備注136T0.45.0大量空洞236T0.47.5大量空洞336T1.05.0大量空洞436T1.07.5大量空洞5120T0.45.0大量空洞6120T0.47.5大量空洞7120T1.05.0大量空洞8120T1.07.5大量空洞1.直接固化，垂直放置；2.采用回收樹(shù)脂測(cè)試，未脫泡；3.塞孔空洞嚴(yán)重程度無(wú)明顯差異。小結(jié)：網(wǎng)版目數(shù)、塞孔參數(shù)對(duì)塞孔空洞影響較小，塞孔后均有大量空洞，空洞位置不固定，孔內(nèi)孔口均有空洞。（2）不同固化與放板方式測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表3。表3不同固化與放板方式測(cè)試結(jié)果序號(hào)固化方式放板方式切片結(jié)果備注1單步固化垂直放置大量空洞2單步固化水平放置相比垂直放置空洞略少3分步固化垂直放置大量空洞4分步固化水平放置相比垂直放置空洞略少1.采用回收樹(shù)脂測(cè)試，未脫泡；2.其余與正常生產(chǎn)條件相同。小結(jié)：固化方式對(duì)塞孔空洞基本無(wú)影響，放板方式對(duì)空洞有一定影響（水平放置空洞量略少），但效果不明顯。（3）不同塞孔方式測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表4。表4不同塞孔方式測(cè)試結(jié)果序號(hào)塞孔方式切片結(jié)果備注1網(wǎng)版塞孔大量空洞，盲孔與通孔均有空洞，空洞位置不固定空洞數(shù)量比網(wǎng)版塞孔略少，2鋁片塞孔盲孔與通孔均有空洞，空洞位置不固定3真空塞孔空洞很少，個(gè)別孔有空洞，孔口未發(fā)現(xiàn)空洞1.采用回收樹(shù)脂測(cè)試，未脫泡；2.其余與正常生產(chǎn)條件相同。小結(jié)：采用回收樹(shù)脂，三種塞孔方式均會(huì)產(chǎn)生空洞；不同塞孔方式，塞孔空洞有很大差異，空洞嚴(yán)重程度從小到大：真空塞孔〈鋁片塞孔〈網(wǎng)版塞孔。（4）不同塞孔樹(shù)脂處理方式測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表5。表5不同塞孔樹(shù)脂處理方式測(cè)試結(jié)果？小結(jié)：采用真空塞孔機(jī)，對(duì)于新開(kāi)罐樹(shù)脂與真空脫泡后的回收樹(shù)脂，均無(wú)空洞。對(duì)于未經(jīng)脫泡的回收樹(shù)脂，孔內(nèi)有少量空洞，孔口位置未發(fā)現(xiàn)空洞。由于測(cè)試數(shù)據(jù)量有限，不能說(shuō)明未脫泡樹(shù)脂不會(huì)產(chǎn)生孔口空洞。（5）測(cè)試小結(jié)：塞孔參數(shù)、網(wǎng)版目數(shù)、固化及放板方式等，對(duì)塞孔空洞的影響很?。徊捎谜婵照鹗幟撆?，可以去除樹(shù)脂內(nèi)部包夾的空氣，對(duì)塞孔氣泡有很大的改善效果；不同的塞孔方式，對(duì)塞孔空洞有很大影響，真空塞孔的效果最好，其余塞孔方式均有不同程度的空洞；采用真空塞孔+新樹(shù)脂或脫泡后的樹(shù)脂，無(wú)塞孔空洞。5空洞產(chǎn)生機(jī)理分析試驗(yàn)結(jié)果為不同的塞孔方式及塞孔樹(shù)脂處理方式，塞孔空洞嚴(yán)重程度相差很大?？斩串a(chǎn)生機(jī)理是什么？為何會(huì)有差異？目前行業(yè)塞孔主流方式為網(wǎng)版/鋁片塞孔，以下就此塞孔方式產(chǎn)生空洞（氣泡）的機(jī)理進(jìn)行了分析。（1）在塞孔過(guò)程中，樹(shù)脂處于空氣中并隨刮膠的動(dòng)作而反復(fù)運(yùn)動(dòng)，空氣逐漸與樹(shù)脂混合，并被樹(shù)脂包夾形成氣泡，一旦隨著刮膠塞孔動(dòng)作進(jìn)入孔內(nèi)/孔口，產(chǎn)生塞孔氣泡。（2）樹(shù)脂的粘度較大、流動(dòng)性較小，印刷前，樹(shù)脂為一個(gè)整體。在刮膠壓力作用下，樹(shù)脂通過(guò)紗網(wǎng)絲徑時(shí)被分散，進(jìn)入孔時(shí)又被合并，在此過(guò)程中，樹(shù)脂會(huì)包夾氣體，固化后形成空洞（圖4）。圖4樹(shù)脂會(huì)合夾氣體網(wǎng)版/鋁片塞孔氣泡產(chǎn)生機(jī)理為：在塞孔過(guò)程中，樹(shù)脂與空氣不停地接觸，空氣被包夾在樹(shù)脂內(nèi)，導(dǎo)致塞孔后停留在孔內(nèi)。對(duì)于網(wǎng)版塞孔，由于樹(shù)脂通過(guò)絲網(wǎng)時(shí)被分散，進(jìn)入孔時(shí)又被合并，其塞孔氣泡的數(shù)量相對(duì)鋁片塞孔要多一些。而對(duì)于真空塞孔機(jī)，塞孔過(guò)程為真空狀態(tài)，樹(shù)脂不會(huì)與空氣接觸，樹(shù)脂中不會(huì)包夾氣泡，因而不會(huì)產(chǎn)生塞孔氣泡。當(dāng)然，所謂的真空并不是絕對(duì)的，實(shí)際上還是有微量空氣，且在樹(shù)脂回收過(guò)程中，存在人工攪拌的動(dòng)作，樹(shù)脂中也會(huì)帶入微量氣泡。因此，樹(shù)脂未經(jīng)脫泡重復(fù)使用，真空塞孔也會(huì)存在少量塞孔氣泡。6結(jié)論與建議（1）塞孔參數(shù)、網(wǎng)版目數(shù)、固化方式及固化放板方式等，對(duì)塞孔氣泡改善無(wú)明顯效果；（2）采用真空震蕩脫泡，可以去除樹(shù)脂內(nèi)部包夾的空氣，對(duì)塞孔氣泡有很大的改善效果；（3）根據(jù)空洞產(chǎn)生機(jī)理及試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于普通塞孔方式，難以從根本上解決塞孔空洞問(wèn)題；采用真空塞孔，能極大地減少樹(shù)脂內(nèi)的氣泡，