如何製作特殊的超厚銅多層PCB板？

超厚銅 多層PCB 製造工藝

1.疊層結構

本文主要研究的是一塊超厚銅三層板，內層銅厚1.0mm，外層銅厚0.3mm，外層最小線寬線距0.5mm。疊層結構如圖1所示，表層為FR4覆銅板（玻璃纖維環氧覆銅板），厚度0.3mm，單面蝕刻處理，粘合層為不流動PP片（半固化片），厚度0.1mm，超厚銅板嵌入FR-4環氧闆對應的孔結構中。

超厚銅PCB加工工藝流程如圖3所示，主要加工包括表中層銑、厚銅板號銑。經過表面處理後，疊在整體模具中加熱加壓，脫模後，按照常規的PCB工藝流程完成成品的生產。

2、關鍵技術處理方法

2.1 超厚銅內層壓技術

超厚銅內層：如果用銅箔做超厚銅，就很難達到這個厚度。本文超厚銅內層採用1mm電解銅板，常規材料易購，銑床直接加工；內銅板外輪廓採用與整體填充相同厚度的FR4板（玻璃纖維環氧板）加工成型。為便於貼合，並保證與銅板外圍緊密貼合，圖4結構所示的兩條輪廓之間的間隙值控制在0~0.2mm以內。在FR4板的填充作用下，解決了超厚銅板的銅厚問題，保證了貼合後的緊壓和內絕緣問題，使內銅厚的設計可以大於0.5mm .

2.2 超厚銅發黑技術

超厚銅的表面在層壓前需要進行黑化處理。銅板發黑可增加銅面與樹脂的接觸表面積，增加高溫流動樹脂對銅的潤濕性，使樹脂滲入氧化層間隙，表現出較強的性能硬化後。附著力提高了壓制效果。同時可改善貼合白點現象和烘烤試驗（287℃±6℃）引起的白化和氣泡。具體黑化參數見表2。

2.3 超厚銅PCB層壓技術

由於內層超厚銅板和周邊填充用的FR-4板的厚度製造誤差，導致厚度不能完全一致。如果採用常規的貼合方式進行貼合，容易產生貼合白點、分層等缺陷，貼合難度較大。 . 為降低超厚銅層壓制難度，保證尺寸精度，經測試驗證採用一體式壓模結構。模具上下模板採用鋼模製作，矽膠墊作為中間緩衝層。溫度、壓力、保壓時間等工藝參數達到貼合效果的同時，也解決了超厚銅貼合的白點、分層等技術問題，滿足超厚銅PCB板的貼合要求。

(1) 超厚銅PCB層壓法。

產品在超厚銅層壓板模具中的堆疊水平如圖5所示。由於不流動的PP樹脂流動性低，如果使用常規覆層材料牛皮紙，PP片材無法均勻壓制，造成貼合後出現白點、分層等缺陷。厚銅PCB產品在層壓過程中需要使用矽膠墊作為關鍵的緩衝層，在壓製過程中起到均勻分佈壓力的作用。另外，為了解決壓合問題，將層壓機內的壓力參數從2.1 Mpa（22 kg/cm²）調整到2.94 Mpa（30 kg/cm²），並根據溫度調整到最佳熔合溫度PP片材的特性 170°C。

(2) 超厚銅PCB的層壓參數如表3所示。

(3)超厚銅PCB層壓的效果。

按照GJB4.8.5.8.2B-362第2009條測試後，按3.5.1.2.3條測試PCB時，不允許出現超過4.8.2條（表面下缺陷）的起泡和分層。 PCB樣品符合3.5.1.4.8.3的外觀尺寸要求，按照3.5.2進行顯微切片檢驗，符合6.XNUMX的要求。切片效果如圖XNUMX所示。從層壓切片的情況來看，線條完全填滿，沒有微裂縫氣泡。

2.4 超厚銅PCB流膠控制技術

與一般PCB加工不同，它的形狀和器件連接孔在層壓前已經完成。如果膠流嚴重，會影響連接的圓度和尺寸，外觀和使用都達不到要求；該工藝也在工藝開發中進行了測試。壓制後的形狀銑削工藝路線，但後期的形狀銑削要求嚴格控制，特別是對內厚銅連接件的加工，深度精度控制非常嚴格，合格率極低。

選擇合適的鍵合材料和設計合理的器件結構是研究的難點之一。為了解決普通預浸料層壓後出現溢膠的問題，使用流動性低的預浸料（優點：SP120N）。該膠粘材料具有樹脂流動性低、柔韌性好、耐熱性和電性能優良等特點，並根據溢膠特性，增加預浸料特定位置的輪廓，加工出特定形狀的輪廓。通過切割和繪圖。同時，實現了先成型後壓制的工藝流程，壓製成型後成型，無需再進行CNC銑削。這樣就解決了PCB貼合後膠水流動的問題，保證超厚銅板貼合後連接面無膠水，壓緊。

3、超厚銅PCB成品效果

3.1 超厚銅PCB產品規格

超厚銅PCB產品規格參數表4及成品效果如圖7所示。

3.2 耐壓測試

對超厚銅 PCB 樣品中的極點進行了耐壓測試。測試電壓為AC1000V，1分鐘內無雷擊或閃絡。

3.3 大電流溫升測試

設計對應的連接銅板，將超厚銅PCB樣品的每一極串聯，連接到大電流發生器，根據對應的測試電流分別進行測試。測試結果如表5所示：

從表5的溫升來看，超厚銅PCB的整體溫升較低，可以滿足實際使用要求（一般溫升要求在30K以下）。超厚銅PCB的大電流溫升與其結構有關，不同厚銅結構的溫升會有一定的差異。

3.4 熱應力測試

熱應力測試要求：樣品按照GJB362B-2009《剛性印製板通用規範》進行熱應力測試後，目測無分層、起泡、焊盤翹曲、白點等缺陷。

PCB樣品的外觀和尺寸符合要求後，應進行顯微切片。由於該樣品的銅內層太厚，無法進行金相切片，樣品在287℃±6℃下進行熱應力試驗，僅對其外觀進行目測。

測試結果為：無分層、起泡、焊盤翹曲、白點等缺陷。