茍 輝 汪忠林 李 冬

（中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術研究所，陜西 西安 710068）

0 引言

隨著5G等相關先進電子技術的不斷提出以及電子行業(yè)日新月異的發(fā)展，為應對解決印制電路板（PCB）生產(chǎn)所面臨的各種挑戰(zhàn)，我司新引進一項磁力線熱熔技術，以提升多層印制板的層壓質(zhì)量與效率。為使該項工藝能夠完美適用于我司印制板的生產(chǎn)，本文從熱熔工藝原理入手并結合相關實驗，對影響熱熔效果的各因素進行分析研究，以期獲取最適合的熱熔參數(shù)，用于實際生產(chǎn)過程中。

1 熱熔塊的設計

熱熔塊作為熱熔過程的直接參與者，其設計的合理與否對最終熱熔的效果有著較大的影響。磁力線熱熔原理是在高頻磁力線的作用下，熱熔區(qū)域的含銅部分就會產(chǎn)生熱量從而使得半固化片從B狀態(tài)轉(zhuǎn)固化為C狀態(tài)，從而起到黏合各層單片的效果，無銅區(qū)域就不會受到高頻磁力線的影響。在熱熔過程中半固化片由于先得融化再而固化，其必然會向外溢流，于是在熱熔塊周圍添加阻流塊能夠較好地阻止融化狀態(tài)的半固化片流動至圖形區(qū)域內(nèi)。雖然很多板廠直接控制熱熔塊和印制板圖形區(qū)域的距離來解決該問題。但阻流塊的存在可以進一步避免熱熔頭與單片位置匹配不理想，過于靠近圖形區(qū)域內(nèi)、熱熔溫度設置錯誤、熱熔頭溫度異常、熱熔擴散區(qū)域集中單向性等不確定因素的影響。阻流塊中的銅的尺寸不能過大，過大會有該處含銅部分發(fā)熱融化半固化片的隱患。

由于熱熔塊主體的尺寸是由設備廠家規(guī)定，本文對熱熔塊距板邊距離、阻流塊大小和數(shù)量進行研究，設計位置如圖1所示，具體數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

由表1可知在距離熱熔塊12 mm時，基本熱熔的蔓延影響已經(jīng)比較小了，而當距離熱熔塊15 mm時，熱熔則完全沒有蔓延至此。于是無其他輔助下，想要避免熱熔對圖形區(qū)域的影響，圖形區(qū)域至少離熱熔塊為12～15 mm。

表1 熱熔塊距離非熱熔區(qū)域距離的試驗結果（無添加阻流塊）

表2的試驗是在熱熔塊距離非熱熔區(qū)域（板邊和阻流塊）3 mm的條件下進行試驗的，因為實際熱熔時是不能保證熱熔頭加熱區(qū)域與熱熔塊區(qū)域完全吻合的，得留一定的余量，該3 mm是給實際操作時留有的余量。由表2可知，阻流塊的尺寸對最終產(chǎn)品質(zhì)量影響既無趨小性也無趨大性。阻流塊尺寸過大就會導致阻流塊的銅塊也會受熱，過小則會對于半固化片的阻流作用不良，起不到阻流的作用。由試驗結果可知，在增加了阻流塊之后一定程度解決了熱熔區(qū)域擴散的無規(guī)律性和集中單向性的問題。配置阻流塊后熱熔擴散區(qū)域相較無阻流塊更加均勻，呈現(xiàn)向四周擴散的趨勢。阻流塊層數(shù)越多效果越好，但層數(shù)增多會占用圖形區(qū)域，考慮生產(chǎn)成本。綜合考慮，本文最終確定阻流塊位尺寸1 mm，間距3 mm兩層的設計。該情況距離熱熔塊的距離為7 mm，遠遠小于不加阻流塊的12～15 mm，并且可對熱熔擴散區(qū)域引導均勻擴散的效果。

表2 熱熔塊尺寸和層數(shù)的試驗結果（距離非熱熔區(qū)域3mm）

2 熱熔溫度和時間的設計

熱熔過程中最為重要的就是熱熔溫度和時間，其直接決定熱熔的最終效果。不同于以往的電加熱方式，磁力線可以較為容易穿透印制板各層銅層，于是磁力線熱熔溫度一般僅在90～120 ℃之間。熱熔加工中考慮經(jīng)濟效益就需要高溫度、短時間的熱熔條件，考慮熱熔穩(wěn)定性就需要低溫度、長時間的熱熔條件。下面從溫度和時間的配比上進行試驗，驗證出最佳的熱熔條件（見表3所示）。

表3 熱熔溫度時間試驗結果

3 防爆處理

熱熔工藝因其熱熔塊是預先固化的，該區(qū)域在印制板正式壓合過程中，會造成內(nèi)應力，往往在熱風整平工序易出現(xiàn)爆板的情況。在試生產(chǎn)的3個批次45塊印制板中，爆板分層的數(shù)量為12塊，缺陷比例達到27%。因此在壓合后需對印制板進行防爆板處理。比較常見的處理方式是熱熔區(qū)域在鉆孔時鉆上防爆孔，以卸去該區(qū)域的內(nèi)應力。本司是在熱熔塊上下方各添加2組孔徑1.5 mm，孔間距為3 mm的防爆孔（見圖2所示）；增加防爆孔后統(tǒng)計的12個批次印制板爆板分層的比例下降到0.65%，可見防爆孔有比較明顯的成效。

4 結束語

本文依托于磁力線熱熔工藝技術并結合實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，對熱熔區(qū)域阻流塊、熱熔溫度與時間、防爆孔的設計進行分析研究，通

由表3可知，熱熔溫度過高熱熔區(qū)域會呈現(xiàn)發(fā)黑和熱熔擴散區(qū)域不均勻的現(xiàn)象，并且因為高溫度短時間的熱熔（125 ℃、70 s）其最終的熱熔固定程度也比較差，層壓后同心圓偏離基本上大于60 μm，最大甚至可達110 μm，該層壓后重合度遠遠不能達到我司關于內(nèi)層重合度的要求。溫度過低一方面會帶來生產(chǎn)效率的下降，并且也會造成熱熔固定程度較差。對于本司16×18 in尺寸的模板，4～18層的印制板進行熱熔，通過試驗得到的最佳熱熔條件為105 ℃、110 s。此條件下熱熔區(qū)域無發(fā)黑現(xiàn)象，熱熔擴散區(qū)域均勻，并且層壓后層偏在40～50 μm之內(nèi)，符合我司關于內(nèi)層重合度的要求。過實驗結果得出在熱熔區(qū)域合理增加阻流塊，能夠在熱熔過程中對半固化片進行阻流，并一定程度上引導其向四周均勻擴散。熱熔溫度與時間直接影響熱熔效果，溫度過高會使熱熔擴散區(qū)域不均且發(fā)黑；溫度過低會降低生產(chǎn)效率，固化程度差；通過熱熔溫度與時間的組合實驗得出最適合我司的熱熔條件（105 ℃、110 s），熱熔區(qū)域無發(fā)黑現(xiàn)象，且擴散均勻，層壓后層偏差在50 μm之內(nèi)，符合我司關于內(nèi)層重合度的要求。熱熔工藝在熱風整平工序極易出現(xiàn)爆板的情況，我司通過在熱熔塊區(qū)域添加2組孔徑1.5 mm，孔間距為3 mm的防爆孔，有效降低了印制板爆板的概率。根據(jù)本文的實驗結論可有效對熱熔工藝進行一定程度的改善，以此提升印制板生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，對印制板生產(chǎn)具有指導意義。