張學(xué)平 劉 根 戴 暉

（梅州市志浩電子科技有限公司，廣東 梅州 514000）

客戶在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的印制電路板（PCB）中，有一種系統(tǒng)裝載PCB（母板），其在組裝過程中在其上面需要貼裝另一種小型的PCB（子板）。由于多層板空間的限制，子板已向高密度互連方向發(fā)展，作為子板要通過半金屬化孔與母板以及元器件的引腳焊接到一起。由于此類半孔的孔徑較小，在成型過程中，易在孔內(nèi)殘留有銅絲毛刺，孔壁銅皮翹起，在客戶進(jìn)行焊接時(shí)，易導(dǎo)致焊腳不牢、虛焊，嚴(yán)重地造成引腳之間的橋接短路。

一般地，成品板厚不小于0.60 mm的PCB金屬化半孔成型加工采用傳統(tǒng)的“圖電—二鉆—堿蝕”正片流程（圖形電鍍、堿性蝕刻）；對(duì)于成品板厚小于0.60 mm的超薄PCB金屬化半孔成型加工則適合采用負(fù)片流程（全板鍍銅、酸性蝕刻）。如何控制超薄PCB半金屬化孔成型后的孔壁銅皮翹起、毛刺殘留的產(chǎn)生，一直是超薄PCB機(jī)械加工中的一個(gè)難題。PCB成型加工方式多為數(shù)控銑切等方式，該方式在切斷半孔孔銅的時(shí)候，不可避免地會(huì)導(dǎo)致余下部分半孔的斷面上殘留有銅絲毛刺，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致孔壁銅皮翹起的現(xiàn)象。為了提升產(chǎn)品品質(zhì)，提高生產(chǎn)效率，文章采用負(fù)片流程的折線正反銑成型加工方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)超薄PCB金屬化半孔的成型加工。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 測(cè)試板半孔設(shè)計(jì)

測(cè)試板板厚0.50 mm，成品孔徑0.55 mm，半孔孔徑0.275 mm、中心距1.1 mm、每單元板四周半孔，測(cè)試板半孔設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.2 測(cè)試板流程及參數(shù)

測(cè)試板流程：壓合→機(jī)械鉆孔→沉銅→電鍍→線路→阻焊→沉金→成型。

成型參數(shù)：直徑0.80 mm正反刃銑刀，三塊一疊，工藝測(cè)試參數(shù)。

1.3 折線正反銑成型加工原理

折線正反銑成型加工步驟如圖2所示。

S1預(yù)銑：銑刀沿著平行于半孔中心線且距離半孔中心線0.2 mm的預(yù)銑線預(yù)銑板件，并形成半成品金屬化半孔；

S2正銑：從兩個(gè)半孔之間下銑刀，距離半孔孔口0.1 mm處切入半孔，且距離半孔孔壁距離不小于0.15 mm；再在孔口距離半孔中心線0.04 mm處斜切0.1 mm出半孔；

S3反銑：從兩個(gè)半孔之間下銑刀，距離半孔孔口0.1 mm處切入半孔，且距離半孔孔壁距離不小于0.15 mm；再在孔口距離半孔中心線0.04 mm處斜切0.1 mm出半孔。

2 結(jié)果與討論

為提升工藝制程能力，優(yōu)化產(chǎn)品工藝流程，提高生產(chǎn)流速流量，測(cè)試取消二鉆半孔流程，將金屬化半孔成型加工合并到成型銑帶中。文章正反刃銑刀壽命設(shè)置為3 m/支，首先采用對(duì)比方案，即直線正反銑方案，銑刀沿著平行于半孔中心線且距離半孔中心線0.2 mm的預(yù)銑線預(yù)銑板件，并形成半成品金屬化半孔；再?gòu)膬蓚€(gè)半孔件下刀，按設(shè)計(jì)完成直線正反銑，形成成品金屬化半孔，成型加工結(jié)果顯示孔環(huán)壓入半孔內(nèi)，毛刺入孔，如圖3（a）所示。

文章研究方案，即折線正反銑方案，采用金屬化半孔折線成型加工原理完成金屬化半孔成型加工，結(jié)果顯示折線正反銑已將孔環(huán)切開，半孔內(nèi)無毛刺，如圖3（b）所示。

圖3 不同正反銑方案結(jié)果圖

為了研究正反刃銑刀壽命對(duì)折線正反銑加工品質(zhì)的影響，壽命設(shè)置為3 m/支、4 m/支和5 m/支，檢查共1980個(gè)半孔（660×3）加工品質(zhì)，結(jié)果如表1所示。

表1 正反刃銑刀壽命比較表

測(cè)試結(jié)果表明，采用負(fù)片流程的折線正反銑加工、協(xié)同正反刃銑刀壽命管控，可以加工出金屬化半孔，且半孔的角度、毛刺等品質(zhì)達(dá)到品質(zhì)要求。

3 應(yīng)用驗(yàn)證

通過前期半孔成型加工測(cè)試一種超薄線路板有金屬化半孔設(shè)計(jì)，采用折線正反銑金屬化半孔成型加工工藝，文章評(píng)估一種超薄PCB（BEG0I020001A）的金屬化半孔加工品質(zhì)能否達(dá)到品質(zhì)要求，成品板厚0.50 mm。選擇直徑為0.80 mm正反刃銑刀，三塊一疊。流程為：鉆孔—沉銅—板電—線路—圖電—蝕刻—成型。結(jié)果顯示：采用負(fù)片流程的折線正反銑成型加工，金屬化半孔孔口平整，未見毛刺。折線正反銑品質(zhì)如圖4所示。

圖4 折線正反銑品質(zhì)圖片圖

為提高生產(chǎn)效率，達(dá)成流速流量管控目的，文章對(duì)正負(fù)片流程成型加工效率進(jìn)行對(duì)比分析，如表2所示，二鉆和成型均設(shè)計(jì)成三塊/疊進(jìn)行加工，正片流程的圖電、半孔二鉆及半孔成型共耗時(shí)約3.25 h/疊；負(fù)片流程的半孔正反銑成型耗時(shí)約0.5 h/疊，大幅提高生產(chǎn)效率。

表2 成型加工效率對(duì)比表

應(yīng)用驗(yàn)證結(jié)果表明，超薄PCB金屬化半孔成型加工合并到線路板成型加工工序，金屬化半孔平整無缺口、半孔內(nèi)無毛刺，同時(shí)，負(fù)片流程折線正反銑成型加工比二鉆成型加工流程耗時(shí)更少、生產(chǎn)效率更高。

4 總結(jié)

文章提出一種負(fù)片流程（全板鍍銅、酸性蝕刻）金屬化半孔成型加工工藝，即先進(jìn)行預(yù)銑，再設(shè)計(jì)折線路徑進(jìn)行正反銑，結(jié)果顯示金屬化半孔平整無缺口、半孔內(nèi)無毛刺。超薄PCB金屬化半孔成型加工采用負(fù)片流程折線正反銑工藝，并合并到PCB成型加工工序，相對(duì)于傳統(tǒng)的正片流程（圖形電鍍、堿性蝕刻）二鉆成型工藝，在保證品質(zhì)的穩(wěn)定的前提下，極大地提升了生產(chǎn)效率。