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厚铜板多层PCB板

超厚铜多层PCB是具有强弱电连接功能的一体化连接器件。针对0.41 mm以上的超厚铜多层PCB板的制作工艺展开研究,采用单面覆铜板+1.0 mm黑化铜板+环氧板+单面覆铜板进行叠压,层与层之间采用非流动性半固化片进行粘接,有效解决了超厚铜层压白斑、分层等业界难题。
特殊超厚铜多层PCB最早起源于北美地区,如加拿大的UPE公司。该公司在上世纪90年代开始研发生产超厚铜多层PCB,取得很好业绩。该类特殊板产品应用于强电流连接传输以及强弱电混合连接的部件上,随着我国汽车电子以及电源通讯模块的快速发展,逐渐成为一类具有广阔市场前景的特殊PCB。
据市场了解,在汽车电子、IGBT装联、风电变流器、点火线圈等方面都有需求;另一方面,随着印制电路板在电子领域的广泛应用,对其功能要求也越来越高,印制电路板将不仅要为电子元器件提供必要的电气连接以及机械支撑,同时也逐渐被赋予了更多的附加功能,因而能够将电源集成、提供大电流、高可靠性的超厚铜多层PCB逐渐成为PCB行业研发的新型产品,前景广阔,利润空间较传统线路板要大,具有非常大的开发价值。
超厚铜多层PCB在未来的高端电路连接市场中将会占有重要的地位,势必将迎来更加广阔的市场前景。
目前业内普遍都是采用电镀沉铜逐次增厚后,多次阻焊印刷辅助的积层方式或采用超厚铜箔来实现超厚铜印制电路板的制造。
 

厚铜PCB加工工艺流程如图所示,主要机加工有表层和中层铣板、厚铜板数铣,经过表面处理后,叠装于整体模具内升温压合,脱模后按照PCB常规工艺流程完成成品制作。

 



 关键工艺加工方法

1. 超厚铜内层叠合技术

超厚铜内层叠合:超厚铜若采用铜箔将难以达到此厚度,本文超厚铜内层采用1 mm电解铜板,为常规材料易于采购,经铣床直接加工成型;内层中铜板外轮廓采用同等厚度的FR4板(玻璃纤维环氧树脂板)加工成型作为整体填充,为了利于叠压并保证其与铜板周边的配合紧密,如图结构所示两轮廓的间隙值控制在0~0.2 mm之内。在FR4板的填充作用下,解决了超厚铜板的铜厚问题,并且保证了叠合后压合紧密和内部绝缘问题,使得内层铜厚度的设计可以大于0.5 mm。

 
2.超厚铜黑化技术

超厚铜在层压前表面需做黑化处理,铜板黑化可增加铜面与树脂接触表面积,并增加高温流动树脂对铜的润湿性,使树脂深入氧化层空隙,在硬化后展现强劲的附着力,提高了压合效果。同时改善可层压白斑现象与和烘烤试验(287 ℃±6 ℃)后造成的板面泛白、气泡等问题。具体黑化参数如表2所示。

 

3.超厚铜PCB层压技术

因内层超厚铜板与周边填充用的FR-4板厚度存在制造误差,厚度不可能完全一致,如果采用常规层压方式压合,容易产生层压白斑、分层等缺陷,压合难度大。为了降低了超厚铜板层的压合难度与保证尺寸精度,经试验验证,用整体式压合模具结构,模具上、下模板采用钢模,硅胶垫作为中间缓冲层,通过设置合适的层压温度、压力、保压时间等工艺参数,达到了层压效果,也解决了超厚铜层压白斑和分层等技术问题,满足超厚铜PCB板的压合要求。