大尺寸非金屬化孔的制作工藝研究

黃 俊 任城洵 謝倫魁 王 波

（深圳市景旺電子股份有限公司，廣東 深圳 518102）

（廣東省高可靠性汽車印制電路板工程技術研究中心，廣東 深圳 518102）

0 前言

印制電路板（PCB）是電子產品不可或缺的基礎零件，是提供電子零件在安裝與互連時的主要支撐體，為了實現電子零件的安裝與互連，常常需要在PCB上制作不同類型的孔。

其中，非金屬化孔（NPTH）一般用于在電路板組裝時由于螺絲定位或者連接外部的連接器，或者供PCB上零件的連接線穿過時使用，所以非金屬化孔通常比金屬化孔尺寸大且有公差要求，如非金屬化孔不能滿足公差、孔內上銅等，容易對電路板組裝產生影響，因此對于非金屬化孔的加工制作研究越來越受到重視。

非金屬化孔可以是圓孔，也可為槽孔，目前制作方法主要有以下兩種：

（1）干膜封孔方法：在第一次鉆孔時將非金屬化孔和通孔一起鉆出，再通過干膜封孔的方式實現電鍍時孔內不上銅，達到非金屬化的目的，這種方法生產流程順暢、易于管理，但是存在非金屬化孔易超過干膜封孔能力，干膜顯影后容易破損，導致非金屬化孔內上銅，從而導致PCB板品質不良。

（2）二鉆法：第一次鉆孔時不制作非金屬化孔，而是在蝕刻后二次鉆孔制作出非金屬化孔，這種方法非金屬化孔品質可得到保證，但是增加了一道鉆孔工序，同一個產品需兩次鉆孔，占用了鉆機的產能，使PCB的制作流程更為復雜、制造成本增加。

針對上述兩種方法存在的問題，本文通過更改大尺寸NPTH孔鉆孔資料設計及大尺寸NPTH孔制作工藝流程，對大尺寸NPTH孔制作進行了研究。

1 試驗方法

1.1 因子分析

NPTH破損因素分析（如圖1）。

利用魚骨圖分析法分析大尺寸NPTH孔上銅的原因，詳見圖1要因分析圖。

1.2 試驗設計

本試驗設計為板厚1.5 mm、銅厚為35 μm/35 μm雙面板，不同形狀、大小槽孔測試模塊。采用干膜封孔方法和新方法制作NPTH，對比兩種方法制作效果。新方法鉆孔資料設計圓形、橢圓形兩種形狀，鉆孔資料設計（如圖2）。

1.3 試驗流程

干膜封孔法流程：

開料→鉆NPTH→沉銅板電→貼膜前處理→貼膜→曝光顯影→檢查槽孔干膜破裂情況→蝕刻→檢查NPTH上銅情況

新方法流程：

開料→鉆NPTH→沉銅板電→貼膜前處理→貼膜→曝光顯影→檢查槽孔干膜破裂情況→蝕刻→檢查NPTH上銅情況→成型NPTH

2 結果與分析

2.1 采用干膜封孔方法制作的大尺寸NPTH的效果

正常條件下按干膜封孔法流程制作大尺寸NPTH，統計不同尺寸大小的圓形NPTH、橢圓形NPTH對干膜封孔后的破孔良率數據，具體數據（見表1、表2）。

圖1 要因分析魚骨圖

圖2 NPTH鉆孔資料設計圖

表1 干膜封孔方法制作的大尺寸圓形NPTH孔的破孔良率數據

表2 干膜封孔方法制作的大尺寸橢圓形NPTH孔的破孔良率數據

從表1可看出，孔直徑≤4.0 mm時，無不良，但隨著孔直徑的增加，封孔破不良率逐漸升高，當孔直徑大于5.5 mm時，封孔破不良率急劇增加，說明干膜的封圓孔能力不能大于6.0 mm。從表2可看出，橢圓形孔尺寸為≤2.5 mm×3.5 mm時，無不良，但隨著橢圓形孔尺寸大小的增加，封孔破不良率逐漸升高；當橢圓形孔尺寸大于4 mm×5 mm時，封孔破不良率急劇增加，說明干膜的封橢圓形孔能力不能大于3 mm×4 mm。

通過以上數據對比，說明干膜的封孔存在一定能力，當超過一定的能力時，則會出現不良，到客戶端有PCB報廢的風險，不良圖片（如圖3）。

2.2 采用新方法制作的大尺寸NPTH孔的效果

正常條件下按新方法流程制作NPTH，統計不同尺寸大小的圓形NPTH、橢圓形NPTH對干膜封孔后的破孔良率數據，具體數據（見表3、表4）。

圖3 干膜封孔破損

表3 新方法制作的大尺寸圓形NPTH的破孔良率數據

表4 新方法制作的大尺寸橢圓形NPTH的破孔良率數據

表5 新方法制作的大尺寸NPTH制作效果

從表3、表4可以看出，采用新方法制作的圓孔、橢圓形孔都沒有出現封孔破不良問題，最大圓孔直徑7.0 mm、橢圓形孔尺寸5.0 mm×6.0 mm，說明采用新方法可以解決大尺寸的NPTH干膜封孔破的問題。具體效果圖（見表5） 。

3 結論

大尺寸非金屬化孔的加工一直以來都是干膜封孔的難點之一，通過試驗我們找到了一種有效的縮短制作流程的方式，此方法的核心技術為將一個大尺寸非金屬化孔設計成幾個小孔的原理，提前預鉆孔的方式再精銑的方式生產。

通過本文的研究，解決了大尺寸非金屬化孔干膜封孔破的問題，對大尺寸非金屬化孔的制作提供了新的方向。