PCB鉆孔用含導電粉蓋板的制備及其性能研究

杜山山 羅小陽 劉玉斌

（煙臺柳鑫新材料科技有限公司，山東 煙臺 265323）

0 前言

目前隨著通信技術5G升級、汽車行業的電子化、電動化、智能化以及響應國家號召的新能源汽車的發展，這些行業的快速發展對印制電路板的性能要求更加嚴格。PCB將會朝著輕薄化、高頻化、高速化以及大容量化等特性發展。在PCB的制備中有一過程是需要到其他輔助材料進行，該過程是鉆孔技術。在鉆孔過程中需要用到保護板，該保護板稱之為蓋板與墊板，蓋墊板的加入能保證PCB在鉆孔的過程中板面清潔、精準的孔位精度、良好的孔壁粗糙度以及避免排屑不良等影響。

本文制備了一種PCB用蓋板，主要針對鉆孔過程中產生的靜電對PCB鉆孔的影響。該蓋板加入的材料主要是導電粉，通過加入不同配比的導電粉制備出不同電阻值的蓋板，電阻值由絕緣性到抗靜電級到導電級，分別測試了該組蓋板的各種鉆孔性能。該產品的制備將會減少PCB鉆孔過程中因靜電問題帶來的危害，為PCB安全生產提供了保證。

2 實驗部分

2.1 實驗原料及設備儀器

實驗原料：本公司自制腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑、導電粉，漂白木漿紙。

設備儀器：電子天平、三口燒瓶、電動攪拌器、電熱恒溫鼓風干燥箱、四柱液壓機、數字萬能表

2.2 膠黏劑的制備

稱取100 g腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑于三口燒瓶中，隨后加入導電粉，在常溫下，通過機械攪拌2h，使導電粉均勻分散在腰果酚改性的酚醛樹脂膠黏劑中。導電粉的加入量分別為膠黏劑的0.25%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，所制備的蓋板分別以1-6的數字命名。

2.3 蓋板的制備

將漂白木漿紙浸漬上述制備的膠黏劑制備成浸膠紙，將浸膠紙置于150 ℃的鼓風干燥箱中烘烤90 s制成半固化片，將半固化片裁切成15 cm×20 cm，隨后將兩張半固化片層疊置于160 ℃的壓機中，在壓力30 Mpa下壓制60 min，壓制結束后即可得到不同阻值的蓋板。

3 性能測試

3.1 半固化片表面性能

由于加入的導電粉為無機物，可以通過觀察導電粉在半固化片表面顏色可以獲得導電粉是否在漂白木漿紙上均勻分布。表1為導電粉在漂白木漿紙表面的均勻性結果。通過表1得到隨著導電粉加入量的增多，半固化片的顏色逐漸加深，導電粉在漂白木漿紙表面的附著越多，均勻性越好（見表1）。

3.2 蓋板表面性能

蓋板的表面主要性能是從蓋板的表面顏色均勻性和表面電阻進行評價。表2為蓋板的各種表面性能（見表2）。

通過表2可以得到，表面顏色均勻性除1號樣品外，其他樣品都具有均勻的顏色，1號樣品顏色均勻性較差的主要原因是膠黏劑中加入的導電粉量較少，導電粉雖然在膠黏劑中分散均勻，但導電粉的量使其無法掩蓋膠黏劑的顏色，與此同時在浸漬漂白木漿紙過程中導電粉沒有均勻的分布。其他樣品隨著膠黏劑中導電粉的含量的增加，導電粉的顏色逐漸加深掩蓋了膠黏劑的顏色，同時膠黏劑均勻的浸漬在漂白木漿紙上，從而制備成顏色均勻的蓋板。

蓋板的電阻值，從表2中可以看出，隨著導電粉加入量的增多，蓋板的電阻值逐漸減小，分別體現出由絕緣性到抗靜電性到導電性的性能，通過電阻值測試能夠充分的表明導電粉在漂白木漿紙上的吸附量逐漸增多。該測試從側面體現出導電粉在漂白木漿紙上分布均勻的狀況。

3.3 蓋板厚度測試

雖然通過半固化片與蓋板的顏色均勻性能夠體現出導電粉在膠黏劑中均勻分布以及在漂白木漿紙上均勻分布，但通過測量蓋板的厚度均勻性更能體現出導電粉在蓋板中的分布情況以及導電粉在蓋板中的含量。從1號板到6號板的厚度均值分別為0.382 mm、0.390 mm、0.397 mm、0.419 mm、0.432 mm、0.444 mm。圖1為不同阻值的蓋板在不同位置測量的厚度分布圖，從厚度分布圖中可以發現1號板的厚度分布不均勻，2-6號板的厚度分布較為均勻。導致1號板的厚度布均勻的主要原因是導電粉在漂白木漿紙上分布不均勻，從而制備的蓋板厚度不均勻。該厚度測試再次證明了導電粉的加入量較少不僅影響蓋板的電阻值，而且還影響其在膠黏劑中的均勻分布。從蓋板的厚度均值來看，隨著導電粉加入量的增多，蓋板厚度逐漸增加，這證明導電粉在膠黏劑中均勻分布的同時也可在漂白木漿紙上均勻分布，且隨著膠黏劑中導電粉含量的增加漂白木漿紙上吸附的導電粉含量逐漸增加。

表1 導電粉在漂白木漿紙表面的均勻性

表2 蓋板的各種表面性能

圖1 蓋板的厚度均勻習性

3.4 鉆孔性能測試分析

3.4.1 鉆孔條件

蓋板鉆孔測試實驗主要是在實驗鉆機上模擬PCB基材軟板鉆孔實驗，從而測試蓋板的鉆孔性能。鉆孔性能主要表現為孔位精度（Cpk）、鉆頭纏絲、斷針率以及表面塞孔等特性。圖2為鉆孔測試條件。

3.4.2 鉆針纏絲及孔口形態

在PCB鉆孔過程中，正常情況下鉆頭切削下來的樹脂粉末會被鉆機主軸內的吸塵負壓吸走，保持鉆頭以及鉆孔內的清潔。當鉆孔時鉆針出現纏絲，會導致鉆頭的樹脂粉無法完全排出，將會造成堵孔、鉆頭對孔壁切削不平整等問題。現在鉆孔試驗實際情況沒有出現鉆頭纏絲，所有樣品的鉆頭都有良好的清潔度，沒有出現纏絲狀況，這說明導電粉的加入不會導致鉆孔過程中鉆頭纏絲。從孔口狀態來看，1號、2號、3號樣品的孔口狀態較差，有少量的披鋒出現，4號、5號、6號樣品的孔口狀態較好，披鋒很少，由孔口狀態可以說明隨著導電粉加入量的增多口空狀態逐漸轉好，且孔口披鋒情況減少，較多導電粉的加入有助于較少孔口披鋒的產生。

3.4.3 鉆孔精度分析

鉆孔孔位精度的高低直接影響著PCB的安裝精準性、可靠性。在PCB鉆孔時鉆頭接觸蓋板時會產生搖擺，此時鉆頭會有微小的形變而偏離原來位置，導致PCB孔位精準性較低。為了達到PCB安裝的精準性就需要提高鉆孔質量，即提高鉆孔孔位精度。因此孔位精度是評價PCB板材最終是否能成為一個合格板的重要因素。圖3為蓋板孔位精度與孔位精度靶圖。從圖3可以看出孔位精度隨著導電粉加入量的增加逐漸升高，最好的孔位精度是6號樣品，該樣品中含有的導電粉量最多，這說明導電粉多少對鉆孔孔位精度有明顯的影響。

圖2 評估蓋板鉆孔性能測試條件

圖3 孔位精度與孔位精度靶圖

3.3.3 斷針率對比

鉆頭斷針率體現出蓋板在使用過程中的適用性，斷針率過高不僅影響PCB板的品質而且還增加生產時間，降低生產效率，從而增加生產成本，因此鉆頭斷針率也被作為判斷PCB制備領域的一個重要指標。本實驗制備的每一種蓋板鉆8009孔，無蓋板出現斷針情況。由此說明該蓋板具有良好的防斷針性。

4 結論

本文介紹了一種PCB鉆孔用蓋板的制備，通過對比加入不同量的導電粉對蓋板的電阻率、表面形態、厚度、鉆頭纏絲、孔口狀態、孔位精度以及斷針率得出：隨著導電粉加入量的增加蓋板的電阻率逐漸降低，呈現出有絕緣到導電的狀態；其他性能都隨著導電粉量的增加而呈現出較好的性能。通過實驗結果可以得到將不同的阻值的蓋板應用到不同類型的PCB板的鉆孔可以達到良好的PCB鉆孔品質。