线路与基材平齐PCB制作工艺开发
一、工艺需求与挑战
传统PCB线路通常凸出于基材表面，当触点或线路需与器件频繁接触时，金属层磨损易导致接触失效。为解决这一问题，线路与基材平齐的PCB设计应运而生。此类产品要求线路与介质层高度差小于15μm，且需满足热冲击、可靠性等严苛标准。其核心难点在于：
1. 厚铜与宽线距处理：面铜厚度常大于3oz，线宽/线距需大于8mil，需通过树脂填充实现平整度。
2. 填胶工艺控制：树脂需均匀填充线路间隙，避免气泡与凹陷，同时溢胶量需严格管控以降低后续除胶难度。
3. 除胶与平整度优化：磨板除胶需在铜层保护与残胶清除间平衡，确保最终高度差达标。
二、关键工艺步骤与技术要点
1. 基材与树脂材料选择
选用高Tg（玻璃化转变温度）的FR-4或罗杰斯高频基材，确保耐高温性能。填充树脂需具备低粘度、高流动性及良好的固化收缩率，以适应厚铜与窄间距场景。
2. 线路成型与填胶工艺
- 线路蚀刻：以外层厚铜（如4oz）直接蚀刻形成线路，保留足够高度差以便后续填充。
- 树脂填充：采用刮胶或压力注射工艺，确保树脂渗透至线路间隙。线距≥8mil时，填胶饱满度可达95%以上，但需通过试验验证不同铜厚与线距组合的最佳工艺参数。
- 溢胶控制：填胶后静置使胶层自流平，减少表面凹陷，同时限制溢胶厚度≤50μm，为后续除胶**余量。
3. 除胶与平整度优化
- 磨板工艺：采用砂带研磨机粗磨至铜面裸露，再通过手工打磨局部残胶。需控制研磨压力与砂纸目数，避免铜层过度磨损（单次研磨量≤10μm）。
- 后处理调整：若需表面处理（如化金、OSP），需在磨板后增加抛光工序，确保最终铜面粗糙度Ra≤3μm。
4. 孔**与可靠性验证
- 钻孔与金属化：填胶后钻通孔，采用脉冲电镀提升孔铜均匀性，孔铜厚度≥25μm。
- 热冲击测试：288℃热冲击10秒×3次，切片观察无分层、胶层开裂，确保长期可靠性。
三、制程流程设计
以多层板为例，核心流程如下：
1. 内层制作：常规蚀刻形成内层线路。
2. 外层线路蚀刻：厚铜直接蚀刻，保留线路高度。
3. 树脂填充：刮胶填充并固化。
4. 钻孔与孔金属化：激光定位钻孔，化学沉铜+电镀加厚孔壁。
5. 填胶部位薄铜蚀刻：去除填胶区域表面多余铜层，确保高度差。
6. 表面处理与成型：根据需求选择喷锡、化金等工艺，最终铣边成型。
四、工艺验证与优化
通过试验板验证，4oz铜厚、8mil线距条件下，填胶后高度差可控制在10-15μm。优化方向包括：
- 树脂**改良：添加消泡剂与流平剂，提升填胶均匀性。
- 磨板参数优化：采用阶梯式研磨（粗砂→细砂→抛光），减少铜面损伤。
- 表面处理协同：将表面处理工序纳入平整度控制闭环，通过反馈调整研磨量。
五、总结
线路与基材平齐PCB的工艺开发需围绕“填胶-除胶-平整度”三大核心环节，结合材料选择、设备参数优化及制程协同设计。未来可探索激光填胶、化学机械抛光（CMP）等新技术，进一步提升精度与生产效率，满足高端电子设备对高可靠性与高密度互连的需求。
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