PCB金属化边制作技术探析

1、pcb金属化边制作技术探析【摘要】本文对pth半孔/槽存在的必要性做了介 绍，分析pth孔/槽的设计及制作技术，并举例说明加工过 程中常见的问题及改善方案。【关键词】pth槽；金属化边；铳单元外形；毛刺一、前言 目前pcb板边的设计有金属化（如图1所示）与非金属化两种，对于非金属化边，业界厂家均已做得很成熟，但越 来越多的客户对pcb金属化边开始有需求，pcb金属化边的 质量就成了客户及加工商不得不关注的焦点，因为其好坏直 接影响客户的安装及使用。金属化边在业界已有几种制作方法，例如：通过油墨保护的方式来避免镀通孔周缘的铜层翘起拉丝，使成型的半孔 更光滑：通过不剥膜就进行碱性蚀刻的方法把在铳除

2、半孔时 产生的铜丝毛刺蚀刻掉，而板面其它部分有干膜保护不会受 蚀刻影响，再进行正常的剥膜、蚀刻（二次蚀刻）、剥锡工 序，保证金属化半孔的高品质要求。本文主要针对不同金属化边的设计及制作技术进行讨 论。二、金属化边存在的必要性及制作过程出现的问题2.1金属化边的定义和类型金属化边产品目前主要有金属化半孔和金属化槽两种， 金属化半孔（槽），指一次钻孔/铳槽后，经过后面的沉铜板 电等金属化工序后，再将不需要的部分铳掉，留下需要的半 孔或槽。不同的金属化边产品图片参考如图1、2：2.2金属化边存在的必要性客户端设计金属化边的用意包括但不限于以下两种：1）上锡后连接不同的pcb,从而起到类似于卡槽的作

3、用。2）上锡后用于连接ic引脚，进而起到传输信号的作 用。2.3金属化边制作过程中出现的问题此类型槽/孔的制作过程中，由于铳刀/钻咀从pth孔/ 槽上铳/钻过，使孔边铜皮起翘或脱离或使孔口损伤，即出 现批锋或孔损。此类缺陷的存在，会影响后工序的生产，并 会在客户打件时产生虚焊、锡桥接短路等负面影响。所以， 孔口批锋如何去除就成了 一个不可回避的问题。孔口批锋可 参考图3：2.4批锋的形成原理简介一般的数控铳床的铳刀的旋转方向都是顺时针的，习惯 上称为右旋铳刀。如下图4,假定一个金属化孔在pcb单元 外形上，a、e两点是它们的交点，铳板方向如图所示。那么 当右旋的铳刀在铳到a、b点的时候，两点都

4、受到一个向左 的剪切力f。当力f作用于a处时，由于a点左侧基材的支撑，f可 以很好地切断a处的铜；当力f作用于：b处时，理想状况下剪切力f将b处切断。 但是附着在孔壁上的铜是具有延展性和韧性的，铳刀在切到 孔壁以铜为主的金属化层的时候，会由于以下原因产生披 锋：1）铳刀由于转速不够和磨损的原因，造成铳刀的切割 力不足；2）孔铜与孔壁结合力不足，在f的作用下，断口附近 孔铜脱离；3）孔铜的延展性，特别是热风整平或沉金等表面处理 后，又增加了金属层的厚度和延展性及韧性，造成切割不 断。三、pth孔/槽除批锋方法及制作技术简介目前业界去除批锋的方法有多种，主要包括：1）二钻孔除批锋（此种除批锋方法又

5、包括蚀刻前二钻 和成型前二钻）；2）铳set外形，主要是电镀后蚀刻前增加铳set外形。 因为成型前二钻在去除批锋的同时会造成孔损，故以下主要就蚀刻前二钻和蚀刻前铳set外形进行简单介绍。1）当半孔弦长1.0mm且间距20.8mm时，釆用“蚀 刻前铳set外形”制作半孔，铳带制作时用正反走刀，通过 蚀刻去除批锋。2）当半孔弦长开料一内层一压合一一次钻孔一沉铜、板电一外层图形（正片菲林）一图形电镀一二次钻孔 f外层蚀刻一外层a0i-阻焊、字符一表面处理一电测一成 型一后工序3. 2. 1 cam资料设计方法设计二钻孔除批锋是指用钻孔的方式将金属化孔孔边 的毛刺钻掉，具体包括以下内容：a. 界定除批

6、锋孔的直径（要求直径20.5mm）；b. 限定二钻孔添加方式（二钻孔添加时向板内切入0. 075mm）,具体如下图4：3. 2.2常见异常举例如果设计资料中二钻孔的孔位不当，就会出现露基材 （也称多孔）的现象，客户一般不接受此现象。以下见图6、 7为设计正确与错误的对比图，其中黄色区域为正确的二钻 孔设计，蓝色区域为错误设计。3.3其他异常及改善对策3. 3. 1问题描述在保证孔口光滑的情况下，对于多层产品，由于内层铜 的存在，在铳set工序后会在无铜孔（npth）与有铜孔（pth） 交界处出现毛边，俗称'娱蚣脚”，可参考图8。3. 3.2改善对策a. 增加二次蚀刻和二次成型，铳成品时

7、先铳pth边与 npth边相交处，再过碱性蚀刻线将露铜部分蚀刻掉，再做铳 外形，铳成pcb成品。b. 对内层铜削铜，将内层菲林非pth边处作削铜处理, 只保留与pth尺寸等长的内层铜，如图9所示。3. 3. 3结论a. pth金属化边完成尺寸即为铳带设计时有效长度，故 cam在制作铳带时按有效长度设计；b. pth抿蚣脚可通过铳板后蚀刻方式及削内层非pth边 处铜两种方式祛除掉。3.4对后工序的影响金属化边pcb在铳set外形后，有效单元内会出现大量 的空位，如果阻焊（绿油）工序对位不良或设计不合理的话, 会出现绿油附着在金属化边的现象，如图10所示。为解决 此问题，需要在钻孔位置增加单边比孔

8、大2mil左右的绿油 开窗，防止绿油残留在半金属化孔里。四、结论与展望分析了金属化边制作过程中批锋的产生原理，并介绍了 两种除批锋的方法：增加蚀刻前二钻，难点在于二钻孔位及孔深的确定；增加蚀刻前铳set外形，难点在于控制pth槽的长度及 预防“蟆蚣脚”。最后，文章概述了以上两种制作方法及其对后工序的影 响，希望通过分析金属化半孔的制作方法及影响其品质的因 素，说明不同方法制作金属化半孔的思路及效果，为业界同 行提供借鉴。参考文献：1 周洁峰等高多层mini型金属化边pcb制作技术 j1.2011秋季国际pcb技术/信息论坛.2 李毕生具有半孔的电路板的成型方法中国:201010192672,p,