厚铜基微波板工艺技术探讨

　　此前我们接到了一个国外客户的订单，客户要求材料是美国Rogers 公司的6010型号的材料。

　　客户要求使用的材料是RT6010，介电常数是10.5，铜基厚度为4.75mm，介质厚度为0.635mm，铜箔厚度为1 OZ。

　　加工要求：

　　1、十八个接地孔为直径为0.8mm深度为0.8mm的盲孔；六个安装孔，需要攻丝2-56（美制） ；

　　2、微带线控制精度为±0.012mm

　　3、表面涂覆要求：微带线表面镀锡，铜基镀镍

　　4、盲孔金属化，孔内镀层厚度要求≥25μm

　　5、槽宽及深度控制公差为±0.01mm，外形公差为±0.05mm（测试时包括镀层厚度）

　　6、P处为四个台阶，正面中间槽内有一个凸台

　　我们根据客户的要求，在合同评审时发现了以下几个难点需要解决。其一是对孔金属化要求高，其二是线宽精度严，第三是机加难度大，最后是板厚超制程，生产设备一般都只能通过3.0mm的板子。如何解决好上述问题成为成功的关键。

　　下面按基本流程分别讨论一下以上问题。

　　首先我们采用小拼板，为的是在电镀中能获得较均匀地镀层；其二是为了在蚀刻中能比较好控制板面的线宽精度，其实这两点都是为了能有效地控制导带精度，因此拼板尺寸为六拼或十二拼，对此进行了相关试验，并对实验结果进行了分析，最后仍采用六拼板。

　　其次是下料工序，因为板厚，剪切力很大，不可能用剪床下料，而使用铣床下料，不仅可以保持板料不受剪切时的扭曲，保持较好的平整度，同时也减少了板料在下料过程中的压痕。

　　第三数控钻制定位孔和盲孔，这道工序特别需要注意三个方面的问题：一是钻孔深度的控制；二是钻孔时不得有毛刺，否则在孔金属化时无法进行去毛刺作业，因为介质很软，容易使孔口撕裂；三是不允许在介质表面造成压痕、凹点等瑕疵，以免最终在微带线上留下划痕等类似的缺陷。

　　接下来是孔金属化工序，因为此材料需要改性方可按正常的孔金属化流程处理。此前我们进行了相关试验，分别采用等离子处理、钠萘系处理液处理但结果都不是很完美。

　　虽然钠萘系处理液处理效果很好，但因为是盲孔，处理时的结晶在孔内沉积，不易被清洗；而等离子处理虽然孔金属化沉积没问题，但孔铜结合力很难通过热应力试验。后我们改用两种处理相结合的方式，效果非常好。处理后，再经过正常PTH流程。

　　第五，为了保证图形精度，我们拟采用一次加厚电镀到要求厚度的方法，改用小电流和辅助阴极等办法，使得板面厚度均匀，同时要确保孔铜厚度不小于25微米的基本要求，这一点比较容易实现。同时需要对仿真板进行金相剖切，以确认盲孔内的孔铜厚度确以达到25微米以上。

　　下面就是图形转移工序，为了使图形精度得到有效控制，我们制作了仿真首板，并精确测量，以便对工艺参数进行精确控制。首先是图形转移前的清洁处理，由于水平制程最厚只能通过3mm厚的板子，那么5.4mm的板子如何才能有效进行处理呢?

　　我们将传送的上压辊去掉，虽然没了上辊，但由于板本身自重很重，所以通过很顺畅。在贴干膜工序中同样存在板厚超制程的问题，也需要对贴膜机进行调整以便能适合厚板能正常地被贴上干膜。曝光工序采用平行光曝光，没有什么特别的要求。曝光量可以使用曝光尺或光能量积分仪进行监控。显影工序与前处理时采取同样的方法取掉上辊轮，也就很正常地进行工作了。

　　蚀刻工序是非常重要的工序之一，关系到微带线精度和板面线宽均匀度的控制，直接关系到产品是否合格。

　　首先需要对蚀刻机进行保养，清理喷嘴，调整溶液到最佳状态，然后进行仿真首板的蚀刻并精确测量其微带线的线宽是否满足客户的要求。蚀刻过程的控制以及所有板子一致性是最难的。

　　如何保证这一点是成功的关键。因为面铜达到近70微米且±0.012mm精度及一致性的保证确实是相当有难度的。这方面要做很多细致的工作，才能保证制程不出问题。

　　机加工工序，难度可想而知，板子的平整度、板子厚度偏差、镀层厚度、机床精度、定位精度、刀具偏差、刀具磨损、切削速度、转速等因素都会影响加工精度，因为此种材料为复合材料，上表为铜箔、中间是介质、底部是紫铜，硬度不同、切削力不同、产生的毛刺也　　不同，如何减少毛刺的产生是保证加工精度的另一方面。

　　另外正反面铣槽，重复定位和装夹都是有很大的难度的。特别是深度控制在±0.01mm的精度，工装夹具是最重要的环节。我们自制工装，根据板子的外形定制镂空的工装?真空吸盘，不仅能准确定位，同时避免了压板的操作，使得板面有效图形内不会产生压痕，这是第一步；接着在刀具方面我们选用特种合金和表面涂覆了特种材料的铣刀，不仅切削光洁而且耐磨，这是其二；第三铣削时，深度控制采用触点式从面铜测量下刀点的基准，精确计算下刀深度和参数补尝，从而得到理想的铣削效果和尺寸精度。

　　最后底面槽的铣削，采用同样的办法装夹和铣削方法，顺利实现铣加工流程。机加最后一项任务是攻丝，2-56是美制丝攻的一种规格，底孔及丝牙均有相配的钻头和丝攻，由于紫铜较脆，攻丝时需要对攻丝机的转速和行进速度进行调整，以取得合适的工艺参数，同时内丝孔不能有毛刺和残屑。

　　最后一道工序是化学镀锡和化学镀镍。首先是清洁处理，并对微带线进行保护，对基铜进行化学镀镍，保护的好坏，是这一工序的关键。可以采用耐高温的胶带保护，防止化学镍渗镀到微带线上，必须贴牢；然后去掉胶带，清洁处理微带线并进行化学镀锡，此时不需要对镍层进行保护，比较方便地得到化学锡镀层，清洗烘干即完成了。

　　终检需要对微带线及镀层进行检测，确保产品最终满足客户的要求。

　　通过这类产品的试验到加工生产，我们对此项工艺技术和加工参数进行了全面考量和总结，获得了较成功的经验，在此愿与同行一起交流分享，同时我们也希望有此类产品加工需求的电子工程师一起交流探讨。

　　来源：greattong