大尺寸非金属化孔的制作工艺研究

黄 俊 任城洵 谢伦魁 王 波

（深圳市景旺电子股份有限公司，广东 深圳 518102）

（广东省高可靠性汽车印制电路板工程技术研究中心，广东 深圳 518102）

0 前言

印制电路板（PCB）是电子产品不可或缺的基础零件，是提供电子零件在安装与互连时的主要支撑体，为了实现电子零件的安装与互连，常常需要在PCB上制作不同类型的孔。

其中，非金属化孔（NPTH）一般用于在电路板组装时由于螺丝定位或者连接外部的连接器，或者供PCB上零件的连接线穿过时使用，所以非金属化孔通常比金属化孔尺寸大且有公差要求，如非金属化孔不能满足公差、孔内上铜等，容易对电路板组装产生影响，因此对于非金属化孔的加工制作研究越来越受到重视。

非金属化孔可以是圆孔，也可为槽孔，目前制作方法主要有以下两种：

（1）干膜封孔方法：在第一次钻孔时将非金属化孔和通孔一起钻出，再通过干膜封孔的方式实现电镀时孔内不上铜，达到非金属化的目的，这种方法生产流程顺畅、易于管理，但是存在非金属化孔易超过干膜封孔能力，干膜显影后容易破损，导致非金属化孔内上铜，从而导致PCB板品质不良。

（2）二钻法：第一次钻孔时不制作非金属化孔，而是在蚀刻后二次钻孔制作出非金属化孔，这种方法非金属化孔品质可得到保证，但是增加了一道钻孔工序，同一个产品需两次钻孔，占用了钻机的产能，使PCB的制作流程更为复杂、制造成本增加。

针对上述两种方法存在的问题，本文通过更改大尺寸NPTH孔钻孔资料设计及大尺寸NPTH孔制作工艺流程，对大尺寸NPTH孔制作进行了研究。

1 试验方法

1.1 因子分析

NPTH破损因素分析（如图1）。

利用鱼骨图分析法分析大尺寸NPTH孔上铜的原因，详见图1要因分析图。

1.2 试验设计

本试验设计为板厚1.5 mm、铜厚为35 μm/35 μm双面板，不同形状、大小槽孔测试模块。采用干膜封孔方法和新方法制作NPTH，对比两种方法制作效果。新方法钻孔资料设计圆形、椭圆形两种形状，钻孔资料设计（如图2）。

1.3 试验流程

干膜封孔法流程：

开料→钻NPTH→沉铜板电→贴膜前处理→贴膜→曝光显影→检查槽孔干膜破裂情况→蚀刻→检查NPTH上铜情况

新方法流程：

开料→钻NPTH→沉铜板电→贴膜前处理→贴膜→曝光显影→检查槽孔干膜破裂情况→蚀刻→检查NPTH上铜情况→成型NPTH

2 结果与分析

2.1 采用干膜封孔方法制作的大尺寸NPTH的效果

正常条件下按干膜封孔法流程制作大尺寸NPTH，统计不同尺寸大小的圆形NPTH、椭圆形NPTH对干膜封孔后的破孔良率数据，具体数据（见表1、表2）。

图1 要因分析鱼骨图

图2 NPTH钻孔资料设计图

表1 干膜封孔方法制作的大尺寸圆形NPTH孔的破孔良率数据

表2 干膜封孔方法制作的大尺寸椭圆形NPTH孔的破孔良率数据

从表1可看出，孔直径≤4.0 mm时，无不良，但随着孔直径的增加，封孔破不良率逐渐升高，当孔直径大于5.5 mm时，封孔破不良率急剧增加，说明干膜的封圆孔能力不能大于6.0 mm。从表2可看出，椭圆形孔尺寸为≤2.5 mm×3.5 mm时，无不良，但随着椭圆形孔尺寸大小的增加，封孔破不良率逐渐升高；当椭圆形孔尺寸大于4 mm×5 mm时，封孔破不良率急剧增加，说明干膜的封椭圆形孔能力不能大于3 mm×4 mm。

通过以上数据对比，说明干膜的封孔存在一定能力，当超过一定的能力时，则会出现不良，到客户端有PCB报废的风险，不良图片（如图3）。

2.2 采用新方法制作的大尺寸NPTH孔的效果

正常条件下按新方法流程制作NPTH，统计不同尺寸大小的圆形NPTH、椭圆形NPTH对干膜封孔后的破孔良率数据，具体数据（见表3、表4）。

图3 干膜封孔破损

表3 新方法制作的大尺寸圆形NPTH的破孔良率数据

表4 新方法制作的大尺寸椭圆形NPTH的破孔良率数据

表5 新方法制作的大尺寸NPTH制作效果

从表3、表4可以看出，采用新方法制作的圆孔、椭圆形孔都没有出现封孔破不良问题，最大圆孔直径7.0 mm、椭圆形孔尺寸5.0 mm×6.0 mm，说明采用新方法可以解决大尺寸的NPTH干膜封孔破的问题。具体效果图（见表5） 。

3 结论

大尺寸非金属化孔的加工一直以来都是干膜封孔的难点之一，通过试验我们找到了一种有效的缩短制作流程的方式，此方法的核心技术为将一个大尺寸非金属化孔设计成几个小孔的原理，提前预钻孔的方式再精铣的方式生产。

通过本文的研究，解决了大尺寸非金属化孔干膜封孔破的问题，对大尺寸非金属化孔的制作提供了新的方向。