PCB钻孔用抗静电型盖板的制备及其性能研究

杜山山 罗小阳 刘玉斌

（烟台柳鑫新材料科技有限公司，山东 烟台 265323）

0 前言

随着目前5G通信技术的发展，也牵动相关产业的迅速发展。5G技术的发展对PCB的制备提出更高的要求，在PCB的制备过程中需要经过众多环节，每一步环节都需要进行严格的把控保证PCB的品质，从而保证最终产品的良好性能。例如在PCB钻孔过程中，孔位精度的高低、板面是否有披锋以及孔壁的粗糙度是否合格等问题都会影响电路板的安装与使用品质。而影响这些品质的因素其中就包括盖垫板的选择，盖垫板选择不恰当就会引起钻孔过程的一些问题。

本文主要介绍了一种抗静电盖板的制备方法，首先保证了盖板在使用过程成不会出现因静电问题而产生的火灾、设备异常、人体触电等问题；其次本文所采用的抗静电主要成分是表面活性剂类的产品，具有一定的清洁及稳定钻针的作用，对钻孔品质产生良好的影响。

1 实验部分

1.1 实验原料及设备仪器

实验原料：腰果酚改性的酚醛树脂胶黏剂，固含量50%，烟台柳鑫新材料科技有限公司；抗静电剂，山东聚力防静电科技有限公司；漂白木浆纸，国外进口。

设备仪器：电子天平、三口烧瓶、电动搅拌器、电热恒温鼓风干燥箱、四柱液压机、数字万能表。

1.2 抗静电胶黏剂的制备

称取100 g腰果酚改性的酚醛树脂胶黏剂于三口烧瓶中，随后分别称取2.5 g、5 g、7.5 g、10 g的抗静电剂缓慢加入到胶黏剂体系中，室温搅拌2 h，制得抗静电腰果酚改性酚醛树脂胶黏剂。

1.3 抗静电盖板的制备

漂白木浆纸浸渍抗静电胶黏剂制备成浸胶纸，将浸胶纸置于150 ℃的鼓风干燥箱中烘烤60s 制成半固化片，将半固化片裁切成尺寸为15 cm×20 cm，随后将两张半固化片层叠置于160 ℃的压机中，在压力35 Mpa下压制30 min，反应结束后即得到抗静电盖板。所制得的盖板样品按照次序编号为1号、2号、3号、4号，分别对应的加入抗静电剂的量为2.5 g、5 g、7.5 g、10 g。

2 性能测试

2.1 盖板表面性能

在制备胶黏剂的过程中发现，随着抗静电剂加入量的增加，胶黏剂的颜色逐渐加深，因此可以通过判断盖板的颜色变化来判断抗静电剂在板中的含量是否增加。盖板的抗静电性能的体现主要是通过表面电阻值表现出来，因此该部分主要是从盖板的表面颜色均匀性和表面电阻进行评价。表1为盖板的各种表面性能。

通过表1可以得到，随着抗静电剂加入量的逐渐增多，盖板表面颜色逐渐加深，且制备的盖板表面颜色均匀，板面各处的电阻值没有出现太大的差别。从盖板的表面电阻值数据可以得到，随着抗静电剂加入量的增多，板面的电阻值逐渐下降，呈现出较好的抗静电性。盖板的表面电阻值的降低从而也验证了盖板中抗静电剂含量的增加。

2.2 盖板厚度测试

厚度测试可以使我们得到抗静电剂的加入是否会对盖板的厚度有所影响。通过四种盖板不同位置的厚度测试得到图1试验结果。四种盖板样品的厚度均在0.44 mm左右，每个位置的厚度相差胶较小，说明抗静电剂的加入不影响盖板的厚度均匀性。与此同时随着抗静电剂加入量的增加，盖板的厚度没有太大的变化。

2.3 钻孔性能测试分析

2.3.1 钻孔条件

盖板钻孔测试主要是在实验钻机上模拟软板钻孔实验，从而测试抗静电盖板的钻孔性能。钻孔性能主要表现为孔位精度（CPK）、钻针缠丝、断针率以及表面塞孔等特性。表2为钻孔测试条件。

2.3.2 钻针缠丝及孔口形态

正常情况下PCB钻孔过程中钻针切削下来的树脂粉末会被钻机主轴内的吸尘负压吸走，使其保持钻头以及孔内的清洁性。钻头在钻孔时出现缠丝的情况，会导致钻头切削下来的树脂粉无法完全排出，出现堵孔现象以及孔内壁不平整等问题的出现。表3为钻孔钻针缠丝与盖板孔口基本形态，得到所有的样品都没有钻针缠丝问题的出现。从空口状态来看，所有样品孔口处都有不同程度的披锋出现，相比较2号样品的孔口状态比其他样品的好很多。通过该实验结果表明抗静电剂的加入量增多虽然提高了盖板的整体抗静电性能，但对孔口披锋没有产生很好的抑制效果。

表1 盖板的各种表面性能

图1 盖板的厚度分布

表2 评估盖板钻孔性能测试条件

表3 钻孔钻针缠丝与盖板孔口基本形态

2.3.3 钻孔精度分析

钻孔孔位精度的高低是评价一个盖板性能优劣的重要测试，当钻针入钻接触盖板时会产生摆动，且钻针会有微小的变形，此时钻针会偏离原来的下钻位置，导致PCB孔位准确率较低。当PCB孔位较低时，PCB板面上的元器件就会因为孔位不准确导致安装不精准或是无法安装，因此孔位精度是评价PCB板材最终是否能成为一个合格板的重要因素。图2为盖板孔位精度与孔位精度靶图，从图中可以看出孔位精度较好的是2号样品Cpk值明显比其它三个样品的Cpk值高，4号样品的Cpk值最低。通过实验数据可以得到抗静电剂加入量的增加虽然提高了盖板的抗静电能力，但影响了盖板的PCB钻孔中的孔位精度，因此抗静电剂的加入量并不是越多越好。

图2 孔位精度与孔位精度靶图

2.3.4 断针率对比

钻头断针不仅影响PCB的品质，还增加了生产时间以至于降低了生产效率，因此钻头断针率也被作为判断PCB制备领域的一个重要指标。本实验制备的每一个盖板钻8009孔，1号、2号、3号样品均无断针的情况出现，4号样品在6590钻次出现断针情况。通过断针率的测试再次表明抗静电剂加入量的增加不能改善盖板的钻孔性能，而加入适量的抗静电剂不仅能改善盖板的抗静电性能，还可以使盖板具有良好的防断针性。

3 结论

本文介绍了一种抗静电型PCB钻孔用盖板的制备与应用测试，通过对比加入不同量的抗静电剂对盖板的电阻率、盖板厚度、表面形态、钻针缠丝、孔口状态、孔位精度以及断针率得出：随着抗静电剂加入量的增加，盖板的抗静电性能逐渐增强，但盖板的孔口状态与Cpk却没有与抗静电性能成正比，抗静电性能最好的钻孔性能最差。由此可以得到抗静电剂的加入量不能太多，以免影响盖板的钻孔性能。