多层微波板背钻孔树脂塞孔不良改善与分析

杨 纯 甘 静

（安徽四创电子股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 背景

1.1 背钻孔简述

背钻孔结构为大孔套小孔，做法为先钻通孔，孔金属化使之连通各层，二次钻孔钻掉不需要连接的层数，再通过上述流程完成背钻孔塞孔过程。背钻孔图及塞孔结果（见图1）。

图1 背钻孔及树脂塞孔

1.2 当前问题

塞孔工艺采用先进的真空网印方式，在孔内塞树脂油墨将背钻孔及内部通孔填平，经固化后打磨平整。打磨后检查塞孔结果，当前存在的问题有：（1）孔内树脂外翻，形成爆炸样空洞；（2）树脂中间球形空洞，孔内整体凹陷；（3）针孔样缺陷。

1.3 塞孔不合格率现状

通过ERP系统统计，2020年3月1日～4月1日已制多层微波板送检16039 pcs，经检验发现局部塞孔不实有空洞、树脂黑洞、凹陷等问题，汇总结果（见表1）。

针对塞孔不良现象，利用莱卡数字显微镜，通过三维测厚的方式，测试背钻孔塞孔的树脂饱满度，进一步分析背钻孔深度及塞孔饱满度之间的关系，数据分布（见图2）。由数据可以看出，背钻深度在＜0.2 mm时饱满度在1.0～1.05之间，背钻深度0.2～0.3 mm范围内的饱满度在0.7～0.98之间，背钻深度0.3～0.4 mm范围内的饱满度在0.2～0.3之间。随着背钻深度的增加，饱满度呈下降趋势，塞孔不良的状况严重。

表1 2020年3月1日～4月1日塞孔不合格率报表

2 塞孔不良原因分析

2.1 工艺流程分析

针对工艺流程图中各个步骤，调查所用设备、型号、老旧程度、工艺参数，调查结果（见表2）。操作员工技能水平、现场环境均正常。通过调查表发现在刷板、预印刷、印刷、固化方面存在问题，需要在预烘温度，印刷速度、预烘参数、网版张力、后固化参数方面进行优化改善。

2.2 生产过程因素影响程度分析

对生产过程进行IPO（IPO图：鉴定过程输入产生的有缺陷的目标特征输出）因子查找，其中因子筛选中U代表不可控因子，C代表可控因子，并进行CE（CE矩阵分析是指筛选因子对不良结果的影响程度并进行打分，总和为相应打分乘以对客户重要性分数，再进行加和）因果矩阵筛选因子，见表3所示。

通过分析生产过程IPO因子查询，将不同的生产过程会产生哪种不良结果进行区域性划分，找出产生塞孔不良的方向。随后做CE矩阵分析，筛选因子对不良结果的影响程度并进行打分，总和为相应打分乘以对客户重要性分数，再进行加和。总和分数较大的14个因子（见表4）。

CE筛选后对14个得分较高的因子进行PFMEA分析。分析确认造成背钻孔塞孔合格率低的主要原因（见表5）。

通过PFMEA分析（PEMWA分析是指一种用来确定潜在失效模式及其原因的分析方法），我确认造成背钻孔塞孔合格率低的主要原因有：

（1）预烘时间不足；

（2）绷网机老旧，网版张力不均匀；

（3）塞孔机真空度参数设置不当；

（4）抽真空时间过短；

（5）后固化温度区间过窄；

（6）深度过深，返工次数多。

图2 背钻深度与塞孔饱满度分布

表2 工艺流程调查表

3 改善方法

3.1 优化预烘参数

预烘目的是去除孔内湿气，设计不同预烘参数，经称重法验证，摘取部分取值做时间-质量曲线图（见图5）。

通过时间——质量曲线图分析可知，随时间的增加，质量线趋于水平，说明质量逐渐趋于稳定，即孔内湿气被烘干殆尽；100 ℃烘干时间为180 min，110 ℃烘干时间为160 min，120 ℃烘干时间为120 min，130 ℃烘干时间为120 min；综合以上结果，确定预烘参数设定为120 ℃，120 min。

3.2 网板采用自动绷网机绷网

2006年购买的绷网机由于使用年数较长，测试张力值不满足要求，采用自动绷网机，五点测试均合格，新绷网版张力值符合要求（见表6）。

3.3 重新设置塞孔机参数

根据设备厂商建议，将塞孔机真空度由45 Pa更改为80 Pa，为减少树脂中残留气泡将抽真空时间设定为每程式3 min，根据气泡残留情况可选择一次程式至四次程式，四次程式时间为2 h。

3.4 优化后固化温度参数

根据树脂特性低温预烤，分段两次高温固化是常用的后固化方式，结合树脂特性，选定低温升温区间，将低温区间延长至80 ℃，烘60 min。

确定后烘参数设定为：80 ℃，30 min+100 ℃，30 min+140 ℃，60 min。

表3 塞孔过程IPO因子查找

表4 CE因果矩阵筛选总和分数较大的因子

3.5 根据我厂制程能力适当调整背钻深度

经叠层分析，背钻深度与需钻通层及铜箔厚度相关，隔离层在设计时已确定，制作时调整的是半固化片厚度或介质厚度。HY65801设计背钻深度为0.36 mm，优化后理论背钻深度只需要0.29 mm即可，减少深度为半固化片和残桩高度对高频信号性能无影响。

表5 PFMEA分析主要原因表

图5 预烘时间-质量曲线图

表6 张力测试表（单位：N）

4 结论

经以上改善方法优化后，统计2020年5月1日至6月1日不合格品审理数据，送件数19408 pcs，报废数占比0.025%，超差代用占比13.22%。

通过分析塞孔不良的现象，采用相应的改善方法，最终顺利改善当前塞孔不良的焦点问题，并形成以下工艺改善方案：

（1）塞孔前进行烤板预烘，去除孔内湿气，预烘参数设定为120 ℃，120 min；

（2）制作网版张力要均匀一致，并且张力值达标；

（3）重新设置塞孔机参数，真空度为80 Pa，抽真空时间为2 h；

（4）采用分段后烤方式，后烤温度区间设定为80 ℃，30 min+100 ℃，30 min+140 ℃，60 min；

（5）适当调整背钻深度，背钻深度越深塞孔不良越突出，为减少返工及不良次数，应尽可能减小背钻深度。