350 μm厚铜印制电路板阻焊生产工艺

郭荣青 叶陆圣 朱雪晴 廖润秋

［胜宏科技（惠州）股份有限公司，广东 惠州 516211］

0 引言

新能源汽车充电时间一般为6～12 h，已无法满足车主30 min 左右可充80%～100%电量的需求，快充技术的出现及发展成为必然趋势。因此，对充电桩印制电路板（printed circuit board，PCB）的主板性能也提出了更高要求。中国快充标准分为直流（direct current，DC）快充和交流（alternating current，AC）快充。其中，DC快充最高输出电压为750 V，最高输出电流为400 A，充电功率为300 kW；AC 快充最大输出电压为500 V，最大输出电流为250 A，充电功率为120 kW。这些充电桩主板的铜厚均需要≥350 μm，才可承受超高压及大功率的充电输出效率。厚铜PCB 因铜面与基材落差极大，如依照传统的网印方式进行阻焊，生产过程很难控制，容易出现阻焊起皱、油墨分层脱落、假性露铜及阻焊气泡等不良现象，无法满足品质需求。本文基于油墨特性及阻焊流程分析，通过不同方法的研究，对线型掩模低压喷涂次数+印刷、曝光资料、前处理方式、抽真空、后烤进行探究，最终解决了厚铜PCB 阻焊问题，确定了制作方案，确保产品达到客户品质需求。

1 PCB阻焊层厚度要求

PCB 阻焊层厚度要求如图1 所示。阻焊厚度为20 μm≤H1＜30 μm，H≥20 μm；面铜厚度为H3≥385.29 μm；底铜为350 μm。

图1 外层铜与阻焊油墨厚度关系

2 厚铜板阻焊工艺流程

2.1 验证板制作工艺全流程

开料→内层→压合→钻孔→成型半铣→水平除胶→板电→外层→图电→外检→阻焊→文字→成型。

2.2 阻焊流程方案

2.2.1 连续2次网印阻焊

前站来料→阻焊前处理→36 T 挡点连续网印 2 次→预烤（75 ℃，45 min）→正常曝光、显影→文字→后烤→出板。

该流程采用2 次36 T 网连续印刷，印刷后目视检验有明显的线路假性露铜、阻焊气泡，且基材上有未印下油现象，外观无法满足品质需求，印刷完后直接退洗处理。

2.2.2 分开2次网印阻焊

前站来料→阻焊前处理→36 T 挡点网印第 1 次→预烤（75 ℃，45 min）→正常曝光、显影→正常后烤→正常阻焊前处理（关闭磨刷，只开喷砂）→36 T 挡点网印第2 次→预烤（75 ℃，45 min）→正常曝光、显影→文字→后烤→出板。

分开2 次正常阻焊36 T 网版印刷正常至后烤，后检验线路上同样有假性露铜、阻焊气泡，基材上同样有未印下油现象，较连续2 次网印虽有改善，但仍无法满足品质需求。

2.2.3 分开2次网印与不同曝光资料

前站来料→阻焊前处理→36 T 挡点网印第 1 次→预烤（75 ℃，45 min）→基材位曝光、显影→正常后烤→正常阻焊前处理（关闭磨刷，只开喷砂）→36 T 挡点网印第2 次→预烤（75 ℃，45 min）→正常曝光、显影→文字→后烤→出板。

第1 次阻焊曝光时，仅对板面基材上面进行曝光，显影后出现露出铜面和线路部分；第2 次正常阻焊36 T挡点网印刷，使用正常资料曝光。

分步2 次网印与不同曝光阻焊正常至后烤后检验基材上有未印下油现象，同样有假性露铜、阻焊气泡，无法满足品质需求。

2.2.4 分2次线型掩模低压喷涂+正常印刷

前站来料→阻焊前处理→第一次低压喷涂 2 遍→预烤（75 ℃，45 min）→基材位曝光、显影→正常后烤→阻焊前处理（不开磨刷）→第 2次低压喷涂2遍→预烤（75 ℃，45 min）→基材位曝光、显影→正常后烤→阻焊前处理（不开磨刷）→36 T 网印→预烤（75 ℃，45 min）→正常曝光、显影→文字→后烤→出板。

第1、2 次阻焊曝光时，仅对板面基材上面部分进行曝光，显影后出现露出铜面和线路部分；第3 次正常阻焊36 T 挡点网印刷，使用正常资料曝光。

分2 次线型掩模低压喷涂+正常印刷，正常至后烤后检验阻焊基材上下油饱满，但仍有线路假性露铜、阻焊气泡、起皱外观不良，无法满足品质需求；经内部阻焊三功能对4 次试板结果分析后讨论，确定造成3 个外观问题的主要原因：①基材位经2 次低压喷涂后，与铜面高度差仍在100 μm 左右，受高度差影响导致线角阻焊偏薄；②第3 次印刷油墨中细小气泡无法在静置中排除干净；③第1、2 次低压喷涂印刷基材油墨较厚，正常预烤+后烤低温段预固化不足。

改善方案：①对第1、2次线型掩模曝光资料优化，将铜面线角分别增加0.30 mm和0.35 mm盖油曝光，保证面油印刷后线角油厚，改善线路假性露铜问题；②在第3次正常印刷后增加抽真空，将油墨表面残留气泡吸出；③在第1、2次线型掩模后烤前增加预烤65 ℃，60 min，提高基材油墨预固化效果。

2.2.5 分2 次线型掩模低压喷涂+网印+不同阻焊曝光资料+抽真空

前站来料→阻焊前处理→第1 次低压喷涂 2 遍→预烤（75 ℃，45 min）→基材面及开窗铜面边缘0.30 mm 盖油曝光→正常显影→加烤（65 ℃，60 min）→阻焊前处理（不开磨刷）→第2次低压喷涂2遍→预烤（75 ℃，45 min）→基材面及开窗铜面边缘0.35mm盖油曝光→正常显影→加烤（65 ℃，60 min）→阻焊前处理（不开磨刷）→36 T 网印→抽真空→预烤（75 ℃，45 min）→正常曝光、显影→文字→后烤→出板。

①第1、2 次阻焊低压喷涂各2 遍，每遍喷涂间隔10 min，喷涂后板子插架平放。②第3 次阻焊正常塞孔+36 T挡点网印刷，注意自检，避免印偏双开孔入油。③第1 次低压喷涂仅对基材区及线型掩模开窗铜面边缘0.30 mm进行曝光，第2次低压喷涂仅对基材区及线型掩模开窗铜面边缘0.35 mm 进行曝光，其他开窗铜面和线面部分不曝光，确保显影后露出开窗铜面。④ 第2、3次阻焊前处理优化，不开磨刷只开喷砂，保护铜面和线面的铜厚，防止出现面铜偏薄异常，确保铜面、油墨表面粗化效果。⑤ 第3次印刷后抽真空参数：-75 MPa 抽真空10 min，确保油墨表面残留的气泡被负压吸出。⑥ 第3 次阻焊采用36 T 挡点网正常生产1 次，在已有阻焊层上再印上一层阻焊层，确保铜面和线路面上的阻焊厚度在20～30 μm 公差范围内，如图2所示。图2（a）中，导线面L1、L3为线角阻焊厚度，L2为线面厚度。图2（b）中L4为铜面阻焊厚度a。各阻焊厚度均在要求范围内。

图2 流程优化后阻焊厚度

分2 次进行线型掩模低压喷涂+网印+抽真空与不同资料曝光阻焊生产（3 次不同资料曝光，分别对基材和开窗铜面0.3 mm、0.35 mm 曝光+1次正常资料曝光），正常后烤后，进行外观检验，无假性露铜、阻焊气泡、起皱现象，可满足客户品质需求。

3 优化后厚铜板阻焊制作工艺流程

优化后正常生产的对应参数如下。①第1 次阻焊前处理：正常开启针刷+火山灰生产，线速3.5 m/min，磨痕管控为（10±2）mm，确认板面粗化效果。②第1 次阻焊线型掩模低压喷涂，油墨黏度管控为50 dPa·s，连续喷涂2 次，每次间隔 10 min，喷涂后插架平放，喷涂完成后生产出板，确认基材阻焊厚度为120～140 μm，正常隧道炉预烤，预烤温度75 ℃，45 min，确保板面烘烤初步固化。③第1 次曝光：采用激光直写（laser direct imaging，LDI）曝光机，选用线型掩模M1资料进行生产。曝光能量600～700 mJ，光梯尺11 格，曝光后静置15 min。④ 显影：依正常参数显影，经检验确认，显影后铜面和线路边缘有0.30 mm 阻焊覆盖，其他铜面无阻焊层。⑤第1 次后烤：将显影板插铁架置在立式烤箱（65 ℃，60 min），再正常走文字隧道炉后烤；其目的为提升基材阻焊预固化效果，防止油墨起皱。⑥第2 次阻焊前处理：关闭针刷仅开启喷砂生产，线速3.0 m/min 确认板面粗化效果。⑦第2 次阻焊线型掩模低压喷涂，油墨黏度管控为50 dPa·s，连续喷涂2 次，每次间隔10 min，喷涂后插架平放正常预烤，喷涂完成后，生产出板，确认基材阻焊总厚度在240～280 μm，正常隧道炉预烤（75 ℃，45 min），确保板面烘烤初步固化。⑧第2 次曝光：使用LDI 曝光机选用线型掩模M2 资料生产，与第1 次曝光参数一致。⑨显影：依正常参数显影，经检验确认显影后铜面和线路边缘有0.35 mm 阻焊覆盖，在M1 曝光资料基础上，铜面和线路增加0.05 mm 阻焊覆盖，确保面油印刷后线角与线面油厚接近，其他铜面无阻焊层。⑩第2 次后烤：将显影板插进铁架放置在立式烤箱内（65 ℃，60 min），再正常走文字隧道炉后烤；目的为提升基材阻焊预固化效果，防止油墨起皱。⑪第3 次阻焊前处理：与第2 次阻焊前处理参数一致。⑫第3 次阻焊印刷：正常铝片塞孔，塞孔油墨黏度360 dPa·s；面油使用36 T 挡点网，油墨黏度150 dPa·s，油墨在搅拌机搅拌时间10 min，搅拌完成后静置15 min再正常印刷。⑬抽真空：第3 次印刷后安排抽真空，抽真空参数-75 MPa，10 min，主要作用为将油墨表面残留的细小气泡负压吸出。⑭第3 次曝光：使用LDI 曝光机选用M3 资料生产，与第1、2 次曝光参数一致。⑮显影：依正常显影参数生产，经检验确认，无线路假性露铜、气泡、起皱不良现象。⑯文字后烤后切片确认阻焊油厚及进行可靠性测试。

4 厚铜板阻焊制作对应切片及可靠性测试

（1）文字后烤对应切片分析数据见表1。其中，阻焊厚度要求20～30 μm，面铜厚度要求≥358 μm。

表1 阻焊切片实测数据 单位：µm

（2）文字后烤后相关可靠性测试结果见表2。

表2 相关可靠性测试结果

5 结语

综合对比上述生产方案，阻焊按2.2.5 节方案可满足成品面铜358 μm 超厚铜板的生产需求，阻焊厚度可达到20～30 μm 的标准。同时，还可依据客户要求调整第3 次印刷网版目数。经外观检验，线路无假性露铜、气泡及起皱等品质异常，可靠性测试均满足品质需求。此方案的作业流程相对较长，但可以确保超厚铜板品质满足客户需求。不同的工艺流程及参数生产厚铜板外观良率会存在差异，需持续优化阻焊工艺作业流程、作业参数及方法，不断提高产品外观良率，缩短生产周期，提升厚铜板的生产能力和市场竞争力，赢得更多发展机遇。