软硬结合印制电路板去钻孔和凹痕技术

一、概述

去钻孔和点蚀是软硬结合性PCB数控钻孔后，化学镀铜或直接镀铜前的一道重要工序。 为实现软硬印制电路板可靠的电气互连，必须根据软硬印制电路板特殊的材料组成以及聚酰亚胺和丙烯酸作为主要材料的耐强碱性，选择合适的去钻孔和麻点技术。 软硬印制电路板钻孔、麻点的技术有两种：湿法和干法。 下面就两种PCB制造工艺与同行进行探讨。

二、软硬结合印制电路板湿式去钻孔和凹痕技术

软硬结合性印制电路板的湿式钻孔和麻点技术包括以下三个步骤：

L 消肿（也叫消肿治疗）。 醇醚型溶胀剂用于软化孔壁基质，破坏聚合物结构，进而增加PCB可氧化表面积，使其容易氧化。 丁基卡必醇通常用于溶胀孔壁基质。

氧化。 目的是清理孔壁和调整孔壁电荷。 目前，在中国有三种传统方式。

1、 浓硫酸法：由于浓硫酸具有强烈的氧化性和吸水性，能使大部分树脂炭化，形成水溶性烷基磺酸盐而脱除。 反应式如下： CmH2nOn+H2SO4--MC+nH2O去除孔壁树脂钻污的效果与浓硫酸浓度、处理时间和溶液温度有关。 用于清除钻污物的浓硫酸浓度不得低于86%，常温20-40秒。 如需点蚀，应适当提高固溶温度，延长处理时间。 浓硫酸只对树脂起作用，对玻璃纤维没有作用。 孔壁用浓硫酸腐蚀后，孔壁会有玻璃纤维头伸出，需要用氟化物（如氟化氢铵或氢氟酸）处理。 在用氟化物处理突出的玻璃纤维头时，还应控制工艺条件，防止玻璃纤维过度腐蚀而产生芯吸效应。 大致流程如下：

H2SO4：10%

NH4HF2：5-10g/l

温度：30℃ 时间：3-5分钟

按照这种方法，对冲孔后的软硬结合印刷电路板进行去污和凹蚀，然后对孔进行金属化处理。 通过金相分析发现，内层未完全脏污，导致铜层与孔壁的附着力低。 因此，采用金相分析进行热应力试验（288℃，10±1s）时，孔壁铜层脱落，造成内层开孔。

而且，氟化氢铵或氢氟酸毒性很大，废水处理难度很大。 另外，聚酰亚胺在浓硫酸中呈惰性，因此这种方法不适用于软硬结合印刷电路板的钻孔和点蚀。

2、 铬酸法：由于铬酸具有很强的氧化性和较强的蚀刻能力，可以打断孔壁上的大分子物质长链，并产生氧化和磺化作用，在表面生成更多的亲水基团，如羰基（-C= O)、羟基(-OH)、磺酸(-SO3H)等，从而提高其亲水性，调节孔壁电荷，达到去除孔壁钻孔和麻点的目的。 一般PCB工艺公式如下：

铬酸酐 CrO3: 400 g/l

H2SO4: 350 g/l

温度：50-60℃ 时间：10-15min

按照这种方法，对钻孔后的软硬结合印刷电路板进行去污和凹面蚀刻，然后对孔进行金属化处理。 对金属化孔进行了金相分析和热应力实验，结果完全符合GJB962A-32标准。

因此，铬酸法也适用于软硬结合印制电路板的钻孔和点蚀。 对于小型企业来说，这种方式确实非常适合，简单易操作，更重要的是成本。 然而，这种方法唯一的遗憾是有毒物质铬酸酐的存在。

3、 碱性高锰酸钾法：目前很多PCB生产厂家由于缺乏专业技术，仍然沿用刚性多层印制电路板的钻孔、点蚀技术——碱性高锰酸钾技术来处理软硬结合印制电路板。 去除树脂钻污后，可对树脂表面进行蚀刻，使其PCB表面产生凹凸不平的小凹坑，以提高孔壁涂层与基板的附着力，用高锰酸钾氧化去除膨胀的树脂钻污。 该系统对一般刚性多层板非常有效，但不适用于软硬结合印刷电路板。 由于软硬结合印刷电路板的主要绝缘基板聚酰亚胺不耐碱，需要在碱性溶液中溶胀甚至部分溶解，更不用说高温高碱环境了。 如果采用这种方式，即使当时不报废软硬结合印制电路板，将来使用软硬结合印制电路板的设备的可靠性也会大大降低。

L 中和。 氧化处理后的基板必须清洗干净，以免污染下道工序的活化液。 因此，它必须经过中和还原过程。 根据不同的氧化方法选择不同的中和还原溶液。

三、软硬结合印制电路板干式钻孔去麻点技术

目前国内外PCB行业流行的干法是等离子去钻孔和麻点技术。 等离子用于软硬结合印制电路板的生产，主要是去除孔壁上的钻孔泥土，修饰孔壁表面。 该反应可以看作是一个动态的化学反应平衡过程，在该过程中，高度活化的等离子体与孔壁上的高分子材料和玻璃纤维发生气相和固相反应，气体产物和一些未反应的颗粒被真空泵抽走。 用于软硬结合性印制电路板的高分子材料，通常选用N2、O2和CF4气体作为原始气体，其中N2起到清洗真空和预热的作用

O2+CF4混合气体的等离子体化学反应示意图为：

O2+CF4 O+OF+CO+COF+F+e-+……。

等离子体随着电场加速，成为高活性粒子与O、F粒子碰撞产生高活性氧自由基和氟自由基，与高分子材料发生如下反应：

［C、H、O、N］+［O+OF+CF3+CO+F+……］CO2+HF+H2O+NO2+……

等离子体与玻璃纤维的反应为：

SiO2+［O+OF+CF3+CO+F+…］SiF4+CO2+CaL

至此，软硬结合结合的PCB等离子处理已经实现。

值得注意的是，原子O与C-H和C=C的羰基化反应增加了聚合物键上的极性基团，提高了聚合物材料表面的亲水性。

O2+CF4等离子处理的软硬结合印刷电路板，O2等离子处理后，不仅可以提高孔壁的润湿性（亲水性），而且可以消除反应。 沉淀和反应结束后是不完全的中间产物。 采用等离子技术对软硬结合性印制电路板进行钻孔、麻点去除和直接电镀后，对金属化孔进行了金相分析和热应力实验，结果完全符合GJB962A-32标准。

四、总结

综上所述，无论是干法还是湿法，只要根据系统主要材料的特点选择合适的方法，就可以达到对软硬结合互连主板进行钻孔和刻蚀的目的。