前言

随着信息化科学技术的发展和人们日益要求信息处理传递的高速化，客户端对于高频高速材料的需求量逐年增加，同时因高频高速材料的特殊性，对PCB加工厂家的制程来说提出了更高的挑战和高水准的加工要求。随着PCB使用温度的升高，高频高速材料Z轴的膨胀程度也在加大，孔铜所承受的应力也增大，所以内层铜与孔铜断裂的风险提高，在客户端过回流焊后出现内层连接缺陷（ICD：Inner connection defects）问题。

原理分析：高频材料板料比普通FR-4板材而言，高频材料介质层树脂填料比较多，其填料物理属性比较硬，钻孔生产钻针磨损较大，孔壁粗糙度及钻针摩擦高温凝胶过多，易造成钻孔后孔壁异常。传统的化学除胶即使过二次也很难除胶干净从而导致ICD不良产生。 

我公司生产料号S45GN187G1在电测试和客户端出现批量性开路问题，比例高达70%，严重影响了产品良率和交期。接到问题反馈后技术部对不良板进行追线切片分析，发现ICD（正交实验设计）问题导致批量性开路，对此问题将进行DOE测试，找到真因并进行改善，不良现象如图1。

1 试验过程

1.1 高频高速材料选择

高频高速材料选择耐热性好、信赖性好、加工性能好、Z轴膨胀系数小、选用Tg≥200 ℃的高频高速板料及半固化片。故在选择材料时需要综合考虑，表1为不同厂家材料性能从板材Tg值（玻璃转化温度）、Td值（热分解温度）、X-Y-Z轴膨胀系数、T260-T288耐热性、Dk值（介电常数）、Df值（介质损耗）、剥离强度、吸水率几个方面进行综合评估，板材评分高低依次为B材料＞C材料＞D材料＞A材料，按照此评估结果最终选择了B材料进行PCB的制作。

表1 不同厂家高频高速材料性能指标对比

1.2 试板信息 

此PCB为22层多层板，中间L10/L11和L12/L13是FR-4基材，其余均高频基材，板材尺寸500 mm×600 mm，压合结构见图2，板厚(5.8±0.38 )mm。孔到线间距0.175 mm，表面涂饰化学镀金。

1.3 钻孔部分试验设计

1.3.1 钻孔试验方案

试验验证不同叠板层数、钻针磨次、钻针寿命、钻孔参数等因子对孔壁质量的影响。见表2。

表2 钻孔参数与结果

1.3.2 钻孔试验结果与分析

钻孔试验结果见表2。小结：条件1、2、3、4的孔粗、钉头均满足要求；而条件4、5、6、7、8不符合要求。 

1.3.3 不同钻孔生产条件对孔粗的影响

相同生产钻孔条件下，孔粗变化：随着叠板层数的增加而增大；随着钻头使用时间的增加而增大；随着钻头磨次的增加而增大；随着参数降低的增加而减小(图3)。 

1.3.4 不同钻孔生产条件对钉头的影响

相同生产钻孔条件下，钉头变化：随着叠板层数的增加而增大；随着钻头寿命的增加而增大；随着钻头磨次的增加而增大；随着参数降低的增加而减小(图4)。 

1.4 除胶部分试验设计

从高频高速材料物理特性可知，其基材偏软且软化点低，钻孔加工过程中的钻削高温易使钻针切屑软化、粘附成团，造成入钻排屑不畅而形成间歇性的挤出排屑，切屑易被挤压粘附在孔壁上，极大的增加了后工序除胶处理难度，存在孔内残胶风险即ICD问题。据了解，高频高速板材的基板具有低Dk、低Df的特性，其极性小，材料活性低，去除胶渣困难，从而进一步加大了孔内残胶对PTH电镀的影响。本次实验通过充分结合其板材特殊性，从钻孔选用最优的参数组合基础上选择除胶方案。

1.4.1 除胶试验方案

除胶试验方案见表3所示。

表3 除胶参数

1.4.2 等离子体除胶参数

等离子体除胶参数见表4所示

表4 等离子体除胶参数

1.4.3 除胶试验结果

不同条件下除胶效果确认见图5。

通过采用水平化学除胶、垂直化学除胶、Plasma、烤板等几个因子进行除胶对比测试，同时对除胶量进行监控，最终确定了条件1、条件2、条件3三组除胶方案均可满足要求。通过测试切片，钻孔后、除胶后、电镀后均未发现除胶不净和ICD的问题，见图6。

结语

高频高速材料因为其材料的特殊性（填料较多），其介层树脂物理特性比较硬，对钻孔和除胶工序制程提出了更高的挑战，控制不好便会产ICD问题。本文通过对ICD问题从高频高速材料选择、压合叠构设计、钻孔参数优化、除胶参数验证等各方面进行试验验证，从而解决高频高速混压材料ICD问题。以上为我公司在高频高速混压材料在改善ICD制作过程的一些经验分享，希望能起到抛砖引玉的作用，给同行能提供帮助。