可 LDS 的 PC 完整加工工艺
LDS-PC 的加工是"注塑成型 → 激光活化 → 化学镀金属化"三步闭环,每一步的参数窗口和缺陷控制都直接影响最终电路良率。
第一步:注塑成型
LDS-PC 的注塑与普通 PC 大体一致,但因含 LDS 添加剂(金属有机化合物),对干燥和表面质量要求更严。
| 工序 | 参数窗口 | 关键说明 |
|---|---|---|
| 干燥 | 100–120℃,4–6h,水分≤0.02% | 必须用除湿干燥机(露点≤-30℃),不能用普通热风干燥;干燥不充分→银丝、气泡、冲击下降 |
| 料筒温度 | 280–320℃ | 薄壁 / 高流动牌号取上限;厚壁取下限,超过 320℃易热降解、添加剂分解 |
| 模温 | 80–120℃ | 高模温改善表面光泽、减少熔接线,利于激光活化均匀性;天线区建议≥100℃ |
| 注射压力 | 70–140MPa帕 | PC 熔体黏度高,需较高压力;保压要足,否则收缩不均影响线路精度 |
| 停机处理 | 停机 > 15–20min 需排空料筒或降温 | 防止长时间高温滞留导致降解、LDS 添加剂失效 |
模具设计要点:
天线 / 电路区域避开熔接线和浇口(熔接线处添加剂取向异常,活化不均)
金属化区域表面粗糙度建议Rz 5–10μm(太光滑镀层附着力差,太粗糙线宽精度差)
拔模角≥30°(防止脱模划伤活化面)
过孔 / 金属化孔锥角≥60°(减少镀液死角和气泡)
建议用 Moldflow 模拟流道,避免焊缝落在关键线路区
第二步:激光活化
这是 LDS 工艺的核心 —— 激光在塑件表面 "画出" 电路潜影。
| 参数 | 典型值 | 说明 |
|---|---|---|
| 激光波长 | 1064nm(最常用,Nd:YAG 光纤激光) | 也可用 355nm(紫外)、532nm(绿光),1064nm 对 PC-LDS 添加剂活化效率最高 |
| 光束直径 | ~30μm | 决定最小线宽能力,理论可做 < 100μm 线宽 |
| 激光功率 | 1–20W(实际常用 3–10W) | 功率过低→活化不足漏镀;过高→周边溢镀、基材碳化 |
| 扫描速度 | 数百–4000 mm/s | 速度快→单位面积能量低→活化弱;需与功率匹配做 DOE |
| 脉冲频率 | 最高 200kHz | 频率影响点重叠率和线边缘粗糙度 |
| 脉宽 | 50–200ns(100ns 附近效果佳) | 脉宽影响热影响区,过宽易基材损伤 |
| 填充间距(hatch) | 按线宽要求设定 | 间距过大→线路中间漏镀;过小→效率低、能量过累积 |
活化机理: 激光能量使 LDS 添加剂(铜铬氧化物等)分解释放金属催化核(Cu⁺等),在表面形成微观粗糙坑洞,为后续化学镀提供 "催化中心 + 机械锚点"。
关键经验:
不同斜面 / 曲面需用不同参数组(斜面激光入射角变化,能量密度不同)
能量累积通量约3 kJ/cm²附近镀层附着力最佳
活化后塑件应尽快进入化学镀,避免活化面被污染 / 氧化
第三步:化学镀金属化
活化后的塑件浸入化学镀液,只有激光活化区能催化金属离子还原沉积。
典型镀层结构(Cu/Ni/Au):
| 工序 | 作用 | 厚度 / 参数 |
|---|---|---|
| 前处理清洗 | 去除脱模剂、油污、灰尘 | 弱碱清洗 + 水洗,避免损伤活化面 |
| 化学预镀铜 | 打底,确保全覆盖、无漏镀 | 薄铜层,沉积速率约 8–12μm/h |
| 化学厚铜 | 加厚到目标导电厚度 | 总铜厚通常 5–15μm(天线常用 8–12μm) |
| 化学镀镍 | 阻挡层,防铜氧化扩散 | 1–3μm |
| 化学镀金 | 表面保护层,提升可焊性 / 耐磨 | 0.05–0.1μm(闪金) |
可选表面处理: 镀锡(Sn)、镀银(Ag)、Pd/Au、OSP 有机保焊膜等,按后续组装工艺(SMT 回流焊、邦定、接触导通)选择。
化学镀要点:
全程无外加电流,靠催化中心触发自催化反应
镀液温度、pH、浓度需严格管控,波动会导致沉积速率不均、溢镀
镀液老化后活性下降,需定期补加 / 更换
复杂 3D 件要注意镀液循环和排气,防止孔内气泡造成漏镀
第四步:后处理与组装
水洗 + 干燥:镀后彻底清洗,防止镀液残留腐蚀
电性测试:导通电阻、绝缘电阻、天线驻波比 / 效率测试
可靠性验证:百格测试(镀层附着力)、热冲击(-40~85℃或车规更宽)、盐雾、高温高湿
SMT 组装:LDS 件可直接过回流焊,需确认镀层耐温(Cu/Ni/Au 可承受 260℃回流)
邦定 / 焊接:金层区域可做铝线 / 金线邦定,锡层区域可做 SMT 贴片
常见缺陷与排查
| 缺陷 | 可能原因 | 解决方向 |
|---|---|---|
| 漏镀 / 不上镀 | 激光功率低 / 速度快→活化不足;添加剂分散不均;表面有脱模剂;前处理过度清洗掉活化层 | 提高激光能量 / 降速;确认原料批次;减少脱模剂;优化前处理 |
| 溢镀 / 桥接 | 激光功率过高→周边热活化;镀液活性过强;过镀时间长 | 降功率 / 提速度;调整镀液参数;缩短镀时 |
| 镀层脱落 | 激光粗化不足;表面有油污 / 脱模剂;塑化不良导致表面疏松 | 优化激光参数增加粗糙度;加强清洗;调整注塑工艺 |
| 线宽不均 / 边缘毛糙 | 激光参数波动;扫描重叠率不当;曲面未补偿 | 稳定激光器;优化 hatch 和功率;分区参数 |
| 塑件银丝 / 气泡 | 干燥不充分;料温过高降解 | 严格干燥工艺;降低料温 / 缩短滞留 |
| 熔接线处漏镀 | 熔接线区域添加剂取向 / 密度变化 | 改浇口位置 / 数量,让熔接线移出天线区;提高模温改善熔接 |
