奇數(shù)層多層印電路板板翹改善

張仁軍 牟玉貴 鄧 嵐 孫洋強 胡志強

（四川英創(chuàng)力電子科技有限公司，四川，遂寧 629000）

0 前言

隨著電子產(chǎn)品市場多樣化需求，客戶對板子結(jié)構(gòu)設(shè)計做相對應(yīng)調(diào)整，客戶在印制電路板（PCB）需求時通常出現(xiàn)不對稱產(chǎn)品壓合結(jié)構(gòu)（如三層、五層板結(jié)構(gòu)等），對于不對稱結(jié)構(gòu)，壓合時受熱應(yīng)力的影響，壓合后通常會產(chǎn)生物理性板翹現(xiàn)象，影響客戶端的使用，此文章針對結(jié)構(gòu)性板翹進行分析試板，改善板翹，滿足客戶需求。

經(jīng)過人、機、料、法、環(huán)五因素分析排查，造成奇數(shù)層電路板板翹的主要原因是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方法方面不合理，因此筆者針對壓合結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析對比，以改善成品板翹問題。

1 實驗部分

1.1 奇數(shù)層印制電路板結(jié)構(gòu)介紹

如圖1所示，產(chǎn)品要求如下：

圖1 奇數(shù)層線路板結(jié)構(gòu)示意圖

（1）本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為三層線路，基板材料為FR-4材質(zhì)，Tg值150℃；

（2）L2層殘銅率65%，GTL層殘銅率54%，GBL層殘銅率58%；

（3）三層線路銅厚均為0.035 mm；

（4）壓合后理論板厚1.05 mm，公差要求為±0.05 mm，成品板厚要求為1.1 mm，公差要求為±0.1 mm，成品板翹要求為≤0.75%。

1.2 壓合結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計了兩種壓合結(jié)構(gòu)，然后比較兩種壓合結(jié)構(gòu)加工后的成品板翹結(jié)果，以得到較優(yōu)的奇數(shù)層線路板壓合疊層。

結(jié)構(gòu)一：為奇數(shù)層PCB加工的常規(guī)疊層結(jié)構(gòu)，采用一張內(nèi)層芯板，然后在芯板的單側(cè)疊合PP（半固化）片。壓合疊層如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)一的壓合疊層示意圖

結(jié)構(gòu)二：采用兩張內(nèi)層芯板，中間壓合Pp片疊合方式，確保疊板壓合后厚度，層與層之間介質(zhì)層厚度與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一致。壓合疊層示意圖如圖3所示。

圖3 結(jié)構(gòu)二的壓合疊層示意圖

1.3 加工流程設(shè)計

奇數(shù)層線路板的兩種壓合結(jié)構(gòu)使用相同的加工流程生產(chǎn)，并且壓合采用同一爐生產(chǎn)，其加工流程為：內(nèi)層開料→烤板→內(nèi)層線路→壓合→（壓合后板翹、板厚測量）→鉆孔→一銅→外層線路→圖形電鍍→中測→防焊→文字→熱風整平→成型→（成品板翹測量）。其中特別注意的是：壓合過程中兩種結(jié)構(gòu)使用相同的壓合程式，壓合程式在正常情況下冷卻段延長30 min，具體程式如表1所示?？倝喊鍟r間為180 min，其中正常條件第8段時間為10 min，測試修改為40 min。

表1 壓合程式表

1.4 板翹測量方法

將印制板平放于測量臺上，按住其中三個角，翹起最高的一個角作為測量的翹曲高度結(jié)果H。翹曲度為翹曲高度和測量板對角線的長度L為翹曲度測量結(jié)果。翹曲度測量方式和翹曲度的計算公式如圖4所示。

圖4 翹曲度測量示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)構(gòu)一生產(chǎn)結(jié)果與分析

2.1.1 壓合后板厚和板翹測量結(jié)果

按照結(jié)構(gòu)一疊合后壓合，壓合后在制板（PNL）板厚測量數(shù)據(jù)如表2所示。測量說明：（1）共10 PNL板子，每PNL按九點測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)，測試結(jié)果板厚合格；（2）要求1.05±0.05 mm

表2 結(jié)構(gòu)一壓合后的板厚測量結(jié)果

按照結(jié)構(gòu)一疊層壓合后，PNL板翹數(shù)據(jù)測量如表3所示。PNL板尺寸：長為618.5 mm，寬為516.5 mm，對角線長度為805.8 mm。

表3 結(jié)構(gòu)一壓合后板翹曲度結(jié)果表

2.1.2 成品板翹測試結(jié)果

結(jié)構(gòu)一壓合后，按照生產(chǎn)流程在成型后測試成品板翹，其結(jié)果如表4所示。成品板尺寸：長為151 mm、寬為為120 mm、對角長度為192.8 mm。

表4 結(jié)構(gòu)一成品翹曲度測試結(jié)果表

2.1.3 結(jié)構(gòu)一測試小結(jié)

結(jié)構(gòu)一由于疊層不對稱，PP在壓合時由于膠的流動性與熱應(yīng)力釋放與內(nèi)層芯板的差異，導致壓合后及成型后板翹嚴重超標，不符合要求。

2.2 結(jié)構(gòu)二生產(chǎn)結(jié)果與分析

2.2.1 壓合后板厚和板翹測試結(jié)果

按照結(jié)構(gòu)二疊合后壓合，壓合后板厚測量結(jié)果數(shù)據(jù)如表5所示。測量說明：（1）共測量10 PNL板子，每PNL按九點測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)；（2）要求1.05±0.05 mm。

表5 結(jié)構(gòu)二壓合后的板厚測量結(jié)果

按照結(jié)構(gòu)一疊層壓合后，PNL板翹數(shù)據(jù)測量如表6所示。PNL板尺寸：長為618.5 mm、寬為516.5 mm、對角線長度為805.8 mm。

表6 結(jié)構(gòu)二壓合后板翹曲度結(jié)果表

2.2.2 成型后SET板翹測試結(jié)果

按照結(jié)構(gòu)二壓合后，按照生產(chǎn)流程在成型后測試成品板翹，其結(jié)果如表7所示。成品板尺寸：長151 mm、寬為120 mm、對角長度為192.8 mm。

表7 結(jié)構(gòu)二成品翹曲度測試數(shù)據(jù)

2.2.3 結(jié)構(gòu)二測試小結(jié)

結(jié)構(gòu)二更改壓合疊層結(jié)構(gòu)，其他所有條件不變的情況下，板子在壓合后板厚與結(jié)構(gòu)一保持一致，壓合后板翹控制在0.35%～0.55%之間，成型后板翹在0.34%～0.61%之間，翹曲得到有效改善，符合客戶成品翹曲度≤0.75%的品質(zhì)要求。

3 總結(jié)

對壓合結(jié)構(gòu)兩種方案測試對比，結(jié)構(gòu)二改變疊層結(jié)構(gòu)對稱性，使板子壓合時降低單面應(yīng)力收縮產(chǎn)生的扭曲。同時，通過延長壓合冷卻段時間，更有效的釋放熱應(yīng)力來改善板翹。從而可以完全地改善單層數(shù)的多層板翹曲度，有效的控制在≤0.75%，滿足類似結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品質(zhì)量。

成本說明：結(jié)構(gòu)二比結(jié)構(gòu)一將增加一張內(nèi)層芯板，減少兩張半固化片，相對成本結(jié)構(gòu)二比結(jié)構(gòu)一有所增加，但能滿足客戶品質(zhì)需求。