奇数层多层印电路板板翘改善

张仁军 牟玉贵 邓 岚 孙洋强 胡志强

（四川英创力电子科技有限公司，四川，遂宁 629000）

0 前言

随着电子产品市场多样化需求，客户对板子结构设计做相对应调整，客户在印制电路板（PCB）需求时通常出现不对称产品压合结构（如三层、五层板结构等），对于不对称结构，压合时受热应力的影响，压合后通常会产生物理性板翘现象，影响客户端的使用，此文章针对结构性板翘进行分析试板，改善板翘，满足客户需求。

经过人、机、料、法、环五因素分析排查，造成奇数层电路板板翘的主要原因是产品结构设计方法方面不合理，因此笔者针对压合结构设计进行分析对比，以改善成品板翘问题。

1 实验部分

1.1 奇数层印制电路板结构介绍

如图1所示，产品要求如下：

图1 奇数层线路板结构示意图

（1）本产品结构为三层线路，基板材料为FR-4材质，Tg值150℃；

（2）L2层残铜率65%，GTL层残铜率54%，GBL层残铜率58%；

（3）三层线路铜厚均为0.035 mm；

（4）压合后理论板厚1.05 mm，公差要求为±0.05 mm，成品板厚要求为1.1 mm，公差要求为±0.1 mm，成品板翘要求为≤0.75%。

1.2 压合结构设计

设计了两种压合结构，然后比较两种压合结构加工后的成品板翘结果，以得到较优的奇数层线路板压合叠层。

结构一：为奇数层PCB加工的常规叠层结构，采用一张内层芯板，然后在芯板的单侧叠合PP（半固化）片。压合叠层如图2所示。

图2 结构一的压合叠层示意图

结构二：采用两张内层芯板，中间压合Pp片叠合方式，确保叠板压合后厚度，层与层之间介质层厚度与产品结构一致。压合叠层示意图如图3所示。

图3 结构二的压合叠层示意图

1.3 加工流程设计

奇数层线路板的两种压合结构使用相同的加工流程生产，并且压合采用同一炉生产，其加工流程为：内层开料→烤板→内层线路→压合→（压合后板翘、板厚测量）→钻孔→一铜→外层线路→图形电镀→中测→防焊→文字→热风整平→成型→（成品板翘测量）。其中特别注意的是：压合过程中两种结构使用相同的压合程式，压合程式在正常情况下冷却段延长30 min，具体程式如表1所示。总压板时间为180 min，其中正常条件第8段时间为10 min，测试修改为40 min。

表1 压合程式表

1.4 板翘测量方法

将印制板平放于测量台上，按住其中三个角，翘起最高的一个角作为测量的翘曲高度结果H。翘曲度为翘曲高度和测量板对角线的长度L为翘曲度测量结果。翘曲度测量方式和翘曲度的计算公式如图4所示。

图4 翘曲度测量示意图

2 结果与分析

2.1 结构一生产结果与分析

2.1.1 压合后板厚和板翘测量结果

按照结构一叠合后压合，压合后在制板（PNL）板厚测量数据如表2所示。测量说明：（1）共10 PNL板子，每PNL按九点测试统计数据，测试结果板厚合格；（2）要求1.05±0.05 mm

表2 结构一压合后的板厚测量结果

按照结构一叠层压合后，PNL板翘数据测量如表3所示。PNL板尺寸：长为618.5 mm，宽为516.5 mm，对角线长度为805.8 mm。

表3 结构一压合后板翘曲度结果表

2.1.2 成品板翘测试结果

结构一压合后，按照生产流程在成型后测试成品板翘，其结果如表4所示。成品板尺寸：长为151 mm、宽为为120 mm、对角长度为192.8 mm。

表4 结构一成品翘曲度测试结果表

2.1.3 结构一测试小结

结构一由于叠层不对称，PP在压合时由于胶的流动性与热应力释放与内层芯板的差异，导致压合后及成型后板翘严重超标，不符合要求。

2.2 结构二生产结果与分析

2.2.1 压合后板厚和板翘测试结果

按照结构二叠合后压合，压合后板厚测量结果数据如表5所示。测量说明：（1）共测量10 PNL板子，每PNL按九点测试统计数据；（2）要求1.05±0.05 mm。

表5 结构二压合后的板厚测量结果

按照结构一叠层压合后，PNL板翘数据测量如表6所示。PNL板尺寸：长为618.5 mm、宽为516.5 mm、对角线长度为805.8 mm。

表6 结构二压合后板翘曲度结果表

2.2.2 成型后SET板翘测试结果

按照结构二压合后，按照生产流程在成型后测试成品板翘，其结果如表7所示。成品板尺寸：长151 mm、宽为120 mm、对角长度为192.8 mm。

表7 结构二成品翘曲度测试数据

2.2.3 结构二测试小结

结构二更改压合叠层结构，其他所有条件不变的情况下，板子在压合后板厚与结构一保持一致，压合后板翘控制在0.35%～0.55%之间，成型后板翘在0.34%～0.61%之间，翘曲得到有效改善，符合客户成品翘曲度≤0.75%的品质要求。

3 总结

对压合结构两种方案测试对比，结构二改变叠层结构对称性，使板子压合时降低单面应力收缩产生的扭曲。同时，通过延长压合冷却段时间，更有效的释放热应力来改善板翘。从而可以完全地改善单层数的多层板翘曲度，有效的控制在≤0.75%，满足类似结构的产品质量。

成本说明：结构二比结构一将增加一张内层芯板，减少两张半固化片，相对成本结构二比结构一有所增加，但能满足客户品质需求。