PCB压合铜箔起皱工艺改善方法探讨

srilri2

1 前言

1 R, ^- v, S5 B- }( T3 S  yPCB层压过程中，PP树脂经历“玻璃态－高弹态－粘流态－高弹态－玻璃态”变化，由于图形设计、压机钢板的平整性、温度不均匀性、排板方式等因素影响，树脂在融化状态的流动处于无规则状态，板面受到的压强力的分布也不均匀，当板面局部压力不足时会产生铜箔起皱不良。通过优化设计、排板方式的改变、压合参数的修改等措施，提高板件欠压区分配到的压力，对铜箔起皱的解决，尤其是对“内铜厚＋P片较薄＋外层铜箔薄”类型起皱缺陷的解决，是本文重点探讨的问题。本文重点从机理上探讨了层压铜箔起皱产生的原因，并对铜箔起皱提出了一系列的解决方案，能较大程度的缓解铜箔起皱产生的几率，提高了产品的一次合格率。
( Z/ [. o- D& Z7 K4 k2 K# c" q
2 铜箔起皱的表状

& Y. @$ }0 W8 k2 w$ }' e* U层压后的铜箔起皱产生于板件层压后的铜箔表面，较常见的是条纹状，叶脉状，直线状，严重时也会出现片状，深度0．05mm－0．5mm，分布通常与次外层无铜区的图案分布对应。产生铜箔起皱后要对照外层线路菲林和成型图，如果起皱落在交货单元内，则要剥掉起皱铜皮返层压。

# s8 a" x8 V# o6 D  l3 前言
( N2 E6 D4 p9 q
3．1 层压铜箔起皱的主要原因是板件热压时局部“欠压”
3 h- }3 n+ b+ E! q4 n6 P
0 O! a0 H+ ~/ ~7 I; S理论上，板件受到的压强力＊排板面积＝液压油压强力＊活塞面积＝输入压强力＊输入面积。即：板面单位面积受到的压强力＝输入的压强力＊（排板面积／输入面积）。

一般板件平均单位面积上受压23kgf就不会起皱，但压力分布极端的特殊类型平均单位面积受压甚至需要30kgf才能避免起皱。

这是因为板件图形分布不均匀、压机均匀性、钢板均匀性、压力传递散失等等因素影响，板面上不可能各处压强力分布均匀。当局部压强力过小，不足以使树脂塑型，板件就会产生白斑空洞或者铜皮起皱。
$ E9 B4 O. F: G* X2 d
3．2  铜箔起皱常见类型及其成因分析

, v, E; T! E/ l5 I% ?+ `+ T2 d3 e3．2．1  次外层无铜空白区面积较大，次外层PP片厚度较少，铜箔1／3oz。

这是所有起皱不良中最常见的类型，占起皱的一半以上。比如：内铜1OZ＋106＊2＋铜箔1／3ＯＺ或内铜1OZ＋1080＋铜箔1／3ＯＺ结构。

5 _. x5 v5 L  x% [) n3 s) A
3．2．1．1 这类配本有多个因素不利于起皱的控制

7 z4 r: p3 M5 I4 C7 ]# r3．2．1．1．1 内铜1OZ、次外层无铜空白区面积大

% B1 h8 J' R- v3 f" ^# D5 V% p
2 \0 B+ q5 v. @& S- d) H
内层无铜空白区受到的压力f﹤内层有铜区受到的压力F，无铜区与有铜区压力分布不均匀，在空白区位置容易出现起皱。
5 A( v! p* K! u: a" {/ {$ }
3．2．1．1．2 外层PP片为106＊2
3 d4 T! }% G/ M2 c6 w2 f2 @
在热压时，树脂经历“固态－高弹态－粘流态－高弹态－固态”变化过程，在料温约80－140的粘流态，树脂流动填充内层间隙。这个过程，树脂越少填充能力越弱；软化的PP片本身作为最好的缓冲材料，厚度越薄缓冲能力越弱。所以，106＊2的PP结构没有很好的缓冲能力和填充能力，对改善无铜区压力分布不均引起的起皱现象没有很多帮助。
3 q5 Q  w# Z4 g4 Y2 W5 s0 k3 P
" L9 d0 U2 q3 i: M. G& ~( E3．2．1．1．3  1／3OZ铜箔
: O& F" r7 q) ?& o9 J' H  X
' t; q6 e* R% r: x! F6 g; E树脂粘流态粘度仍高达3000pa＊s以上，其在流动填充间隙时会带动铜箔向无铜区聚集，同时树脂软化－流动的缓冲作用，无铜区分配的压力f及其反作用力f1也在增大，f1作用于铜箔使铜箔向两边延伸。在树脂固化前，铜箔展开速度不能低于聚集速度，否则铜箔会起皱。

- Q: ~' x! O9 l% F6 d8 u! k/ `3．2．1．2  小结
2 d2 _) I% P# D, H$ x
ⅰ．厚度越小的铜箔其强度越差，越容易被树脂带动在无铜区聚集打褶，这也是1／3OZ铜箔容易起皱的原因；

6 c& @$ g; f; d/ z1 u% Yⅱ．无铜区域越大，聚集的铜箔越多；

ⅲ．在树脂流动时分配到的压力才有利于改善起皱，所以打压时机很重要，如果过早没有必要，反会带来介厚不均等其他异常，过晚则树脂粘度低或已经固化，再大的压力都等同欠压而起皱。一般而言，在开口中间层料温60℃，外层料温90℃左右上高压比较合理。
. y0 s( J2 R4 Y4 w4 s5 Z
) L' g+ P: h+ Q1 @4 D% W5 p9 a3．2．2  高层次板，内层空白区叠加厚度比较


内层无铜区叠加的厚度等于各层铜损厚度的总和，有些高层次板总的铜损厚度叠加起来往往很大，有时甚至高达0．5mm，也就是说无铜区要比有铜区低0．5mm。层压时这些无铜空白区分配到的压力要远远小于有铜区，很容易出现起皱和层压白斑。

: W/ v3 A& G* O: |: M. ]3．2．3  开口相互影响导致的“失压”
6 }( [( P5 W* _: _4 O* Q' w2 y: R  \! O

; a2 p8 B1 M% U7 ^6 W: E' z一炉板有多个开口组成，其中一个开口由上盖板、下底板、牛皮纸和中间的钢板、层压板件组成，开口与开口间隔热盘。

9 ], l& j* n7 F. q& y4 K一般来说，排板要求同一开口内的板件对准不能超过10mm，否则会出现滑板失压，而不同开口因为有牛皮纸、盖底板和热盘阻隔，不考虑每个开口内板件的相对位置，只考虑各个开口的面积。
4 }: m' F, a& k$ {
4 P4 T! P) H& X6 e事实上，开口之间的相互影响确实很小，在实际生产中，板件很少会因为不同开口间的对准度不够出现起皱。但一些特殊情况，比如：同炉的其他不同开口板件对准度很好，对准度不好的开口恰好是3．2．1所描述类似的容易起皱类型，则该开口容易因为压力散失出现失压起皱。


+ Z) Y0 K" \$ g' L& F% S% L2 F结论

4 b- u- k- H; S% b8 y! o- s
层压铜箔起皱改善方案上有优化设计、平衡排板、改良层压参数方面的很多措施，总结为两点就是“提升板件局部欠压区分配到的压力、提高压力有效率”。


0 `4 J! x9 _) N
4 ~: t3 V, r3 T" l; d% v4 D本文对层压铜箔起皱的各种类型及其起皱原因进行了分析，提出了相对应的解决措施，并通过实际生产验证了措施的有效性，能够对其他板件进行推广，是针对各种铜箔起皱比较全面的解决方案。

谢谢侬

铜箔起皱的表状