韓雪川 吳科建

（深南電路股份有限公司，廣東 深圳 518117）

0 前言

隨著印制電路板（PCB）向高頻高速、高多層、多功能方向發(fā)展，多層PCB的應(yīng)用越來越廣泛，其層數(shù)及密度也越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。板厚是PCB制造過程中要嚴(yán)格控制的一個指標(biāo)，層壓板厚均勻性影響后續(xù)制程的背鉆殘根（Stub）和阻抗控制，進(jìn)而影響PCB成品的性能。

本文分析了層壓板厚均勻性的影響因素，主要測試疊板結(jié)構(gòu)和壓合參數(shù)對板厚均勻性的影響，并找出板厚均勻性的改善方向，為同行解決類似問題提供參考。

1 層壓板厚影響因素分析

多層PCB由內(nèi)層芯板（core，具有圖形線路）、半固化片（PP，Prepreg）和銅箔（foil）構(gòu)成，配板時按次序組合起來，然后輸送到疊板臺進(jìn)行疊板，疊板時將緩沖材料牛皮紙、分隔鋼板、組合PCB按配方要求堆疊起來，然后送入壓機(jī)，輸入壓合程式，進(jìn)行高溫高壓壓合。壓合疊板如圖1所示。

圖1 多層PCB壓合疊板圖

疊板時所用緩沖材料的作用為緩沖熱量和均勻壓力分布。層壓升溫過程中，PP發(fā)生不同狀態(tài)變化，B-stage（半固化態(tài)）→黏彈態(tài)→黏流態(tài)（熔融）→黏彈態(tài)→C-stage（固化態(tài)），結(jié)合壓力的擠壓，黏流態(tài)的樹脂流膠填充圖形線路間隙，最終固化后使多張內(nèi)層芯板黏合為多層板。壓合過程中的溫度和壓力影響PP樹脂的黏度、流膠和填充，故層壓參數(shù)的控制對板厚有重要影響，如圖2所示。

圖2 壓合制程參數(shù)和PP黏度曲線圖

經(jīng)分析，層壓板厚均勻性的影響因素梳理如圖3所示。由于PCB設(shè)計(jì)不易調(diào)整、材料由客戶選定、設(shè)備工裝控制難度大，故本文主要研究制程參數(shù)對層壓板厚的改善。

圖3 層壓板厚均勻性因素分析圖

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)板

選取我公司一款高速背板產(chǎn)品作為試驗(yàn)板，試驗(yàn)板信息如表1所示。

表1 試驗(yàn)板信息表

2.2 測試方案

分別測試緩沖材料和壓合參數(shù)對板厚均勻性的影響，測試方案如表2所示。

表2 測試方案表

疊板結(jié)構(gòu)和層壓參數(shù)如圖4和表3所示。

表3 層壓參數(shù)表

圖4 疊板結(jié)構(gòu)圖

采用25點(diǎn)法測板厚，計(jì)算每塊板上不同位置的板厚極差。

3 測試結(jié)果與討論

3.1 緩沖材料

對比不同緩沖材料的疊板結(jié)構(gòu)，測試結(jié)果如表4所示。對比常規(guī)疊板方式與加不同緩沖材料的疊板方式，從結(jié)果可以看出，加緩沖材料可以改善板厚均勻性，且不同緩沖材料改善板厚極差的能力為：Pacopad＞壓合片＞三合一。緩沖材料的作用是緩沖熱量和均壓，在每一疊層加緩沖材料，可以防止壓力在不同層次之間傳遞出現(xiàn)的壓力降而使不同區(qū)域壓力不均勻。

表4 不同緩沖材料的板厚均勻性表

3.2 壓合參數(shù)

測試不同壓合參數(shù)下的板厚均勻性，測試結(jié)果如表5所示。壓合參數(shù)（升溫速率、壓力、轉(zhuǎn)壓點(diǎn)）影響PP樹脂的黏度和流膠，從測試結(jié)果看出，降低升溫速率和壓力（參數(shù)2），板厚極差由0.58 mm下降到0.43 mm。升溫速率下降，樹脂熔融黏度增大、流動性下降，同時壓力降低，樹脂擠出流動也下降，板邊樹脂流膠減少，板內(nèi)填充均勻，故有利于改善板厚均勻性，但是需根據(jù)不同PP材料的樹脂特性，選擇合適的壓合參數(shù)，防止出現(xiàn)缺膠、空洞等不良現(xiàn)象。

表5 不同參數(shù)的測試方案

3.3 改善優(yōu)化測試

結(jié)合緩沖材料和壓合參數(shù)調(diào)整，選用鋁片＋Pacopad、參數(shù)2，測試結(jié)果如表6所示。同時優(yōu)化緩沖材料和壓合參數(shù)，板厚極差由0.58 mm下降到＜0.30 mm，改善效果明顯。

表6 板厚均勻性改善優(yōu)化

4 結(jié)論

本文分析了高多層印制電路板層壓板厚均勻性的影響因素，并重點(diǎn)測試了緩沖材料、壓合參數(shù)對板厚均勻性的影響，測試結(jié)果：（1）對比不同緩沖材料，緩沖效果：鋁片＋Pacopad＞鋁片＋壓合片＞鋁片＋三合一＞常規(guī)（牛皮紙）；（2）對比不同壓合參數(shù)，低升升溫速率、低壓力的參數(shù)優(yōu)于高升溫速率、高壓力的參數(shù)；（3）鋁片＋Pacopad緩沖，結(jié)合低溫升、低壓力的壓合參數(shù)，30層多層板板厚4.7 mm的極差由約0.58 mm改善到0.30 mm以內(nèi)。