PCB压合铜箔起皱工艺改善方法探讨

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1 前言

PCB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。

5 ^6 {7 Z, ?9 y+ x1 x% K/ a- X2 铜箔起皱的表状
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/ {3 i  {" |% s9 J" J- b8 {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。
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3 前言
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3．1 层压铜箔起皱的主要原因是板件热压时局部“欠压”
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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）。

; ^9 x3 z1 {! V) {- x! M; S4 N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。
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+ G0 [4 d" \* P9 ]% J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。

# D" Y3 E. W' L( h* D+ Y& a3．2  铜箔起皱常见类型及其成因分析
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# p$ g, Y* o4 K+ \/ W" R3．2．1  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。

& I* _; l7 f" W) Y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。

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$ i) Y' B1 X6 q: w3．2．1．1 这类配本有多个因素不利于起皱的控制

3．2．1．1．1 内铜1OZ、次外层无铜空白区面积大

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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。
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! l5 _% @8 L  n* m" ^# U; i$ d3．2．1．1．2 外层PP片为106＊2
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6 J) z, I' p. _5 o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。
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6 _1 I1 z% F9 a, r3．2．1．1．3  1／3OZ铜箔

2 ~( }; p4 [# X2 f- j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。
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3．2．1．2  小结
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9 h4 d, P$ {! @' l9 Fⅰ．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；
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ⅱ．无铜区域越大，聚集的铜箔越多；

' r' P( j" s, e5 Eⅲ．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。
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3．2．2  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。

# D8 L( ]+ c0 v6 |3．2．3  开口相互影响导致的“失压”
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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。
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1 |$ v' r3 `2 U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。

0 W! @% Z5 A. B& W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。
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结论
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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”。

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4 |7 `& h. E" @; i0 X8 R  }( Q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。
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谢谢侬

铜箔起皱的表状