S-045-高层厚铜板层压质量改善探讨.doc

S-045高层厚铜板层压质量改善探讨Research on quality improvement of heavy copper multilayer PCB in laminate process石学兵 陈春 范思维 唐宏华 SHI Xue-bing CHEN Chun FAN Si-wei TANG Hong-hua (惠州市金百泽电路科技有限公司，广东 惠州 516083)(深圳市金百泽电子科技股份有限公司，广东 深圳 518049)Tel:Fax-mail:第一作者简介：石学兵：男，14年PCB工艺研发经验，2000年进入金百泽科技，现任技术研发工程师。摘要：针对多层厚铜板层压工艺中常见的层间偏移、层压白斑及板厚均匀性差等问题进行分析，本文采用板边流胶槽替代阻胶点，为层压时销钉、铆钉定位提供足够的支撑强度，有效预防层间错位；层压时增加硅胶垫并在铜箔表面辅助环氧垫板，改善层压白斑的同时控制板内有铜区与无铜区的厚度差异，提高板面的平整度和均匀性，为批量生产奠定技术基础。关键词：层间对准度 层压白斑 板厚均匀性 流胶槽 硅胶垫 环氧垫板Abstract：Aiming at the common problem in laminate process of heavy copper multilayer PCB, such as interlayer offse,laminate measling and poor uniformity of thinkness etc.，this paper puts forward to replace the conventional choked-flow piece with resin recession groove on the edges of board, which gives the PCB enough strength to support the pin or rivet for locating in laminate process, it could effectively prevent interlayer misregsitration . In addition, an method that adds silicone pad and auxiliary epoxy plate on the copper foil when laminating is proposed，which effective improves the laminate measling and controlling the different thickness between copper and non-copper area to a large extent，in order to improve the flatness and uniformity of PCB.this technology lays a foundation for the batch production of heavy copper multilayer PCB.Keywords: Interlayer Alignment; Laminate Measling; Thickness Uniformity; Resin Recession Groove ; Silicone Pad; Epoxy Plate1 前言随着电源产品的不断开发与发展,厚铜印制板的生产越来越受到业界的关注和重视；尤其一些大功率产品的进一步小型化、标准化和模块化，使得铜厚设计和加工层数也越来越高,这进一步加大了其工艺加工难度。本文就厚铜多层板加工过程中常见的层压偏移、层压白斑及板厚均匀性进行了分析和改善,极大提高了生产品质和一次良率，满足了批量生产的加工要求。2 厚铜板层压偏移改善 2.1封边设计优化 2.1.1常规封边设计普通多层板封边均采用阻胶点设计，如厚铜内层也采用此种方法，则内层蚀刻后板边强度不足，易导致板边基材破损，在压合时因铆钉/销钉无法有效固定造成层压偏移，如图1、图2所示。 图1阻胶点板边破损 图2 层压后严重偏移2.1.2封边设计优化板边由阻胶点改为流胶槽设计，内层蚀刻后板边由铜条支撑，压合时铆钉/销钉周边固定强度高，不易破损，可有效控制层压偏移，如图3 所示。 图3 板边阻胶槽设计2.2层压定位方式优化 对现有层压定位方式进行对比测试，销钉定位优于铆钉或热熔方式，测试数据见表1。 表1 不同层压定位方式偏移量测试样品结构（12层4OZ）序号层压定位方式层间偏移量测试结果1铆钉 0.32-0.54mm不合格2热熔+铆钉 0.21-0.33mm不合格3热熔+销钉 0.11-0.14mm可接收4热熔+铆钉+销钉 0.05-0.10mm符合要求 从测试数据看，采用铆钉或热熔+铆钉方式，其压合后呈斜塔式偏移；采用热熔+销钉或热熔+铆钉+销钉方式，其偏移较小，以热熔+铆钉+销钉的效果最好。 图4 铆钉压合（斜塔式偏移） 图5 销钉压合2.3效果验证 选取一款内层铜厚5OZ的12层板进行测试，按新的封边设计和定位方式压合，测量层间偏移度小于4.0miL,符合要求，切片如图6。 图6 层压偏移度切片3 层压白斑及板厚均匀性改善3.1排版方式优化采用普通排版方式压合，因铜层较厚（4-6OZ）,在线路间或无铜区的低压部位易产生白斑，为此特增加硅胶垫辅助压合，经测试对层压白斑有明显改善，如图7、图8所示。 图7 层压白斑 图8 硅胶垫压合，无层压白斑 从增加硅胶垫测试结果看，可明显改善层压白斑，但板面平整度较差（随内层图形分布呈现凹凸不平），测量板厚最大差异0.2mm，无法满足均匀性要求。3.2辅助环氧垫板压合 采用硅胶垫压合，板面平整度较差，影响后序贴膜质量，并对外观也有明显影响。对板面平整度进行分析，主要为外层铜箔材质较软，在硅胶垫挤压下随内层图形分布呈现凹凸不平，为此在层压排版时，特在外层铜箔表面辅助0.5mm的环氧垫板，以增强其抗压能力。经测试，在均衡压力的同时，不仅能改善层压白斑，对板面平整度也有明显改善。如9、图10所示。加硅胶垫压合 新方式（硅胶垫+环氧垫板） 图9 有铜区与无铜区厚度差异0.16mm 图10 有铜区与无铜区厚度差异0.02mm3.3板厚均匀性测试采用优化后的排版方式生产一款12层4OZ厚铜板(M104225)，压合后测量板厚数据如表2。表2 不同压合方式板厚测量数据档案号硅胶垫+铝片压合硅胶垫+环氧垫板+铝片压合基材区板厚内铜区板厚差异值判定（0.1）基材区板厚内铜区板厚差异值判定（0.1）M1042252.915mm3.028mm0.113NG2.912mm2.965mm0.053ACC2.858mm2.987mm0.129NG2.936mm2.954mm0.018ACC2.955mm3.069mm0.114NG2.956mm2.956mm0ACC2.883mm2.983mm0.10ACC2.892mm2.938mm0.046ACC2.826mm2.946mm0.12NG2.885mm2.932mm0.047ACC2.728mm2.939mm0.211NG2.873mm2.918mm0.045ACC3.4改善小结1 厚铜多层板采用常规排版方式压合，蚀刻后发现线路间或无铜低压区易产生白斑，增加硅胶垫辅助压合，对层压白斑有明显改善，但压合后板面平整度较差，其板面随内层图形分布呈现凹凸不平，无法满足均匀性要求。2 采用新排版方式硅胶垫+环氧垫板压合，铜面相对平整，测量有铜区与无铜区板厚差异在0.053mm以内，无明显凹凸，对线路贴膜质量无影响；同时辅助环氧垫板，还能均衡部分压力，对控制板厚及层压偏移均有一定帮助，整体效果良好。4 结论本文提供了一种厚铜多层板控制层压偏移、层压白斑和板厚不均的改善方法：4.1板边由阻胶点改