淺談多層板層壓厚度控制

1、-淺談多層板層壓厚度控制周毅文仲崢華豐電器器件制造，518049摘要本文主要是通過對主要影響層壓厚度的幾個因素半固化片、層壓程序、層間所處的位置、銅厚、層殘銅率等實驗研究，推導(dǎo)出各自與層壓介質(zhì)層厚度的相應(yīng)關(guān)系，為我司多層板層壓厚度設(shè)計及控制重新提供相應(yīng)參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：介質(zhì)層理論厚度；半固化片；層壓程序；銅厚；殘銅率；擋膠圖形；1 前言隨著電子行業(yè)的不斷開展，對多層板制作的各項指標(biāo)要求也越來越高，板厚控制也是其主要方面之一，因此，給層壓厚度也帶來更加準(zhǔn)確的要求。在我司，就接連出現(xiàn)層壓后板厚偏上下限甚至超出上下限現(xiàn)象的發(fā)生。故而，在我們對層壓厚度設(shè)計及控制方法方面，迫切需要找到更準(zhǔn)確的工藝設(shè)計控

2、制理念及方法，使板厚控制更加準(zhǔn)確。2 目的本文主要是通對多層板層壓厚度方面控制進(jìn)展試驗研究，總結(jié)更加準(zhǔn)確的控制方法，使層壓厚度控制更加準(zhǔn)確。以提升多層板層壓厚度控制能力。3 試驗方法及數(shù)據(jù)分析3.1 各種半固化片層壓后介質(zhì)層理論厚度試驗方法：實驗選擇了目前我司常用的三種類型的半固化片1080、2116、7628樹脂含量規(guī)格見下表1，組成1080、2116、7628、1080+2116、1080+7628、2116+7628、1080+2116+7268共7種組合方式進(jìn)展層壓試驗層壓程序采用我司第一套壓合程式，半固化片尺寸為24*26inch。各種半固化片樹脂含量規(guī)格見表1：表1 類型10802

3、1167628樹脂含量64%±5%54%±5%45%±3%數(shù)據(jù)測量：為了更準(zhǔn)確測量半固化片的厚度，我們以銅箔光面接觸半固化片，經(jīng)蝕刻去除掉銅箔，用千分尺測量(準(zhǔn)確MM小數(shù)點后3位)，考慮到半固化流膠問題，從半固化片邊往里5CM的地方取板邊及中心5點數(shù)據(jù)平均值。得出各種半固化片組合理論厚度數(shù)據(jù)如下表：續(xù):各種半固化片組合理論厚度單位：UM組合方式NO1NO2NO3NO4NO5AVG1080858388868285211611812112312011912076281901931981961941941080+2116 1922002051951971981080+7

4、628 2652672752722682702116+7628 3053053103063003051080+2116+7628 390380395392390389小結(jié)：1.1.1 由上，我們得出其各種半固片層壓后理論厚試驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)下對照表，可以看出，各種半固片現(xiàn)設(shè)計均要比試驗結(jié)果薄10UM及以上誤差。半固化片108021167628現(xiàn)設(shè)計理論層壓厚度UM70110175實驗理論厚度UM85120194151019A. 各種半固化片組合后的壓合厚度與單半固化片的厚度相加根本接近，誤差相對在5%左右，現(xiàn)半固片組合按照單半固片加和計算根本符合現(xiàn)實驗考察結(jié)果。層壓程序?qū)Π牍袒瑝汉虾穸鹊挠?/p>

5、響試驗方法：分別選取公司現(xiàn)在的二套壓合程式見下表按1-1方式壓合1080、2116、7628三種半固化片。數(shù)據(jù)分析：按上述1-1測量方法得出兩種壓合程式三種半固化層壓后厚度半固化片種類程式1程式2厚度差異1080858412116120122-276281941904小結(jié)：應(yīng)用我司現(xiàn)有兩種層壓程式，得到的兩種半固化片理論厚度差異很小，可認(rèn)為這兩種層壓程式對半固化片層壓理論厚度影響很小，現(xiàn)設(shè)計設(shè)計中不考慮兩種程式對半固化片介質(zhì)層厚度的影響與實驗考察結(jié)果根本相符。一、 銅面殘銅率對實測介質(zhì)層厚度的影響A. 單面填膠理論公式為：實測厚度=半固化片理論厚度-銅厚*1-殘銅率B. 雙面填膠理論公式為：實

6、測厚度=半固化片理論厚度-銅厚1*1-殘銅率1-銅厚2*1-殘銅率2測試方法：分別選取殘銅率為25%、50%、75%銅厚為HOZ的試驗板分別按上圖方式進(jìn)展疊板，用公司第一套程式層壓，半固化片采用常見的單1080及1080+2116組合兩種方式，單面填膠構(gòu)造芯板上下半固化片組合一樣。雙面填膠構(gòu)造兩面殘銅率相等。取數(shù)方法：按上述1-1方法取板四邊及中間5個點，做切片，通過金相顯微鏡讀出層壓后介質(zhì)層厚度平均數(shù)值(如下表) 類型單面填膠雙面填膠殘銅率25%殘銅率50%殘銅率75%殘銅率25%殘銅率50%殘銅率75%10806873755360701080+2116181186192165175185小

7、結(jié)：由上述實驗考察結(jié)果，所得到的數(shù)據(jù)根本上滿足其計算公式，說明現(xiàn)用公式具有一定的可靠性。同時也可看出，隨著殘銅率的增長，其實測介質(zhì)層厚度會相應(yīng)增加。二、 外層半固化片層壓后厚度差異在層壓過程中，由于環(huán)氧樹脂與銅面在傳熱速率上有差異，因此，我們也需對此種溫度差異對半固化片厚度影響情況與現(xiàn)設(shè)計是否存在差異進(jìn)展考察。試驗方法：選用常見的六層板層壓疊層構(gòu)造，芯板厚度為0.5MM左右,銅厚HOZ,殘銅率約50%,半固化選用現(xiàn)常見2116+1080組合利用第一套壓合程式進(jìn)展層壓試驗。取數(shù)方法：同上述1-1方式取板四邊及中間5個點，做切片，通過金相顯微鏡讀出層壓后介質(zhì)層平均厚度。理論厚度實測厚度偏差厚度um

8、1751794小結(jié)：雖試驗結(jié)果存在4UM的偏差,但這種偏差是非常小的,可認(rèn)為是試驗測量產(chǎn)生的偏差,故認(rèn)為現(xiàn)設(shè)計理論吻合實驗結(jié)果.三、 裝合外層厚度的差異在實際層壓過程中，我們壓一盒板可能會裝上10層左右，由于外層與熱源距離有差異，貼著加熱板附近的板先受到熱傳遞，B階段樹脂首先開場熔化，借助給它的壓力開場流動，而此時板中間的板還不到熔化點，軟化的半固化片與牛皮紙同時起到緩和作用，這樣第二軟化的半固化片就會補(bǔ)充第一薄的厚度，第三又會補(bǔ)充第二，以此類推，一直到中間層，故中間層會最厚,因此，我們也需對此情況下板的厚度影響做相應(yīng)考察。測試方法：我們隨機(jī)抽取在線制作的二款產(chǎn)品,一款為層壓后完成板厚為的薄板

9、,裝盒層數(shù)為13層，另一款為層壓完成板厚為厚板,裝盒層數(shù)為10層,每層4PNL,對最外一層與最中間一層板用千分尺均測量板中間1個點進(jìn)展厚度比較。測試結(jié)果：第1層mm第6層mm偏差mm0.3mm薄板0.31/0.30/0.29/0.300.32/0.31/0.29/0.300.021.6mm薄板1.52/1.50/1.53/1.521.53/1.54/1.52/1.530.05小結(jié)：受與熱源距離存在差異的因素,其處于一盒板中間部位的板子,要略厚于外面的板子, ,且隨著板子越厚,裝盒層數(shù)的增多,其相對偏差也會增加,現(xiàn)我司1.6MM左右的板子裝10盒外層偏差約在0.05MM左右.三者具體變化情況，還

10、需進(jìn)一步統(tǒng)計數(shù)據(jù)考察。四、 擋膠圖形設(shè)計對同一PP的厚度影響由于在層壓過程中，板邊流膠現(xiàn)象是一定存在的，板邊一定會薄于板中間，故而擋膠圖形的設(shè)計優(yōu)劣對提升這種板邊與板中間厚度差異是非常重要的。以下圖示為現(xiàn)我們對擋膠圖形所做相應(yīng)改良. 測試方法：從理論上分析,隨著板子越厚,其差距會表現(xiàn)越大,故我們選取了一款層壓完成板厚在1.5MM左右的產(chǎn)品進(jìn)展考察(我司厚多層板普遍在此圍).除將擋膠圖形設(shè)計不同外，其它條件均一樣進(jìn)展層壓后對板角與板邊偏差比照。數(shù)量：10PNL，板厚要求1.4-1.6MM,測量工具千分尺準(zhǔn)確小數(shù)點后兩位測試結(jié)果：板角厚度距板邊5cm板中間厚度板中間平均值-板角平均值圓形擋膠點1.

11、50/1.51/1.53/1.49/1.50/1.49/1.48/1.51/1.48/1.491.53/1.54/1.55/1.53/1.54/1.53/1.54/1.55/1.52/1.540.04十字擋膠點1.50/1.52/1.53/1.50/1.50/1.49/1.52/1.51/1.49/1.491.55/1.53/1.55/1.54/1.53/1.54/1.53/1.54/1.52/1.520.03小結(jié)：從上數(shù)據(jù)可以看出,十字擋膠要比圓點擋膠偏差小0.01MM,雖然這種差異很小,但還是可以看出在對板中間與板邊的厚度偏差控制上要十字擋膠要優(yōu)于圓點擋膠. 現(xiàn)實際生產(chǎn)也根本上改成此擋膠圖

12、形。結(jié)論通過上述實驗研究，我們得出如下新的層壓厚度理論控制理論如下：1. 三種半固化片生益普通FR4料1080、2116、7628層壓理論厚度值：較原理論1080厚10UM，2116厚5UM，7628厚10UM；注：參考相關(guān)文獻(xiàn)，計算的理論厚度需在試驗考察的根底上*95%，作半固片流膠程度變化的影響；2. 實際層壓后介質(zhì)層厚度計算公式較原理論計算公式一致單面填膠；實測厚度=半固化片理論厚度-銅厚*1-殘銅率雙面填膠：實測厚度=半固化片理論厚度-銅厚1*1-殘銅率1-銅厚2*1-殘銅率2 )3. 半固化片的選擇：半固片主要由玻璃纖維布及樹脂組成，層壓中玻璃纖維布厚度根本不會變化的，線路間的填充主

13、要由樹脂完成，也就是說當(dāng)需要填充的厚度大于其半固化片樹脂能填充的厚度時，就會導(dǎo)致缺膠、板厚不均，甚至分層等嚴(yán)重品質(zhì)問題。依此理論，我們根據(jù)新的理論厚度推導(dǎo)得出新的單半固化片允許的單面最小殘銅率雙面填膠及半固組合時可累加計算各類半固化片可填充厚度半固化片類型理論層壓厚度um玻纖布厚度MA*um樹脂填充厚度um108080503021161159025762818517015各單半固化單面填膠下允許最小殘銅率：最小殘銅率銅厚-樹脂可填充厚度/銅厚*100% 半固化片108021167628HOZ銅面殘銅率0015%1OZ銅面殘銅率15%29%58%2OZ銅面殘銅率58%65%79%4. 疊層設(shè)計時

14、,外層半固化片介質(zhì)層的厚度可按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)計算. 較原理論一致；5. 外層板厚會隨著裝盒層數(shù)及層壓板厚增加而加大,我司現(xiàn)常見層壓板厚為1.6MM的板子裝10層壓合,其偏外層板厚偏差會在2MIL左右,但三者具體影響情況，還需我們做進(jìn)一步實際考察研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)做分析；6. 在PNL板厚均勻性上，擋膠點改良為十字城墻式設(shè)計要優(yōu)于原圓點設(shè)計。7. 其他偏差原因：在層壓板厚度控制中，雖通過對理論設(shè)計厚度控制調(diào)整，根本都可以得到我們想要的層壓厚度，但在實際生產(chǎn)中仍然會發(fā)生層壓后板厚超差現(xiàn)象發(fā)生。分析原因主要還包括以下幾個方面等。上述考察結(jié)果也是基于此因素正常的情況下：A 芯板厚度與要求本身存在較大偏差，造成層壓后板厚超差；B 半固片含膠量不穩(wěn)定，玻璃纖維布編織密度不均一等多方面因素造成半固化片壓合后介質(zhì)層厚度差異。C 壓機(jī)熱熱壓膜不平整，層壓過程壓力及溫度失真也會造成層壓后厚度超差?？偨Y(jié)：通過如上對層壓厚度影響因素的研究，及生產(chǎn)板改善前后層壓厚度的驗證，得到