PCB层压合铜箔起皱如何改善

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。

2 铜箔起皱的表状

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。

3 前言

3.1 层压铜箔起皱的主要原因是板件热压时局部“欠压”

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。

3.2  铜箔起皱常见类型及其成因分析

3.2.1  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。

3.2.1.1 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

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。

3.2.1.1.2 外层PP片为106*2

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。

3.2.1.1.3  1/3OZ铜箔

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。

3.2.1.2  小结

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；

ⅱ.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。

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。

3.2.3  开口相互影响导致的“失压”

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。

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。

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。

3.2.4  铆钉附近起皱

铆合时选用的铆钉偏高或铆合品质不良，层压时铆钉会顶起钢板，导致靠近铆钉附件区域因为压力不足而出现白斑、起皱。

3.2.5  其他违规操作起皱

操作员排板时铜箔没有抚平，或选用了严重皱褶的铜箔，或钢板表面有水，或牛皮纸过多导致料温升温过慢等等违规操作都会导致起皱。

4 铜箔起皱的应对措施

因为板件在热压时“局部欠压”是起皱主要原因，应对措施也主要是从消除“局部欠压”方向制定。方法有减少压力散失、提升欠压区分配到的压力、合理打压提高压力有效率、使用强度更强的厚铜箔等等。

4.1 具体改善措施

5 实验验证

5.1 实验产品介绍

对分析措施进行相关实验.根据公司生产的实际情况和客户要求，选择我司某档案号，该档案号为10层板，所有内层都有相同位置的空白区，空白区尺寸10*80mm，在空白区对应的外层有线路分布，在第一次生产中，该板100%起皱。结构如图。

5.2 采取的改善方案

5.2.1 错位排板，每排两层加隔钢板，减少叠层。

采用无铜区正反方向叠板，同时加隔钢板减少叠层间的相互影响（加隔的钢板间没牛皮纸，以免影响料温），减少叠层至6层。内层无铜区叠加的厚度达到12OZ，且外层是薄铜箔，层压后仍有36.4%起皱。

5.2.2 提前上高压

公司料温升温速率1.5℃/min左右，正常层压参数在外层温度86-90℃时上高压。生产返单时除了采用前面的排板措施外，试验在外层料温80℃，内层料温55℃开始上高压。层压起皱不良减少至13.6%。

5.2.3 加压至高压30kgf

在补料时，取补料板和内层报废板作试验。生产条件是在原来措施的基础上，实际板面受到的高压压力由26kgf提高至30kgf,，层压后良率提升至100%。

5.3 小结

错位排板能减少上下叠层间的相互影响，且操作简单，不会增加成本，和影响产能，不仅可以适应于铜箔起皱的改善，也适合所有产品层压；加隔钢板和减少叠层都会影响产能，但这两个方法不仅效果明显而且可靠性很高，即使达不到理想的效果也不会产生其他恶果，所以在铜箔起皱的控制中值得采用；

提前上压和加压压合对起皱的控制效果最好，但必须注意提前上压导致的流胶过度，板厚不均等等其他不良隐患，也要注意压力与温度（上压时机和升温速率）的匹配，对于不同的材料、设备和不同的产品设计，需要经过多次实验才可以确认最佳组合。

6 结论

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”。

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。