不流動半固化片厚銅層壓技術(shù)探討

王立峰

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

隨著電子產(chǎn)品向小型化、高性能化和多功能化迅速發(fā)展，多層剛撓結(jié)合板、階梯板、散熱板、電感電源板加工工藝日趨興起，為防止此類板件在剛撓結(jié)合、階梯槽口等處半固化片溢膠，需使用純膠片或不（低）流動性半固化片，但純膠片價格非常昂貴，選擇不流動半固化片或低流動半固化片則為上策[1][2]。在過去的一段時間里，手機(jī)、數(shù)字相機(jī)DSC、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)DV等通訊和消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場的持續(xù)增長持續(xù)促進(jìn)剛撓結(jié)合板的需求量，但最近除此之外，需要良好散熱功能及優(yōu)良性價比的汽車、基站和其它新興應(yīng)用開發(fā)的子母式PCB已成為影響不（低）流動半固化市場動向的關(guān)鍵因素。但是低流動半固化片在壓合過程中還存在不少問題，或是要與FR-4半固化片合壓[3]、或是要采用特殊的疊板方式[3][4]，該類做法操作麻煩且影響產(chǎn)能，本文通過系列試驗總結(jié)出厚銅板件采用不流動半固化片的一種層壓技術(shù)方案。

1 不流動PP的簡介

1.1 不流動PP的分類[5]

目前常用的不流動PP有一般Tg的高Tg兩種，主要是為了配套使用，當(dāng)階梯板或者電源板使用的是高Tg FR-4材料制作時，一般采用高Tg不流動材料進(jìn)行壓合，當(dāng)板件沒有Tg要求，業(yè)界常用的是一般Tg材料進(jìn)行壓合；如果要滿足無鹵要求，還有無鹵的不流動PP，業(yè)界常用的不流動的PP有ST120N，ST170N，ST170G，IT140GNF、IT180NF、MTC97LF、GA- HF-14LF、GA150LLLF、GA170LLLF、FR406NF、37N/38N/47N/49N/51N、VT-42/45/47/447/901。

1.2 不流動PP的需求分析[6]

Prismark報告指出剛撓板、階梯PCB板件的需求量將逐年增加，具體如圖1所示。

圖1 剛撓版、階梯PCB板件的市場需求變化(Source : 2006 Prismark Report)。

1.3 不流動PP的基本性能探討

從不流動PP的本身研發(fā)原理來看，主要是在配方里面添加了低流動性的高分子材料以減少產(chǎn)品本身的流動性，但是其本身對玻璃紗的浸潤性能卻非常優(yōu)異，一般不易出現(xiàn)干花、露布紋等質(zhì)量問題，這些高分子材料本身的韌性相當(dāng)好，因此，其機(jī)械加工性能基本上與普通FR-4接近[7]，如：鉆孔、凹蝕、鑼板等方面。但是在層壓加工過程中與普通FR-4卻存在較大的差異性，“不流動”是低（不）流動半固化片的最大優(yōu)點，同時也是它的最大缺點。由于流膠量很低，壓合過程中在線間距或表面填膠量較大處最容易出現(xiàn)壓合白斑等致命缺陷。

2 不流動PP厚銅試驗

2.1 試驗圖型

厚銅板件一般制作電感線圈板件，在兩線圈間需要填膠，插腳位置不需要填膠，且還需要進(jìn)行無鉛熱風(fēng)整平[8]，示意圖如圖2。

圖2 線圈板件圖形結(jié)構(gòu)

用以上類似圖形制作一款厚銅PCB板，內(nèi)層銅厚為102.9 μm ～ 171.5 μm，外層用不流動PP進(jìn)行壓合填膠（數(shù)量為3張～5張PP）。

2.2 常見問題

這種結(jié)構(gòu)常見的問題是：線圈之間的空隙位置填膠不滿，表現(xiàn)為白點，如圖3，這種白點主要是因為樹脂沒有填滿無銅區(qū)，對于填膠不滿一般采用的方法就是增加材料的流動性，如提高不流動的溢膠量，但是一旦溢膠量提高就會導(dǎo)致層壓后開窗位置（插腳）被樹脂污染；如果不流動的溢膠量能改善插腳被污染，但是又會出現(xiàn)填膠不滿，所以對于不流動來說，這是非常矛盾的，難以平衡溢膠量的指標(biāo)，對此我們通過試驗，從層壓技術(shù)的角度來尋求解決方案。

圖3 線圈空隙間的白點切片圖

2.3 層壓參數(shù)的影響

根據(jù)不流動的特性調(diào)整層壓參數(shù)對板件的影響，采用方案1進(jìn)行壓合，合格率大概在65%。

方案1：起始溫度為140 ℃，最高溫為220 ℃，此程序最高壓在19 min，最大壓力為2.76 MPa，材料升溫速率大概為3 ℃；

方案2：提前加壓，在10 min加高壓，高壓提高到3.1 MPa，最高溫為220 ℃，升溫速率同時也提高到（4～5）℃/min。

采用方案2，層壓合格率為100%，不存在任何填膠不滿，白點問題，同時插腳位置，也沒有被樹脂污染。兩個方案對比結(jié)果來看，增大層壓的最大壓力，提前加終壓，升溫速率提高，均有利于不流動的填膠。

2.4 層壓輔助材料的影響

輔助材料主要是牛皮紙跟緩沖墊對壓合這種厚銅不流動PP ，固定層壓程序，改變牛皮紙的數(shù)量，得出新牛皮紙數(shù)量越多，對改善白點越有益。不采用緩沖墊，層壓出來的PCB板非常平整，但是在無銅區(qū)存在較多的氣泡（欠壓）。對于厚銅內(nèi)層板件，如果不采用緩沖墊的話，無銅區(qū)基本上無法受到壓力的作用，無銅區(qū)就會存在較大的氣泡現(xiàn)象。故牛皮紙的數(shù)量、緩沖墊的厚度也需要設(shè)計考量的。

2.5 層壓參數(shù)與層壓輔助材料的綜合試驗

有資料認(rèn)為升溫速率越大，層壓壓力越高，對不流動PP的壓合填膠白點改善越明顯，但是沒有考慮到程序跟牛皮紙、緩沖墊的組合，為了找到不流動的層壓程序與輔助材料的最佳組合，設(shè)計試驗進(jìn)行考察。具體結(jié)果如下：

從這個試驗可以得出：

（1）層壓程序固定、牛皮紙數(shù)量固定，緩沖墊的厚度影響產(chǎn)品的合格率，0.15 mm優(yōu)于0.3 mm；

表1 層壓參數(shù)與層壓輔助材料的組合試驗結(jié)果

（2）層壓程序固定、緩沖墊固定，牛皮紙的數(shù)量越多，產(chǎn)品的合格率越高；

（3）固定牛皮紙、緩沖墊，方案2產(chǎn)品的合格率明顯高。

層壓程序跟牛皮紙及緩沖材料的搭配很重要，選擇最優(yōu)組合，對于壓合厚銅不流動PP有非常關(guān)鍵的作用。

3 結(jié)論

由于不流動PP本身流動性低，在做常規(guī)的軟硬結(jié)合板、階梯板時對其的填充性能要求不是那么高，但是如果應(yīng)用在厚銅線路、厚銅填膠的板件上時，不流動PP的本身的低流動性影響著厚銅的填膠，出現(xiàn)白點，無鉛噴錫、高壓測試過程中往往容易導(dǎo)致失效，本文通過對層壓程序及層壓輔助材料的研究分析，使用用不流動PP時，采用適當(dāng)?shù)膶訅撼绦蚺c輔助材料的搭配能有效的解決厚銅密集線路的填充、厚銅板件的白點問題。希望能跟業(yè)界專家多交流，共同進(jìn)步。

[1]李海.不流動(低流動度)半固化片及其在剛撓性板和冷板中的應(yīng)用[J].印制電路信息,2005,12:52-54.

[2]倪乾峰, 袁正希等.應(yīng)用于剛撓印制板無鉛工藝兼容的不流動性半固化片[J].印制電路信息,2009,1:32-34.杜洪兵, 李學(xué)明, 曾志軍.新型混壓階梯工藝改良[J].印制電路信息(增刊), 2009,10:444-452.

[3]陳蓓, 李志東.不流動性半固化片壓合白斑的思考[J].印制電路信息, 2008,10:44-47.

[4]袁歡欣, 蘇藩春.低流動度半固化片的壓合技術(shù)研究及其產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)[C].CPCA論文,2011,3,

[5]李俊,王彩霞,陳于春.帶有階梯槽的PCB板的制備方法.中國:200910307869.X,2010,3,3.

[6]李俊, 王彩霞, 陳于春.一種階梯槽底部圖形化線路板的加工方法.中國:200910207867.3,2010,4,21.

[7]李俊, 王彩霞, 陳于春.一種階梯槽底部圖形化線路板.中國:200920266177.0,2010,10,13.