局部埋子板技術能為多結構互聯PCB的制造帶來材料成本的降低，但在加工過程中依然很難繞開子母板、對準度不良、板面溢膠難處理以及板翹大等問題。本文將圍繞以上三個問題進行探討，并提出子板圓角卡位對準設計、削銅控溢膠以及優化層壓結構改善板翹等對策，以進一步提升產品的品質和加工良率。

隨著PCB原材料價格的不斷攀升，產品制作的成本控制顯得越來越重要。在需要進行特種材料混壓的場合，比較成熟的方案是將特種材料的走線部分作為獨立層次，顯然這種方案不利于降低產品的厚度，并且對特種材料的面積利用也不充分。而局部埋子板產品，采用的是特種材料作為獨立子板制作后埋入常規材料合成具有復合層壓結構的方案，因此產品的厚度可進一步降低，同時特種材料也因作為獨立子板而被充分利用，使材料成本也出現了可降低的空間。

然而實際的產品應用中，局部埋子板技術并未得到更多的推廣，原有的特種材料作為獨立層次的結構依然是主流。局部埋子板技術盡管有著降低材料成本的潛力，但實現產品制作的過程中仍存在一些難以把控的問題，這也難免許多廠商退而求次選擇更保險的做法。為了降低局部埋子板加工的技術風險，本文將如實分析造成這些問題的原因，并提出一些切實有效的加工方案以供參考。

局部埋子板PCB制程簡介

圖1： 局部埋子板PCB的典型制板流程

局部埋子板PCB的典型制板流程如上圖1所示，與多數埋嵌產品類似，局部埋子板PCB在制造過程中需重點關注子母板壓合前后工序的處理，目標在于控制好子母板對準度、縫隙溢膠量以及板面平整度，其具體的控制要求通常有如下幾點：

(1) 子母板壓合后，子板與母板的層間偏移不超過0.075mm；

(2) 子母板混壓后的間隙填膠充分，無空洞，縫隙到銅面的流膠寬度不超過0.1mm；

(3) 子母板混壓后，其填膠邊緣表面高度差不可超過0.1mm，板翹不得超過0.75%。

子母板的偏移分析與改善

一、偏移分析

子母板在總壓前，其疊板方式有兩種，一種是采用鉚釘固定的方式，將子板與母板的邊緣固定在一起，其對準度自然無需過分擔心。這里將分析的是另一種疊板方式的對準度，就是子板位于母板中間，無法使用鉚釘預固定的情況。

通常的做法是將子板外形加工與母板的槽孔加工進行適當的尺寸補償，從而使加工后的子板恰好能放入同樣形狀的母板槽孔內又不至于有太大的縫隙，然而比起尺寸補償的問題，將尺寸相仿的子板放置在母板槽內通常會出現偏移過度的情況。

為了避免子板在壓合過程中偏移過度，同時又要滿足填膠均勻充分，子母板的縫隙間距往往設置在0.15mm。在實際的制板過程中，經過測量偏移后子母板的間隙，測量統計的間距小至0.05mm的情況并不少，即子板偏移某側達0.1mm。這不僅對后續層間導通影響較大，同時過小的間距其填膠量不夠多也會影響子母板的結合力，可見這種無明顯定位的子母板結合方式有必要進一步改善。

圖2 實際壓合后子板的偏移情況

某側達0.1mm。這不僅對后續層間導通影響較大，同時過小的間距其填膠量不夠多也會影響子母板的結合力，可見這種無明顯定位的子母板結合方式有必要進一步改善。

二、偏移改善

實際上已經有廠商嘗試在板的邊緣加凹凸槽進行定位[1]，如下圖3所示。這種設計的好處在于能提升子母板層間定位精度，但這種設計也仍然存在邊角處填膠不充分的情況，有容易分層爆板的隱患。

圖3 子母板凹凸槽設計

圖4 子母板圓角卡位設計

子母板定位依然需要靠邊角的設計，顯然邊角處填膠不充分的問題無法避免，但這種情況是可以通過新的設計縮小其邊角的填膠不充分區域，從而降低邊角處分層爆板的風險。如上圖4所示為子母板圓角卡位設計，看起來似乎子母板的形狀并沒有什么明顯變化，實際上設計中對邊角處的圓角弧度半徑進行了調整。該設計對母板的邊角設計了半徑較大的圓角，對子板邊角設計了半徑較小的圓角。這樣的設計好處有兩點，一是邊角采用圓角設計能使流膠在邊角部位有一定的緩沖引流作用，使邊角出填膠也能更充分；另一點是大小圓角的設計能使流膠發生后不易產生嚴重的邊角偏移，起到定位的作用，同時大小圓角的存在使子板與母板的邊不能完全接觸，其縫隙的寬度能盡可能預留出來以充分填膠。

采用子母板圓角卡位設計后，試驗在子母板同一位置設置0.2mm的焊盤，再鉆0.2mm的通孔，可得對準度試驗結果如下圖5、圖6所示，子母板的偏移通常控制在2mil內。同時邊角處的填膠寬度能保持在3mil左右，如圖7所示切片圖，其斷面填膠充分飽滿。

圖5 對準度試驗X-RAY圖

圖6對準度試驗切片圖

圖7 邊角處填膠飽滿

埋子板的板面溢膠分析與改善

一、板面溢膠分析

子母板在混壓后板面總有溢膠產生，若壓合過程中出現上述子板偏移的狀況，還將導致局部溢膠過度。

產生過量的溢膠實際處理起來較為麻煩，如下圖8所示的子母板PCB產生了過量溢膠，通過砂帶磨板后并不能完全去除過量的溢膠。

圖8 過量溢膠后磨板不凈

遇上局部溢膠過量這種情況，若生產數量不多通常是采用手工打磨來解決，然而膠層很厚的情況下，手工打磨也不能完全解決問題，而且還會有打磨過度露基材的情況。若廠商有二氧化碳激光機設備，則考慮用二氧化碳激光對銅難損傷的特性來除掉溢膠，這種方案通常用于處理數量較大且膠層較厚的子母板溢膠狀況，但加工成本就顯得較大了。

二、板面溢膠改善

當子母板總壓后產生溢膠時，縫隙中間溢出的膠層往往是最厚的，通常就會出現如下圖9所示的溢膠情況。這樣的溢膠情況無論是過度流向母板或者子板，都不容易處理干凈，顯然降低板面溢膠量才是最理想的方法。

圖9 子母板縫隙處常規溢膠示意圖

圖10 削銅后縫隙處溢膠緩沖示意圖

由于通常溢膠猶如噴泉往板面冒并沿著板面擴散，可以通過添加流膠槽的方式使溢膠得到一定的緩沖，同時也降低縫隙處的板面溢膠厚度。考慮到加工流程的便利性，這里僅對母板槽孔的邊緣削去一圈銅皮，同樣能起到一定的緩沖作用，如圖10所示。

試板采用母板削銅寬度為0.5mm的方案，子母板壓合后的溢膠厚度大大降低，此時再進行簡單的磨板便能除凈板面的殘膠，并不需要后續手工打磨或激光除膠如此麻煩的流程，如下圖11所示。

圖11 削銅后的子母板縫隙處溢膠厚度變薄易于處理

埋子板的板翹分析與改善

一、板翹分析

當埋子板PCB是單面開槽的結構時，混壓后開槽面受到的應力通常比不開槽面大[2]，結果往往是母板向著子板產生整板翹曲，如下圖12所示。

圖12 單面開槽結構的埋子板PCB混壓后板面易翹曲

對于這種狀況，有些廠商考慮通過調整壓合后的降溫參數，以改善其板翹問題。但實際上這些做法只能減小很少部分的應力，板翹程度依然嚴重，因此對于這個問題的解決應該再做補充或另尋思路。

二、板翹改善

板翹來自于材料熱脹冷縮的應力，既然開槽面會受到更大的應力導致彎曲，那么可以考慮對未開槽的一側同樣制造較大的應力來平衡。通常不對稱壓合會出現如下圖13所示的情況，板材變形會偏向有半固化較多且含膠量較大的一側。

圖13 半固化片壓合對翹曲的影響

因此在設計埋子板PCB的疊層結構時，應盡可能在未開槽面的一側布置含膠量多的半固化片，如106、1080等規格。以圖12的疊層結構為例，這里給出的主要PP規格指示如下圖14所示，開槽面區域添加芯板并輔以1080PP提供子母板縫隙填膠，未開槽面采用含膠量更高的106規格PP，提供更大的應力與開槽面的應力平衡。

圖14 埋子板壓合疊層結構建議

實際測試中，把L5/L6層的PP分別用106、1080、2116規格疊成近似的厚度進行壓合測試，得到整板的板翹狀況如下表1所示，結果呈現出含膠量越高板翹率越低的規律。

表1 不同半固化片規格對板翹的影響

埋子板PCB盡管已經發展了一段時間，但制程穩定性依然不盡如人意，其需要進行工藝改善的地方仍有很多。本文僅針對埋子板PCB制程中難度較高的部分進行分析，并提出了幾點建議供各位參考，為完善埋子板PCB的工藝制程盡一份力。

作者：吳軍權、衛雄、林映生、陳春

本文首發于《印制電路信息》 2017年 第25卷 總第294期

參考文獻

[1] 袁繼旺等.多結構互聯PCB制作工藝的開發[J].印制電路信息,2014,10.

[2] 華炎生等.局部混壓PCB制作工藝研究[J].印制電路信息,2011,4.

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