PCB制造中的层压空隙和分层控制

time : 2023-02-22 15:05       作者:凡亿pcb

层压空隙是指电路板中没有环氧树脂。这可以在用显微镜观察电路板的横截面积时发现。
 
详细了解空隙、其根本原因和预防方法将有助于制造高质量的PCB。电路板上有不同类型的空隙--电镀空隙、环形空隙、楔形空隙等,但在本文中,我们主要讨论层压空隙、其原因、影响和缺胶。
 
 
 
什么是PCB制造中的层压空洞?
 
在电路板叠层过程中,由于粘合材料的界面上没有树脂,导致出现空隙。在某些情况下,层压空隙的出现也是由于基本的原材料造成的。电介质和铜箔之间的分层过程会导致内层的金属箔裂缝。
 
 
 
 什么是电路板中的分层?
 
当腐蚀性介质可以直接接触到金属基材时,那么在有水的情况下,金属-涂层界面会发生电化学反应,造成分层。分层是指涂层与表面或涂层之间的附着力的丧失。
 
电介质和铜箔之间的分层导致了箔裂和桶裂。当基材上产生应力时,通孔会抵抗这种变化,但结果是,这种抵抗会导致电路板上出现桶状裂纹。
 
 
 
什么原因导致层压空洞?
 
在某些情况下,不同材料如玻璃和树脂的CTE(热膨胀系数)不匹配。 当压力施加在基材上时,其CTE会上升到规定的玻璃转化温度(Tg)以上。镀通孔上的应力是由于Z轴上的应变而发生的。
 
预浸料不是来自同一种类。
 
方向不正确。预浸料和芯材的晶粒方向应该是一致的。树脂基材是各向异性的,也就是说,它们在不同的方向上有不同的测量值(确定经向和纬向)。
 
层压参数如真空、温度和压力(根据材料的Tg计算)计算错误。
 
层压的轮廓随着环境条件和机器参数的变化而变化。因此,在开始加工之前,必须设定轮廓。
 
错误的钻孔值。
 
关于电路的设计,如果铜的分布不均匀,那么就会出现树脂衰退。因此,你需要添加足够的铜贼(电路中不需要的区域)来平衡铜。 
 
  
 
电路板上空隙的影响
 
电镀通孔的横截面
 
 
 
为了研究空隙、空隙形状和空隙大小的影响,考虑临界体积内的空隙分布。
 
桶状裂纹和箔状裂纹是造成不当层压的原因。如果裂纹出现在孔的膝部位置,需要进行微观剖面分析来检测。
 
在粘合剂效应的界面上,层压空隙会影响热传导、粘合强度和应力解耦。
 
由于空隙阻碍了从电路板到散热器的热流,它导致了温度波动和粘合强度降低。
 
 
 
如何减少层压空隙
 
通过使用较大的固结力来增加平均树脂压力,或限制树脂的流动以减少压力梯度。
 
增加树脂从层压板的流出量,以促进移动空隙的消除。降低固化压力会创造一个有利于形成空隙的环境。在固化压力低的情况下,你可以限制树脂的流动,增加层压板中的平均树脂压力。你可以促进树脂的流出,这样空隙就可以和树脂一起从层压板中去除。
 
限制层压板的树脂流动会使平均特征空隙直径从200μm减少到166μm,而空隙含量从5.5%增加到7.3%。
 
空隙含量随着空气逃逸路径长度的增加而增加。由于空隙是在层压过程中夹带的空气袋,在低层压下尽量减少空隙形成的最好方法是在真空中堆叠/压制层压板。
 
空隙率随着板材层压尺寸的增加而增加。这是因为空气逃逸路径的长度更长。
 
 
 
开裂和缺胶
 
在层压过程中,树脂会流出以填补相邻层的空隙。当这种流动发生时,如果预浸料中没有足够数量的树脂,玻璃纤维将与铜层接触。这被称为缺胶症。
 
由于玻璃的介电击穿阈值比树脂低,介电体可能会破裂。另外,如果没有足够的树脂来填补相邻铜层的空隙,就会出现充满空气的气泡。
 
此外,当钻头穿过这些气泡时,化学物质会被困在其中,并可能导致电镀通孔的退化。如果没有足够的树脂来承受钻孔过程中的应力,那么玻璃纤维就会开始出现微裂纹,导致阴极阳极丝化(CAF)。它也被称为裂纹。
 
 
大部分实际的CAF增长是由于加速的湿度和温度测试条件造成的。它可以很容易地追溯到缺乏覆盖玻璃的树脂。
 
当没有足够的树脂来覆盖蚀刻的铜、粗糙度和玻璃时,就会发生玻璃停止。它为潮湿环境中的湿气侵入铺平了一条预先存在的道路,在应用电压偏压下导致CAF生长和失败。
 
消除接口处的空隙将提高层压复合材料结构的质量。空隙率的减少会导致粘合剂剪切强度的增加和层压板热阻的减少。这些关键指标有助于提高部件的可靠性和更大的电子性能。