CN103327745B - 不对称印制电路板抑制翘曲的方法 - Google Patents

Abstract

一种不对称印制电路板抑制翘曲的方法，当多层印制电路板对称镜面两侧相应位置的两层芯板厚度不相等时，对称镜面两侧相应设置两层厚度不相等的半固化片。当多层印制电路板对称镜面两侧相应位置的两层芯板厚度不相等时，会产生不同的热膨胀，在层压过程中树脂收缩时在对称镜面两侧产生的应力不相等，从而会导致印制电路板发生翘曲，通过在对称镜面两侧相应设置两层厚度不相等的半固化片，通过半固化片形成与芯板翘曲方向相反的应力，从而抵消芯板产生的应力，进而达到抑制翘曲的效果，提高了抑制电路板的生产合格率，降低了生产成本和生产周期。

Description

不对称印制电路板抑制翘曲的方法

技术领域

本发明涉及印制电路板领域，具体来说，特别是涉及一种不对称印制电路板抑制翘曲的方法。

背景技术

印制电路板是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。为达到特殊性能要求，越来越多的印制电路板采用芯板厚度不对称的设计，芯板厚度不对称会导致加工过程如层压、阻焊以及热风平整等工序产生的应力不对称，从而导致线路板翘曲，严重时，会引起元器件贴片不良。目前，解决线路板翘曲的方法主要有：1、延长层压冷却时间，释放残余应力，采用这种方法，会导致生产周期成倍增加，降低了生产效率；2、钻孔后进行加压烘烤处理，释放机械压力；3、出货前进行热压平整。采用以上方式，增加了生产周期，降低了生产效率，同时增加了额外的生产成本，并且不能从源头上解决翘曲问题，线路板还会出现翘曲反弹，导致生产合格率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高印制电路板合格率的可抑制翘曲的不对称印制电路板的设计方法。

为了实现本发明的目的，采取的技术方案是：

一种不对称印制电路板抑制翘曲的方法，当多层印制电路板对称镜面两侧相应位置的两层芯板厚度不相等时，对称镜面两侧相应设置两层厚度不相等的半固化片。

当多层印制电路板由w层芯板和w-1层半固化片组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层芯板、第一层半固化片、第二层芯板、第二层半固化片…第w-1层芯板、第w-1层半固化片、第w层芯板，当w为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层芯板的中心，当w为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片的中心。

当多层印制电路板由m层半固化片和m-1层芯板组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层半固化片、第一层芯板、第二层半固化片、第二层芯板…第m-1层半固化片、第m-1层芯板、第m层半固化片，m为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片的中心，m为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层芯板的中心。

当多层印制电路板由z层芯板和z层半固化片组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层芯板、第一层半固化片、第二层芯板、第二层半固化片…第z层芯板、第层半固化片，当z为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片与第层芯板的接触面，当z为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片与第层芯板的接触面。

当多层印制电路板由q层半固化片和q层芯板组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层半固化片、第一层芯板、第二层半固化片、第二层芯板…第q层半固化片、第q层芯板，当q为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层芯板与第层半固化片的接触面，当q为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片与第层芯板的接触面。

当多层印制电路板对称镜面两侧相应位置的两层芯板厚度不相等时，会产生不同的热膨胀，在层压过程中树脂收缩时在对称镜面两侧产生的应力不相等，从而会导致印制电路板发生翘曲，通过在对称镜面两侧相应设置两层厚度不相等的半固化片，通过半固化片形成与芯板翘曲方向相反的应力，从而抵消芯板产生的应力，进而达到抑制翘曲的效果，提高了抑制电路板的生产合格率，降低了生产成本和生产周期。

下面对技术方案进一步说明：

在其中一个实施例中，所述厚度不相等的两层芯板与厚度不相等两层半固化片应满足以下要求：

当 $H_i>H_{\frac{n}{2}-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_i}{H_{\frac{n}{2}-i}},& K_h=\frac{h_j}{h_{\frac{n}{2}+1-j}}\end{array};$

当 $H_i<H_{\frac{n}{2}-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_{\frac{n}{2}-i}}{H_i},& K_h=\frac{h_{\frac{n}{2}+1-j}}{h_j};\end{array}$

式中，H_i为第i层芯板的厚度，为第层芯板的厚度，h_j为第j层半固化片的厚度，为第层半固化片的厚度，n为多层印制电路板的总层数，n≥6，i、j均为正整数。当印制电路板最外侧的两层为半固化片时，第i层芯板与第层芯板就作为对称镜面两侧相应位置的芯板，第j层半固化片与第层半固化片就作为对称镜面两侧相应位置的半固化片，对称镜面两侧相应位置的半固化片的厚度设计成不相等能抵消芯板产生的翘曲，从而达到抑制印制电路板翘曲的效果，提高了印制电路板的生产合格率，降低了生产成本。

在其中一个实施例中，所述厚度不相等的两层芯板与厚度不相等两层半固化片应满足以下设计要求：

当 $H_i>H_{\frac{n}{2}+1-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_i}{H_{\frac{n}{2}+1-i}},& K_h=\frac{h_j}{h_{\frac{n}{2}-j}};\end{array}$

当 $H_i<H_{\frac{n}{2}+1-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_{\frac{n}{2}+1-i}}{H_i},& K_h=\frac{h_{\frac{n}{2}-j}}{h_j};\end{array}$

式中，H_i为第i层芯板的厚度，为第层芯板的厚度，h_j为第j层半固化片的厚度，为第层半固化片的厚度，n为多层印制电路板的总层数，n≥6，i、j均为正整数。当印制电路板最外侧的两层为芯板时，第i层芯板与第层芯板就作为对称镜面两侧相应位置的芯板，第j层半固化片与第层半固化片就作为对称镜面两侧相应位置的半固化片，对称镜面两侧相应位置的半固化片的厚度设计成不相等能抵消芯板产生的翘曲，从而达到抑制印制电路板翘曲的效果，提高了印制电路板的生产合格率，降低了生产成本。

在其中一个实施例中，当1＜K_H≤1.6时，K_h的取值范围为[1,1.5]，当K_H＞1.6时，K_h的取值范围为[2.5,4]。由于芯板和半固化片的收缩率不同，上述取值能使半固化片收缩产生的应力与芯板产生的应力相抵消，从而达到抑制翘曲的效果。

在其中一个实施例中，所述n为偶数。偶数层的抑制电路板生产更加简单，使用更加广泛，降低了生产成本，提高了生产效率。

在其中一个实施例中，所述j≤i。当印制电路板外侧的两层为半固化片时j≤i，j≤i时所述两层半固化片层位于两层厚度不相等的芯板外侧，使加工更加简单，并且能取得更好的抑制翘曲的效果。

在其中一个实施例中，当n＝6时，所述j＝i；当n≥8时，所述j≤i-1。当印制电路板外侧的两层为芯板时，当n＝6时，j＝i或者当n≥8时，j≤i-1时所述两层半固化片层位于两层厚度不相等的芯板外侧，使加工更加简单，并且能取得更好的抑制翘曲的效果，能取得更好的抑制翘曲的效果。

本发明的优点是：

当多层印制电路板由w层芯板和w-1层半固化片组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层芯板、第一层半固化片、第二层芯板、第二层半固化片…第w-1层芯板、第w-1层半固化片、第w层芯板，当w为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层芯板的中心，当w为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片的中心。当多层印制电路板由m层半固化片和m-1层芯板组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层半固化片、第一层芯板、第二层半固化片、第二层芯板…第m-1层半固化片、第m-1层芯板、第m层半固化片，m为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片的中心，m为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层芯板的中心。当多层印制电路板由z层芯板和z层半固化片组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层芯板、第一层半固化片、第二层芯板、第二层半固化片…第z层芯板、第层半固化片，当z为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片与第层芯板的接触面，当z为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片与第层芯板的接触面。当多层印制电路板由q层半固化片和q层芯板组成时，从多层印制电路板上往下依次为第一层半固化片、第一层芯板、第二层半固化片、第二层芯板…第q层半固化片、第q层芯板，当q为奇数时的多层印制电路板对称镜面为第层芯板与第层半固化片的接触面，当q为偶数时的多层印制电路板对称镜面为第层半固化片与第层芯板的接触面。当多层印制电路板对称镜面两侧相应位置的两层芯板厚度不相等时，会产生不同的热膨胀，在层压过程中树脂收缩时在对称镜面两侧产生的应力不相等，从而会导致印制电路板发生翘曲，通过在对称镜面两侧相应设置两层厚度不相等的半固化片，通过半固化片形成与芯板翘曲方向相反的应力，从而抵消芯板产生的应力，进而达到抑制翘曲的效果，提高了抑制电路板的生产合格率，降低了生产成本和生产周期。

附图说明

图1是本发明中第一种印制电路板的示意图；

图2是本发明中第二种印制电路板的示意图；

图3是本发明第三种印制电路板的示意图；

图4是本发明第四种印制电路板的示意图；

图5是本发明实施例1中印制电路板的示意图；

图6是本发明实施例2中印制电路板的示意图。

附图标记说明：

101.第一层半固化片，102.第二层半固化片，103.第三层半固化片，201.第一层芯板，202.第二层芯板，203.第三层芯板，300.对称镜面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

参阅图1-4，在本发明的实施例中，一种不对称印制电路板抑制翘曲的方法，当多层印制电路板中关于对称镜面300对称的两层芯板厚度不相等时，对称镜面300两端对称设置两层厚度不相等的半固化片。

当半固化片层有X层、芯板有Y层时，对应的多层印制电路板的总层数为X+Y+1层，其中X＝Y或者Y±1。

当印制电路板最外侧的两层为半固化片时，所述厚度不相等的两层芯板与厚度不相等两层半固化片应满足以下要求：

当 $H_i>H_{\frac{n}{2}-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_i}{H_{\frac{n}{2}-i}},& K_h=\frac{h_j}{h_{\frac{n}{2}+1-j}};\end{array}$

当 $H_i<H_{\frac{n}{2}-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_{\frac{n}{2}-i}}{H_i},& K_h=\frac{h_{\frac{n}{2}+1-j}}{h_j};\end{array}$

式中，H_i为第i层芯板的厚度，为第层芯板的厚度，h_j为第j层半固化片的厚度，为第层半固化片的厚度，n为多层印制电路板的总层数，n≥6，i、j均为正整数。当印制电路板外侧的两层为半固化片时，第i层芯板与第层芯板就作为对称镜面300两侧相应位置的芯板，第j层半固化片与第层半固化片就作为对称镜面300两侧相应位置的半固化片，对称镜面300两侧相应位置的半固化片的厚度设计成不相等能抵消芯板产生的翘曲，从而达到抑制印制电路板翘曲的效果，提高了印制电路板的生产合格率，降低了生产成本。

当印制电路板最外侧的两层为芯板时，所述厚度不相等的两层芯板与厚度不相等两层半固化片应满足以下设计要求：

当 $H_i>H_{\frac{n}{2}+1-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_i}{H_{\frac{n}{2}+1-i}},& K_h=\frac{h_j}{h_{\frac{n}{2}-j}};\end{array}$

当 $H_i<H_{\frac{n}{2}+1-i}$ 时， $\begin{array}{cc}{K}_H=\frac{H_{\frac{n}{2}+1-i}}{H_i},& K_h=\frac{h_{\frac{n}{2}-j}}{h_j};\end{array}$

式中，H_i为第i层芯板的厚度，为第层芯板的厚度，h_j为第j层半固化片的厚度，为第层半固化片的厚度，n为多层印制电路板的总层数，n≥6，i、j均为正整数。当印制电路板外侧的两层为芯板时，第i层芯板与第层芯板就作为对称镜面300两侧相应位置的芯板，第j层半固化片与第层半固化片就作为对称镜面两侧相应位置的半固化片，对称镜面300两侧相应位置的半固化片的厚度设计成不相等能抵消芯板产生的翘曲，从而达到抑制印制电路板翘曲的效果，提高了印制电路板的生产合格率，降低了生产成本。

当1＜K_H≤1.6时，K_h的取值范围为[1,1.5]，当K_H＞1.6时，K_h的取值范围为[2.5,4]。由于芯板和半固化片的收缩率不同，上述取值能使半固化片收缩产生的应力与芯板产生的应力相抵消，从而达到抑制翘曲的效果。

所述n为偶数。偶数层的抑制电路板生产更加简单，使用更加广泛，降低了生产成本，提高了生产效率。

所述j≤i。当印制电路板外侧的两层为半固化片时j≤i，j≤i能取得更好的抑制翘曲的效果。

当n＝6时，所述j＝i，当n≥8时，所述j≤i-1。当印制电路板外侧的两层为芯板时，当n＝6时，j＝i，当n≥8时，j≤i-1，能取得更好的抑制翘曲的效果。

所述印制电路板的生产流程如下表：

不同型号的半固化片的厚度值如下表：

实施例1：

如图5所示，本实施例以六层印制电路板为设计对象，在本实施例中，第一层芯板201的厚度H₁＝0.546mm，第二层芯板202的厚度H₂＝0.136mm，各层线路残铜率在40％-50％之间，总版厚度要求控制在1.4mm±10％。

由于印制电路板外侧的两层为半固化片，所以或者由于H₁＞H₂，且第一层芯板201与第二层芯板202作为对称镜面300两侧相应位置的芯板，因此选择该公式中i＝1，n＝6，所以由于K_H＞1.6，所以K_h的取值范围为[2.5,4]，在本实施例的印制电路板中，第一层半固化片101与第三层半固化片103作为对称镜面300两侧相应位置的半固化片，故根据半固化片厚度表以及印制电路板总厚度要求，第一层半固化片101选取为两张1080和一张7628半固化片组成，经过加工后，第一层半固化片101厚度h₁＝0.326mm，根据的取值范围为[2.5,4]，得出h₃的取值范围为[0.0815,0.1304]，根据半固化片厚度表，第三层半固化片103选取两张1080半固化片组成，再根据印制电路板总厚度和固化片厚度表设计出第二层半固化片102的厚度，经计算，第二层半固化片102选取一张1080和一张2116半固化片组成，该结构翘曲可以控制在0.5％的范围内，产品合格率大幅提高。

实施例2：

如图6所示，本实施例以六层印制电路板为设计对象，在本实施例中，第一层芯板201的厚度H₁＝0.746mm，第三层芯板203的厚度H₂＝0.136mm，各层线路残铜率在50％左右，总版厚度要求控制在2.2mm±10％。

由于印制电路板外侧的两层为芯板，所以或者由于H₁＞H₃，且第一层芯板201与第三层芯板203作为对称镜面300两侧相应位置的芯板，因此选择该公式中i＝1，n＝6，所以由于K_H＞1.6，所以K_h的取值范围为[2.5,4]，在本实施例的印制电路板中，第一层半固化片101与第二层半固化片102作为对称镜面300两侧相应位置的半固化片，故根据半固化片厚度表以及印制电路板总厚度要求，第一层半固化片101由三张7628半固化片组成，经过加工后，第一层半固化片101厚度h₁＝0.571mm，根据以及K_h的取值范围为[2.5,4]，得出h₂的取值范围为[0.143,0.228]，根据半固化片厚度表第二层半固化片102可选取一张7628半固化片，根据印制电路板总厚度的要求，第二层芯板202的厚度可选取为0.41mm的芯板，该结构翘曲可以控制在0.75％的范围内，产品合格率大幅提高。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.一种不对称印制电路板抑制翘曲的方法，其特征在于，当多层印制电路板对称镜面两侧相应位置的两层芯板厚度不相等时，对称镜面两侧相应设置两层厚度不相等的半固化片；

当所述厚度不相等的两层芯板分别为第i层和第层，与所述厚度不相等两层半固化片分别为第j层和第层时，应满足以下要求：

当 $H_i>H_{\frac{n}{2}-i}$ 时， $K_H=\frac{H_i}{H_{\frac{n}{2}-i}},$ $K_h=\frac{h_j}{h_{\frac{n}{2}+1-j}},$

当 $H_i<H_{\frac{n}{2}-i}$ 时， $K_H=\frac{H_{\frac{n}{2}-i}}{H_i},$ $K_h=\frac{h_{\frac{n}{2}+1-j}}{h_j};$

式中，H_i为第i层芯板的厚度，为第层芯板的厚度，h_j为第j层半固化片的厚度，为第层半固化片的厚度，n为多层印制电路板的总层数，n为偶数且n≥6，i、j均为正整数；

当所述厚度不相等的两层芯板分别为第i层和第层，与所述厚度不相等两层半固化片分别为第j层和第层时，应满足以下设计要求：

当 $H_i>H_{\frac{n}{2}+1-i}$ 时， $K_H=\frac{H_i}{H_{\frac{n}{2}+1-i}},$ $K_h=\frac{h_j}{h_{\frac{n}{2}-j}};$

当 $H_i<H_{\frac{n}{2}+1-i}$ 时， $K_H=\frac{H_{\frac{n}{2}+1-i}}{H_i},$ $K_h=\frac{h_{\frac{n}{2}-j}}{h_j};$

式中，H_i为第i层芯板的厚度，为第层芯板的厚度，h_j为第j层半固化片的厚度，为第层半固化片的厚度，n为多层印制电路板的总层数，n为偶数且n≥6，i、j均为正整数。

2.根据权利要求1所述的不对称印制电路板抑制翘曲的方法，其特征在于，当1＜K_H≤1.6时，K_h的取值范围为[1,1.5]，当K_H＞1.6时，K_h的取值范围为[2.5,4]。

3.根据权利要求1所述的不对称印制电路板抑制翘曲的方法，其特征在于，当所述厚度不相等的两层芯板分别为第i层和第层，与所述厚度不相等两层半固化片分别为第j层和第层时，所述j≤i。

4.根据权利要求1所述的不对称印制电路板抑制翘曲的方法，其特征在于，当所述厚度不相等的两层芯板分别为第i层和第层，与所述厚度不相等两层半固化片分比为第j层和第层，且n≥8时，所述j≤i-1。