CN110633479A - 印制电路板的涨缩预测模型 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种印制电路板的涨缩预测模型，包括以下步骤：根据印制电路板的生产型号，获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层残铜率信息；根据印制电路板的压合过程，将印制电路板的压合过程分为七个阶段，根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的各芯板层涨缩预测模型εi，根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的涨缩预测模型εPCB。所述印制电路板的涨缩预测模型，可用于在生产前较精确地预测印制电路板层压后的涨缩，从而方便、快速、准确地给出各层别涨缩预放系数，有利于提高PCB成品合格率，减少因涨缩测试对产品加工周期的影响，同时可降低产品的加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及印制电路板制作技术领域，特别是涉及一种印制电路板的涨缩预测模型。
背景技术
随着电子产品趋于轻、薄、短、小和多功能化发展，对印制电路板(PCB)的尺寸精度和对位精度提出了苛刻的要求。PCB在加工过程中由于力、热等作用产生的涨缩效应对于PCB的对位精度和尺寸精度的有着重要的影响，因此，如何管控PCB在加工过程中的涨缩是印制电路板的重要课题之一。在PCB加工过程中，由于涨缩的影响因素极多，且机理复杂，因此涨缩问题也是困扰印制电路板制造商的难题之一。
为解决该问题，传统采取的方法主要有两种：一种是通过大量测试某款材料不同规格(板厚、铜厚、残铜率、配本结构、PP规格及数量等)搭配时的涨缩值，大致确定该材料的涨缩补偿参数表，而后再分析实际订单的叠层信息，根据涨缩参数表估算订单的涨缩补偿系数；第二种是在订单正式生产前，先制作首板，用于测试加工过程中的涨缩值，而后根据采用实测值确定该订单的涨缩补偿系数并用于正式生产中。但是，采用上述两种方式，获得的涨缩补偿参数表相对粗略，准确度较差，或者需要浪费大量的材料用于制作首板，延长了加工周期，提高了生产成本。
发明内容
基于此，有必要提供一种印制电路板的涨缩预测模型，该印制电路板的涨缩预测模型能够在生产前较精确地预测PCB层压后的涨缩值，从而方便、快速、准确地给出涨缩预放系数。
其技术方案如下：
一种印制电路板的涨缩预测模型，包括以下步骤：
根据印制电路板的生产型号，获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层残铜率信息；
根据印制电路板的压合过程，将印制电路板的压合过程分为七个阶段：
S1、室温～加压时温度阶段，温度差为△T1，各层尺寸变化率为ε1i＝αcore,i*△T1；
S2、加压时温度～PP流动时温度阶段，温度差为△T2，各层尺寸变化率为ε2＝αs*△T2；
S3、PP流动时温度～PP进入C阶时温度阶段，温度差为△T3，各层尺寸变化率为ε3i＝αcore,i*△T3；
S4、PP进入C阶时温度～高温反应温度阶段，温度差为△T4，各层尺寸变化率为ε4＝αs*△T4和ε5i＝εcore,i；
S5、高温反应温度阶段，各层尺寸变化率为ε6；
S6、高温反应温度～卸压温度阶段，温度差为△T6，各层尺寸变化率为ε7＝αs*△T6；
S7、卸压温度～室温阶段，温度差为△T7，各层尺寸变化率为ε8＝αPCB*△T7；
根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的各芯板层涨缩预测模型εi为εi＝ε1i+ε2+ε3i+ε4+ε5i+ε6+ε7+ε8；
根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的涨缩预测模型εPCB为
其中，αcore,i为印制电路板中第i层芯板的热膨胀系数，αs为压合过程中采用的镜面钢板的热膨胀系数，εcore为印制电路板中各层芯板的残余应力值，ε6为半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响，αPCB为印制电路板的综合热膨胀系数，n1为印制电路板中芯板的数量，Σ为印制电路板各层别的加和,i表示对应的芯板层别，i从1取到n1。
上述印制电路板的涨缩预测模型，根据印制电路板的压合过程特点，将印制电路板的压合过程分为七个阶段，针对每个阶段分别求得该阶段对应的各层尺寸变化率，然后建立印制电路板在总七个阶段中的各芯板层涨缩预测模型ε，最后通过对各层别加和后求平均值建立印制电路板的涨缩预测模型εPCB，通过获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层的残铜率等信息，可通过测试或计算得到预测模型中的各数值。所述印制电路板的涨缩预测模型，可用于在生产前较精确地预测印制电路板层压后的涨缩，从而方便、快速、准确地给出各层别涨缩预放系数，有利于提高PCB成品合格率，减少因涨缩测试对产品加工周期的影响，同时可降低产品的加工成本。
在其中一个实施例中，印制电路板中各层芯板的热膨胀系数αcore通过以下公式计算：
其中，Eresin为芯板纯基材的综合弹性模量，E1为芯板纯基材在室温时的弹性模量，E2为芯板纯基材最大固化温度时的弹性模量，ECu为铜箔的综合弹性模量，E3为铜箔在室温时的弹性模量，E4为铜箔最大固化温度时的弹性模量，α1为芯板纯基材在玻璃化转变温度前的热膨胀系数，α2为铜箔的热膨胀系数，Vresin为蚀刻后的芯板占芯板和铜箔的体积比，Vcu为蚀刻后的铜箔占芯板和铜箔的体积比。
在其中一个实施例中，印制电路板的综合热膨胀系数αPCB通过以下公式计算：
其中，Eresin为各层芯板蚀刻后的弹性模量，hresin为芯板的芯板纯基材的厚度，αpp为各层半固化片完全固化后的热膨胀系数，Epp为各层半固化片完全固化时的弹性模量，hpp为各层半固化片完全固化后的厚度，Ecu为各层铜箔的弹性模量，hcu为各层铜箔的厚度，x为各层图形的残铜率。
在其中一个实施例中，半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响ε6通过以下步骤计算：
以印制电路板的层叠结构中的每一层半固化片分别作为分析点，依次分析各层半固化片；
对于其中一层半固化片，以该层半固化片为界将印制电路板分为两个分析单元，该层半固化片上方部分为上方分析单元，该层半固化片下方部分为下方分析单元，获取该层中各规格半固化片固化收缩应力之和ΣδPP，上方分析单元的弹性模量Eunit1、下方分析单元的弹性模量Eunit2、各规格半固化片固化后的弹性模量加和ΣEPP，该层半固化片对印制电路板的涨缩影响为
依次分析各层半固化片，则半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响
其中，n2为印制电路板中半固化片的层数。
在其中一个实施例中，当分析单元为单块芯板结构时，分析单元的弹性模量通过以下公式计算：
当分析单元为至少两块芯板结构时，分析单元的弹性模量通过以下公式计算：
在其中一个实施例中，半固化片的固化收缩应力δPP通过以下步骤获得：
在半固化片四周做定位标识并测试各标识之间的尺寸；
在半固化片上下覆盖铜箔进行压合，压合后除去离型材料，测试各标识之间的尺寸并计算变化值△L2；
测试半固化片完全固化后的弹性模量EPP、热膨胀系数αPP以及压合时采用的镜面钢板的热膨胀系数αs，则单张半固化片的固化收缩应力δPP＝EPP×[△L2-40×(αs-αPP)]。
在其中一个实施例中，印制电路板中各层芯板的残余应力值εcore通过以下方法获得：
在芯板四周做至少三个定位标识；
烘板去除水分；
测试各标识之间的尺寸并记录；
将芯板置于烘箱中，在最大固化温度下参照热压程序的固化时间进行烘板，而后冷却至室温，测试各标识之间的尺寸并计算变化值，即为该层芯板的残余应力值εcore。
在其中一个实施例中，所述印制电路板的各层芯板结构相同或相当，所述印制电路板的各层铜箔结构相同或相当。
在其中一个实施例中，所述印制电路板的涨缩预测模型εPCB包括经向涨缩值εPCB1和纬向涨缩值εPCB2，各个阶段的各层尺寸变化率对应包括经向各层尺寸变化率和纬向各层尺寸变化率。
在其中一个实施例中，在导入新的印制电路板板材时，测试该印制电路板板材常用规格的芯板蚀刻后纯基材的热膨胀系数α1和弹性模量Eresin，以及常用规格的芯板的残余应力εcore，常用规格的半固化片的热膨胀系数αPP、弹性模量EPP和固化收缩应力δPP，以及常用规格的铜箔的热膨胀系数α2、弹性模量Ecu，建立印制电路板板材的材料涨缩特性参数库。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的印制电路板的涨缩预测模型的建立流程示意图；
图2为本发明一实施例所述的印制电路板的分析单元的结构示意图一；
图3为本发明一实施例所述的印制电路板的分析单元的结构示意图二；
图4为本发明一实施例所述的印制电路板的分析单元的结构示意图三。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“第一”、“第二”等在本文中用于区分对象，但这些对象不受这些术语限制。
如图1所示，一实施例提供一种印制电路板的涨缩预测模型，包括以下步骤：
S100、根据印制电路板的生产型号，获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层残铜率信息；
S200、根据印制电路板的压合过程，将印制电路板的压合过程分为七个阶段：
S1、室温～加压时温度阶段，温度差为△T1，各层尺寸变化率为ε1i＝αcore,i*△T1；
S2、加压时温度～PP流动时温度阶段，温度差为△T2，各层尺寸变化率为ε2＝αs*△T2；
S3、PP流动时温度～PP进入C阶时温度阶段，温度差为△T3，各层尺寸变化率为ε3i＝αcore,i*△T3；
S4、PP进入C阶时温度～高温反应温度阶段，温度差为△T4，各层尺寸变化率为ε4＝αs*△T4和ε5i＝εcore,i；
S5、高温反应温度阶段，各层尺寸变化率为ε6；
S6、高温反应温度～卸压温度阶段，温度差为△T6，各层尺寸变化率为ε7＝αs*△T6；
S7、卸压温度～室温阶段，温度差为△T7，各层尺寸变化率为ε8＝αPCB*△T7；
根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的各芯板层涨缩预测模型εi为εi＝ε1i+ε2+ε3i+ε4+ε5i+ε6+ε7+ε8；
根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的涨缩预测模型εPCB为
其中，αcore,i为印制电路板中第i层芯板的热膨胀系数，αs为压合过程中采用的镜面钢板的热膨胀系数，εcore为印制电路板中各层芯板的残余应力值，ε6为半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响，αPCB为印制电路板的综合热膨胀系数，n1为印制电路板中芯板的数量，Σ为印制电路板各层别的加和,i表示对应的芯板层别，i从1取到n1。
具体地，当i＝1时，ε11是指在S1阶段第1层芯板的尺寸变化率，ε31是指在S3阶段第1层芯板的尺寸变化率，ε51是指在S4阶段第1层芯板的尺寸变化率；当i＝2时ε12是指在S1阶段第2层芯板的尺寸变化率，ε32是指在S3阶段第2层芯板的尺寸变化率，ε52是指在S4阶段第2层芯板的尺寸变化率；...；当i＝n1时ε1n1是指在S1阶段第n1层芯板的尺寸变化率ε3n1是指在S3阶段第n1层芯板的尺寸变化率，ε5n1是指在S4阶段第n1层芯板的尺寸变化率。
上述印制电路板的涨缩预测模型，根据印制电路板的压合过程特点，将印制电路板的压合过程分为七个阶段，针对每个阶段分别求得该阶段对应的各层尺寸变化率，然后建立印制电路板在总七个阶段中的各芯板层涨缩预测模型ε，最后通过对各层别加和后求平均值建立印制电路板的涨缩预测模型εPCB，通过获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层残铜率等信息，可通过测试或计算得到预测模型中的各数值。所述印制电路板的涨缩预测模型，可用于在生产前较精确地预测印制电路板层压后的涨缩，从而方便、快速、准确地给出各层别涨缩预放系数，有利于提高PCB成品合格率，减少因涨缩测试对产品加工周期的影响，同时可降低产品的加工成本。
本实施例中，通过分析印制电路板中芯板材料和半固化片(PP)材料的残余应力，以及半固化片的固化收缩力，结合芯板和半固化片在压合过程的尺寸变化机理，将印制电路板的压合过程分为七个阶段，通过分别对这七个阶段进行各层尺寸变化率的计算，最终得到印制电路板的涨缩预测模型，该模型能够较精确的预测PCB层压后的涨缩。具体地，各阶段对应的尺寸变化机理对照表如下：
各阶段对应的尺寸变化机理对照表
进一步地，印制电路板中各层芯板的热膨胀系数αcore通过以下公式计算：
其中，Eresin为芯板纯基材的综合弹性模量，E1为芯板纯基材在室温时的弹性模量，E2为芯板纯基材最大固化温度时的弹性模量，ECu为铜箔的综合弹性模量，E3为铜箔在室温时的弹性模量，E4为铜箔最大固化温度时的弹性模量，α1为芯板纯基材在玻璃化转变温度(Tg)前的热膨胀系数，α2为铜箔的热膨胀系数，Vresin为蚀刻后的芯板占芯板+铜箔的体积比，Vcu为蚀刻后的铜箔占芯板+铜箔的体积比。
采用上述方法，各层芯板的热膨胀系数αcore计算结果较为准确，有利于提高印制电路板的涨缩预测模型εPCB的准确性，进而，使得本实施例的印制电路板的涨缩预测模型在生产前较精确地预测印制电路板层压后的涨缩，准确地给出各层别涨缩预放系数，有利于提高PCB成品合格率，减少因涨缩测试对产品加工周期的影响，降低产品的加工成本。本实施例中，芯板纯基材是指蚀刻去除上下面铜后的光板基材。E1、E2、E3、E4均可采用万能试验机测试得到。Vresin和Vcu可通过芯板的芯板纯基材的厚度、上下铜箔厚度及残铜率计算而得。
进一步地，印制电路板的综合热膨胀系数αPCB通过以下公式计算：
其中，Eresin为各层芯板蚀刻后的弹性模量，hresin为各层芯板纯基材的厚度，αpp为各层半固化片完全固化后的热膨胀系数，Epp为各层半固化片完全固化时的弹性模量，hpp为各层半固化片完全固化后的厚度，Ecu为各层铜箔的弹性模量，hcu为各层铜箔的厚度，x为各层图形的残铜率。
采用上述方法，印制电路板的综合热膨胀系数αPCB计算结果较为准确，有利于提高印制电路板的涨缩预测模型εPCB的准确性。本实施例中，αpp、α2可采用TMA测试方法测试得到，Epp可采用万能试验机测试得到。
在其中一个实施例中，半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响ε6通过以下步骤计算：
以印制电路板的层叠结构中的每一层半固化片分别作为分析点，依次分析各层半固化片；
对于其中一层半固化片，以该层半固化片为界将印制电路板分为两个分析单元，该层半固化片上方部分为上方分析单元，该层半固化片下方部分为下方分析单元，获取该层中各规格半固化片固化收缩应力之和ΣδPP，上方分析单元的弹性模量Eunit1、下方分析单元的弹性模量Eunit2、各规格半固化片固化后的弹性模量加和ΣEPP，该层半固化片对印制电路板的涨缩影响为
依次分析各层半固化片，则半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响
其中，n2为印制电路板中半固化片的层数。
如此，能够测试出半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响，测试得到的ε6值较为准确，有利于提高印制电路板的涨缩预测模型εPCB的准确性。本实施例中，半固化片的固化收缩影响仅影响与其相邻的最多两张芯板，即每个分析单元中最多包括两张芯板。
假设印制电路板结构如图2所示，其中，1、3、5、7为芯板，2、4、6为PP。则以印制电路板的层叠结构中的每一层半固化片分别作为分析点，通过拆分法进行拆分单元示意如下。如图2所示，以标号为2的PP作为分析点，则1为其下方分析单元，3、4、5为其上方分析单元。如图3所示，以标号为4的PP作为分析点，则1、2、3为其下方分析单元，5、6、7为其上方分析单元。如图4所示，以标号为6的PP作为分析点，则3、4、5为其下方分析单元，7为其上方分析单元。
进一步地，当分析单元为单块芯板结构时，分析单元的弹性模量可通过以下公式计算：
当分析单元为至少两块芯板结构时，分析单元的弹性模量通过以下公式计算：
如此，能够分别得到各分析单元的弹性模量，测试得到的各单元的弹性模量值较为准确，有利于提高印制电路板的涨缩预测模型εPCB的准确性。
在其中一个实施例中，各规格的半固化片的固化收缩应力δPP通过以下步骤获得：
在半固化片四周做定位标识并测试各标识之间的尺寸；
在半固化片上下覆盖铜箔进行压合，压合后除去离型材料，测试各标识之间的尺寸并计算变化值△L2；
测试半固化片完全固化后的弹性模量EPP、热膨胀系数αPP以及压合时采用的镜面钢板的热膨胀系数αs，则单张半固化片的固化收缩应力δPP＝EPP×[△L2-40×(αs-αPP)]。
如此，能够得到单张半固化片的固化收缩应力δPP，测试得到的单张半固化片的固化收缩应力值较为准确，有利于提高印制电路板的涨缩预测模型εPCB的准确性。
在其中一个实施例中，印制电路板中各层芯板的残余应力值εcore通过以下方法获得：
在芯板(包括上下铜箔)四周做至少三个定位标识。
烘板去除水分。可选地，在105℃～120℃烘板2h～4h去除水分。
测试各标识之间的尺寸并记录。
将芯板置于烘箱中，在最大固化温度下参照热压程序的固化时间进行烘板，而后冷却至室温，测试各标识之间的尺寸并计算变化值，即为该层芯板的残余应力值εcore。可选地，冷却至室温时，降温速率为2℃/min～5℃/min。
如此，能够得到单层芯板的残余应力值εcore，测试得到的单层芯板的残余应力值较为准确，有利于提高印制电路板的涨缩预测模型εPCB的准确性。
本实施例中，所述印制电路板的各层芯板结构相同或相当，所述印制电路板的各层铜箔结构相同或相当。进而，在第一阶段计算各层尺寸变化率ε1＝αcore*△T1、第三阶段计算各层尺寸变化率为ε3＝αcore*△T3以及第四阶段计算各层尺寸变化率ε5＝εcore时，可直接选取一块芯板的热膨胀系数值带入计算即可，各层计算结果均相等，无需重复计算，更加简化本实施例的印制电路板的涨缩预测模型，也能够提高本实施例的印制电路板的涨缩预测模型的准确度。具体地，各层芯板结构相当指各层芯板的玻纤布规格为以下某一类别：106类(含106、1035、1067)、1080类(含1080、1078、1086)、3313类(含3313、2313、2113)、2116类(含2116、2113、2165)、1506类(含1500、1504、1506、1652)或7628。各层铜箔结构相当是指铜箔厚度为以下某一类别：＜35μm(含芯板上下铜箔厚度为18μm/18μm、18μm/35μm、35μm/35μm)、35～70μm(含芯板上下铜箔厚度为35μm/70μm、70μm/70μm)、70～105μm(含芯板上下铜箔厚度为70μm/105μm、105μm/105μm)、105～140μm(含芯板上下铜箔厚度为105μm/140μm、140μm/140μm)、>140μm(含芯板上下铜箔厚度为140μm/175μm、175μm/175μm、175μm/210μm、210μm/210μm)。
本实施例中，所述印制电路板的涨缩预测模型εPCB包括经向涨缩值εPCB1和纬向涨缩值εPCB2，各个阶段的各层尺寸变化率对应包括经向各层尺寸变化率和纬向各层尺寸变化率。对应的，根据印制电路板的生产型号，获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层残铜率信息，测试或计算得到预测模型中的各数值均包括经向值和纬向值。如此，得到的印制电路板的涨缩预测模型εPCB既包括经向涨缩值，又包括纬向涨缩值，能够更加精确的预测PCB层压后的涨缩，便于给出各层别涨缩预放系数。
本实施例中，在导入新的印制电路板板材时，测试该印制电路板板材常用规格的芯板蚀刻后纯基材的热膨胀系数α1和弹性模量Eresin，以及常用规格的芯板的残余应力εcore，常用规格的半固化片的热膨胀系数αPP、弹性模量EPP和固化收缩应力δPP，以及常用规格的铜箔的热膨胀系数α2、弹性模量Ecu，建立印制电路板板材的材料涨缩特性参数库。进而，采用本实施例的印制电路板的涨缩预测模型时，可直接从材料涨缩特性参数库中提取数据按照一定公式进行计算即可，无需每次预测时都进行测量，使用方便、快速、便捷。
可选地，新的印制电路板板材材料为FR4材料、PPO体系材料、BT材料、或Low-CTEBT材料等。可选地，印制电路板板材常用规格的芯板、常用规格的铜箔及常用规格的半固化片规格列表如下。
以下列结合两个实施例，将按常规生产方法进行生产后最终获得的PCB实测整体涨缩结果与通过采用本实施例的印制电路板的涨缩预测模型预测值进行对比如下。
实施例一
以印制电路板为4层通孔板为例进行说明。
测试获取印制电路的板材材料如FR4材料、PPO体系材料、BT材料、Low-CTE BT材料等及铜箔的弹性模量、热膨胀系数，以及各材料的PP固化收缩应力，形成材料特性参数库；
根据实际订单的叠层结构，获取PCB各层材料结构信息(型号、板厚、铜厚、残铜率、PP型号、规格等)；
4层通孔板叠层示意图
注：材料型号分别为FR4材料、PPO体系材料、BT材料、Low-CTEBT材料。
根据本实施例的印制电路板的涨缩预测模型εPCB计算，获得PCB整体涨缩值。同时，按常规生产方法进行生产(生产过程如下表)，最终获得的PCB实测整体涨缩结果与预测结果对比如下表所示。
4层板生产过程
涨缩实测值和推算值对比表
实施例二
加工流程及涨缩获取方法同上，印制电路板的叠层结构如下。
涨缩实测值和推算值对比表(单位：万分之)
通过以上两个实施例可知，本实施例所述的印制电路板的涨缩预测模型可在生产前较精确地预测PCB层压后的涨缩，从而方便、快速、准确地给出各层别涨缩预放系数，提高PCB成品合格率，减少因涨缩测试对产品加工周期的影响，同时可降低产品的加工成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，包括以下步骤：
根据印制电路板的生产型号，获取印制电路板选用的材料、叠层结构、各层残铜率信息；
根据印制电路板的压合过程，将印制电路板的压合过程分为七个阶段：
S1、室温～加压时温度阶段，温度差为△T1，各层尺寸变化率为ε1i＝αcore,i*△T1；
S2、加压时温度～PP流动时温度阶段，温度差为△T2，各层尺寸变化率为ε2＝αs*△T2；
S3、PP流动时温度～PP进入C阶时温度阶段，温度差为△T3，各层尺寸变化率为ε3i＝αcore,i*△T3；
S4、PP进入C阶时温度～高温反应温度阶段，温度差为△T4，各层尺寸变化率为ε4＝αs*△T4和ε5i＝εcore,i；
S5、高温反应温度阶段，各层尺寸变化率为ε6；
S6、高温反应温度～卸压温度阶段，温度差为△T6，各层尺寸变化率为ε7＝αs*△T6；
S7、卸压温度～室温阶段，温度差为△T7，各层尺寸变化率为ε8＝αPCB*△T7；
根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的各芯板层涨缩预测模型εi为εi＝ε1i+ε2+ε3i+ε4+ε5i+ε6+ε7+ε8；
根据各阶段的各层尺寸变化率建立印制电路板的涨缩预测模型εPCB为
其中，αcore,i为印制电路板中第i层芯板的热膨胀系数，αs为压合过程中采用的镜面钢板的热膨胀系数，εcore为印制电路板中各层芯板的残余应力值，ε6为半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响，αPCB为印制电路板的综合热膨胀系数，n1为印制电路板中芯板的数量，Σ为印制电路板各层别的加和,i表示对应的芯板层别，i从1取到n1。
2.根据权利要求1所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，印制电路板中各层芯板的热膨胀系数αcore通过以下公式计算：
其中，Eresin为芯板纯基材的综合弹性模量，E1为芯板纯基材在室温时的弹性模量，E2为芯板纯基材最大固化温度时的弹性模量，ECu为铜箔的综合弹性模量，E3为铜箔在室温时的弹性模量，E4为铜箔最大固化温度时的弹性模量，α1为芯板纯基材在玻璃化转变温度前的热膨胀系数，α2为铜箔的热膨胀系数，Vresin为蚀刻后的芯板占芯板和铜箔的体积比，Vcu为蚀刻后的铜箔占芯板和铜箔的体积比。
3.根据权利要求2所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，印制电路板的综合热膨胀系数αPCB通过以下公式计算：
其中，Eresin为各层芯板蚀刻后的弹性模量，hresin为芯板的芯板纯基材的厚度，αpp为各层半固化片完全固化后的热膨胀系数，Epp为各层半固化片完全固化时的弹性模量，hpp为各层半固化片完全固化后的厚度，Ecu为各层铜箔的弹性模量，hcu为各层铜箔的厚度，x为各层图形的残铜率。
4.根据权利要求3所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响ε6通过以下步骤计算：
以印制电路板的层叠结构中的每一层半固化片分别作为分析点，依次分析各层半固化片；
对于其中一层半固化片，以该层半固化片为界将印制电路板分为两个分析单元，该层半固化片上方部分为上方分析单元，该层半固化片下方部分为下方分析单元，获取该层中各规格半固化片固化收缩应力之和ΣδPP，上方分析单元的弹性模量Eunit1、下方分析单元的弹性模量Eunit2、各规格半固化片固化后的弹性模量加和ΣEPP，该层半固化片对印制电路板的涨缩影响为
依次分析各层半固化片，则半固化片固化收缩对印制电路板的综合涨缩影响
其中，n2为印制电路板中半固化片的层数。
5.根据权利要求4所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，当分析单元为单块芯板结构时，分析单元的弹性模量通过以下公式计算：
其中，x1为芯板的上层铜箔蚀刻后的残铜率，x2为芯板的下层铜箔蚀刻后的残铜率，h1为芯板的上层铜箔厚度，h2为芯板的下层铜箔厚度；
当分析单元为至少两块芯板结构时，分析单元的弹性模量通过以下公式计算：
6.根据权利要求4所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，半固化片的固化收缩应力δPP通过以下步骤获得：
在半固化片四周做定位标识并测试各标识之间的尺寸；
在半固化片上下覆盖铜箔进行压合，压合后除去离型材料，测试各标识之间的尺寸并计算变化值△L2；
测试半固化片完全固化后的弹性模量EPP、热膨胀系数αPP以及压合时采用的镜面钢板的热膨胀系数αs，则单张半固化片的固化收缩应力δPP＝EPP×[△L2-40×(αs-αPP)]。
7.根据权利要求1所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，印制电路板中各层芯板的残余应力值εcore通过以下方法获得：
在芯板四周做至少三个定位标识；
烘板去除水分；
测试各标识之间的尺寸并记录；
将芯板置于烘箱中，在最大固化温度下参照热压程序的固化时间进行烘板，而后冷却至室温，测试各标识之间的尺寸并计算变化值，即为该层芯板的残余应力值εcore。
8.根据权利要求1～7任一项所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，所述印制电路板的各层芯板结构相同或相当，所述印制电路板的各层铜箔结构相同或相当。
9.根据权利要求1～7任一项所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，所述印制电路板的涨缩预测模型εPCB包括经向涨缩值εPCB1和纬向涨缩值εPCB2，各个阶段的各层尺寸变化率对应包括经向各层尺寸变化率和纬向各层尺寸变化率。
10.根据权利要求1～7任一项所述的印制电路板的涨缩预测模型，其特征在于，在导入新的印制电路板板材时，测试该印制电路板板材常用规格的芯板蚀刻后纯基材的热膨胀系数α1和弹性模量Eresin，以及常用规格的芯板的残余应力εcore，常用规格的半固化片的热膨胀系数αPP、弹性模量EPP和固化收缩应力δPP，以及常用规格的铜箔的热膨胀系数α2、弹性模量Ecu，建立印制电路板板材的材料涨缩特性参数库。
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| CN103237418A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-07 | 广州兴森快捷电路科技有限公司 | 印制电路板翘曲的判断方法 |
| CN106572600A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-04-19 | 江西景旺精密电路有限公司 | 一种新型pcb线性涨缩控制方法 |
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