混合材料压合电路板翘曲探究

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1、混合材料压合电路板翘曲探究摘要通过碳氢化合物/陶瓷基材料(HydraCarbon/Ceramic)与FR-4材料混压实验，对混合材料压合电路板翘曲的三个因素：线路层的残铜率、高频材料与FR-4材料的芯板厚度差、FR-4材料的Tg值，进行全因子试验设计进行系统的研究，发现这三个因素与混合材料压合电路板翘曲的相关性。关键词碳氢化合物/陶瓷基材料；高频；混压；翘曲中图分类号:TN41文献标识码：A文章编号:1671-7597(2014)09-0057-01随着电子通信技术的发展，通讯频率越来越高，而高频信号传输，需要采用低介电常数(Dk)、低介电损耗(D

2、f)但价格昂贵的特殊材料，这些材料有氧酸脂、聚四氟乙烯/陶瓷基材料(PTFE/Ceramic)、碳氢化合物/陶瓷基材料(HydraCarbon/Ceramic)等高频材料，通常，这些高频材料的价格都比较昂贵，而降低成本是客户提高产品竞争力的一种重要手段，因此，客户在PCB结构设计上采用混合材料的叠层结构，即必要的信号层采用高频材料以满足信号传输的需要，其他线路层采用常规玻璃纤维环氧树脂FR-4材料,我们称之为混合材料压合电路板。这样的设计对成本控制极为有利，但也给电路板的生产过程带来了其他的一些问题，其中的一个突出问题是电路板在多次焊接贴装电子元件

3、的过程中出现翘曲，造成虚焊、漏焊、无法继续装配等问题。引起混压结构电路板翘曲的根源在于高频材料与FR-4材料在层压过程中的涨缩比例不同[1],影响材料涨缩的因素有：各线路层的残铜率、高频材料与FR-4材料的芯板厚度差、FR-4材料的Tg值。本文主要通过碳氢化合物/陶瓷基材料（HydraCarbon/Ceramic）+FR-4混压板件实验，对这三个因素进行系统的研究，以期为解决混压板件的翘曲提供一些思路。1实验设计1）叠层结构。###############1/2层高频材料0.762mm（碳氢化合物/陶瓷基，第1、2层均为高残铜率）=========

4、======FR-4半固化片2116RC52%===============FR-4半固化片2116RC52%###############3/4层FR-4材料芯板2）因子与水平设计。表1因子水平FR-4材料Tg值FR-4材料芯板厚度/mmFR-4材料层线路的残铜率①低0.430.15②高0.60.85设计L23全因子试验。2试验结果及数据分析1）全因子试验的结果，见表2。2）各因子主效应分析。FR-4材料Tg值的效应为0.1033,FR-4材料芯板厚度的效应为-0.6138,FR-4材料层的残铜率的效应为-0.8372,这说明：材料Tg值对翘曲无

5、明显影响；R-4材料层的残铜率、芯板厚度对翘曲有明显影响，且均为负相关性。表2试验编号FR-4板料Tg/°CFR-4材料芯板厚度/nunFR-4材料层的残铜率翘曲度/mmA①①①2.183B②②①2.1C②①②1.905D①①②1.778E①②②1.041F①②①2.03G②②②0.84H②①①2.6芯板厚度影响翘曲度的原因在于0.43ran芯板使用2张7628型玻璃纤维布，0.60mm芯板使用3张7628型玻璃纤维布，2张7628的收缩比3张7628大，因而翘曲度更大。残铜率影响翘曲度的原因在于铜面对芯板的具有束缚作用，减少FR-4材料芯板的收缩

6、，使得FR-4材料的收缩程度与陶瓷基材料接近，从而减少两种芯板的应力差，达到降低翘曲度的效果。（图1）3）各因子交互效应分析。通过计算，FR-4材料Tg值*FR-4材料芯板厚度的交互效应为-0.1687,FR-4材料Tg值*卩廿4材料层的残铜率的交互效应为-0.1403,FR-4材料芯板厚度*FR-4材料层的残铜率的交互效应为-0.2872,FR-4材料Tg值*FR-4材料芯板厚度*FR-4材料层的残铜率的交互效应为0.0048,且交互作用P值未出现，这说明：三个因子之间无明显的交互作用。交互作用图显示：在低残铜率情况下，普通Tg的翘曲度比高Tg的

7、小；在高残铜率的情况下，两者的无明显区别;无论在何种情况下，用厚芯板的翘曲比薄芯板的小，在高TG材料方面更加明显。（图2）3结论本文通过对残铜率、芯板厚度、材料Tg值三个因素进行全因子设计试验，确定残铜率、FR-4材料芯板厚度对于碳氢化合物/陶瓷基材料（HydraCarbon/Ceramic）+FR-4混压板件的翘曲具有明显的影响作用，此类板件在资料设计时可根据本文的试验结论进行优化设计，以避免翘曲影响板件的焊接使用。参考文献［1］华炎生，朱兴华，等•PTFE高频混压板问题解析［□•印制电路信息，2010（S1）