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一文搞懂PCB层压工艺的关键步骤与参数控制

  • 2025-09-11 14:53:00
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PCB 层压工艺是将多层基材、铜箔、半固化片(PP)通过高温高压固化,形成一体化电路板的核心工序。该工艺涉及叠层设计、压合参数设置、冷却控制等多个关键环节,每个环节的参数偏差都可能导致层间分层、气泡、翘曲等缺陷。掌握工艺关键步骤与参数控制要点,是提升 PCB 层压良率的核心手段。

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叠层设计是层压工艺的前期基础,直接影响电路板的结构稳定性和信号传输性能。在叠层设计阶段,需重点考虑以下因素:一是层间厚度匹配,半固化片的数量和型号需根据设计厚度选择,通常每片半固化片的厚度在 0.1-0.3mm 之间,叠层时需确保总厚度偏差不超过 ±10%;二是铜箔分布均匀性,避免局部铜箔密度过高导致的压力分布不均,可通过添加假铜皮、调整图形分布等方式优化;三是层间对准精度,需在基材上设计定位孔,确保各层对准偏差控制在 0.1mm 以内。此外,对于高频 PCB,叠层设计还需考虑电磁屏蔽需求,通过设置接地层、隔离层等方式减少信号干扰。


压合参数控制是层压工艺的核心环节,主要包括温度、压力、时间三大参数,三者需形成协同匹配的工艺曲线。温度参数的控制分为升温、恒温、降温三个阶段:升温阶段需控制升温速率(通常为 2-5℃/min),避免因升温过快导致半固化片树脂流动不均;恒温阶段的温度需根据半固化片的固化特性确定,通常比树脂 Tg 值高 20-30℃,保温时间一般为 30-60min,确保树脂充分固化;降温阶段需控制降温速率(1-3℃/min),防止因温差过大产生内应力。


压力参数的设置需与温度曲线协同配合,通常分为低压预热、高压固化两个阶段。在升温阶段,施加低压(0.5-1.0MPa)可促进半固化片树脂流动,排出层间空气;当温度达到树脂固化温度时,需将压力提升至 2.0-4.0MPa,确保树脂与基材、铜箔紧密结合,同时抑制气泡产生。压力保持时间需与恒温时间匹配,通常从高压施加开始,持续至降温阶段结束。需要注意的是,压力分布均匀性至关重要,可通过采用多点压力传感器实时监测,确保层压腔内各点压力偏差不超过 ±5%。


时间参数的控制需根据半固化片的固化反应动力学确定,过短的固化时间会导致树脂固化不充分,降低层间结合强度;过长则可能导致树脂老化脆化,影响电路板的机械性能。通常需通过差示扫描量热法(DSC)测试半固化片的固化反应曲线,确定最佳固化时间。此外,层压过程中的真空度控制也不容忽视,真空度需保持在 - 0.095MPa 以下,以有效排出层间空气和挥发物,减少气泡缺陷。


后处理工序是确保层压质量的重要补充,主要包括脱模、修边、烘烤三个步骤。脱模过程需控制脱模速度(通常为 5-10mm/min),避免因速度过快导致电路板变形;修边工序需去除层压过程中产生的溢胶,确保板边平整,尺寸精度符合设计要求;烘烤工序则是在 120-150℃下保温 2-4h,进一步消除内应力,提升电路板的尺寸稳定性。此外,后处理阶段还需对层压后的 PCB 进行外观检查和性能测试,外观检查重点关注是否存在分层、气泡、翘曲等缺陷,性能测试则包括介电性能、热稳定性、机械强度等指标的检测。


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