在PCB制造过程中,许多工作人员可能会碰见PCB尺寸涨缩,一旦出现该现象,可能影响产品精度,因此工程师需要重点了解导致PCB涨缩的原因,以此解决问题。

一、材料因素
1. 基材热膨胀系数(CTE)不匹配
铜箔CTE约为17 ppm/°C,而FR4基材XY方向CTE为12-16 ppm/°C,Z方向高达50-70 ppm/°C。
压合后冷却时,两者收缩率差异导致翘曲或局部涨缩。
2. 预浸材料(PP)收缩特性
PP在60℃~90℃或145℃以上高温下会发生尺寸收缩。
裁板时刀具摩擦产生的局部高温可能触发PP收缩。
3. 树脂固化收缩
压合过程中,树脂在高温高压下固化,冷却后因热胀冷缩效应产生内应力,导致板材尺寸变化(通常为收缩)。
二、工艺因素
1. 压合热应力与冷却收缩
树脂固化特性:压合时,多层PCB的树脂在高温高压下固化,冷却后因热胀冷缩效应产生内应力,导致板材尺寸变化(通常为收缩)。
玻璃化转变温度(Tg)影响:若压合温度接近或超过基材的Tg值,树脂流动性增强,冷却后收缩更明显。
2. 图形转移温度变化
曝光、显影、蚀刻等步骤涉及加热或化学药液处理,温度波动导致基板局部膨胀或收缩。
干膜或湿膜在曝光后固化收缩,影响图形尺寸稳定性。
3. 激光加工局部热应力
铜箔与基材CTE差异:激光加热后冷却可能引发层间应力,导致整体尺寸偏移。
高能激光可能烧蚀树脂或玻璃纤维,形成微裂纹或碳化区域,破坏材料均匀性。
4. 塞孔材料固化收缩
树脂基塞孔材料在高温固化时发生聚合收缩,导致孔壁受拉,影响PCB整体尺寸稳定性。
塞孔材料与基板的收缩率不同,冷却后可能引起局部应力,导致PCB轻微变形或涨缩。
三、环境因素
1. 温湿度变化
生产环境的温湿度波动导致基板吸湿或热胀冷缩。
吸湿性基材(如PP片)在压合后吸潮膨胀,或干燥后收缩。
2. 存储与运输条件
裁切后的基板若未及时生产,长时间存放可能因环境湿度吸收内应力,导致后续图形转移时尺寸变化。
四、设计因素
1. 拼板设计不对称性
非对称结构设计的拼板,对不同分布区域的成品PCB图形尺寸一致性影响显著。
在激光盲孔钻孔及外层图形转移曝光/阻焊剂曝光/字符印刷过程中,非对称设计板件对准度更难控制。
2. 内层铜层分布不均
多层板内层铜层分布不均导致CTE不对称,引发变形。
优化叠层设计,确保铜箔分布对称,或在关键层间选用相近CTE材料。
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