高TG板的加工難點(diǎn)？如何避免層壓分層與開裂？
在5G通信、高端服務(wù)器、汽車電子以及航空航天等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展中，電子產(chǎn)品對(duì)于耐高溫性、長(zhǎng)期可靠性要求日益嚴(yán)苛。高TG印制電路板（TG值通?！?70℃，遠(yuǎn)超常規(guī)FR-4的130-140℃） 因其卓越的高溫尺寸穩(wěn)定性、抗熱老化能力與低Z軸熱膨脹系數(shù)，成為支撐這些尖端應(yīng)用的基石。然而，高TG板材固有的脆性和熱特性，使其在加工過程中面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，層壓分層和開裂問題尤為突出，嚴(yán)重影響良率和最終產(chǎn)品可靠性。
高TG板加工的核心難點(diǎn)：
- 材料特性帶來的挑戰(zhàn)：
- 硬度高、脆性大： 高TG板材樹脂體系通常硬度更高，但同時(shí)脆性也顯著增大，使其在機(jī)械加工（特別是鉆孔、銑切、V割）時(shí)更容易出現(xiàn)微裂紋或崩邊，這些微小損傷往往是后續(xù)層壓或熱沖擊后開裂的隱患點(diǎn)。
- 熱膨脹系數(shù)（CTE）復(fù)雜： 高TG板材在XY方向的CTE通常較低，但在Z軸方向（垂直于板面）的CTE在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）點(diǎn)前后變化顯著。當(dāng)與銅箔、半固化片（PP）或其他材料組合時(shí)，不同材料在層壓和后續(xù)回流焊等熱過程中的膨脹收縮差異，會(huì)產(chǎn)生巨大的內(nèi)部應(yīng)力，極易導(dǎo)致層間分離（分層）或內(nèi)層銅走線斷裂（內(nèi)層開裂）。
- 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）高： 雖然這是其優(yōu)勢(shì)，但也意味著達(dá)到樹脂充分流動(dòng)所需的層壓溫度更高（通常需要210°C-230°C或更高），對(duì)層壓設(shè)備和工藝控制（升溫速率、壓力曲線）提出了更嚴(yán)苛的要求。溫度、壓力控制不當(dāng)極易導(dǎo)致樹脂流動(dòng)不良、固化不充分或受熱應(yīng)力損傷。
- 鉆孔加工難點(diǎn)：
- 鉆頭磨損快： 高硬度導(dǎo)致鉆頭磨損加速，孔壁質(zhì)量（粗糙度）下降，環(huán)氧樹脂污染（膩污）現(xiàn)象更嚴(yán)重，影響孔金屬化可靠性。
- 孔壁微裂紋風(fēng)險(xiǎn)高： 材料脆性和鉆孔應(yīng)力更易在孔壁產(chǎn)生微小裂紋，在后續(xù)熱應(yīng)力（如沉銅、電鍍、熱風(fēng)整平、回流焊）作用下，裂紋可能擴(kuò)展，引發(fā)銅層斷裂或孔壁與基材分離（孔壁環(huán)裂）。
- 疊板高度限制： 為保證孔質(zhì)量，通常需要降低疊板高度，犧牲鉆孔效率。
- 層壓工藝難點(diǎn)（核心難點(diǎn)）：
- 樹脂流動(dòng)性控制： 高TG樹脂在高溫下粘度高、流動(dòng)性窗口窄。層壓升溫速率過快或壓力施加過早，可能導(dǎo)致樹脂被過度擠出（流膠過多），造成局部樹脂不足、玻纖布暴露，導(dǎo)致結(jié)合力下降和分層風(fēng)險(xiǎn)。升溫過慢則可能固化不充分。
- 內(nèi)部應(yīng)力集中： 復(fù)雜的CTE差異、高Tg帶來的高固化溫度、冷卻速率控制不當(dāng)，都會(huì)在產(chǎn)品內(nèi)部積聚巨大的熱應(yīng)力/殘余應(yīng)力。這些應(yīng)力在后續(xù)加工（如阻焊固化、熱風(fēng)整平、元器件焊接、環(huán)境冷熱沖擊）或長(zhǎng)期使用中釋放，是導(dǎo)致層壓分層（尤其是板邊、孔密集區(qū)、厚銅區(qū)域、厚薄不均過渡區(qū)）和內(nèi)層線路開裂的根本原因之一。
- “爆板”風(fēng)險(xiǎn)： 在焊接（特別是無鉛高溫回流焊峰值可達(dá)260℃+）或熱風(fēng)整平（約265℃）等高溫制程中，如果板材內(nèi)部存在水分或揮發(fā)物，或者內(nèi)部應(yīng)力過大，會(huì)瞬間汽化膨脹，產(chǎn)生氣體壓力，導(dǎo)致局部乃至大面積的分層爆裂，即俗稱的“爆板”。
- 內(nèi)層處理與多層對(duì)位：
- 內(nèi)層氧化/棕化處理效果： 高TG板材表面活性可能與普通FR-4不同，需要優(yōu)化氧化/棕化處理工藝參數(shù)，確保內(nèi)層銅與PP之間足夠強(qiáng)的化學(xué)鍵合力，這是抵抗分層的重要防線。
- 尺寸穩(wěn)定性： 高TG板材在加工過程中的吸濕膨脹和熱過程（蝕刻、層壓、烘烤）中的尺寸變化控制更具挑戰(zhàn)性，對(duì)高精度多層板的對(duì)位（Layer to Layer Registration）影響更大。
如何避免高TG板層壓分層與開裂？
克服高TG板加工難題，特別是防止層壓分層和開裂，需要從材料選擇、工藝優(yōu)化和過程控制等多個(gè)維度入手：
- 選材匹配與評(píng)估：
- 板材選擇： 充分了解不同供應(yīng)商高TG板材的具體特性（樹脂體系、Tg值、CTE-X/Y/Z、耐熱性、耐CAF性、剝離強(qiáng)度等），根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（層數(shù)、厚徑比、銅厚分布）和應(yīng)用環(huán)境（最高工作溫度、焊接溫度曲線）選擇最匹配的芯板和半固化片（PP）。選擇具有更低Z軸CTE、更高韌性（較低的彈性模量或模量變化）的板材，能有效降低應(yīng)力。
- PP匹配： 選擇與高TG芯板樹脂體系兼容性良好的PP，確保樹脂流動(dòng)性和固化特性相互匹配。PP的樹脂含量（RC%）和膠化時(shí)間（Gel Time）是關(guān)鍵參數(shù)。
- 嚴(yán)格控制來料存儲(chǔ)與預(yù)處理：
- 防潮管理： 高TG板材（尤其是未開料的整張大料）和PP必須存儲(chǔ)在恒溫恒濕（如溫度22±2℃，濕度50±10%RH）環(huán)境中。開料后，內(nèi)層芯板和外層銅箔應(yīng)及時(shí)投入生產(chǎn)流轉(zhuǎn)或在烘箱中暫存（如120℃烘烤2小時(shí)）。
- 烘烤除濕： 這是極其關(guān)鍵的步驟！層壓前，所有內(nèi)層芯板（經(jīng)蝕刻、氧化處理后）和PP必須進(jìn)行充分烘烤，徹底去除板材吸收的水分和低分子揮發(fā)物。典型條件是120-150℃烘烤1-4小時(shí)（具體時(shí)間根據(jù)板材厚度、尺寸、原始濕度調(diào)整）。殘留水分是爆板和分層的最大誘因之一。
- 優(yōu)化層壓工藝參數(shù)：
- **升溫速率控制