尹建洪 葉錦榮

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523039）

覆銅板（CCL）或印制電路板（PCB）基材的表面樹脂層，一般理解為在絕緣介質(zhì)層中增強材料玻璃纖維布與銅箔之間的一層絕緣樹脂層。表面樹脂層厚度可能會一定程度上影響印制電路板的相關(guān)基材特性或絕緣可靠性。比如說，表面樹脂層厚度過低，絕緣基材中玻璃纖維布交織點上方樹脂含量不足，可能導(dǎo)致玻璃纖維布交織點與銅箔局部接觸，從而產(chǎn)生一定的絕緣可靠性潛在風(fēng)險（如到電阻極絲CAF失效）。因此，一般的印制板疊層設(shè)計，尤其是涉及高可靠性或高壓應(yīng)用需求，除考慮整板厚度外，還建議考慮合適的絕緣層樹脂含量和樹脂層厚度，以保證材料的綜合性能。理論的表面樹脂層厚度可通過計算獲得，但實際測量和驗證時，厚度數(shù)據(jù)容易受到測量位置的變化而波動導(dǎo)致結(jié)果不夠準確，故如何準確測量并如實反映最小的表面樹脂層厚度是目前行業(yè)的技術(shù)難點之一。

1 表面樹脂層厚度的測量方法

對于表面樹脂層厚度的實際測量，目前常規(guī)的垂直切片方法，通過金相顯微鏡或電子顯微鏡讀取玻璃纖維交織點與銅箔之間的樹脂層厚度即可?？墒?，在實際操作中此方法存在較明顯的不足，由于垂直切片僅能反映研磨截面的特征，而玻璃纖維布為平紋布，在玻璃紗交織處并不是完全平整的，而是呈現(xiàn)一定的交織弧度，這勢必造成不同的截面位置所讀取的樹脂層厚度存在差異，因此常規(guī)的垂直切片容易引起厚度誤判，相關(guān)厚度數(shù)據(jù)隨著切片的位置變化而波動。

為了獲得相對準確結(jié)果，也可定位同一玻璃纖維紗交織點，結(jié)合多次控深研磨獲得不同的厚度數(shù)據(jù)，基于多組數(shù)據(jù)確定最小的表面樹脂層厚度。此方法在一定程度上可以較準確獲得表面樹脂層厚度分布，但存在操作相對復(fù)雜、耗時和研磨深度不易控制等因素影響。

2 優(yōu)化預(yù)制樣理論依據(jù)

常規(guī)的覆銅板或印制板基材通常采用E-glass玻璃纖維布作為增強材料，此類玻璃纖維布為平紋交織布，經(jīng)緯向具有規(guī)則的凹凸弧度表面，如圖1所示。

圖1 7628玻璃纖維布平面與傾斜基準線

由于玻璃纖維布為平紋布，交織點并不是完全平整且表現(xiàn)出一定的交織弧度，這勢必會引起不同的截面位置所讀取的表面樹脂層厚度存在一定差異?；诓ＡЮw維布的特點，本方法優(yōu)化截面方向，考慮選擇性地傾斜于經(jīng)向或緯向預(yù)制樣，具體是以經(jīng)向或緯向作為水平基準，再以一定的傾斜高度或角度制定取樣基準線，采用傾斜基準線進行預(yù)制樣和垂直切片。

采用傾斜的基準線制作的垂直切片，可見截面能斜跨不同的玻璃紗交織點的不同位置（如圖1所示）。各玻璃紗交織點上方的樹脂層厚度是隨著交切位置的差異而變化的（如圖2所示），各玻璃紗交織點隨著截面交切位置而變化，對應(yīng)的上方樹脂層厚度也隨之變化。其中交織點的中心頂點位置可理解為最小的表面樹脂層厚度。在觀察垂直切片時，通過測量連續(xù)玻璃紗交織點上方的樹脂層厚度數(shù)據(jù)，可獲得連續(xù)性的厚度數(shù)據(jù)分布和確定較準確的最小樹脂層厚度。此方法通過優(yōu)化預(yù)制樣，一次垂直切片可獲得較為準確的厚度數(shù)據(jù)需求，操作簡便、省時。

圖2 傾斜預(yù)制樣垂直截面實例

3 傾斜預(yù)制樣切片評估過程

3.1 預(yù)制樣傾斜高度

采用15 mm寬度的切片尺寸基準，通過調(diào)整傾斜基準線的高度，控制斜跨不同數(shù)量的玻璃紗，原則上可以獲得相應(yīng)個數(shù)最小表面樹脂層厚度。

根據(jù)不同玻璃纖維布的經(jīng)緯紗密度，可以理論計算出各主要型號玻璃纖維布的單根紗寬度，如表1所示。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，7628玻璃纖維布單根紗的寬度經(jīng)向約0.6 mm，緯向約0.8 mm，其他薄型玻璃纖維布則略小于0.5 mm，如果傾斜高度在1 mm以上，理論上可以斜跨至少一根玻璃紗以上，可得出連續(xù)性的表面樹脂層厚度變化數(shù)據(jù)。隨著傾斜高度的增大，斜跨的玻璃紗數(shù)也就增多，數(shù)據(jù)的變化梯度也就相應(yīng)變大。

表1 主要玻璃纖維布的單根紗寬度

為了評估較為合適的傾斜高度或角度范圍，本次試驗采用1.5 mm厚板和0.10 mm薄板作為分析樣本，涉及7628和3313玻璃纖維布，采用不同高度的傾斜基準線進行預(yù)制樣，如圖3實例和表2所示。

圖3 傾斜預(yù)制樣方式

表2 傾斜高度考察方案

3.2 垂直切片表面樹脂層測量

采用金相顯微鏡進行表面樹脂層觀察，并連續(xù)測量最外層玻璃纖維布交織點與銅箔之間的最小絕緣層間距。由于是平紋交織布，所讀取的連續(xù)數(shù)據(jù)應(yīng)交錯分別對應(yīng)于經(jīng)紗和緯紗交織點上方樹脂層，所以間隔取數(shù)分為兩組數(shù)據(jù)進行分析，連線如圖4所示。7628玻璃纖維布的單根玻璃紗寬度約0.6 mm～0.8 mm，通過選擇性傾斜預(yù)制樣，各垂直切片基本上都能測量最小表面樹脂層厚度；另外，因傾斜高度差異，斜跨玻璃紗數(shù)不同，數(shù)據(jù)連續(xù)變化的梯度存在波動。

根據(jù)圖4數(shù)據(jù)分析，若傾斜高度過小，表面樹脂層厚度數(shù)據(jù)變化梯度不夠，未必能夠得出最小值結(jié)果；若傾斜高度過大，數(shù)據(jù)變化梯度過大則連續(xù)性不好，但也基本滿足最小值測量。對此，為了獲得較優(yōu)的數(shù)據(jù)分布和連續(xù)性，對于7628玻璃纖維布等厚布來說，建議傾斜高度至少3倍于單紗寬度，大致3 mm～5 mm范圍，可獲得較好的連續(xù)性厚度數(shù)據(jù)分布和相對準確的最小表面樹脂層厚度。

圖4 15 mm厚板傾斜預(yù)制垂直切片分析

3313玻璃纖維布單根紗的寬度約0.4 mm，傾斜高度2～3 mm可以斜跨約4-6根紗，理論上可以獲得4～6個最小表面樹脂層厚度數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，單組數(shù)據(jù)確實可見4～5個低點，雖然并非所有數(shù)據(jù)均符合最小值要求，整體上還是能較準確反映最小表面樹脂層厚度，故對于薄型玻璃纖維布2～4 mm傾斜高度仍然是比較好的范圍。

3.3 評估結(jié)果

綜合上述樣品評估，通過優(yōu)化預(yù)制樣垂直切片測量表面樹脂層厚度，在理論上和實際上均是可行的，而且對于薄型和厚型玻璃纖維布也均適用，較為優(yōu)選的傾斜高度約3～5 mm（15 mm寬度基準），轉(zhuǎn)換為傾斜角度約10～20度，通過連續(xù)測量玻璃紗交織點上方樹脂層厚度數(shù)據(jù)，可以較準確和便捷地得出最小表面樹脂層厚度及其均值（較為簡便的，也可以利用金相顯微鏡直接測量玻璃紗交織點最小厚度后取均值，結(jié)果也接近實際水平）。

4 結(jié)論

通過對實際CCL樣品的評估和分析，采用傾斜基準線預(yù)制樣的垂直切片對表面樹脂層厚度的測量有實際上的操作意義，較為優(yōu)選的傾斜角度10～20°，能獲得較好的連續(xù)性數(shù)據(jù)和最小表面樹脂層厚度均值。較為簡便的，也可以直接通過垂直切片測量厚度最小值后取均值獲得結(jié)果。采用以上優(yōu)化預(yù)制樣的方式，能獲得相對更準確地測量結(jié)果，且能避免傳統(tǒng)垂直切片因研磨位置波動而測量不準確的缺點，相對省時、操作方便。