[发明专利]一种减小印制电路板翘曲的叠层结构优化方法和系统

说明书

本发明提供了一种减小印制电路板翘曲的叠层结构优化方法和系统，设计初步的不同印制电路板叠层结构；对各印制电路板叠层结构进行特性阻抗的控制，确定合理的印制电路板叠层结构；对所述合理的印制电路板叠层结构分别建立印制电路板压合成型仿真所需的几何模型和数学模型，得到不同叠层结构对应的不同方案；求解不同方案对应的印制电路板在压合成型过程的温度场、固化度场、应力场、应变场和节点位移场，确定印制电路板压合后的翘曲变形形貌和翘曲量；确定翘曲量最小化的方案为最终方案。本发明能够满足信号完整性要求，同时能够控制或减小PCB在压合后的面外翘曲量，为后续回流焊接芯片和封装基板的IC封装过程可靠性奠定基础。

技术领域

本发明属于印制电路板技术领域，涉及一种减小印制电路板翘曲的叠层结构优化方法和系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着信息化的不断推进，印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)作为信息传输的载体在航空航天、工业物联网、汽车消费电子、智能设备等领域发挥着越来越重要的作用。随着器件的小型化和电路的精细化，传统PCB的制造过程面临着严峻的考验。由于组成PCB各材料的热膨胀系数不匹配和制造过程树脂的化学收缩效应，PCB在压合后将产生翘曲变形，这持续影响后续回流焊接芯片过程的质量，特别是对于超薄PCB和封装基板，翘曲量超过极限公差范围将引起表面贴装失效和焊点开裂等不良后果，从而增加制造成本和延缓PCB的设计和生产进程。

通过改变PCB的结构或材料来控制或减小PCB制造过程的翘曲量是改善PCB生产质量的方法之一。PCB的组成结构包含覆铜板和半固化片，其中覆铜板的上下两面已经蚀刻了电路图案，中间夹着一层电子玻纤布增强环氧树脂粘接片，常用材料FR-4；半固化片是树脂处于B阶状态的电子玻纤布增强环氧树脂复合材料预浸料，压合后树脂发生化学交联反应，变成C阶，将相邻的覆铜板牢固粘接起来，起可靠绝缘作用。由于电子玻纤布的存在，半固化片的经纱与纬纱轴向的力学性能不同；不同类型半固化片的力学性能也不同。

目前，PCB制造过程的翘曲控制研究大多基于实验研究，且仅限于尺寸较小的双层或四层PCB。若通过大量试验来确定PCB的叠层结构对PCB压合后翘曲的影响，不仅增加大量试验成本，而且受到环境因素和半固化片制造公差的影响，得到的结果难以发现规律；此外，对于高速高频信号线，还涉及到信号完整性、电磁兼容性等问题，PCB叠层结构的改变也会影响高速信号的传输可靠性，尤其是需要控制信号传输线的特性阻抗。阻抗的物理意义是对传输线传输方波信号或脉冲的阻力，当传输线每一个区域的瞬时阻抗都相同时，该阻抗成为传输线的特性阻抗。瞬时阻抗发生突变将引起信号反射和信号失真。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种减小印制电路板翘曲的叠层结构优化方法和系统，本发明一方面能够满足信号完整性要求，另一方面能够控制或减小PCB压合后的面外翘曲量，为后续回流焊接芯片和封装基板的集成电路(Integrated Circuit，简称IC)封装过程可靠性奠定基础。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种减小印制电路板翘曲的叠层结构优化方法，包括以下步骤：

设计初步的不同印制电路板叠层结构；

对各印制电路板叠层结构进行特性阻抗的控制，确定合理的印制电路板叠层结构；

对所述合理的印制电路板叠层结构分别建立印制电路板压合成型仿真所需的几何模型和数学模型，得到不同叠层结构对应的不同方案；

求解不同方案对应的印制电路板在压合成型过程的温度场、固化度场、应力场、应变场和节点位移场，确定印制电路板压合后的翘曲变形形貌和翘曲量；

确定翘曲量最小化的方案为最终方案。