预测封装基板蚀刻后翘曲的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路板制造技术领域，特别是涉及一种预测封装基板蚀刻后翘曲的方 法。
【背景技术】
[0002] 随着1C封装基板的不断发展，产品也向轻、薄、短、小的方向不断发展，但是，随之 而来的是产品翘曲问题也越来越严重，细微的翘曲都会造成后续封装产品失效。并且客户 对于基板的翘曲要求也是越来越高，一般客户的要求为翘曲度<0.5%，但在实际生产过程 中，翘曲度不符合要求的问题出现的比例较高，翘曲问题已经成为了生产中的重大品质问 题，亟待解决。
【发明内容】
[0003] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种预测封装基板蚀刻后翘曲的方法，采用该 方法，可以在产品制作前给出翘曲预警，提前对翘曲进行设计方面的改善，很好地减少了翘 曲问题的产生。
[0004] -种预测封装基板蚀刻后翘曲的方法，包括以下步骤：
[0005] 获取待蚀刻封装基板的尺寸、板厚、铜厚、芯板弹性模量和该封装基板插件面及焊 锡面蚀刻后的预定残铜率；
[0006] 分析封装基板压合产生翘曲的受力情况，建立曲率与压合产生等效力之间相互关 系的数学模型;再根据蚀刻产生的蚀刻力与压合产生的等效力使封装基板产生翘曲的曲率 相等，建立曲率与蚀刻力之间相互关系的数学模型；
[0007] 获取蚀刻力参数值，带入上述曲率与蚀刻力之间相互关系的数学模型，通过计算 得到蚀刻翘曲参数。
[0008] 本发明人在长期一线实践经验的基础上，经过分析后认为，影响封装基板蚀刻后 翘曲的主要因素有产品尺寸，铜厚，板厚和残铜率差异等。并在上述研究基础上，反复考察 各因素对翘曲的影响程度、方式后，本发明人提出了一种预测封装基板蚀刻后翘曲的方法， 该方法通过对封装基板的蚀刻过程进行力学分析，建立数学模型，并利用数学模型进行计 算，能够得到蚀刻翘曲参数，对封装基板蚀刻后的翘曲进行预测。
[0009] 在其中一个实施例中，所述蚀刻翘曲参数包括翘曲高度、翘曲最大值和翘曲度。可 根据实际情况，以不同的翘曲参数来预测、反映翘曲的程度。
[0010]在其中一个实施例中，所述翘曲高度的计算方法为：
[0011]
[0012]其中:m为封装基板的翘曲高度；
[0013] L为封装基板的长边长；
[0014] FL为蚀刻力；
[0015] XCS为封装基板插件面蚀刻后的预定残铜率；
[0016] XSS为封装基板焊锡面蚀刻后的预定残铜率；
[0017] E为芯板弹性模量；
[0018] a为封装基板的短边长；
[0019] h为封装基板的板厚。
[0020] 在其中一个实施例中，所沭曲率与压合产生等效力之间相互关系的数学模型为： [0021]
[0022] 其中：K为曲率；
[0023] R为曲率半径；
[0024] Θ为封装基板翘曲的角度；
[0025] L为封装基板的长边长；
[0026] Μ为使封装基板产生翘曲的力矩；
[0027] Ε为芯板弹性模量；
[0028] a为封装基板的短边长；
[0029] h为封装基板的板厚。
[0030] 在其中一个实施例中，所述曲率与蚀刻力之间相互关系的数学模型为：
[0031]
[0032]其中:Fl为蚀刻力；
[0033] E为芯板弹性模量；
[0034] a为封装基板的短边长；
[0035] h为封装基板的板厚；
[0036] m为封装基板的翘曲高度；
[0037] L为封装基板的长边长；
[0038] XCS为封装基板插件面蚀刻后的预定残铜率；
[0039] Xss为封装基板焊锡面蚀刻后的预定残铜率。
[0040] 在其中一个实施例中，所述蚀刻力参数值的获取方法为:预先通过对不同芯板厚 度、不同铜厚、插件面及焊锡面蚀刻后的不同残铜率的板材进行测试，得到不同条件下的翘 曲高度m，带入上述蚀刻力的计算表达式，拟合出不同条件下所对应的蚀刻力，建立数据库， 根据具体条件调用该蚀刻力数据库，得到所需蚀刻力参数值。通过建立参数数据库，便于数 据的利用。并且，通过上述实际生产的修正，能够提高预测准确性。
[0041] 在其中一个实施例中，所述封装基板为两层芯板压合的封装基板。该方法特别适 合于两层芯板压合的封装基板，预测准确率可达80 %以上。
[0042] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0043] 本发明的一种预测封装基板蚀刻后翘曲的方法，通过对封装基板的蚀刻过程进行 力学分析，建立数学模型，并利用数学模型进行计算，能够预测得到蚀刻翘曲参数，对封装 基板蚀刻后的翘曲进行预测。从而可以在产品制作前给出翘曲预警，提前对翘曲进行设计 方面的改善，很好地减少了翘曲问题的产生。
[0044] 并且，该方法还通过生产实际数据对模型进行了优化，并建立参数数据库，在蚀刻 翘曲预测中，只要获取相应的产品信息即可算出该产品在蚀刻后的翘曲情况。该方法首次 采用模型推导加实际生产修正的模式建立了封装基板蚀刻后翘曲预测系统，能够在产品制 作前提前预警，提早预防风险，并提前进行相应的改善。针对常规型号板材，该方法的预测 准确度可以达到80%以上。
【附图说明】
[0045] 图1为实施例1中对封装基板蚀刻翘曲进行的受力分析示意图。
【具体实施方式】
[0046] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻 全面。
[0047] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0048] 实施例1
[0049] -种预测封装基板蚀刻后翘曲的方法，通过以下步骤建立：
[0050] 影响封装基板蚀刻后翘曲的主要因素有以下四个方面:产品尺寸，铜厚，板厚和残 铜率差异。
[0051] 对蚀刻翘曲进行受力分析，分析示意图如图1所示。受力分析时用等效切向力^来 代替层间应力积分，Fi产生的力矩为M。假设翘曲形状为圆弧，翘曲角为Θ。在压合过程中，等 效力^破坏了芯板的力学平衡，在力矩Μ的作用下开始弯曲，芯板两侧形变产生了抵抗弯曲 的内应力，形成"抵抗"力矩，两个方向的力矩最终达到平衡，弯曲过程停止。
[0052]参考图1，有几何关系可得：
[0053]
[0054] 其中：Θ为封装基板翘曲的角度;m为封装基板的翘曲高度;L为封装基板的长边长； [0055] 应力f的表达式为：
[0056]
[0057] 其中：E为芯板弹性模量;〇为应力；△ L为如图所示的上表面与中性面的差值;y为 以中性面为X轴建立坐标系后的Y