壓板培訓(xùn)資料.doc

一、 引言、PCB發(fā)展簡(jiǎn)史:印制電路基本概念在本世紀(jì)初已有人在專(zhuān)利中提出過(guò),1947年美國(guó)航空局和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)起了印制電路首次技術(shù)討論會(huì),當(dāng)時(shí)列出了26種不同的印制電路制造方法.并歸納為六類(lèi):涂料法、噴涂法、化學(xué)沉積法、真空蒸發(fā)法、模壓法和粉壓法.當(dāng)時(shí)這些方法都未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn), 直到五十的年代初期,由于銅箔和層壓板的粘合問(wèn)題得到解決,覆銅層壓板性能穩(wěn)定可靠,并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),銅箔蝕刻法,成為印制板制造技術(shù)的主流,一直發(fā)展至今.六十年代,孔金屬化雙面印制和多層印制板實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn),七十年代收于大規(guī)模集成電路和電子計(jì)算機(jī)和迅速發(fā)展,八十年代表面安裝技術(shù)和九十年代多芯片組裝技術(shù)的迅速發(fā)展推動(dòng)了印制板生產(chǎn)技術(shù)的繼續(xù)進(jìn)步,一批新材料、新設(shè)備、新測(cè)試儀器相繼涌現(xiàn).印制電路生產(chǎn)動(dòng)手術(shù)進(jìn)一步向高密度,細(xì)導(dǎo)線,多層,高可靠性、低成本和自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)的方向發(fā)展.我國(guó)從五十年代中期開(kāi)始了單面印制板的研制.首先應(yīng)用于半導(dǎo)體收音機(jī)中.六十年代中自力更生地開(kāi)發(fā)了我國(guó)的覆箔板基材,使銅箔蝕刻法成為我國(guó)PCB生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝.六十年代已能大批量地生產(chǎn)單面板,小批量生產(chǎn)雙面金屬化孔印制 ,并在少數(shù)幾個(gè)單位開(kāi)始研制多層板.七十年代在國(guó)內(nèi)推廣了圖形電鍍蝕刻法工藝,但由于受到各種干擾,印制電路專(zhuān)用材料和專(zhuān)用設(shè)備沒(méi)有及時(shí)跟上,整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)水平落后于國(guó)外先進(jìn)水平.到了八十年代,由于改革、開(kāi)放政策的批引,不僅引進(jìn)了大量具有國(guó)外八十年代先進(jìn)水平的單面、雙面、多層印制板生產(chǎn)線,而且經(jīng)過(guò)十多年消化、吸收,較快地提高了我國(guó)印制電路生產(chǎn)技術(shù)水平.、我國(guó)PCB行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：1990年以來(lái)香港、臺(tái)灣地區(qū)及日本等外國(guó)PCB廠商紛紛來(lái)到我國(guó)合資或獨(dú)資設(shè)廠，使我國(guó)PCB生產(chǎn)產(chǎn)量猛增，發(fā)展很快。1995年全國(guó)印制電路行業(yè)協(xié)會(huì)進(jìn)行了一次全國(guó)調(diào)查，共調(diào)查了全國(guó)459個(gè)印制電路板生產(chǎn)企業(yè)，其中包括國(guó)營(yíng)企業(yè)128個(gè)，集體企業(yè)125個(gè)，合資企業(yè)86個(gè)，私營(yíng)企業(yè)22個(gè)，外資企業(yè)98個(gè)。合計(jì)印制板總產(chǎn)量已達(dá)1656萬(wàn)平方米，其中雙面板為362萬(wàn)平方米，多層板為124萬(wàn)平方米，總銷(xiāo)售額為90億元人民幣(約11億美元)。美IPC協(xié)會(huì)的資料公布中國(guó)包括香港地區(qū)1994年印制電路銷(xiāo)售額為11.7億美元，已占世界總額的5.5，居世界第四位，在生產(chǎn)技術(shù)上，由于大量引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，大大縮短了和國(guó)外的差距，取得了很大的進(jìn)步。但我國(guó)的PCB企業(yè)大都規(guī)模較小，人均年銷(xiāo)售額和工業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率較低，技術(shù)水平較低。、在電子設(shè)備中的地位和功能是電子工業(yè)重要的電子部件之一，幾乎每種電子設(shè)備,小到電子手表,計(jì)算器,大到計(jì)算機(jī),通訊電子設(shè)備,軍用的武器系統(tǒng),只要有集成電路等電子元器件,為了它們之間電氣互連,都要使用印制板.在較大型的電子產(chǎn)品研制過(guò)程中,最基本的成功因素是該產(chǎn)品的印制板的設(shè)計(jì)、文件編制的制造。的設(shè)計(jì)的制造質(zhì)量直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量的成本,甚至?xí)?dǎo)致一家公司的成敗.印制電路在電子設(shè)備中有如下功能：（） 供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支撐. （） 實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣接或電絕緣.提供所要求的電氣特性,如特性阻抗等. （） 為自動(dòng)錫焊提供阻焊圖形,為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形. （） 電子設(shè)備采用印制板后由于同類(lèi)印制板的一致性,從而避免了人工接線的差錯(cuò),并可實(shí)現(xiàn)電子元器件自動(dòng)插裝或貼裝、自動(dòng)錫焊、自動(dòng)檢測(cè).保證了電子設(shè)備的質(zhì)量,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低了成本,并便于維修.從單面發(fā)展到雙面、多層和撓性,并仍保持各自的發(fā)展趨勢(shì).由于不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展,不斷縮小體積，減輕成本，提高性能,使得在未來(lái)電子設(shè)備的發(fā)展過(guò)程中,仍然保持強(qiáng)大的生命力.二、壓合工藝、 主要流程 ：棕化開(kāi)預(yù)排排板壓合拆板成型包裝。、 特殊板材：（1）HTg料隨著電子信息工業(yè)的發(fā)展，印制板的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，對(duì)印制板性能的要求也日趨多樣化。除具有常規(guī)PCB基材的性能外，還要求PCB基材能在高溫下穩(wěn)定工作，而一般FR-4板由于其玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）均在150以下,不能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。在一般FR-4板材的樹(shù)脂配方中引入部分三官能度及多官能度的環(huán)氧樹(shù)脂或引入部分酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂使其Tg由125130提高到160200,即所謂的High Tg。 High Tg可明顯改善板子Z軸方向的熱膨脹率(據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)在30260的升溫過(guò)程中普通FR-4的Z軸方向CTE為4.2，而High Tg的FR-4僅為1.8),從而有效保障多層板層間導(dǎo)通孔的電氣性能; （2）環(huán)保料 環(huán)保型覆銅板在生產(chǎn)、加工、應(yīng)用、火災(zāi)、廢棄處理（回收、掩埋、 燃燒） 過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，具體表現(xiàn)為： 不含鹵素、銻、紅磷等。 不含鉛、汞、鉻、鎘等重金屬。 燃燒性達(dá)到UL94 V-0級(jí)或V-1級(jí)（FR-4）。 一般性能達(dá)到IPC-4101A標(biāo)準(zhǔn)。 要求節(jié)能、能回收利用。3、內(nèi)層板氧化(棕化或黑化)：芯板要做氧化反應(yīng)并清洗干燥之后才能去壓合，作用有二點(diǎn)：a、 增加表面積、加強(qiáng)PP與表銅二者之間的附著力（Adhension）或固著力（Bondabitity）。b、在裸銅表面上產(chǎn)生一層致密的鈍化層（Passivation），以阻絕高溫下液膠中胺類(lèi)對(duì)銅面的影響。4、 膠片（Prepreg）：（1）、組成：由玻纖維布及半固化樹(shù)脂所組成的薄片，高溫時(shí)再固化，為多層板的粘合材料；（2）、種類(lèi)：常用PP有106、1080、2116及7628等種類(lèi)；（3）、主要物性有三種：膠含量（Resin Flow）、膠含量（Resin Content）、膠化時(shí)間（Gel）。5、壓合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）、優(yōu)先選用厚度較大的thin core（尺寸穩(wěn)定性相對(duì)較好）；（2）、優(yōu)先選用成本低之pp(對(duì)于同種玻璃布型prepreg,樹(shù)脂含量高低基本不影響價(jià)格)；（3）、優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)；（4）、介質(zhì)層厚度內(nèi)層銅箔厚度2； （5）、1-2層及n-1/n層間禁止單張使用低樹(shù)脂含量prepreg，如76281（n為層數(shù)）；（6）、對(duì)于有5張或以上的半固化片排在一起或介電層厚度大于25mil，除最外層與最里層使用prepreg外，中間prepreg用光板代替；（7）、第2層、n-1層為2oz底銅且1-2層及n-1/n層絕緣層厚度14mil時(shí)，禁止使用單張prepreg，最外層需用高樹(shù)脂含量prepreg，如2116、1080；（8）、內(nèi)層銅1oz的板，1-2層及n-1/n層使用1張prepreg時(shí),該prepreg需選用高樹(shù)脂含量，除76281外；（9）、內(nèi)層銅3oz的板禁止用單張PP,一般不用7628，須使用多張樹(shù)脂含量高的prepreg，如106、1080、2116（10）、對(duì)于含有無(wú)銅區(qū)大于33或15的多層板,芯板間一般不單張使用prepreg。6、壓合過(guò)程：a、傳統(tǒng)法典型做法是單床冷上冷下，在溫度上升的期間（約8分鐘）用5-25PSI的穩(wěn)壓軟化可流動(dòng)的膠逐漸將板冊(cè)中的氣泡趕走，到了8分鐘后膠的粘度已漸大故要提高壓力至250PSI 的全壓力將最接近邊緣的氣泡也擠出去并在170的高溫高壓下繼續(xù)使樹(shù)脂進(jìn)行延鍵及側(cè)鍵架橋之硬化45分鐘，然后在原床口保持原壓降溫約15分鐘做穩(wěn)定處理，當(dāng)板子下床后還要在140烤箱中烤3-4小時(shí)，進(jìn)一步硬化。b、樹(shù)脂的改變四層板增多后，多層壓合發(fā)生很大變化。為符合情勢(shì)，環(huán)氧樹(shù)脂的配方及膠片的處理也配合改變，F(xiàn)R-4環(huán)氧樹(shù)脂最大的改變是增多其凡立水中的加速劑的成分及添加酚醛樹(shù)脂或其他樹(shù)脂，使浸孕干固在玻璃布上的B-Satge環(huán)氧樹(shù)脂的分子量稍有增大，且有側(cè)鍵產(chǎn)生而有較大的密度及粘度，又讓此B-Satge再往C-Satge進(jìn)行的反應(yīng)性降低，使在高溫高壓之流量減少，可用這轉(zhuǎn)化時(shí)間增長(zhǎng)，因而適合大量壓板法之多疊高大板面之生產(chǎn)方式而改用較大的壓力，且完成壓板后之四層板也比傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂有更好的強(qiáng)度，如：尺寸穩(wěn)定性、抗化性、抗溶劑性。c、大量壓板法目前都是冷熱分床的大型化設(shè)備，少則四個(gè)開(kāi)口，多則十六個(gè)開(kāi)口，幾乎全是熱進(jìn)熱出，先做100-120min的熱硬化后再迅速同時(shí)推到冷床上，在高壓下冷壓穩(wěn)定約30-50min，即完成全部壓合過(guò)程。7、壓合程式設(shè)定壓合程式由Prepreg基本物性、玻璃轉(zhuǎn)化溫度及固化時(shí)間確定；（） 固化時(shí)間、玻璃轉(zhuǎn)化溫度及升溫速率直接影響壓合周期；（） 一般高壓段壓力設(shè)置為35050 PSI；8、層壓缺陷產(chǎn)生的原因及解決方法缺陷表現(xiàn)形式原因解決方法缺膠或樹(shù)脂含量不足外觀呈白色、顯露玻璃布織紋1.樹(shù)脂流動(dòng)度過(guò)高;2.預(yù)壓力偏高;3.加高壓時(shí)機(jī)不正確.4.粘結(jié)片的樹(shù)脂含量低,凝膠時(shí)間長(zhǎng),流動(dòng)性大.1.降低溫度或壓力2.降低預(yù)壓力;3.層壓中仔細(xì)觀察樹(shù)脂流動(dòng)狀況,壓力變化和溫升情況后,調(diào)整施加高壓的起始時(shí)間.4.調(diào)整預(yù)壓力溫度和加高壓的起始時(shí)間.氣泡或起泡外觀有微小氣泡群集或有限氣泡積聚或?qū)娱g局部分離1.預(yù)壓力偏低;2.溫度偏高且預(yù)壓和全壓間隔時(shí)間太長(zhǎng);3.樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)粘度高,加全壓時(shí)間太遲.4.揮發(fā)物含量偏高。5.粘結(jié)表面不清潔。6.活動(dòng)性差或預(yù)壓力不足。7.板溫偏低。1.提高預(yù)壓力;2.降溫、提高預(yù)壓力或縮短預(yù)壓周期3.應(yīng)對(duì)照時(shí)間-活動(dòng)關(guān)系曲線，使壓力、溫度和流動(dòng)性三者互相協(xié)調(diào).4.縮減預(yù)壓周期及降低溫升速度，或降低揮發(fā)物含量。5.加強(qiáng)清潔處理操作。6.提高預(yù)壓力或更換粘結(jié)片。7.檢查加熱器，調(diào)整熱壓模溫度。板面有凹坑，樹(shù)脂；皺褶表面導(dǎo)電層有凹坑，但未穿透或表面導(dǎo)電層被樹(shù)脂局部覆蓋。層壓膜板表面有殘留樹(shù)脂或有粘結(jié)片碎屑；離型紙或膜上粘結(jié)片碎屑或塵土，或起皺有皺褶。注意疊層間的空調(diào)潔凈系統(tǒng)并加強(qiáng)清理和檢查工作。內(nèi)層圖形位移內(nèi)層圖形偏離原位，產(chǎn)生短（斷）現(xiàn)象。1.內(nèi)層圖形銅箔的抗剝強(qiáng)度低或耐溫性差或線寬過(guò)細(xì)。2.預(yù)壓力過(guò)高；樹(shù)脂動(dòng)態(tài)粘度小。3.壓機(jī)模板不平行。1.改用高質(zhì)量?jī)?nèi)層覆箔板。2.降低預(yù)壓力或更換粘結(jié)片。3.調(diào)整模板。板厚不一致板厚不均勻或內(nèi)層板滑移。1.同一窗口的成型板總厚度不同。2.成型板內(nèi)印制板累加厚度偏差大；熱壓模板平行度差，疊層板能自由移位且整個(gè)疊層又偏移熱壓模板中心位置。1.調(diào)整到總厚度一致。2.調(diào)整厚度，選用厚度偏差小的覆銅箔板；調(diào)整熱壓膜板平行度，限制疊層板多答卷的自由度并力求安置疊層在熱壓模板中心區(qū)域。板局部超厚板面局部起泡凸起1.板內(nèi)夾入外來(lái)污物，塵土等固體顆粒。2.層壓模板的平整度差。1.加強(qiáng)操作環(huán)境的管理。2.修正層壓模板的平整度。板超厚或不足板厚超過(guò)上限或低于下限1.粘結(jié)片數(shù)量不對(duì)或玻璃布基厚度不合適（錯(cuò)用粘結(jié)片型號(hào)）或凝膠時(shí)間短（長(zhǎng)）。2.預(yù)壓力不足（太大）。1.檢查記錄，重新測(cè)定粘結(jié)片的特性指標(biāo)，以便調(diào)整層壓以數(shù)或更換粘結(jié)片。2.提高預(yù)壓力（降低預(yù)壓力）。層間錯(cuò)位層與層之間連接盤(pán)中心偏移1. 內(nèi)層材料的熱膨脹，粘結(jié)片的樹(shù)脂流動(dòng)。2. 層壓中的熱收縮。3. 層壓材料和模板的熱脹系數(shù)相差大。1.控制粘結(jié)片的特性。2.板材預(yù)先經(jīng)過(guò)熱處理。3.選用尺寸穩(wěn)定性好的內(nèi)層覆銅箔板和粘結(jié)片。耐熱沖擊性差受熱分層，起泡。1.內(nèi)層導(dǎo)體粗化或氧化質(zhì)量差；2.粘結(jié)片類(lèi)型或性能有誤或存放變質(zhì)。根據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)的處理。翹曲彎曲或扭曲1.非對(duì)稱(chēng)性結(jié)構(gòu)。2.固化周期不足。3.粘結(jié)片或內(nèi)層覆銅箔板的下料方向不一致。4.多層板內(nèi)使用不同生產(chǎn)廠的板材或粘結(jié)片。5.后固化釋壓后多層板處置不妥。1.力求布線設(shè)計(jì)密度對(duì)稱(chēng)和層壓中粘結(jié)片的對(duì)稱(chēng)放置。2.保證固化周期。3.力求下料方向一致。4.在一個(gè)組合模中使用同一生產(chǎn)廠生產(chǎn)的材料將是有益的。5.多層板在受壓下加熱到Tg以上，然后保壓冷卻