PCB層壓制程介紹

1、層壓制程介紹內(nèi)容介紹v流程介紹v原理介紹v物料介紹v定位系統(tǒng)介紹v工藝控制要點(diǎn)v層壓后性能的檢測(cè)v常見(jiàn)品質(zhì)問(wèn)題分析與對(duì)策v壓機(jī)故障時(shí)板件處理方法v層壓目前的生產(chǎn)條件流程介紹1-1.masslam 備料 預(yù)疊 疊板 壓板 拆板1-2.pinlam 備料 疊板 壓板 拆pin 拆板 流程介紹1-3疊合的示意圖原理介紹2-1.化學(xué)反應(yīng)機(jī)理2-2.流變學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)2-1化學(xué)反應(yīng)機(jī)理v2-1-1 單體：丙二酚及環(huán)氧氯丙烷v2-1-2 催化劑：雙氰胺v2-1-3 速化劑：苯二甲基胺及2-甲咪唑v2-1-4 溶劑：二甲胺v2-1-5 稀釋劑：丙酮或丁酮v2-1-6 填充劑：碳酸鈣或氫氧化鋁等2-1化學(xué)反應(yīng)機(jī)

2、理2-2流變學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)2-2-1 黏度2-2-2 tg值2-2-3 粘彈性2-2-4 物料的升溫速率與黏度的關(guān)系2-2-1黏度v黏度是流體具有粘性現(xiàn)象的基本性質(zhì)，是當(dāng)流體物質(zhì)受到外界“剪切應(yīng)力”作用下，所產(chǎn)生“剪切應(yīng)變”的情形，黏度數(shù)值越大，表示物質(zhì)越不易流動(dòng)，而黏度數(shù)值越小，表示物質(zhì)越易流動(dòng)。vf/a=u(v/l) ;f/a:剪切應(yīng)力（單位面積上所承受的力）v/l：剪切速率（流程厚度移動(dòng)的速度）u：黏度（比例常數(shù)）2-2-1黏度v黏度為一種物質(zhì)的特性數(shù)值，在一般正常的情況下，該黏度值為一固定不變的常數(shù)v溫度、分子量的大小、分子的構(gòu)象對(duì)黏度都有較大的影響,增加溫度將會(huì)提高的物質(zhì)分子之間的活動(dòng)

3、能力，會(huì)導(dǎo)致黏度降低，提高分子量，增加交聯(lián)程度，都會(huì)提高物質(zhì)的黏度。2-2-2tg值v是指聚合物因溫度之逐漸上升而導(dǎo)致其物料性變化，在常溫時(shí)呈非結(jié)晶無(wú)定形態(tài)，或部分結(jié)晶之堅(jiān)硬狀，且具有脆性如玻璃一般的物質(zhì)，于高溫下時(shí)將轉(zhuǎn)變成為一種位粘滯度非常高，且柔軟如橡皮一般的另一種轉(zhuǎn)態(tài)。二者在物性的變化是指硬度、脆性、比熱等都有很大的不同，此一引起巨變的溫度范圍稱為tgvtg值高，其耐熱性、抗水性、抗溶劑性、機(jī)械強(qiáng)度、介典性，尺寸穩(wěn)定性等都有較好的提高2-2-3粘彈性v壓合制程所使用的b片中的聚合物，所于一種熱固型式的樹(shù)脂，既具有粘性，又具有彈性，因此是一種粘彈性的流體。2-2-4物料的升溫速率與黏度的關(guān)

4、系v升溫速率較快，會(huì)使流體物質(zhì)的流動(dòng)情形增加，但是如果過(guò)快，則會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)現(xiàn)象過(guò)高或不均，且會(huì)增加膠體物質(zhì)的硬化速率，提前到達(dá)固化溫度，使可用的工作時(shí)間減少，反之亦然。2-2-4物料的升溫速率與黏度的關(guān)系100100010000100000100000080100120140160180temperature () (pas)1.5/ m i n2/ m i n3/ m i n5/ m i n物料介紹3-1：覆銅板介紹3-2：半固化片介紹3-3：銅箔的介紹3-1覆銅板的介紹3-1-1：紙基覆銅板紙基覆銅板 3-1-2：纖維布覆銅板3-1-3：復(fù)合型覆銅板3-1-4：具有高頻特性的基板具有高頻特性

5、的基板 3-1-1紙基覆銅板紙基覆銅板 nema牌號(hào)基材樹(shù)脂電氣性能 機(jī)械性能xxxp紙酚 醛 高絕緣性（1011以上） 熱 沖xxxpc冷沖fr-2冷沖、阻燃fr-3環(huán)氧冷沖、阻燃3-1-2：纖維布覆銅板nema牌號(hào)基材樹(shù)脂機(jī)械性能g-10玻纖布環(huán)氧一般g-11耐熱fr-4阻燃fr-5耐熱、阻燃3-1-3：復(fù)合型覆銅板cem-1cem-3樹(shù) 脂阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)3-1-4具有高頻特性的基板具有高頻特性的基板3-1-4-1 在高頻線路中，信號(hào)的介質(zhì)損失(pl)與基板材料有關(guān)。 plkf（的平方根）t an pl：介質(zhì)損失 k：常數(shù) f：頻率 ：介電常數(shù) tan：介質(zhì)損失角正切 從

6、上式可以看出，頻率越高，介質(zhì)損失越大。介質(zhì)損失大，則吸收高頻信號(hào)、轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬淖饔镁驮酱螅瑢?dǎo)致不能有效的傳送信號(hào)。為了減少介質(zhì)損失，必須降低材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損失角正切。 在高頻線路中，頻率一般超100mhz。一般的環(huán)氧玻璃布板，已滿足不了使用要求。目前，通常采用聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰亞胺(pi)、bt、ppo等高頻材料。3-1-4具有高頻特性的基板具有高頻特性的基板3-1-4-2，各種板材特性的對(duì)比：項(xiàng)目 氟樹(shù)脂板 bt板ppo板改性環(huán)氧板fr-4（1mhz 2.63.53.53.84.7tan 0.00080.00160.00200.00600.01803-2 半固化片介紹v3-2-

7、1半固化片的定義v3-2-2半固化片的型號(hào)及厚度v3-2-3性能指標(biāo)及儲(chǔ)存條件3-2-1半固化片的定義v半固化片是由樹(shù)脂和增強(qiáng)材料（玻纖）構(gòu)成的一種預(yù)浸材料，其中樹(shù)脂是處于b階段結(jié)構(gòu)，在溫度和壓力作用下具有可流動(dòng)性能很快固化和完成粘結(jié)過(guò)程。v按照樹(shù)脂的固化程度不同可將其分為a、b、c階，其中a階為在室溫下，能夠完全流動(dòng)的液態(tài)的樹(shù)脂，b階為 環(huán)氧樹(shù)脂部分處于交聯(lián)，在加熱的條件下，具有一定的流動(dòng)性，c階為樹(shù)脂全部交聯(lián)，在加熱的條件下不具有流動(dòng)性。3-2-2半固化片的型號(hào)及厚度1.按照使用增強(qiáng)材料與樹(shù)脂含量的不同，將b片分為不同的型號(hào)：7628，2116，1500，1080等2.半固化片的厚度跟樹(shù)脂

8、的含量、板件布線的密度等有極其密切關(guān)系，下圖是以2張p/p片疊合在一起壓合后所測(cè)得的單片p/p片的厚度范圍(即留銅率為100%時(shí)的厚度范圍)實(shí)際中會(huì)比下面的值偏低 p/pp/p壓合厚度壓合厚度 p/p類別rc%壓合后的厚度公制(mm)英制(in)76284330.1920.027.60.87628hr484830.2180.028.60.87628hr505030.2280.029.00.821165030.1150.0154.50.62116hr535330.1250.0154.90.610806130.0700.012.80.43-2-3性能指標(biāo)及儲(chǔ)存條件3-2-3-1：含膠量 rc（re

9、sin content）3-2-3-2：流動(dòng)度 rf (resin flow )3-2-3-3：凝膠時(shí)間gt (gel time )3-2-3-4：揮發(fā)物含量vc (volatite content)3-2-3-5 b片儲(chǔ)存條件及切割3-2-3-1：含膠量 rc（resin content）v含膠量 rc：在半固化片中所占的重量百分?jǐn)?shù)，計(jì)算公式為：樹(shù)脂重量樹(shù)脂重量/(玻纖布重玻纖布重 + 樹(shù)脂重樹(shù)脂重)v對(duì)于同一體系的半固化片，其含量大小直接影響半固化片的介電常數(shù)，尺寸穩(wěn)定性等，一般樹(shù)脂含量越高，介電常數(shù)越低，尺寸穩(wěn)定性差，厚度越厚。3-2-3-2：流動(dòng)度 rf (resin flow )流動(dòng)

10、度 rf：樹(shù)脂中能夠流動(dòng)的樹(shù)脂占樹(shù)脂總量的百分?jǐn)?shù)，計(jì)算公式為：樹(shù)脂流出量樹(shù)脂流出量/(玻纖玻纖布重布重 + 樹(shù)脂重樹(shù)脂重)，一般在25-40%之間，其含量隨玻璃布厚度的增加而減少；流動(dòng)度過(guò)高，在層壓過(guò)程中樹(shù)脂流失太多，易產(chǎn)生缺膠，流動(dòng)度過(guò)低，容易造成填充圖形間隙困難，產(chǎn)生氣泡、空洞因此在層壓過(guò)程中易選擇流動(dòng)度適中的半固化片。3-2-3-3：凝膠時(shí)間gt (gel time )v凝膠時(shí)間gt：樹(shù)脂在加熱情況下，處于流動(dòng)態(tài)的總時(shí)間，一般凝膠時(shí)間為：140-190s ,凝膠時(shí)間長(zhǎng)，樹(shù)脂有充分的時(shí)間來(lái)潤(rùn)濕圖形，并能有效的充滿圖形，有利于壓制參數(shù)的控制。3-2-3-4：揮發(fā)物含量vc (volatite

11、 content)揮發(fā)物含量vc：浸漬玻璃布時(shí)，樹(shù)脂所用的一些小分子溶劑，揮發(fā)物在半固化片的百分比。一般應(yīng)在：0.3%，含量過(guò)高時(shí)在層壓中容易形成氣泡。3-2-3-5 b片儲(chǔ)存條件及切割v溫度、濕度對(duì)半固化片的性能有較大的影響， 溫度太高，溫度太高，會(huì)造成樹(shù)脂會(huì)造成樹(shù)脂bonding(粘結(jié)粘結(jié))，以致壓合后基板有白點(diǎn)、白化，以致壓合后基板有白點(diǎn)、白化等情形。等情形。水氣：貯存濕度太高使水氣：貯存濕度太高使prepreg吸收吸收moisture(水水汽汽)，在壓合過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致流膠過(guò)大，白邊白角大等異常；，在壓合過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致流膠過(guò)大，白邊白角大等異常；嚴(yán)重時(shí)，可導(dǎo)致基板白化等異常。嚴(yán)重時(shí)，可導(dǎo)致基

12、板白化等異常。 v濕度越低愈好，存放在溫度5，存放時(shí)間可達(dá)6個(gè)月；存放在溫度21，相對(duì)濕度：30-50%存放3個(gè)月。vb片的切割：b片在切割過(guò)程中須特別注意b片的經(jīng)緯向，必須嚴(yán)格按照經(jīng)緯向要求進(jìn)行切割，一般為卷軸方向?yàn)榫曄?3-3銅箔的介紹3-3-1電解銅箔（ed）：是通過(guò)專用電階級(jí)在圓形的陽(yáng)極滾筒上連續(xù)生產(chǎn)出來(lái)的毛箔經(jīng)過(guò)粗化層處理、耐熱層處理、純化處理，主要用與pcb中。3-3-2壓延銅箔（ra）：是將銅板經(jīng)過(guò)反復(fù)輥扎而制成，在毛箔生產(chǎn)完成后，還要進(jìn)行粗化處理，壓延銅箔耐折性、彈性系數(shù)大于電解銅箔，主要用于繞性覆銅板（fpc)上。3-3-3銅箔的型號(hào)及廠家：型號(hào)：1/3oz；0.5oz;1o

13、z;2oz等， 廠家：盧森堡、三井3-3銅箔的介紹v3-3-4 ：rcc （resine coated copper）銅箔：一邊為：銅箔，另一邊為：樹(shù)脂（沒(méi)有玻纖增強(qiáng)）主要用于激光鉆孔。 3-3-5：rcc型號(hào)及廠家：0.33oz,80um;0.330z,60um;0.5oz,80um等 廠家：lg 日立化成等定位系統(tǒng)的介紹在多層板層壓的過(guò)程中，定位系統(tǒng)主要有銷釘定位和無(wú)銷釘定位兩種。v4-1:masslam:沒(méi)有銷釘，層間對(duì)準(zhǔn)度低，生產(chǎn)效率高，主要用于生產(chǎn)四層板，生產(chǎn)高多層時(shí)，須先熱熔或鉚釘鉚合。v4-2:pinlam：有銷釘定位，主要有四槽定位，四孔定位、六孔定位等，此種定位方式，層間對(duì)準(zhǔn)

14、度高，但生產(chǎn)效率較低，然而我司采用六孔定位，我司的疊板傳送帶根據(jù)我司的特點(diǎn)量身定做，生產(chǎn)效率很高。定位系統(tǒng)的介紹 四槽定位示意圖 六孔定位示意圖工藝控制要點(diǎn)5-1壓力：用于擠壓多層層間的空氣，并通過(guò)擠壓促進(jìn)樹(shù)脂的流動(dòng)，填滿圖形間空隙，可根據(jù)半固化片及覆銅板的性能、結(jié)構(gòu)、形狀進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于真空壓機(jī)一般控制在250-500psi，在壓板周期一般為：一步加壓，二步加壓，三步加壓。工藝控制要點(diǎn)5-2：溫度：提供熱量促使樹(shù)脂融化，從而充分潤(rùn)濕內(nèi)層圖形達(dá)到與銅箔很好的結(jié)合，對(duì)于不同樹(shù)脂體系采用不同的交聯(lián)劑，因此固化溫度也有差別，環(huán)氧樹(shù)脂中采用雙氰胺作固化劑，其交聯(lián)溫度在160-170，因此通常物料的溫度在

15、此溫度下保持30分鐘以上工藝控制要點(diǎn)v5-3升溫速率：是一個(gè)重要參數(shù)，其大小方向可以由程序控制，另一方面可以改變緩沖紙類型、厚度來(lái)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于不同的樹(shù)脂體系有不同的升溫速率，過(guò)高的升溫速率使得工藝操作范圍變窄，工藝控制困難，過(guò)慢的升溫速率使得升溫時(shí)間延長(zhǎng)，樹(shù)脂在升溫過(guò)程中流動(dòng)較慢，填充不完全，容易形成空隙，厚薄不均勻，一般控制在80-120之間：1.5min/-2.0min/ 工藝控制要點(diǎn)v5-4壓板周期：根據(jù)壓力的變化可將壓力分為預(yù)壓和高壓兩階段，預(yù)壓主要的作用是使熔融樹(shù)脂潤(rùn)濕，擠出內(nèi)層圖形間的氣體并用樹(shù)脂填充圖形間隙及逐漸提高樹(shù)脂的動(dòng)態(tài)黏度，一般施高壓時(shí)的溫度在90左右。下面是壓力溫度曲

16、線圖工藝控制要點(diǎn) 溫度壓力曲線示意圖400400 50 50 psipsi(2528kg/cm2)kiss kiss pressurepressuretemperaturetemperaturepressurepressure2t2p2t2p6060, ,10102532535 5,6076070 0, ,4054050 0,coolingcoolingtime(min)time(min)6060 10 10 psipsi(5kg/cm2)工藝控制要點(diǎn)v5-5：環(huán)境的控制：溫濕度、潔凈度v5-6：物料的控制：物料的儲(chǔ)存時(shí)的條件，是否過(guò)期，以及各項(xiàng)性能指標(biāo)在范圍內(nèi)。v5-7：規(guī)范操作.層壓后性能

17、的檢測(cè)v外觀的檢測(cè)：板件表面的凹點(diǎn)、褶皺、凸點(diǎn)、擦花等形象。v板厚公差：四周及中間厚度的偏差，及板件是否出現(xiàn)便薄或偏厚的形象。v熱沖擊：在280錫爐、3cycle 10s是否出現(xiàn)氣泡、分層等現(xiàn)象。v測(cè)量tg值：利用dsc或tma測(cè)量tg值，檢測(cè)板件是否完全固化，一般tg為：3時(shí)認(rèn)為完全固化常見(jiàn)品質(zhì)問(wèn)題分析與對(duì)策缺點(diǎn)名稱原因分析對(duì)策 凹點(diǎn)1.環(huán)境潔凈度不夠。2.操作不規(guī)范3分離板不干凈1.加強(qiáng)環(huán)境、分離板的控制2.規(guī)范操作板件翹曲1.經(jīng)緯向不對(duì)齊2.板件與b片不同廠家，cte值不一樣3.程序不合適 4.疊層結(jié)構(gòu)不對(duì)稱或板件不對(duì)稱。5.層數(shù)不對(duì)稱1.保證經(jīng)緯相一致2.使用同一廠家3.調(diào)整程序4.盡

18、量保證疊層結(jié)構(gòu)與板件的對(duì)稱。5.通過(guò)調(diào)整程序改善。褶皺1.操作不適當(dāng)2程序不適當(dāng)3.圖形設(shè)計(jì)不適當(dāng)1.改善壓合程序2.規(guī)范操作3.適當(dāng)?shù)母纳茍D形的設(shè)計(jì)常見(jiàn)品質(zhì)問(wèn)題分析與對(duì)策缺點(diǎn)名稱原因分析對(duì)策 白角、白邊1.b片的流膠量偏高，或吸收水氣2.升溫速率過(guò)快，流膠量不均。1.調(diào)整壓合條件2.使用合格的b片白點(diǎn)、白斑1.板件會(huì)受到不適當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力。2.b片含膠量太低3.受到含氟元素化學(xué)藥水的功擊4.后工序的返工5.壓合時(shí)b片的氣泡未能趕出1.減少板件受到的熱應(yīng)力。2.提高b片的含膠量。3.減少后工序的返工褶皺1.操作不適當(dāng)2程序不適當(dāng)3.圖形設(shè)計(jì)不適當(dāng)1.改善壓合程序2.規(guī)范操作3.適當(dāng)?shù)母纳茍D形的設(shè)計(jì)壓機(jī)故障時(shí)板件處理方法v壓板過(guò)程中溫度無(wú)法上升 時(shí)間少于5分鐘，用手動(dòng)方式將板件拉入其它的壓機(jī)，若超過(guò)40分鐘，則在程序運(yùn)行完成后進(jìn)行補(bǔ)壓，壓力：300psi；時(shí)間為：1.0-1.5h，溫度190壓機(jī)故障時(shí)板件處理方法v壓板過(guò)程中突然斷電1.時(shí)間少于8分鐘，用手動(dòng)方式將板件拉入其它的壓機(jī)，若超過(guò)40分鐘，待設(shè)備修復(fù)后則在原程序運(yùn)行完成后進(jìn)行補(bǔ)壓，壓力：300psi；時(shí)間為：1.0-1.5h，溫度1902.整個(gè)過(guò)程中盡量不要打開(kāi)壓機(jī)及熱盤(pán)。壓機(jī)故障時(shí)板件處理方法v壓板過(guò)程中沒(méi)有抽真空時(shí)間少于