壓板培訓資料

1、壓合工藝培訓講義 一、 引言、PCB發(fā)展簡史:印制電路基本概念在本世紀初已有人在專利中提出過,1947年美國航空局和美國標準局發(fā)起了印制電路首次技術討論會,當時列出了26種不同的印制電路制造方法.并歸納為六類:涂料法、噴涂法、化學沉積法、真空蒸發(fā)法、模壓法和粉壓法.當時這些方法都未能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產, 直到五十的年代初期,由于銅箔和層壓板的粘合問題得到解決,覆銅層壓板性能穩(wěn)定可靠,并實現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產,銅箔蝕刻法,成為印制板制造技術的主流,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現(xiàn)了大規(guī)模生產,七十年代收于大規(guī)模集成電路和電子計算機和迅速發(fā)展,八十年代表面安裝技術和九十年

2、代多芯片組裝技術的迅速發(fā)展推動了印制板生產技術的繼續(xù)進步,一批新材料、新設備、新測試儀器相繼涌現(xiàn).印制電路生產動手術進一步向高密度,細導線,多層,高可靠性、低成本和自動化連續(xù)生產的方向發(fā)展.我國從五十年代中期開始了單面印制板的研制.首先應用于半導體收音機中.六十年代中自力更生地開發(fā)了我國的覆箔板基材,使銅箔蝕刻法成為我國PCB生產的主導工藝.六十年代已能大批量地生產單面板,小批量生產雙面金屬化孔印制 ,并在少數(shù)幾個單位開始研制多層板.七十年代在國內推廣了圖形電鍍蝕刻法工藝,但由于受到各種干擾,印制電路專用材料和專用設備沒有及時跟上,整個生產技術水平落后于國外先進水平.到了八十年代,由于改革、開

3、放政策的批引,不僅引進了大量具有國外八十年代先進水平的單面、雙面、多層印制板生產線,而且經過十多年消化、吸收,較快地提高了我國印制電路生產技術水平.、我國PCB行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：1990年以來香港、臺灣地區(qū)及日本等外國PCB廠商紛紛來到我國合資或獨資設廠，使我國PCB生產產量猛增，發(fā)展很快。1995年全國印制電路行業(yè)協(xié)會進行了一次全國調查，共調查了全國459個印制電路板生產企業(yè)，其中包括國營企業(yè)128個，集體企業(yè)125個，合資企業(yè)86個，私營企業(yè)22個，外資企業(yè)98個。合計印制板總產量已達1656萬平方米，其中雙面板為362萬平方米，多層板為124萬平方米，總銷售額為90億元人民幣(約11億美元)

4、。美IPC協(xié)會的資料公布中國包括香港地區(qū)1994年印制電路銷售額為11.7億美元，已占世界總額的5.5，居世界第四位，在生產技術上，由于大量引進了國外先進設備和先進生產技術，大大縮短了和國外的差距，取得了很大的進步。但我國的PCB企業(yè)大都規(guī)模較小，人均年銷售額和工業(yè)全員勞動生產率較低，技術水平較低。、在電子設備中的地位和功能是電子工業(yè)重要的電子部件之一，幾乎每種電子設備,小到電子手表,計算器,大到計算機,通訊電子設備,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.在較大型的電子產品研制過程中,最基本的成功因素是該產品的印制板的設計、文件編制的制造。的設計的制

5、造質量直接影響到整個產品的質量的成本,甚至會導致一家公司的成敗.印制電路在電子設備中有如下功能：（） 供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支撐. （） 實現(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. （） 為自動錫焊提供阻焊圖形,為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形. （） 電子設備采用印制板后由于同類印制板的一致性,從而避免了人工接線的差錯,并可實現(xiàn)電子元器件自動插裝或貼裝、自動錫焊、自動檢測.保證了電子設備的質量,提高了勞動生產率、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.由于不斷地向高精度、高密

6、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,使得在未來電子設備的發(fā)展過程中,仍然保持強大的生命力.二、壓合工藝、 主要流程 ：棕化開預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，印制板的應用領域越來越廣，對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板材的樹脂配方中引入部分三官能度及多官能度的環(huán)氧樹脂或引入部分酚醛型環(huán)氧樹脂使其Tg由125130提高到160200,即所謂的High Tg。 High T

7、g可明顯改善板子Z軸方向的熱膨脹率(據(jù)相關資料統(tǒng)計在30260的升溫過程中普通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通孔的電氣性能; （2）環(huán)保料 環(huán)保型覆銅板在生產、加工、應用、火災、廢棄處理（回收、掩埋、 燃燒） 過程中，不會產生對人體和環(huán)境有害的物質，具體表現(xiàn)為： 不含鹵素、銻、紅磷等。 不含鉛、汞、鉻、鎘等重金屬。 燃燒性達到UL94 V-0級或V-1級（FR-4）。 一般性能達到IPC-4101A標準。 要求節(jié)能、能回收利用。3、內層板氧化(棕化或黑化)：芯板要做氧化反應并清洗干燥之后才能去壓合，作用有二點：a、 增加表面積

8、、加強PP與表銅二者之間的附著力（Adhension）或固著力（Bondabitity）。b、在裸銅表面上產生一層致密的鈍化層（Passivation），以阻絕高溫下液膠中胺類對銅面的影響。4、 膠片（Prepreg）：（1）、組成：由玻纖維布及半固化樹脂所組成的薄片，高溫時再固化，為多層板的粘合材料；（2）、種類：常用PP有106、1080、2116及7628等種類；（3）、主要物性有三種：膠含量（Resin Flow）、膠含量（Resin Content）、膠化時間（Gel）。5、壓合結構設計：（1）、優(yōu)先選用厚度較大的thin core（尺寸穩(wěn)定性相對較好）；（2）、優(yōu)先選用成本低之pp

9、(對于同種玻璃布型prepreg,樹脂含量高低基本不影響價格)；（3）、優(yōu)先選用結構對稱；（4）、介質層厚度>內層銅箔厚度×2； （5）、1-2層及n-1/n層間禁止單張使用低樹脂含量prepreg，如7628×1（n為層數(shù)）；（6）、對于有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，禁止使用單張prepreg，最外層需用高樹脂含量prepreg，如2116、1080；（8）、內層銅1oz的板，1-

10、2層及n-1/n層使用1張prepreg時,該prepreg需選用高樹脂含量，除7628×1外；（9）、內層銅3oz的板禁止用單張PP,一般不用7628，須使用多張樹脂含量高的prepreg，如106、1080、2116（10）、對于含有無銅區(qū)大于3×3或1×5的多層板,芯板間一般不單張使用prepreg。6、壓合過程：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)壓軟化可流動的膠逐漸將板冊中的氣泡趕走，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)使樹脂進行延

11、鍵及側鍵架橋之硬化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，當板子下床后還要在140烤箱中烤3-4小時，進一步硬化。b、樹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，環(huán)氧樹脂的配方及膠片的處理也配合改變，F(xiàn)R-4環(huán)氧樹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脂或其他樹脂，使浸孕干固在玻璃布上的B-Satge環(huán)氧樹脂的分子量稍有增大，且有側鍵產生而有較大的密度及粘度，又讓此B-Satge再往C-Satge進行的反應性降低，使在高溫高壓之流量減少，可用這轉化時間增長，因而適合大量壓板法之多疊高大板面之生產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

12、樹脂有更好的強度，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備，少則四個開口，多則十六個開口，幾乎全是熱進熱出，先做100-120min的熱硬化后再迅速同時推到冷床上，在高壓下冷壓穩(wěn)定約30-50min，即完成全部壓合過程。7、壓合程式設定壓合程式由Prepreg基本物性、玻璃轉化溫度及固化時間確定；（） 固化時間、玻璃轉化溫度及升溫速率直接影響壓合周期；（） 一般高壓段壓力設置為350±50 PSI；8、層壓缺陷產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脂含量不足外觀呈白色、顯露玻璃布織紋1.樹脂流動度過高;2.預壓力偏高;3.加高壓時機不

13、正確.4.粘結片的樹脂含量低,凝膠時間長,流動性大.1.降低溫度或壓力2.降低預壓力;3.層壓中仔細觀察樹脂流動狀況,壓力變化和溫升情況后,調整施加高壓的起始時間.4.調整預壓力溫度和加高壓的起始時間.氣泡或起泡外觀有微小氣泡群集或有限氣泡積聚或層間局部分離1.預壓力偏低;2.溫度偏高且預壓和全壓間隔時間太長;3.樹脂的動態(tài)粘度高,加全壓時間太遲.4.揮發(fā)物含量偏高。5.粘結表面不清潔。6.活動性差或預壓力不足。7.板溫偏低。1.提高預壓力;2.降溫、提高預壓力或縮短預壓周期3.應對照時間-活動關系曲線，使壓力、溫度和流動性三者互相協(xié)調.4.縮減預壓周期及降低溫升速度，或降低揮發(fā)物含量。5.加

14、強清潔處理操作。6.提高預壓力或更換粘結片。7.檢查加熱器，調整熱壓模溫度。板面有凹坑，樹脂；皺褶表面導電層有凹坑，但未穿透或表面導電層被樹脂局部覆蓋。層壓膜板表面有殘留樹脂或有粘結片碎屑；離型紙或膜上粘結片碎屑或塵土，或起皺有皺褶。注意疊層間的空調潔凈系統(tǒng)并加強清理和檢查工作。內層圖形位移內層圖形偏離原位，產生短（斷）現(xiàn)象。1.內層圖形銅箔的抗剝強度低或耐溫性差或線寬過細。2.預壓力過高；樹脂動態(tài)粘度小。3.壓機模板不平行。1.改用高質量內層覆箔板。2.降低預壓力或更換粘結片。3.調整模板。板厚不一致板厚不均勻或內層板滑移。1.同一窗口的成型板總厚度不同。2.成型板內印制板累加厚度偏差大；熱

15、壓模板平行度差，疊層板能自由移位且整個疊層又偏移熱壓模板中心位置。1.調整到總厚度一致。2.調整厚度，選用厚度偏差小的覆銅箔板；調整熱壓膜板平行度，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.板內夾入外來污物，塵土等固體顆粒。2.層壓模板的平整度差。1.加強操作環(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上限或低于下限1.粘結片數(shù)量不對或玻璃布基厚度不合適（錯用粘結片型號）或凝膠時間短（長）。2.預壓力不足（太大）。1.檢查記錄，重新測定粘結片的特性指標，以便調整層壓以數(shù)或更換粘結片。2.提高預壓力（降低預壓力）。層間錯位層與層之間連接

16、盤中心偏移1. 內層材料的熱膨脹，粘結片的樹脂流動。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.控制粘結片的特性。2.板材預先經過熱處理。3.選用尺寸穩(wěn)定性好的內層覆銅箔板和粘結片。耐熱沖擊性差受熱分層，起泡。1.內層導體粗化或氧化質量差；2.粘結片類型或性能有誤或存放變質。根據(jù)判斷結果作出相應的處理。翹曲彎曲或扭曲1.非對稱性結構。2.固化周期不足。3.粘結片或內層覆銅箔板的下料方向不一致。4.多層板內使用不同生產廠的板材或粘結片。5.后固化釋壓后多層板處置不妥。1.力求布線設計密度對稱和層壓中粘結片的對稱放置。2.保證固化周期。3.力求下料方向一致。4.在一個組合模中使用同一生產廠生產的材料將是有益的。5.多層板在受壓下加熱到Tg以上，然后保壓冷卻到室溫以下。分