多層印制板層壓工藝技術(shù)及品質(zhì)控制(二)

1、多層印制板層壓工藝技術(shù)及品質(zhì)控制（二）3 層壓過程之品質(zhì)控制簡介 31 前定位系統(tǒng)層壓過程品質(zhì)控制 311 半固化片來料品質(zhì)控制 凡新購進的1080型或2116型半固化片，為掌握壓制的具體工藝方案和檢驗材料是否符合要求，應(yīng)對材料性能進行測定。在材料入庫保存期超過三個月后，由于材料隨著存放期延長產(chǎn)生老化現(xiàn)象，也應(yīng)進行測試以判定材料是否適合生產(chǎn)需要。具體性能測試有樹脂含量測試、樹脂流動度測試、揮發(fā)物含量測試和凝膠化時間測試。 (1)樹脂含量測試 取樣 試樣為正方形，其對角線平行于經(jīng)紗斜切而成，尺寸為44英寸，共計三組，每組重量大于7克。其中一組切自半固化片的中央部位，另兩組分別切自半固化片的兩側(cè)，

2、但到邊緣的距離不得小于1英寸。 測試 把試樣放入坩堝中(坩堝應(yīng)先稱重)一起稱重，精確至1mg，連同坩堝放入馬福爐中加溫至500600，灼燒時間不少于30分鐘，從爐中取出坩堝和殘渣，放入干燥器里，冷卻至室溫，稱重量精確至1mg。 注：爐溫應(yīng)控制在不造成玻璃布有熔融現(xiàn)象，而且樹脂應(yīng)完全灼燒呈全白狀態(tài)，否則應(yīng)延長時間或調(diào)整溫度重新制作。 計算 G()(m1m2)/m1100 式中：G半固化片樹脂含量百分數(shù)；m1試樣重量；m2失去樹脂后玻璃布重量。 記錄 將測試的三組試樣，分別記錄結(jié)果。 說明：如果沒有馬福爐，可作一般精度的測試。樣品用濃硫酸將樹脂徹底溶解后，用水洗滌干凈，100110烘干，取樣品原重

3、與失去樹脂后重量，按上述公式計算。 (2)樹脂流動度測試 取樣 試樣為正方形，邊長44英寸，精確至0.01英寸，切割方向為對角線平行于經(jīng)紗斜切，樣品總重20克為一組，共3組。重量精確至0005克。 測試 每組以布紋方向一至疊合在一起，放于兩平板模具內(nèi)，壓機預(yù)熱至1705，入模立即施壓力(11.5)106Pa/cm2，壓力升至最大值約為5秒鐘，保溫保壓20分鐘，開機取件冷卻至室溫。 切取一個正方形，其邊與試樣對角線平行，邊長為2倍的2的平方根0.01英寸，或切成3192001英寸的圓，圓心為試樣對角線交點。 用分析天平稱取小方塊重量，精確至0005克。 計算 n()(m12m2)m1100 式中

4、：n樹脂流動度；m1試樣切片初始重量(20)；m2小塊取樣的重量。 (3)揮發(fā)物含量測試 取樣 試樣為正方形半固化片，尺寸為44英寸，裁切方向為對角線平行于經(jīng)紗，每個試樣的一個角沖上一個直徑18英寸(3175mm)孔，每種半固化片切取三塊試樣，切取試樣時，兩邊離半固化片邊緣距離不小于1英寸。 測試 用分析天平稱試樣重量，精確至1mg。然后用金屬小鉤把試樣掛在1632的恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)15分鐘。從烘箱中取出試樣置于干燥器里冷卻至室溫。用分析天平對試樣稱重時，環(huán)境相對濕度應(yīng)低于65，快速稱重，精確至1mg。 計算 W()(m1m2)m1100 式中：W揮發(fā)份百分數(shù)；m1干燥前試樣重量，g；m2干燥

5、后試樣重量，g。 (4)凝膠化時間測試 測定用設(shè)備 凝膠化時間測試儀。 取樣 按前同樣方法裁切200mm200mm試樣三張。 測定 取一張半固化片試樣，從中取出樹脂粉約015克，放入已加熱恒溫在1703的鋼板平底孔中，用不銹鋼或玻璃棒攪拌，從熔融狀態(tài)直至拉起樹脂能成為不斷的絲狀物，即為已固化。記錄樹脂粉由熔融狀態(tài)至能拉起樹脂間的時間，即為凝膠化時間。三件試樣分三次測試，取三次時間的算術(shù)平均值為準。(在每做完一次測試后，應(yīng)立即消除廢膠，清潔平底孔。) 31.2 內(nèi)層單片黑化質(zhì)量控制 3121 微蝕速率控制范圍及方法 (1)控制范圍：10-2.0mcycle (2)測試方法： a.FR4雙面無鉆孔

6、基板，并清潔其表面； b.切成10cm10cm試片，并鉆一小孔； c.100下烘10min，并在干燥器中冷卻至室溫； d.稱重W1； e微蝕液中處理，清洗并在100下干燥10min； f在干燥器中冷卻至室溫； g稱重W2； h微蝕速率(W1-W2)5.6（mcycle） 3122 黑化稱重控制范圍及方法 (1)控制范圍：0.2035mg/cm2 (2)測試方法： a.FR-4雙面無鉆孔基板，切成72cm72cm試面； b隨生產(chǎn)板掛入缸內(nèi)，黑化水洗后取出； c100下烘10min，并在干燥器中冷卻至室溫； d稱重W1； e用10H2SO4溶掉黑膜，水洗凈； f：100下烘10min，并在干燥皿中

7、冷卻至室溫； g稱重W2； h黑化稱重(W1-W2)mg100cm2。 3123 內(nèi)層單片黑化操作過程控制記錄(參見下表4)表 4 多層印制板內(nèi)層黑化操作過程控制表令 號圖 號數(shù) 量圖形面積總圖形面積：操作參數(shù)控制溫 度除 油微 蝕預(yù) 浸黑 化還 原備 注：操作者： 監(jiān)監(jiān)控者：年 月 日 31124 增加內(nèi)層結(jié)結(jié)合力、減少少楔形空洞及及粉紅圈缺陷陷的產(chǎn)生 在制造造多層印制板板的制程中，許許多年以來，銅銅表面的氧化化(或黑氧化化)工藝是內(nèi)內(nèi)層板銅表面面處理所普遍遍采用的標準準。由于處理理后的表面狀狀況，銅的氧氧化層表面對對于內(nèi)層單片片與半固化片片間提供了較較高的結(jié)合力力。但隨著印印制電路技術(shù)術(shù)的

8、發(fā)展（如如更高的層數(shù)數(shù)、更細的線線寬及間距、更更小的孔徑和和盲孔的出現(xiàn)現(xiàn)），傳統(tǒng)的的黑氧化技術(shù)術(shù)竭盡所能而而難再上一層層樓。 此外，新新的印制板制制造工藝技術(shù)術(shù)的出現(xiàn)，如如直接電鍍技技術(shù)的迅猛發(fā)發(fā)展，對黑氧氧化提出了更更高的要求。在在傳統(tǒng)的多層層印制板PTTH制程中，多多層板內(nèi)層孔孔環(huán)之黑化層層側(cè)緣，常受受到各種強酸酸槽液的橫向向攻擊，其微微切片截面上上會出現(xiàn)三角角形的楔形缺缺口，稱為楔楔形空洞(WWedge Void)。若黑化層層被侵蝕得較較深入時，甚甚至?xí)霈F(xiàn)板板外也可見到到的粉紅圈(Pink Ring)。對于這種種Wedgee Voidd發(fā)生的比例例，“直接電電鍍”要比傳傳統(tǒng)的“化學(xué)學(xué)沉

9、銅”發(fā)生生的更多，原原因是化學(xué)沉沉銅槽液為堿堿性，較不易易攻擊黑化膜膜，而直接電電鍍流程(含含鈀系、高分分子系或碳粉粉系等)多由由酸槽組成，在在既無化學(xué)沉沉銅層之迅速速沉積層，又又無電鍍銅之之及時保護下下，一旦黑化化層被攻擊成成破口時，將將會出現(xiàn)Weedge VVoid，直直至出現(xiàn)Piink Riing。 (1)鑒于上述原原因，安美特特公司推出了了旨在提高多多層板層間結(jié)結(jié)合力的“MMultibbond體系系”。具體流流程如下： 除油油微蝕活活化黑氧化化還原(MMultibbond SSR)增強強(Multtibondd Enhaancer) 通通過使用Muultiboond SRR和Multt

10、ibondd Enhaancer改改進并發(fā)展了了Multiibond處處理工藝，可可有效增加對對酸侵蝕的抵抵抗力。 Mulltibonnd SR作作為還原液能能將在氧化浴浴中形成的氧氧化銅(或氧氧化亞銅)還還原成金屬銅銅： Cu2+十2e-Cu Cu+十le-Cu 試驗證證明，氧化表表面未經(jīng)還原原處理，則有有粉紅圈現(xiàn)象象；而氧化表表面經(jīng)Mulltibonnd SR還還原處理后，則則沒有粉紅圈圈現(xiàn)象產(chǎn)生。 當還原處理后的板處于濕、熱環(huán)境下時，再次被氧化的可能性很大。Multibond Enhancer專門被用來阻止經(jīng)Multibond SR還原處理后的表面再次被氧化。其結(jié)果是，經(jīng)Multibon

11、d Enhancer處理后，抵抗酸侵蝕的能力得到了進一步的提高、黑化處理后板直至層壓這一段的存放時間得以延長、消滅了粉紅圈現(xiàn)象、在隨后進行的制程中無楔形空洞出現(xiàn)。 (2)寶利得科技有限公司(Polyclad Technologies)針對粉紅圈現(xiàn)象的產(chǎn)生，也提出了相應(yīng)的對策。在傳統(tǒng)的黑氧化制程上，增加黑氧化后處理，采用黑氧化還原劑(Enbond Xtra)進行，也達到了提高結(jié)合力，消滅了粉紅圈現(xiàn)象的出現(xiàn)。 (3)為進一步解決多層板內(nèi)層之黑化膜易受酸液攻擊，而出現(xiàn)楔形空洞與粉紅圈；黑氧化結(jié)晶之厚度不易掌控，細密線路中容易出現(xiàn)短路，內(nèi)層板厚度小于02mm，造成制作上持取的難題。安美特公司新近推出了

12、水平棕化的Bondfilm制程，并開發(fā)了薄板輸送與槽液噴流技術(shù)。它具有以下特點： 僅需三站、數(shù)分鐘內(nèi)即可完成全部處理，省水、省電； 除油(BondFilmTM Cleaner) 活化(BondFilmTM Activator)BondFilm(BondFilmTM Part A十B) 可高速穩(wěn)定的進行超薄板(50)的制作； 具有最佳的有機金屬膜之耐酸性，見下表5；表 5 有機金金屬膜之耐酸酸性對比Non Redduced OxideeReducedd OxiddeBondFillmAcid reesistaance（ssecs）357080400 可提提高內(nèi)層的固固著力； 增長長壓合前所需需的

13、等待時間間； 操作范圍圍寬廣，藥液液壽命長。 31.3 正正式生產(chǎn)前之之試壓 為保證多多層印制板的的層壓質(zhì)量，每每批半固化片片投產(chǎn)壓制前前，應(yīng)擬訂具具體壓制的工工藝方案進行行試壓，試件件進行厚度測測量、耐焊性性能試驗、分分層起泡狀態(tài)態(tài)的評定及抗抗彎強度測量量，符合產(chǎn)品品性能要求后后，方可正式式進行產(chǎn)品壓壓制。(試壓壓用的內(nèi)層單單片可用同批批產(chǎn)品中有斷斷線、圖形精精度超差等廢廢品板，但其其它處理工藝藝完全符合成成品單片要求求。) 3.14 層壓板板之質(zhì)量控制制要數(shù) (1)層層壓后板面銅銅箔與絕緣基基材的粘接強強度測試； (22)將外層銅銅蝕刻掉，檢檢查多層板內(nèi)內(nèi)層應(yīng)無肉眼眼可見的分層層、起泡、顯

14、顯露布紋、露露纖維和起白白斑； (3)耐耐浸焊性：22606的焊錫或硅硅油中浸漬220秒鐘，無無分層起泡現(xiàn)現(xiàn)象； (4)壓壓制件應(yīng)保留留足夠的膠量量，板子的靜靜抗彎強度不不低于1.66108Pa； (5)內(nèi)內(nèi)層圖形相對對位置和各層層連接盤的同同心度必須符符合設(shè)計要求求； (6)壓制制后的多層板板厚度應(yīng)符合合設(shè)計圖紙或或工藝卡的具具體規(guī)定； (77)板面應(yīng)平平整，其扭曲曲或弓曲最大大量為對角線線的05； (8)外層層銅箔上應(yīng)無無環(huán)氧樹脂、脫脫模劑或其他他油脂污染，銅銅箔表面應(yīng)無無劃傷的痕跡跡，無雜質(zhì)造造成的壓坑； (9)粘結(jié)層層內(nèi)應(yīng)無灰塵塵、外來物等等異物； (100)廢邊切除除不得損壞定定位孔

15、，外邊邊與孔口距離離不少于3mmm。壓制的的流膠也不得得損壞定位孔孔，孔口無流流膠引起的凸凸起現(xiàn)象； (111)凡因裝裝模引起的位位置顛倒、層層間錯位不重重合，在后道道工序(蝕刻刻后)可觀測測到時，均屬屬壓制廢品。 315 多層板層壓操作過程控制記錄（參見下表6）表 6 多層印印制板層壓過過程控制表操作者_監(jiān)控者 _工作令號制造時間層 數(shù)生產(chǎn)數(shù)量面 積疊板數(shù)半固化片代號半固化片張數(shù)壓板機號牛皮紙數(shù)量初壓時間初壓壓力全壓時間全壓壓力壓制溫度真 空備 注 3.11.6 針對對多層印制板板翹曲的幾項項措施 由于PCCB產(chǎn)生翹曲曲的因素很多多且復(fù)雜，PPCB翹曲度度大多是諸多多因素綜合的的結(jié)果。以下下

16、僅從多層印印制板制作的的工藝角度進進行簡單介紹紹： (1)在不不影響板厚的的前提下，盡盡量選用厚度度大的環(huán)氧玻玻璃布基材以以及半固化片片。厚度大的的玻璃布意指指單股粗織成成的玻璃布，在在織布和浸漬漬樹脂的過程程中抗張強度度大，拉伸小小，因而其熱熱應(yīng)力小，制制成的PCBB翹曲度小。 (2)在內(nèi)層單片進行圖形制作前，需進行應(yīng)力釋放之預(yù)烘處理。一般控制溫度在120左右，烘烤4小時，待其冷至室溫后再出板。 (3)排板操作時，半固化片需對稱鋪設(shè)。半固化片是由玻璃布涂覆環(huán)氧樹脂而成的，玻璃布的經(jīng)向在織布、涂覆樹脂、烘干等過程中，均處于張力狀態(tài)，因而經(jīng)向的熱膨脹系數(shù)大于緯向的熱膨脹系數(shù)；同時，上、下兩面之熱

17、膨脹系數(shù)也有差別。因此，采用對稱原理鋪設(shè)半固化片，由于鏡面效應(yīng)應(yīng)使熱應(yīng)力互補或抵消?？擅黠@降低多層印制板的翹曲度。 如一種四層板的排板方式：H2733(22)72H。其中：“2”代表半固化片1080，“7”代表半固化片7628，“H”指銅箔厚度為050Z，“33”為內(nèi)層單片的厚度(33mil)，“(22)”指內(nèi)層單片表面銅箔厚度為20Z。 (4)考慮到內(nèi)層單片與半固化片之經(jīng)緯向匹配問題對多層印制板翹曲度的影響，對采用四槽銷釘定位的6種規(guī)格尺寸的內(nèi)層單片、半固化片及銅箔的下料方式、尺寸等繪制了簡單示意圖(參見圖二)，便于過程質(zhì)量控制。圖 二 多層板板內(nèi)層單片、半半固化片、銅銅箔下料方式式示意（單

18、位位：cm，未未注尺寸）1、多層板尺寸寸：305 X 2544（12 X 100）（1）單片：440X 48下料方式：數(shù)量：4 X 4=16塊塊（2）半固化片片尺寸：265 X 3144.25(11257/44=314.25)(3)銅箔尺寸寸：315 X 26552、多層板尺寸寸：330 X 2800(13 X 111)(1)單片：440 XX 48下料方式：數(shù)量：3 X 4=12塊塊（2）半固化片片1257/4-314.225（3144.25-2290)X44=97.000(去掉）尺寸：340 X 29003、多層板尺寸寸：406 X 3055(16X 12)(1)單片：336X 48下料方

19、式：數(shù)量：3 X 3=9塊（2）半固化片片：尺寸：419 X 3155(12577/3=4119)(3)銅箔尺寸寸：415 X 31554、多層板尺寸寸：356 X 2555(14X 10)(1)單片：440X 48下料方式：數(shù)量：4 X 3=12塊塊（2）半固化片片1257/3=419（4419-3665）X 33=162（去去掉）尺寸：365 X 2655（3）銅箔尺寸寸：365 X 26555、多層板尺寸寸：457 X 3655(18X 14)(1)單片：336X 48下料方式：數(shù)量：2 X 3=6塊（2）半固化片片1257/3=419（4419-3665）X 33=162（去去掉）尺寸

20、：470 X 3655(3)銅箔尺寸寸：470 X 36556、多層板尺寸寸：560 X 4855(22 X 199)(1)單片：440X 48下料方式：數(shù)量：2 X 2=4塊（2）半固化片片1257/2=628.55（628.5-5700）X 2=117（去去掉）尺寸：570 X 4955（3）銅箔尺寸寸：570 X 4955 (5)層壓過程中中，施壓方式式和壓力大小小對層壓板的的翹曲度有較較大影響。試試驗證明：在在采取兩段加加壓方式(低低壓8100分鐘，高壓壓90分鐘。)進行層壓操操作時，若將將高壓階段之之后30分鐘鐘進行適當降降壓處理(熱熱壓壓力下降降約20)，有利于消消除高壓產(chǎn)生生的機

21、械應(yīng)力力，均衡基板板壓合時因壓壓力損降不同同而造成之不不同區(qū)域殘余余應(yīng)力間的差差異，對改善善基板之尺寸寸穩(wěn)定性及翹翹曲十分有利利。 (6)導(dǎo)導(dǎo)制層壓板翹翹曲的應(yīng)力主主要由溫度和和壓力的差異異所引起。影影響印制板上上溫度均勻分分布的因素主主要有：溫升升速率、印制制板層數(shù)和印印制板大小等等。升溫速度度快、生產(chǎn)印印制板的層數(shù)數(shù)多、印制板板的面積大都都容易引起溫溫度差異。盡盡管采用緩沖沖紙或硅橡膠膠墊可以緩解解此差異，但但仍不能消除除。溫度高的的地方先固化化，而溫度低低的地方仍處處于熔融狀態(tài)態(tài)，這樣就形形成了一個“bbottomm streess”，這這就是形成翹翹曲的原因。因因此，熱壓時時需根據(jù)具體

22、體情況采取一一定的溫升速速率(一般控控制在488minn)，這對基基板的尺寸穩(wěn)穩(wěn)定性和避免免翹曲的產(chǎn)生生是有利的。 (7)熱壓操作后的冷壓操作，對降低翹曲度有較大作用。由于銅箔、玻璃布及環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)的差異，必須采用適當?shù)慕禍厮俾?，使固化后的樹脂有一定時間來松弛殘余熱應(yīng)力，特別是固化樹脂的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度附近，應(yīng)盡可能使用較低的降溫速率。 (8)印制板在其整個生產(chǎn)過程中，總會存在殘余應(yīng)力而導(dǎo)致PCB翹曲。采用熱壓釋放殘余應(yīng)力、改善PCB翹曲度，是目前普遍應(yīng)用的方法。由于PCB在層壓后或加工中的殘余應(yīng)力為束縛狀而非松弛態(tài)，即層壓板的翹曲度還未充分表現(xiàn)出來。如果在一定的加熱條件下，適當加上一定

23、的壓力來“誘導(dǎo)”殘余應(yīng)力，使其延著水平(x、Y)方向釋放，但抑制或阻止Z方向的釋放。這樣做可明顯改善PCB的翹曲度。(采用熱壓釋放殘余應(yīng)力的壓力，一般為層壓壓力的1/415。) (9)層壓時，各基板間所用之金屬隔板的種類對層壓板的翹曲度有一定影響。其主要有以下作用： 均勻分布熱量，解決由于各層銅量分布不均所造成的傳熱均勺性問題。因受熱不均會造成樹脂固化不均而引起之壓合后基板翹曲； 隔離每個opening間的多層板，以使壓合后之板能容易分開。 鑒于上述作用，除要求其硬度高、平整性好外，更重要的是其傳熱性要好，熱膨脹系數(shù)比較接近環(huán)氧樹脂以減小熱作用界面間的熱應(yīng)力。比較環(huán)氧樹脂坡璃布極、鋁板和鋼飯之熱