層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第1頁(yè)目錄1.層壓工序原理、主要工藝流程、環(huán)境要求;2.層壓工序主要設(shè)備、物料、測(cè)試工具;3.層壓控制關(guān)鍵點(diǎn)（加工要求、參數(shù)、特殊控制等）;4.層壓工序安全生產(chǎn)要求、主要維護(hù)和保養(yǎng)；5.層壓工序常見(jiàn)質(zhì)量缺點(diǎn)、原因和對(duì)策6.交流提問(wèn)。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第2頁(yè)1.層壓工序原理、主要工藝流程、環(huán)境要求;1.1層壓工序主要原理介紹：

◆棕化主要原理：利用H202微蝕作用在銅面形成一個(gè)較粗微觀結(jié)構(gòu)，同時(shí)沉積上一層薄薄有機(jī)金屬膜，因?yàn)榻饘倌っq結(jié)構(gòu)使其與半固化片結(jié)協(xié)力提升，并能阻止銅與化片中氨基發(fā)生反應(yīng)。

圖1微蝕效果（SEM)結(jié)協(xié)力：0.2N/mm（經(jīng)典值）圖2棕化效果（SEM）結(jié)協(xié)力：0.7N/mm（經(jīng)典值）經(jīng)過(guò)對(duì)微蝕與棕化效果對(duì)比顯著可看出：※棕化后微觀粗糙度更大；※表面生成了一層金屬有機(jī)膜。二者共同作用大大提升了內(nèi)層結(jié)協(xié)力，這也是層壓前選擇棕化處理而非微蝕原因所在。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第3頁(yè)

◆層壓主要原理:在高溫高壓條件下用半固化片將內(nèi)層與內(nèi)層、內(nèi)層與銅箔粘結(jié)在一起，制成多層線路，是多層線路板制造工藝流程中不可缺乏主要工序。圖38層板疊層結(jié)構(gòu)※銅箔：用于外層線路制作※半固化片（PP片）：起粘結(jié)劑、絕緣層作用,將內(nèi)層與內(nèi)層、內(nèi)層與銅箔粘結(jié)在一起※內(nèi)層芯板：作為電地層、信號(hào)層起電氣連接等作用

半固化處于B-階段，隨溫度升高熔融，粘度變小，流動(dòng)性增大，開(kāi)始對(duì)導(dǎo)線間空隙進(jìn)行填充，伴隨溫度升高，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)完成粘結(jié)。半固化片在高溫下改變見(jiàn)圖4在層壓過(guò)程中樹(shù)脂是經(jīng)歷了由B-階段---粘彈態(tài)---粘流態(tài)---粘彈態(tài)---C-階段轉(zhuǎn)變層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第4頁(yè)1.層壓工序原理、主要工藝流程、環(huán)境要求;1.2主要工藝流程介紹：入板

酸洗水洗

堿洗水洗

烘干

出板預(yù)浸棕化

棕化工藝流程：

水洗

層壓工藝流程：※主要流程藥水、作用介紹：酸洗（H2SO4\NaPS)：去除銅面氧化物，露出新鮮、有一定粗糙度銅面；

堿洗(除油劑ALK

)：去除銅面油污、手指紋；預(yù)浸(BondFilmActivator)

：使新鮮銅面生產(chǎn)暗紅色預(yù)處理，起活化作用；棕化（H2SO4\H2O2\MS-100)

：形成粗微觀結(jié)構(gòu)并沉積一層有機(jī)金屬膜；D.I水洗D.I水洗層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第5頁(yè)鉚合或邦定

棕化內(nèi)層芯板

卸板壓機(jī)預(yù)排半固化片銅箔

疊板≥6層板4層板

壓合

注意事項(xiàng)：※高Tg、高頻、厚銅板棕化后需烘板；※棕化后到壓板放置時(shí)間不超出24h；

※各種疊合方法使用優(yōu)先級(jí)別為：邦定方式邦定+鉚釘方式鉚釘方式※鉚釘選取標(biāo)準(zhǔn)為：鉚釘長(zhǎng)度=理論板厚（不加外層PP與銅箔）+（1～2）mm；※理論板厚=半固化片厚度+內(nèi)層芯板厚度+銅箔厚度※鉚合后要檢驗(yàn)是否層偏；層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第6頁(yè)X-Ray鉆靶標(biāo)、測(cè)漲縮

下工序

鑼邊鑼邊機(jī)X-Ray鉆靶機(jī)1.3環(huán)境要求：溫度：21±2℃；濕度：55±8%潔凈度：1萬(wàn)級(jí)※使用中央基準(zhǔn)鉆靶標(biāo)；※卸板后檢驗(yàn)發(fā)覺(jué)有以下嚴(yán)重缺點(diǎn)板能夠考慮返工處理：嚴(yán)重擦花、厚度偏薄、偏厚、滑板等；※鑼邊必須使用3定位孔，預(yù)防上反板層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第7頁(yè)2.層壓工序主要設(shè)備、物料、測(cè)試工具;棕化線、壓機(jī)、烘箱、鉚釘機(jī)（邦定機(jī)）、X-ray鉆靶機(jī)、鑼邊機(jī)、板厚測(cè)試儀、不銹鋼板、托盤◆壓機(jī)熱壓機(jī)（包含加熱系統(tǒng)，熱壓機(jī)、進(jìn)料架、出料架及控制系統(tǒng)）

真空壓機(jī)、非真空壓機(jī)

冷熱一體、冷熱分開(kāi)

※功效：提供熱能——將Prepreg熔化，促使Prepreg內(nèi)樹(shù)脂發(fā)生固化反應(yīng)；提供壓力——將壓合材料中氣泡擠出，并促使其流動(dòng)；提供真空（真空壓機(jī)）——促使Prepreg內(nèi)揮發(fā)成份蒸發(fā)。熱源方式

電加熱、熱煤油加熱

※程序控制壓機(jī)內(nèi)溫度與壓力改變，電腦中設(shè)定一個(gè)壓板cycle，能夠輸入幾個(gè)Step，每個(gè)Step中包含以下內(nèi)容：

A、熱板溫度。

B、壓機(jī)液壓系統(tǒng)提供壓力。

C、該Step經(jīng)歷時(shí)間。分類分類2.1主要設(shè)備：層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第8頁(yè)◆X-ray鉆靶機(jī)※主要原理：利用基材透光、銅不透光及X-ray穿透性原理，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)專門光學(xué)靶標(biāo)，抓取靶標(biāo)中心，來(lái)鉆鉆孔用定位孔及測(cè)試漲縮。光學(xué)靶標(biāo)層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第9頁(yè)2.2主要物料◆銅箔※銅箔種類：按照制造方法分為壓延銅箔（WroughtFoil）與電解銅箔（ED-Foil）?！鶆傂园迤胀ㄊ褂秒娊忏~箔，軟板使用壓延銅箔。代碼意義厚度/umT0.33OZ/ft212H0.5OZ/ft21811OZ/ft23522OZ/ft27033OZ/ft2105※銅箔規(guī)格※品質(zhì)指標(biāo)電阻、抗拉強(qiáng)度、外觀、抗氧化性、抗熱性、焊錫性、表面粗糙度、剝離強(qiáng)度、耐酸性、抗焊性主要物料：銅箔、半固化片、鉚釘、牛皮紙層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第10頁(yè)半固化片是樹(shù)脂與載體合成一個(gè)片狀粘接材料，主要成份為樹(shù)脂及其添加劑和玻璃纖維布。C-Stage：在壓板過(guò)程中，B-階樹(shù)脂經(jīng)過(guò)高溫熔化成為液體，然后發(fā)生高分子聚合反應(yīng)，成為固體聚合物，將銅箔與基材粘結(jié)在一起，此種無(wú)法回頭全硬化樹(shù)脂狀態(tài)則稱為

C-Stage。

◆半固化片※樹(shù)脂樹(shù)脂是熱固性材料，應(yīng)用到PCB業(yè)有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯、聚酰亞胺等，當(dāng)前慣用是環(huán)氧樹(shù)脂。樹(shù)脂有三個(gè)階段：A-Stage：是溴化丙二酚+環(huán)氧氯丙烷液體環(huán)氧樹(shù)脂，又稱為凡立水（Varnish）。由溴化丙二酚制成耐燃性環(huán)氧樹(shù)脂稱為FR-4環(huán)氧樹(shù)脂。B-Stage：是用玻璃纖維浸潤(rùn)于A階樹(shù)脂中，經(jīng)過(guò)熱風(fēng)，或者紅外線烘干，部分聚合反應(yīng)，成為固體膠片，稱為B-Stage。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第11頁(yè)單體：雙酚A、環(huán)氧氯丙烷與固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),成為固體聚合物.固化劑：雙氰胺（dicy）潛伏型固化劑，在有促進(jìn)劑下60℃開(kāi)始遲緩和樹(shù)脂發(fā)生固化反應(yīng)，抵達(dá)120℃后，反應(yīng)速率開(kāi)始加緊，160℃左右反應(yīng)抵達(dá)高峰。促進(jìn)劑：2-甲基咪唑,加緊單體與固化劑交聯(lián)反應(yīng)。溶劑：二甲基甲酰胺、丙酮等填充物：碳酸鈣、氫氧化鋁增加阻燃效果、調(diào)整Tg和CET值?！舨ＡЮw維布規(guī)格厚度（mm）基重(g/cm2)經(jīng)紗緯線76280.173203.4443121160.094103.8605833130.08184.8606210800.05346.860471060.03324.45656※環(huán)氧樹(shù)脂組成成份及作用玻璃纖維布是一個(gè)無(wú)機(jī)物經(jīng)過(guò)高溫融合后冷卻成為一個(gè)非結(jié)晶態(tài)堅(jiān)硬物，然后由經(jīng)紗，緯紗縱橫交織形成補(bǔ)強(qiáng)材料。慣用玻璃布規(guī)格有：106、1080、3313、2116、7628。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第12頁(yè)◆半固化片特征指標(biāo)：特征指標(biāo)意義作用樹(shù)脂含量（RC）指膠片中除了玻璃布以外，樹(shù)脂成份所占

重量百分比直接影響到樹(shù)脂填充導(dǎo)線間空谷能力，同時(shí)決定壓板后介電層厚度流動(dòng)度（RF）指壓板后，流出板外樹(shù)脂占原來(lái)半固化片總重百分比反應(yīng)樹(shù)脂流動(dòng)性指標(biāo)，它也決定壓板后介電層厚度凝膠時(shí)間（GT）指B-階半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應(yīng)，粘度逐步增大，逐步固化成C-階一段樹(shù)脂能夠流動(dòng)時(shí)間。反應(yīng)樹(shù)脂在不一樣溫度時(shí)固化速度，直接影響壓板后品質(zhì)揮發(fā)物含量（VC）指半固化片經(jīng)過(guò)干燥后，失去揮發(fā)成份重量占原來(lái)重量百合比直接影響壓板后品質(zhì)半固化片特征參數(shù)，是設(shè)定壓板工藝條件參考，RF%大時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)控制升溫速度來(lái)降低。凝膠時(shí)間反應(yīng)樹(shù)脂在不一樣溫度時(shí)固化速度。全部這四個(gè)指標(biāo)將決定壓板后C-階樹(shù)脂特征：

A.厚度平均值

B.厚度分布及偏差

C.附著力

D.絕緣性層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第13頁(yè)特征指標(biāo)1061080331321167628RC%70-7460-6652-5850-5641-47RF%32-4230-4021-3121-3115-25GT160+/-20150+/-20150+/-20150+/-20150+/-20VC%<0.5<0.5<0.5<0.5<0.5理論厚度51.3um77.3um103.4um118.5um195.1um半固化片存放條件

（1）溫度過(guò)高加緊樹(shù)脂聚合反應(yīng)，B-階半固化片常溫下較穩(wěn)定。溫度過(guò)低輕易吸收水份進(jìn)入半固化片中—吸附水加緊固化反應(yīng)，所以通常半固化片貯存溫度范為18—22℃.

（2）濕度：濕度較大造成VC%變大，RF%變大，不利于固化反應(yīng)，同時(shí)易出現(xiàn)分層起泡等品質(zhì)缺點(diǎn)。所以，貯存濕度范圍為：55+/-8%.壓后介質(zhì)層厚度=理論厚度-銅厚*（1-殘銅率）※慣用半固化片特征指標(biāo)匯總：層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第14頁(yè)◆鉚釘、牛皮紙※鉚釘：6層以上板，需用鉚釘固定以防壓合時(shí)層間滑動(dòng)，鉚釘選取標(biāo)準(zhǔn)：

鉚釘長(zhǎng)度=理論板厚（不加外層PP與銅箔）+（1～2）mm

※牛皮紙：因紙質(zhì)柔軟透氣性能，可到達(dá)均壓均熱效果，且可預(yù)防滑動(dòng)，在高溫下，牛皮紙逐步失去透氣特征，故使用3次后應(yīng)更換※牛皮紙數(shù)量為15-25張，新舊搭配，靠近板用新紙，遠(yuǎn)離板為舊紙。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第15頁(yè)3.層壓控制關(guān)鍵點(diǎn)（加工要求、參數(shù)、特殊控制等）◆棕化：微蝕量控制：1.1-1.7μm微蝕速率1.2-1.6μm/min棕化后烘板參數(shù)：120℃/40min，溫度不宜高于120℃◆層壓決定壓板工藝條件原因：

*升溫速度

*最高加熱溫度

*壓力

*時(shí)間

*溫度、壓力與時(shí)間三者之間配合※升溫速度壓板是利用半固化片從B階向C-階轉(zhuǎn)換過(guò)程將各線線路層粘結(jié)成一體。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程需要高溫、高壓。升溫速率會(huì)影響到樹(shù)脂流動(dòng)性能和流動(dòng)時(shí)間，升溫速率過(guò)快，流膠過(guò)多，易造成缺膠、滑板、空洞等缺點(diǎn)，升溫速率過(guò)慢，流動(dòng)性差，樹(shù)脂浸潤(rùn)不佳，產(chǎn)生空洞等缺點(diǎn)。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第16頁(yè)升溫速率優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)快填充較佳膠流動(dòng)速度大，流膠多空洞較小滑板工作窗口較窄固化快壓合時(shí)間短易造成白邊角，織紋顯露厚度不均應(yīng)力高慢滑板較少流動(dòng)差應(yīng)力小浸潤(rùn)差造成白點(diǎn)、干板、空洞厚度控制佳易造成白邊角壓合時(shí)間長(zhǎng)對(duì)于FR-4通常應(yīng)控制80℃—130℃升溫速度在1.5-2.5℃/min，而對(duì)于NO-FLOW,宜控制在3℃/min以上。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第17頁(yè)層壓壓力大小是以樹(shù)脂能否填充線間空隙，排盡層間氣體和揮發(fā)份為基本標(biāo)準(zhǔn)。加壓方式：一段加壓、二段加壓和多段加壓，普通非真空采取一段和二段加壓，真空壓機(jī)采取二段和多段加壓，對(duì)高、精、細(xì)多層板通常才用多段加壓。※壓力初壓：把板料壓實(shí)，提升傳熱速率，驅(qū)趕層間夾雜空氣,普通控制在5-8kg/cm2左右，不可太大，樹(shù)脂還未流動(dòng)，壓力太大，玻璃纖維將承受大剪切應(yīng)力，變形嚴(yán)重。中壓：使熔融流動(dòng)樹(shù)脂順利填充并趕走膠內(nèi)氣體，預(yù)防一次壓力過(guò)高帶來(lái)銅箔皺褶、空氣通道封鎖，普通控制在14-20kg/cm2左右，高壓：完成最終填隙、趕氣，使樹(shù)脂與銅箔牢靠結(jié)合。普通控制在20-30kg/cm2※壓力計(jì)算：設(shè)定壓力=k*A(板子面積)*水平PNL數(shù)/活塞截面積k為PP供給商提供壓力參考值。低壓時(shí)k取100-150psi中壓200-300psi高壓350-450psi※各階段壓力作用：層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第18頁(yè)要確定壓板工藝最高加熱溫度，首先應(yīng)從半固化片供給商處了解到使用半固化片樹(shù)脂體系，它固化溫度是多少，依據(jù)它來(lái)決定一個(gè)壓板程序中應(yīng)提供最高加熱溫度是多少。最高加熱溫度/℃固化時(shí)間普通FR-4160-170℃反應(yīng)>30min高Tg180-190℃反應(yīng)>45min時(shí)間參數(shù)主要是層壓加壓時(shí)機(jī)控制、升溫時(shí)機(jī)控制、凝膠時(shí)間等，對(duì)于多段加壓來(lái)說(shuō)，確定好打高壓時(shí)間是控制好層壓產(chǎn)品好壞關(guān)鍵；施高壓太早，流膠太多，造成缺膠、板薄，甚至滑板等不良現(xiàn)象，太遲，則會(huì)造成層壓黏結(jié)面不牢，空洞、氣泡缺點(diǎn)。※最高加熱溫度※時(shí)間溫度過(guò)高，板內(nèi)應(yīng)力大，樹(shù)脂固化過(guò)分，耐熱性能下降，后工序易發(fā)生爆板分層；溫度過(guò)低，樹(shù)脂固化不完全，結(jié)協(xié)力低，易吸濕，鉆孔孔壁質(zhì)量差，耐熱性能不佳，后工序易發(fā)生爆板分層層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第19頁(yè)※溫度、壓力、時(shí)間有機(jī)匹配壓力和轉(zhuǎn)壓時(shí)間設(shè)置主要是促進(jìn)樹(shù)脂流動(dòng)，將板中揮發(fā)份、空氣排除板外，并使銅箔與樹(shù)脂在高壓下很好地結(jié)合在一起。轉(zhuǎn)壓時(shí)間應(yīng)參考樹(shù)脂在層壓中熔融粘度，理想轉(zhuǎn)壓點(diǎn)在最低粘度點(diǎn)，而粘度改變是受溫度影響我們能夠利用溫度與黏度改變關(guān)系，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、時(shí)間有機(jī)匹配。

當(dāng)詳細(xì)了解到半固化片特征后，制訂出以上5個(gè)條件，那么就能夠編寫一個(gè)層壓程序。層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第20頁(yè)◆常規(guī)測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試方法、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)漲縮以X-ray測(cè)試板兩端光學(xué)靶標(biāo)，得到距離與設(shè)計(jì)距離差值?？刂圃凇?.1mm內(nèi)為佳，超出則需拉伸鉆帶板厚板厚測(cè)試儀選5點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試取平均值：板邊（距板邊2inch)4點(diǎn)，中心1點(diǎn)。板厚0.5-1.675mm，公差要求±0.075mm板厚1.675-2.564mm，公差要求±0.1mm層間偏位X-ray檢驗(yàn)機(jī)查看同心圓層間同心圓不相切外觀壓痕、劃傷、銅皮起皺、起泡/內(nèi)層剝離強(qiáng)度取1OZ銅箔棕化，以1080+7628*3+1080壓合，制作3.175mm線，以剝離強(qiáng)度測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。普通Tg：≥0.7N/mm高Tg：≥0.45N/mm外層剝離強(qiáng)度取1OZ銅箔，以1080+7628*3+1080壓合，制作3.175mm線，以剝離強(qiáng)度測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。普通Tg：≥1.8N/mm高Tg：≥1.4N/mmTg以DSC進(jìn)行測(cè)試普通Tg：△Tg≤3℃高Tg：△Tg≤5℃微蝕量取10*10cm覆銅板120℃烘30min，稱重m1，棕化后120℃烘30min，稱重m21.1-1.7μm層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第21頁(yè)4.層壓工序安全生產(chǎn)要求、主要維護(hù)和保養(yǎng)；※全部油爐閥門，未經(jīng)設(shè)備部許可，不得隨意旋動(dòng)；※禁止生產(chǎn)時(shí)觸摸鍋爐油管；禁止生產(chǎn)時(shí)站立于料架旁邊及行車軌道上；※控制室內(nèi)應(yīng)留有一名操作員，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，發(fā)生緊急事故時(shí)按下緊急開(kāi)關(guān)及時(shí)通知維修人員處理；※除非緊急情況或特殊要求，禁止手動(dòng)控制，應(yīng)確保設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行．

※注意按規(guī)范操作，戴好對(duì)應(yīng)防護(hù)用具以免受到藥水傷害?！舭踩a(chǎn)要求◆主要維護(hù)、保養(yǎng)詳見(jiàn)層壓主要設(shè)備操作與保養(yǎng)規(guī)范層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)第22頁(yè)5.層壓工序常見(jiàn)質(zhì)量缺點(diǎn)、原因和對(duì)策

層壓主要缺點(diǎn)有：壓痕、偏位、層壓雜物、層壓白斑、棕化不良、異常不合格，下面將對(duì)這些缺點(diǎn)進(jìn)行原因分析。◆層壓偏位

※原因:A.壓板時(shí),樹(shù)脂流動(dòng)過(guò)大造成內(nèi)層板滑移；B.內(nèi)層PE沖孔不良；C.鉚合傾斜用力、開(kāi)花不均；D.板材漲縮不一致?！鶎?duì)策:A.調(diào)整升溫速率和增大樹(shù)脂黏度降低其流動(dòng)性，防止因?yàn)榱鲃?dòng)性過(guò)大帶來(lái)滑動(dòng)。B.內(nèi)層沖孔時(shí)，對(duì)薄板精度重點(diǎn)控制，預(yù)防破孔；C.注意鉚合操作打釘方向垂直向下,不能傾斜用力,造成釘歪板D.薄板及高層板使用邦定定位E.優(yōu)化內(nèi)層預(yù)防系數(shù)層壓工藝知識(shí)培訓(xùn)