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1、,Prepreg物性与压合条件探讨,宏仁电子技术部,广州宏仁电子工业公司,内容,1、CCL制程简介 2、玻纤布简介 3、半固化片物性及使用相关注意事项 4、压合基本知识 5、建议压合条件 6、热压各影响因素探讨 7、内层板表面状况与压合关系探讨 8、常见压合异常原因分析及解决对策,CCL制程简介,玻纤布(一),CCL(Copper Clad Laminate)和PCB(Printed Circuit Board)常用的玻纤布，通常使用平织玻纤布。所谓平织即经纱从一纬纱上面，再从一纬纱下面通过之纺织方式。平织玻纤布其纵横方向性能一致性好，易排除气泡，可织成各种厚度和密度等优点。 为使玻纤布与有机
2、树脂更好地结合，在织布完成后，玻纤布面必须处理Coupling Agent(偶合剂)，其效用为一边官能基接无机物的玻纤布，另一边官能基接有机的Epoxy。目前用Aminosilane. NH2-Si-(OCH3)3 玻纤布品质对Prepreg的影响： a.玻纤布织造均匀度、纬纱歪斜、张力大小，对基板的板弯、板翘会造成影响 b.玻纤布毛羽、破丝，会使Prepreg出现树脂凸粒，严重时会在层压中造成铜破;玻纤布破丝,会在层压基板内可能出现Void.,玻纤布(二),目前市场上玻纤布使用在CCL和PCB行业上，等级为E-GRADE即电子级材料。常用的布种有7628、2116、1080等，其为代号，无实
3、质数字意义。详细组成如下：,*注：G75 G：单纤直径9m 75：75100YR/LB,基材物性,基材在PCB界亦称为胶片(Prepreg)，系由玻纤布含浸树脂，再将树脂Semi-cure而成固态之胶片，亦称树脂在B-STAGE。在温度和压力作用下，具有流动性并能迅速地固化和完成粘结过程，并与载体一起构成绝缘层 为了确保多层板的层压质量，半固化片应有： 1、均匀的树脂含量 2、较低的挥发份 3、能很好控制的动粘度 4、均匀适宜的树脂流量 5、符合规定的胶化时间 附相关名词： 1.树脂含量(R.C)：树脂重量/(玻纤布重+树脂重) 2.树脂流量(R.F)：树脂流出量/(玻纤布重+树脂重) 压力：
4、15.5KG/CM2 温度：170压合时间：9min 3.胶化时间：GT 4.挥发份(VC)：含在Prepreg中可挥发的成分。 (烘前重-烘后重)/烘前重 温度：1632时间：15min,选择半固化片的原则,1、在层压时树脂能填满印制导线间的空隙 2、能在层压中排除迭片间空气及挥发物 3、能为多层板提供必须的树脂/玻璃布比率 同时要考虑到层压板尺寸、布线密度、层数和厚度等实际情况。 另外半固化片各项特性并不是各自孤立的，而是相互影响地依存着。如基材胶化时间偏长，其树脂流量就会偏大，动粘度偏小，层压中树脂流失就多；如果挥发物含量高，层压时树脂的流失也将增多；同时树脂含量高，压合中流胶量也会大。
5、,.基材在压合前后应注意事项(一)：,1.贮存条件：温度20，相对湿度50%。 2.贮存时间：3个月以内，以先进先出为原则。 3.包装： a.未使用前尽量保持原来包装。拆封后如果未完全裁完，请回复原来之包装 b.裁好之Panel Size Prepreg应在良好之空调状况下尽速使用。如果未用完，须以PE膜包好封好， 在第1项条件下贮存并记录裁切日期，于两星期内用完。,.基材在压合前后应注意事项(二)：,裁Panel须注意事项： a.尽量将树脂屑、玻纤丝剔除，以免影响环境，污染基板，造成其他异常。 b.避免基材折伤，造成树脂脱落及压力点. c.避免其他杂物(如毛发等)侵入。 5.基材(Prepr
6、eg)贮存两大异常： a.温度：温度太高，会造成树脂Bonding(粘结)，以致压合后基板有白点、白化等情形。 b.水气：贮存湿度太高使Prepreg吸收Moisture(水汽)，在压合过程中会导致流胶过大，白边白角大等异常；严重时，可导致基板白化等异常。 1.LAY-UP注意事项： a.LAY-UP时Core和Prepreg对齐差，易导致白边白角。 b.Core和Prepreg经纬方向要一致，否则，易导致基板Twist。,压合基本知识,压合是借助于B-Stage粘结片把各层线路薄板粘结成整本的手段，根据扩散理论，这种粘结是通过界面上大分子之间的相互扩散、渗透，进而产生交织来实现，影响因素如下
7、： 1、界面接触时间。其长短直接影响界面上粘结剂大分子的扩散和渗透程度， 足够的接触时间是实现牢固粘结的必要条件。 2、粘结温度。提高温度会产生两种结果，第一是粘结剂的大分子或链段运动加强，有利于扩散、渗透，提高结合力；第二是加快了粘结片由B-阶向C-阶转化，不利于扩散和渗透，从而影响结合力 3、粘结剂分子(B-阶程度)。其分子量较大时其粘结力完全取决于大分子的端基团的扩散和渗透；当分子量继续加大时，粘结力就取决于中间基团的扩散程度；继续过渡到C-阶，扩散消失，粘结力由界面上分子间引力决定。因此只有采用中等分子量的粘结剂，才能既有很好的扩散能力又有一定的内聚力，从而获得良好的粘结效果。 4、潜
8、伏性或后效性促进剂能保证大分子的扩散，使大分子的深度扩散和渗透有充分的时间，有利于粘结。 此外还有分子极性，压力，分子结构，填充物，存放期，表面处理及溶剂等因素对粘结力有一定的影响。,建议热压条件,建议压合条件：2T2P二段温二段压,Temperature,Pressure,2T2P,715,2535,6070,4050,Cooling,Time(min),40050 psi (2528kg/cm2),4010 psi (5kg/cm2),180,140,Kiss Pressure,a二段压时机：内层板料温达约5060。b二段温时机：外层料温达约115120。 c 90130料温升温速率1.5
9、2.5/min d CURE温度：内层料温须达16530min or 16050min e Kiss pressure:4010psi(5gk/cm2). f 2nd pressure:40050psi(2528gk/cm2).,热压状况探讨,(1)热压状况： a.升温速率：90-130时1.52.5/min较佳。 b.CURE温度：16530min or 16050min以上。 c.压力：第一段在料温达5055之间使用低压5KG/CM2，第二段压力可试2030 KG/CM2。 d.一般热压条件须与基材物性相配合，如遇异常能适当调整压合条件加以克服，一般使用两段温度的概念如下： 第一段温度 第
10、二段温度 (a)温度90130 (a)温度90130+16530 (b)树脂MELT，并赶走气泡(b)迅速升温并使树脂完全CURE (C)局部CURE,升温速率不同对树脂粘度的影响：,最高可 操作粘度,5/min,Work window 1,Work window 2,2/min,Viscosity,试验表明，随着加热速率的增加，树脂粘度会变小。其关系如下图： Temp./time 从图中可以看出，升温速率越快，树脂流动度大，树脂中气泡越易赶出，且其对玻布剪切力也越小，使基板压合后板弯板翘减小，但升温速率过快，会导致板厚不均，白边白角过大等不良影响。因此料温升温速率的快慢，要依实际压合状况而定
11、，通常在料温90130段，以1.52.5/min为宜。,Moisture对树脂粘度的影响：,试验表明，对同一种配方生产之同一种Prepreg，经温度相同，湿度不同环境下放置同样一段时间后，在同一升温速率下，树脂粘度变化如下： Temp./Time 从图中可以看出，在高湿变环境下放置的Prepreg，在同样压合条件下，其粘度较低，会出现白角白边大、流胶大等现象，严重时会出现板面白化、Void等现象。,Normal,High Relative Humidity,Viscosity,配方对胶化时间和树脂粘度的影响：,配方的改变(同一料号中各物料比例的改变)，往往也会导致胶化时间的改变，从而导致树脂在
12、压合过程中其粘度亦有所不同： 不同配方对胶化时间和树脂粘度的影响 Temp./Time 从图中可以看出，配方不同，胶化时间亦往往不同。在同样压合条件下，胶化时间长，其树脂粘度也低。因此，对于不同配方的Prepreg，在压合过程中要视配方的不同，对压合条件要做不同的调整，以使二者相匹配，从而达到最佳的压合质量。,内层电路板的表面处理与压合之关系,为防止多层板受到高温热冲击时分层起泡，多层板的内层粘结面必须进行表面处理，主要包括以下几种处理方式： 1、表面洁净处理 机械或碱性化学清洁化处理 2、化学微蚀或化学粗化 目的是获得较大的比表面，给粘结创造更有利的条件，实验表明只要微蚀深度达到1.3810
13、-4mm以上，铜表面氧化层与树脂垂直方向的结合力才趋于稳定状态。 3、化学氧化或黑化 对铜表面进行化学氧化或黑化，使其表面生成一 层氧化物(黑色的氧化铜或红色的氧化亚铜或二者的混合物)以进一步加比表面提高粘结力。,内层印制线路表面与半固化片的粘结强度与氧化层的结构和厚度有关，但并非黑色氧化层愈厚，粘结强度愈高，黑化层厚度与剥离强度之间关系请参阅下图。,黑色氧化物厚度,黑色氧化层厚度与粘结强度关系,内层薄板吸湿及干燥处理,一般一块在温度为30、相对湿度为6070%环境下存放的印制线路薄板，其表面吸湿量为(38) 10-5g/cm2,这极少量的水会严重影响多层板的耐高温热冲击性能，请参阅以下对比表
14、：,压合疵病原因分析及解决对策(一),压合疵病原因分析及解决对策(二),压合疵病原因分析及解决对策(三),压合疵病原因分析及解决对策(四),压合疵病原因分析及解决对策(五),Tg的定义及测定:,Tg的定义:,玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,对应的转变温度, 即玻璃化转变温度Tg.,取一块非晶高聚物试样,对他施加一恒定的力,观察试样发生的形变,可以得到如下图的曲线;,样品温度 (Sample Temperature),Tg的测量:,Q Series Cell Cooling Devices,The cooler sits on the Ni ring. (Finned air cool
15、er shown),Ni Ring,Faster Cooling Lower Temperature Quicker Response Better cooling / subambient performance Wider MDSC conditions,DSC: Cell Schematic Diagram,Triac Board,Main CPU Board,Controller,Temperature Difference = Heat Flow,Sample Temperature,Referance Temperature,DSC原理,DSC: Typical DSC Transitions,Tg,Tg,155.93,102.64 20.38J/g,Residual Cure,First,Second,100,150,250,250,Thermoset: Comparison of First and Second Heating Runs,
