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1、压板培训教程压板培训教程培培训目标及内容训目标及内容培训目标及内容l培训目标l加深工程技术人员对压板工艺的理解l培训内容l压板材料介绍l排板、层间定位l压板原理及参数控制l压板设备介绍棕氧化线技术表面处理的作用l表面洁净处理 内层印制板在蚀刻，退膜后交由下工序。但是表面并不洁净，可能存在残膜和新的污染物。因此，层压工序前必须进行机械的和/或碱性化学的清洁化处理，以保证取得洁净的粘结表面。l化学微蚀或化学粗化 化学微蚀或化学粗化是为了获得较大的比表面，给粘结创造更有利的条件。硫酸双氧水、硫酸过硫酸（铵）钠、盐酸氯化铜是常用的化学深液。实验结果表明：只要微蚀深度达到1.38*10-4mm以上，铜表
2、面氧化层与树脂垂直方向的结合力才趋于稳定状态。表面处理的方法l对铜表面进行化学氧化或黑化，使其表面生成一层氧化物(黑色的氧化铜或棕色的氧化亚铜或两者的混合物)，以进一步增加比表面，提高粘结力。l从生产实践来看，在铜表面形成氧化铜、氧化亚铜膜(俗称黑化或棕化)，对提高铜与粘结片之间的粘结强度是行之有效的，因此被广泛采用。传统棕化及黑化的原理l传统的化学氧化工艺，其反应分三步进行，即： 3Cu+2O CuO+Cu2O 同时伴有 CU2O+2H+ CuO+H2O CuO+2H+ Cu+H2O 反应结果，在基体表面形成黑色或棕色的针 状结构， CU2O及CuO经还原后形成蜂窝状疏 松结构棕化及黑化的原
3、理l新型的化学氧化(黑化/棕化)工艺是一步法，在黑化(棕化)槽内，由于H2O2的微蚀作用，使基体铜表面形成如图一所示的微观结构，同时立即沉积上一层薄薄有机金属膜。由于有机金属膜与基体铜表面的化学键结合，形成黑色或棕色的毛绒结构（图二），使它与粘结片的粘合能力大大提高。 图一棕氧化结构图 图二棕氧化处理工艺的特点l化学氧化处理，除适用于水平式自动生产线生产外，还适用于浸泡式或喷淋式生产线，它除了生产效率高外，还由于其为一步法氧化处理，操作温度低，大大减少了粉红圈发生，提高了产品合格率，从而降低了生产成本。公司现有生产线l在2005年八月以前，公司主要用黑氧化工艺对内层板进行表面处理，由于黑氧化工
4、艺存在生产同期长（效率低）且污染大这样一些缺点，所以从九月起公司逐步引进了目前处于世界先进水平的水平棕氧化生产线，此生产工艺无论是生产效率还是对环境的污染方面都比黑化工艺有了很大的改进。棕化线水平棕化线l棕化不是直接在内层板铜表面生成一层铜的氧化物，而是在铜表面进行微蚀的同时生成一层极薄的均匀一致的有机金属转化膜。水平棕化线原理l进入棕液的内层铜表面在H2O2及H2SO4的作用下，进行微蚀，使铜表面得到平稳的微观凹凸不平的表面形状，增大铜与树脂接触面积的同时，棕化液中的有机添加剂与铜表面反应生成一层有机金属转化膜，这层膜能有效嵌入铜表面，在铜表面与树脂之间形一层格状转化层，增强内层铜与树脂结合
5、力，提高层压板的抗热冲击，抗分层能力。棕氧化工艺流程除 油水洗水洗预浸DI水洗水洗水洗棕化干板除油l成分： 可以是酸性或碱性，本公司用的是碱性（除油-R，主要成分为单乙醇胺）l作用： 除去手指印，油渍或干膜残胶，为棕氧化做准备。除油对棕化质量的影响 要严格控制除油缸的温度和药水浓度，以确保好的除油效果。l药水浓度的影响 药水浓度不足，除油效果差，板面清洁度不够，导致露 铜。 浓度太高，板面残液过多，水洗时不能完全清洗干净，随板带入预浸缸中，对预浸药液造成污染。l温度的影响 温度太低，有机物的活性不够，导致除油剂除油效果差。 温度过高，药液中的有机物易挥发，导致药水浓度降低，除油能力减弱。水洗l
6、药液成分 自来水l作用 洗去残留在板面上的药液，以防残留液 随板带入预浸缸。预浸l药液成分： 100B主要成分为H2S04 C-50主要成分为H2O2l作用： 湿润表面 保护棕化主液 防止板面上的残留液带入棕化缸中污染棕化液 防止板面上残留的水分带入棕化缸，从而降低棕化液浓度。棕化l药液成分l100A主要成分为H2SO4l100B主要成分为H2SO4l100C主要成分为H2O2l作用：l在铜面上形成一棕化层水洗及DI水洗l药液成分 自来水或DI水l作用 洗去残留在板面上的药液水洗对棕化质量的影响l如果水洗效果不好，板面上残留有药水渍，压板时基材与纤维结合力不够，从而导致离层。干燥l方法： 冷风
7、，热风l作用： 将板面上的水分烘干。表面处理质量要求项目要求备注外观板面颜色均匀一致，无杂质，无水迹，无露铜等现象存在铜厚相关文件要求剥离强度4-7Lb/in此项目本公司目前暂未实施热冲击288C10秒10次无分层/气泡等现象耐焊性265C5周期 无分层/气泡等现象粉红圈浸10%HCL 1小时 无粉红圈现象水平棕氧化与黑氧化比较棕氧化黑氧化颜色深棕色黑色水平作业可以不能粉红圈无存在蚀铜率小大生产速度快慢压板前的烘烤无需必须保存时间长短环境污染小严重板材料介绍压板材料l基材l铜箔l半固化片(纤维)基材l基材又称覆铜板(Copper Clad Laminates)，它是通地半固化片在高温高压下将铜
8、箔粘结在一起制成的不同规格厚度的印刷电路板的原材料。 Cu 半固化片 Cu基材在PCB中的功能 PCB用基材，在整个电路板上，主要功能为：l导电l绝缘l支撑lPCB的性能、质量、制造中的加工性、制造成本及制造水平等，在很大程度上取决于基板材料。基材的分类l按板的增强材料不同可分为：纸基、玻璃布基、复合基和特殊材料基(如陶瓷基等)四大类。l按板所采用的树脂粘合剂不同可分为: 纸基覆铜板常用的树脂有：酚醛树脂(FR2等)、环氧树脂(FR4等)、聚脂树脂等.l玻璃布基覆铜板常用的树脂有：环氧树脂(FR4、FR5等)l按阻燃性能分为阻燃型和非阻燃型二类l按性能分：一般性能CCL、低介电常数CCL,高耐
9、热型CCL、低热膨胀系数CCL等。公司现时接收标准检查项目接收标准外观12inch*12inch区内针孔、凹点尺寸参考相应的MI板厚参考相应的MI铜厚参考相应的MI板曲参考相应的MI 铜 箔铜 箔l按生产方法不同可分为两类l电解铜箔l压延铜箔电解铜箔l通过专用的电解机由硫酸铜溶液电解而成。用这种方法制成的铜箔，一面光滑，称为光面(Drnm Side)，另一面是粗糙的结晶面，称为毛面(Matte Side)。 Matte Side Drum Side光面是印制电路的电路表面，毛面是与PCB基材结合的面电解铜箔l电解生产出的初产品(称为毛箔)，毛箔还不能直接用于生产，需要在毛面的牙尖上瘤化处理，称
10、为Bonding treatment。l做瘤化处理的目的：l增大铜面的表面积，加强树脂渗 入的附着力。l增大铜与树脂微细胞之间的配位共价键结合力(又称为范得尔力)l从而增加铜面附着力。压延铜箔l纯铜经过多次机械辊轧制成的铜 箔。因此，压延铜箔的两面都是光滑的，对基材的附着力较差，必须增加表面粗化处理，制作成本高。铜箔的厚度l铜箔的厚度通常以单位面积内铜箔的重量来表示(oz/ft2)。代码意义质量厚度 (mil)H0.5oz/ft214.2+/-1.4g0.7+/-10%11oz/ft228.3+/-2.8g1.4+/-10%22oz/ft256.6+/-5.6g2.8+/-10%剥离强度(pe
11、el strength)l定义：铜箔与基材在高温高压压制后，铜箔与基材这间的粘合强度，称为剥离强度。l要求(常温下)l0.5oz2.0kg/cml1oz2.0kg/cml2oz3.0kg/cml本公司现时要求： 4.0LB/IN表面糙度l铜箔的粗化面(M面)的粗化度，有两种表示方法：l平均粗化度(Ra)l最大粗化度(Rmax)l一般普通电解铜Ra为1.4um左右，Rmax一般约为Ra的9倍。l本公司暂无对此项目进行检测。铜箔外观 要求l无异物、无变色、无铜粉：l无凹抗，凸起：l无皱纹，刮痕：l本公司现时要求：l尺寸12inch*12inch工作区内针孔、凹点。纤 维半固化片l半固化片(prep
12、reg是pre-pregnant的英文缩写，即通常所讲的纤维)是树脂与载体合成的一种片状粘结材料；玻璃布经机器(Treater)含浸在配置好的varnish中，经烘干后部分聚合反应形成的B-stage胶片。l树脂是一种热固型材料，为高分子聚合物，目前常用的为环氧树脂，它具有三个生命周期满足压板的要求：C-StageB-StageA-Stage半固化片lA-Stage：是溴化丙二酚+环氧丙烷 液体环氧树脂称为A-Stage的树脂，又称为凡立水(Varnish)lB-Stage:是用玻璃纤维浸润于A阶的树脂中，经过热风，或者红外线烘干，部分聚合反应，成为固体胶片，称为B-stagelC-Stage
13、:在压板过程中，B-阶树脂经过高温熔化成为液体,然后发生高分子聚合反应，成为固体聚合物，将铜箔与基材粘结在一起，成为固体的树脂叫做C-Stage树脂l由溴化的丙二酚制成的耐燃性环氧树脂称为FR-4环氧树脂。半固化片的特性l树脂含量RC%(Resin content):指半固化片中树脂成分所占的重量百分比。RC%的多少直接影响到树脂填充导线间空隙的能力，同时决定压板后的介电层厚度。l树脂流量RF%(Resin flow):指压板后，流出板外的树脂占原来半固化片总重的百分比。RF%是反映树脂流动性的指标，它也决定压板后的介电层厚度。半固化片的特性l挥发物含量VC%(volatile content
14、):指半固化片经过干燥后，失去的挥发成分的重量占原来重量的百分比。VC%的多少直接影响压板后的品质。l凝胶时间Gel Time(Gel time):俗称胶化时间，指B-价半固化片受高温后软化粘度降低，然后流动，经过一段时间因吸收热量而发生聚合反应，粘度逐渐增大，逐渐固化成C-阶树脂的一段时间。半固化特性对压板的影响lGel Time实际上也是RF%的一个体现，Gel Time时间越长，表明树脂流动性愈大，不宜凝胶，这样压板时造成树脂流失过多，厚度变薄。Gel Time太短，树脂粘度变化太快，时间太短，以至出现气泡未被 及时赶走的现象。lRF%有一个范围限制：过高，流胶过多，厚度不易控制。l过低
15、，树脂的流动性差，无法填充导线间的空隙。半固化片的存放l环境对半固化片的影响l温度过高，加快树脂的聚合反应，B-阶半固化片常温下较稳定。l温度过低，容易吸收水份进入半固化片中，吸附水加快固化反应，通常半固化片贮存的温度范围为18-22C。l湿度：湿度较大导致VC%变大，RF%变大，不利于固化反应，同时易出现分层起泡等品质缺陷。因此，贮存的湿度范围为：50%-70%。l本公司的存放条件： 温度213C 湿度： 60%公司常用半固化片l外观要求：无裂纹、无起皱、无潮湿、无其它异物l特性参数要求108021162116(HR)76287628(HR)胶含量(%)62+-553+-557+-343+-
16、551+-3胶流量(%)37+-528+-530+-323+-530+-5胶化时间(S)140+-20140+-20140+-20140+-20140+-20挥发含量(%)0.70.60.5备 注普通普通RC=51普通RC=51选择半固化片的原则l根据多层板的绝缘层厚度要求选择半固化片的种类。l考虑压板时树脂填充导线间的空隙。l应考虑内层的板面设计，铜面密度，铜箔厚度等因果，决定RC%的合理范围。l根据板面的图形分布，决定RF%应选用高流动性的还是低流动性的树脂，从而定出RF%的范围。排 板排板l将基材(内层线路板)、纤维及铜箔按要求叠在一起为压板作准备。 铜箔 纤维 基材 纤维 基材 纤维
17、铜箔排 板将排好的板放入钢盘中钢盘钢板铜箔内层板钢盘钢板铜箔铜箔半自动排板机层间对位(4层板)l4层板只有一张基材，排板时，直接将2/3面的内层板放在两个纤维层之间，外加两层铜箔即可：压板后，再钻出定位孔，以它定位制作外层线路，实现内外层的对位。 2面及3面的对位是在制作内层线路时决定的.层间对位(六层及六层以上板)l六层及六层以上板有二张或多张基材，除了上面所讲到的2/3面对位外，还有两张(多张)基材间的对位情况，较4层板的对位复杂多了。l以下以六层板板为例讲述多层板的对位情况。l首先，同四层板一样，应先保证同一基材的两面(即2/3面及4/5面)对正，同时保证2/3及4/5四个面的定位孔距一
18、致。层间对位(六层及六层以上板)l然后，在排板前，先将两张内层板用铆钉(或融合等)将钉在一起，保 证2、3、4、5层的定位孔对准，然后同四层板一样，在排板时将钉好的六层板排在两层纤维之间，外面加两层铜箔。压板完后，钻出定位孔，以它定位，制作外层线路，实现内外层的对位。钉 板l从前面所讲内容知，六层及六层以一板排板层定位时，必须先将两张或多张内层板钉在一起，以确保两张或多张基材间对位准确。l目前本公司钉板有三种方式：l打铆钉 手动打铆钉 自动打铆钉l融合l打铆打+融合自动打铆钉l由打铆钉机自动在铆钉位打上铆钉，将两张或多张基材固定在一起。(铆钉位已在制作内层时打好定位孔)下面为公司的自动打铆钉机
19、。融合l采用融合方式生产的板，在板面设计有一组融合区(此区域内的为，无铜区)，融合时，融合机上融合机上的融合头到达所需温度后，融合区内的纤维在高温下处于胶化状态，纤维，铜箔及基材紧紧粘叠在一起，从而达到将两张或多张的基材固定在一起的目的。压 板压板方式lMASS LAMINATE(溶合机)lPIN-LAMINATE(柳钉)MASSLAMINATE PIN LAMINATElMASS LAMINATE PIN AMINATE溶和机压板原理l利用半固化片从B阶向C-阶的转换过程将各线路层粘结成一体。 Flow Begin Flow end Resin Melt Resin cures影响压板条件的
20、因素l加热速度(升温速度)l最高加热温度l提供的压力l硬化时间l压力与时间的配合l纤维的特性(树脂流量、树脂含量、胶化时间)l多层板的规格(内层铜箔厚度、内层回路面积、导线间隔、绝缘层厚度等)升温速度l合理控制树脂从开始流到固化这段时间的范围，对压板的品质起至关重要的作用：这段时间内树脂的温度约在80C-130C之间，这个温度段Resin充分流动，称为Lamination window(or flow window)。在这个温度段，加热速度将直接决定 流胶时间。A.升温速度快，胶化时间较短，树脂有效粘度范围小，流动不均匀， 压板厚度不均匀。B.升温速度慢，胶化时间较长，有效粘度范围较宽，树脂较
21、容易流动 均匀，从而压板厚度分布均匀升温速度l但是流胶时间太长、太短也不好： 太短树脂来不及导线之间的空隙。 太长将会流胶过多。l因此应合理控制这个温度段的升温速度，根据经验通常应控制80C-130C的升温速度在1.5C0.5C /min而在80C之前， 130C之后的Heat-up speed对压板的影响不大，应考虑到生产效率的问题，提高升温速度。公司现时压板升温度速率控制在1.5-3C最高加热温度l要确定压板工艺的最高加热温度，首先应从半固化片供应商处了解到使用的半固化片的树脂体系，它的固化温度(cure temperature)是多少，根据它来决定一个压板周期中应提供的最高加热温度是多少
22、。 目前常用的环氧树脂的cure temperature是160C-170C压板压力l整个压板过程中由热压和冷压二部分组成，其中热压包括初压和高压两个阶段初压保证树脂与铜面之间充分接触高压提高树脂流动速度，尽快均匀地填充导线间的空隙冷压消除内应力提供缓慢冷却条件压板压力l压力的设定应根据树脂在不同温度段的变化来确定。l首先在升温初期，树脂受热逐渐开始熔化，粘度下降，仍未到充分流动阶段。应提供一个较低的压力，保证开始溶化的树脂与粗化铜面充分接触，这个压力通常称为kiss pressure 接触压力(又称吻压)。l接触压力通常为51kg/cm2左右，这个压力不可过大，因为胶未充分流动，压力过大，将
23、对半固化片中玻璃布的弹性纤维布产生较大剪应力，压力太小，不能使树脂充分填满铜面(毛面)的空隙。压板压力l树脂开始流动到固化这个阶段应提供充分的压力，帮助树脂尽快流动填充导线间的空隙。l压板压力有具体设定则因不同排组合而不同，以下为本公司压力设定情况：l对于意大利机 CEDAL压力按23KG/CM设定。压板压力l对于连结机及活栓机，其压力是分段设定的，此类机的压力设定依FA制作后确定。 165 185 185 140 130 130 温度(Oc) 250 320 350 250 100 20 压力(PSI) 2 5 15 20 75 35 时间(min)固化时间l固化时间是指从树脂开始流动到固化
24、的一段时间，固化时间充公，则保证了树脂C-阶反应的完全，从而保证了半固化片达到了它在制造过程中预定的Tg，从而保证了该板的后期制作中的尺寸稳定性。 树脂特性 Tg WET CLOTH B-Stage Cured lamination纤维特性对压板的影响l纤维的胶化时间实际上也是胶流动性的一个体现，胶化时间越长，表明树脂流动性愈大，不宜凝胶，这样压板时造成树脂流失过多，厚度变薄。胶化时间太短，树脂粘度变化太快，时间太短，以至出现气泡未被及时赶走的现象。l纤维的胶流量过高，压板时流胶过多，厚度不易控制。过低，树脂的流动性差，无法填充导线间的空隙。涂层不锈钢板l涂层不锈钢板的作用l保证板与板之间厚度
25、分布均匀性，缩小板厚偏 差范围l保证生产板板面光洁，无凹痕等表面缺陷压板工艺参数设定FA制作指示FA试生产生产操作指示质量及可靠性测试重试FAFA制作参数是综合考虑各项影响因素及以往生产情况得出的经验参数压板机介绍压机的作用l提供热能：将纤维熔化，促使纤维内的树脂发生固化反应。l提供压力：将压合材料中的气泡挤出，并促使其流动。l提供真空：促使纤维内的挥发成分蒸发。压机分类 种类l传统热压机l真空热压机l油压真空辅助 真空袋 舱压法 电动真空压机 热源方式l蒸气、电热、热水、热媒、铜皮直接发热法。公司现有压机介绍l目前公司的压板机是意大利CEDAL :l 优点:优点: 1.全自动电脑控制,压力及相关 参数可视化.l 2.效率高,一个压板周期80 100分钟.l 3.受力均匀l 缺点: 1.钢板较薄,排版型号单一.l 2.铜箔的利用率底.l 打耙机介绍l打耙目的:为钻孔提供对位孔.l公司的打耙机是浩硕ADT-900:l 优点: 1.全自动电脑控制, 相关参数可视化.l 2.效率高,(不用打铣铜皮)l 3.位置准确.l 4.操做简便.l 5.不易擦花.l 缺点: 1.X光对人体有辐射.l 压机X-RAY 打耙机
