PCB層壓制程介紹

1、層壓制程介紹內容介紹v流程介紹v原理介紹v物料介紹v定位系統(tǒng)介紹v工藝控制要點v層壓后性能的檢測v常見品質問題分析與對策v壓機故障時板件處理方法v層壓目前的生產條件流程介紹1-1.masslam 備料 預疊 疊板 壓板 拆板1-2.pinlam 備料 疊板 壓板 拆pin 拆板 流程介紹1-3疊合的示意圖原理介紹2-1.化學反應機理2-2.流變學的基礎知識2-1化學反應機理v2-1-1 單體：丙二酚及環(huán)氧氯丙烷v2-1-2 催化劑：雙氰胺v2-1-3 速化劑：苯二甲基胺及2-甲咪唑v2-1-4 溶劑：二甲胺v2-1-5 稀釋劑：丙酮或丁酮v2-1-6 填充劑：碳酸鈣或氫氧化鋁等2-1化學反應機

2、理2-2流變學的基礎知識2-2-1 黏度2-2-2 tg值2-2-3 粘彈性2-2-4 物料的升溫速率與黏度的關系2-2-1黏度v黏度是流體具有粘性現(xiàn)象的基本性質，是當流體物質受到外界“剪切應力”作用下，所產生“剪切應變”的情形，黏度數值越大，表示物質越不易流動，而黏度數值越小，表示物質越易流動。vf/a=u(v/l) ;f/a:剪切應力（單位面積上所承受的力）v/l：剪切速率（流程厚度移動的速度）u：黏度（比例常數）2-2-1黏度v黏度為一種物質的特性數值，在一般正常的情況下，該黏度值為一固定不變的常數v溫度、分子量的大小、分子的構象對黏度都有較大的影響,增加溫度將會提高的物質分子之間的活動

3、能力，會導致黏度降低，提高分子量，增加交聯(lián)程度，都會提高物質的黏度。2-2-2tg值v是指聚合物因溫度之逐漸上升而導致其物料性變化，在常溫時呈非結晶無定形態(tài)，或部分結晶之堅硬狀，且具有脆性如玻璃一般的物質，于高溫下時將轉變成為一種位粘滯度非常高，且柔軟如橡皮一般的另一種轉態(tài)。二者在物性的變化是指硬度、脆性、比熱等都有很大的不同，此一引起巨變的溫度范圍稱為tgvtg值高，其耐熱性、抗水性、抗溶劑性、機械強度、介典性，尺寸穩(wěn)定性等都有較好的提高2-2-3粘彈性v壓合制程所使用的b片中的聚合物，所于一種熱固型式的樹脂，既具有粘性，又具有彈性，因此是一種粘彈性的流體。2-2-4物料的升溫速率與黏度的關

4、系v升溫速率較快，會使流體物質的流動情形增加，但是如果過快，則會導致流動現(xiàn)象過高或不均，且會增加膠體物質的硬化速率，提前到達固化溫度，使可用的工作時間減少，反之亦然。2-2-4物料的升溫速率與黏度的關系100100010000100000100000080100120140160180temperature () (pas)1.5/ m i n2/ m i n3/ m i n5/ m i n物料介紹3-1：覆銅板介紹3-2：半固化片介紹3-3：銅箔的介紹3-1覆銅板的介紹3-1-1：紙基覆銅板紙基覆銅板 3-1-2：纖維布覆銅板3-1-3：復合型覆銅板3-1-4：具有高頻特性的基板具有高頻特性

5、的基板 3-1-1紙基覆銅板紙基覆銅板 nema牌號基材樹脂電氣性能 機械性能xxxp紙酚 醛 高絕緣性（1011以上） 熱 沖xxxpc冷沖fr-2冷沖、阻燃fr-3環(huán)氧冷沖、阻燃3-1-2：纖維布覆銅板nema牌號基材樹脂機械性能g-10玻纖布環(huán)氧一般g-11耐熱fr-4阻燃fr-5耐熱、阻燃3-1-3：復合型覆銅板cem-1cem-3樹 脂阻燃型環(huán)氧樹脂阻燃型環(huán)氧樹脂結構3-1-4具有高頻特性的基板具有高頻特性的基板3-1-4-1 在高頻線路中，信號的介質損失(pl)與基板材料有關。 plkf（的平方根）t an pl：介質損失 k：常數 f：頻率 ：介電常數 tan：介質損失角正切 從

6、上式可以看出，頻率越高，介質損失越大。介質損失大，則吸收高頻信號、轉變?yōu)闊岬淖饔镁驮酱?，導致不能有效的傳送信號。為了減少介質損失，必須降低材料的介電常數和介質損失角正切。 在高頻線路中，頻率一般超100mhz。一般的環(huán)氧玻璃布板，已滿足不了使用要求。目前，通常采用聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰亞胺(pi)、bt、ppo等高頻材料。3-1-4具有高頻特性的基板具有高頻特性的基板3-1-4-2，各種板材特性的對比：項目 氟樹脂板 bt板ppo板改性環(huán)氧板fr-4（1mhz 2.63.53.53.84.7tan 0.00080.00160.00200.00600.01803-2 半固化片介紹v3-2-

7、1半固化片的定義v3-2-2半固化片的型號及厚度v3-2-3性能指標及儲存條件3-2-1半固化片的定義v半固化片是由樹脂和增強材料（玻纖）構成的一種預浸材料，其中樹脂是處于b階段結構，在溫度和壓力作用下具有可流動性能很快固化和完成粘結過程。v按照樹脂的固化程度不同可將其分為a、b、c階，其中a階為在室溫下，能夠完全流動的液態(tài)的樹脂，b階為 環(huán)氧樹脂部分處于交聯(lián)，在加熱的條件下，具有一定的流動性，c階為樹脂全部交聯(lián)，在加熱的條件下不具有流動性。3-2-2半固化片的型號及厚度1.按照使用增強材料與樹脂含量的不同，將b片分為不同的型號：7628，2116，1500，1080等2.半固化片的厚度跟樹脂

8、的含量、板件布線的密度等有極其密切關系，下圖是以2張p/p片疊合在一起壓合后所測得的單片p/p片的厚度范圍(即留銅率為100%時的厚度范圍)實際中會比下面的值偏低 p/pp/p壓合厚度壓合厚度 p/p類別rc%壓合后的厚度公制(mm)英制(in)76284330.1920.027.60.87628hr484830.2180.028.60.87628hr505030.2280.029.00.821165030.1150.0154.50.62116hr535330.1250.0154.90.610806130.0700.012.80.43-2-3性能指標及儲存條件3-2-3-1：含膠量 rc（re

9、sin content）3-2-3-2：流動度 rf (resin flow )3-2-3-3：凝膠時間gt (gel time )3-2-3-4：揮發(fā)物含量vc (volatite content)3-2-3-5 b片儲存條件及切割3-2-3-1：含膠量 rc（resin content）v含膠量 rc：在半固化片中所占的重量百分數，計算公式為：樹脂重量樹脂重量/(玻纖布重玻纖布重 + 樹脂重樹脂重)v對于同一體系的半固化片，其含量大小直接影響半固化片的介電常數，尺寸穩(wěn)定性等，一般樹脂含量越高，介電常數越低，尺寸穩(wěn)定性差，厚度越厚。3-2-3-2：流動度 rf (resin flow )流動

10、度 rf：樹脂中能夠流動的樹脂占樹脂總量的百分數，計算公式為：樹脂流出量樹脂流出量/(玻纖玻纖布重布重 + 樹脂重樹脂重)，一般在25-40%之間，其含量隨玻璃布厚度的增加而減少；流動度過高，在層壓過程中樹脂流失太多，易產生缺膠，流動度過低，容易造成填充圖形間隙困難，產生氣泡、空洞因此在層壓過程中易選擇流動度適中的半固化片。3-2-3-3：凝膠時間gt (gel time )v凝膠時間gt：樹脂在加熱情況下，處于流動態(tài)的總時間，一般凝膠時間為：140-190s ,凝膠時間長，樹脂有充分的時間來潤濕圖形，并能有效的充滿圖形，有利于壓制參數的控制。3-2-3-4：揮發(fā)物含量vc (volatite

11、 content)揮發(fā)物含量vc：浸漬玻璃布時，樹脂所用的一些小分子溶劑，揮發(fā)物在半固化片的百分比。一般應在：0.3%，含量過高時在層壓中容易形成氣泡。3-2-3-5 b片儲存條件及切割v溫度、濕度對半固化片的性能有較大的影響， 溫度太高，溫度太高，會造成樹脂會造成樹脂bonding(粘結粘結)，以致壓合后基板有白點、白化，以致壓合后基板有白點、白化等情形。等情形。水氣：貯存濕度太高使水氣：貯存濕度太高使prepreg吸收吸收moisture(水水汽汽)，在壓合過程中會導致流膠過大，白邊白角大等異常；，在壓合過程中會導致流膠過大，白邊白角大等異常；嚴重時，可導致基板白化等異常。嚴重時，可導致基

12、板白化等異常。 v濕度越低愈好，存放在溫度5，存放時間可達6個月；存放在溫度21，相對濕度：30-50%存放3個月。vb片的切割：b片在切割過程中須特別注意b片的經緯向，必須嚴格按照經緯向要求進行切割，一般為卷軸方向為緯向 3-3銅箔的介紹3-3-1電解銅箔（ed）：是通過專用電階級在圓形的陽極滾筒上連續(xù)生產出來的毛箔經過粗化層處理、耐熱層處理、純化處理，主要用與pcb中。3-3-2壓延銅箔（ra）：是將銅板經過反復輥扎而制成，在毛箔生產完成后，還要進行粗化處理，壓延銅箔耐折性、彈性系數大于電解銅箔，主要用于繞性覆銅板（fpc)上。3-3-3銅箔的型號及廠家：型號：1/3oz；0.5oz;1o

13、z;2oz等， 廠家：盧森堡、三井3-3銅箔的介紹v3-3-4 ：rcc （resine coated copper）銅箔：一邊為：銅箔，另一邊為：樹脂（沒有玻纖增強）主要用于激光鉆孔。 3-3-5：rcc型號及廠家：0.33oz,80um;0.330z,60um;0.5oz,80um等 廠家：lg 日立化成等定位系統(tǒng)的介紹在多層板層壓的過程中，定位系統(tǒng)主要有銷釘定位和無銷釘定位兩種。v4-1:masslam:沒有銷釘，層間對準度低，生產效率高，主要用于生產四層板，生產高多層時，須先熱熔或鉚釘鉚合。v4-2:pinlam：有銷釘定位，主要有四槽定位，四孔定位、六孔定位等，此種定位方式，層間對準

14、度高，但生產效率較低，然而我司采用六孔定位，我司的疊板傳送帶根據我司的特點量身定做，生產效率很高。定位系統(tǒng)的介紹 四槽定位示意圖 六孔定位示意圖工藝控制要點5-1壓力：用于擠壓多層層間的空氣，并通過擠壓促進樹脂的流動，填滿圖形間空隙，可根據半固化片及覆銅板的性能、結構、形狀進行調整，對于真空壓機一般控制在250-500psi，在壓板周期一般為：一步加壓，二步加壓，三步加壓。工藝控制要點5-2：溫度：提供熱量促使樹脂融化，從而充分潤濕內層圖形達到與銅箔很好的結合，對于不同樹脂體系采用不同的交聯(lián)劑，因此固化溫度也有差別，環(huán)氧樹脂中采用雙氰胺作固化劑，其交聯(lián)溫度在160-170，因此通常物料的溫度在

15、此溫度下保持30分鐘以上工藝控制要點v5-3升溫速率：是一個重要參數，其大小方向可以由程序控制，另一方面可以改變緩沖紙類型、厚度來進行調整，對于不同的樹脂體系有不同的升溫速率，過高的升溫速率使得工藝操作范圍變窄，工藝控制困難，過慢的升溫速率使得升溫時間延長，樹脂在升溫過程中流動較慢，填充不完全，容易形成空隙，厚薄不均勻，一般控制在80-120之間：1.5min/-2.0min/ 工藝控制要點v5-4壓板周期：根據壓力的變化可將壓力分為預壓和高壓兩階段，預壓主要的作用是使熔融樹脂潤濕，擠出內層圖形間的氣體并用樹脂填充圖形間隙及逐漸提高樹脂的動態(tài)黏度，一般施高壓時的溫度在90左右。下面是壓力溫度曲

16、線圖工藝控制要點 溫度壓力曲線示意圖400400 50 50 psipsi(2528kg/cm2)kiss kiss pressurepressuretemperaturetemperaturepressurepressure2t2p2t2p6060, ,10102532535 5,6076070 0, ,4054050 0,coolingcoolingtime(min)time(min)6060 10 10 psipsi(5kg/cm2)工藝控制要點v5-5：環(huán)境的控制：溫濕度、潔凈度v5-6：物料的控制：物料的儲存時的條件，是否過期，以及各項性能指標在范圍內。v5-7：規(guī)范操作.層壓后性能

17、的檢測v外觀的檢測：板件表面的凹點、褶皺、凸點、擦花等形象。v板厚公差：四周及中間厚度的偏差，及板件是否出現(xiàn)便薄或偏厚的形象。v熱沖擊：在280錫爐、3cycle 10s是否出現(xiàn)氣泡、分層等現(xiàn)象。v測量tg值：利用dsc或tma測量tg值，檢測板件是否完全固化，一般tg為：3時認為完全固化常見品質問題分析與對策缺點名稱原因分析對策 凹點1.環(huán)境潔凈度不夠。2.操作不規(guī)范3分離板不干凈1.加強環(huán)境、分離板的控制2.規(guī)范操作板件翹曲1.經緯向不對齊2.板件與b片不同廠家，cte值不一樣3.程序不合適 4.疊層結構不對稱或板件不對稱。5.層數不對稱1.保證經緯相一致2.使用同一廠家3.調整程序4.盡

18、量保證疊層結構與板件的對稱。5.通過調整程序改善。褶皺1.操作不適當2程序不適當3.圖形設計不適當1.改善壓合程序2.規(guī)范操作3.適當的改善圖形的設計常見品質問題分析與對策缺點名稱原因分析對策 白角、白邊1.b片的流膠量偏高，或吸收水氣2.升溫速率過快，流膠量不均。1.調整壓合條件2.使用合格的b片白點、白斑1.板件會受到不適當的熱應力。2.b片含膠量太低3.受到含氟元素化學藥水的功擊4.后工序的返工5.壓合時b片的氣泡未能趕出1.減少板件受到的熱應力。2.提高b片的含膠量。3.減少后工序的返工褶皺1.操作不適當2程序不適當3.圖形設計不適當1.改善壓合程序2.規(guī)范操作3.適當的改善圖形的設計壓機故障時板件處理方法v壓板過程中溫度無法上升 時間少于5分鐘，用手動方式將板件拉入其它的壓機，若超過40分鐘，則在程序運行完成后進行補壓，壓力：300psi；時間為：1.0-1.5h，溫度190壓機故障時板件處理方法v壓板過程中突然斷電1.時間少于8分鐘，用手動方式將板件拉入其它的壓機，若超過40分鐘，待設備修復后則在原程序運行完成后進行補壓，壓力：300psi；時間為：1.0-1.5h，溫度1902.整個過程中盡量不要打開壓機及熱盤。壓機故障時板件處理方法v壓板過程中沒有抽真空時間少于