棕化層壓工藝規(guī)范教材

1、1 / 371、 目的：規(guī)范層壓工序制程能力的管控。2、 范圍：適用于層壓工序制程能力的管控。3、 職責(zé)：3.1層壓工序工藝工程師按規(guī)范要求管控該工序制程能力;3.2技術(shù)中心負(fù)責(zé)該規(guī)范的編制與更新4、模塊劃分：序號規(guī)范模塊內(nèi)容1制程目標(biāo)工序產(chǎn)品能力、設(shè)備能力、制程能力、產(chǎn)品類型及工藝流程2工序資源工序設(shè)備物料資源3基本原理工序藥水反應(yīng)機理、設(shè)備作用原理4工藝原則工序參數(shù)設(shè)定原則、生產(chǎn)控制原則及特殊產(chǎn)品要求5工藝維護工序維護保養(yǎng)內(nèi)容方法和標(biāo)準(zhǔn)6制程監(jiān)控工序制程監(jiān)控內(nèi)容及制程測試方法和標(biāo)準(zhǔn)7制程改善制程狀態(tài)改善方法和途徑8偏差處理規(guī)范和生產(chǎn)實際偏差的處理方法和途徑。5、制程目標(biāo)5.1產(chǎn)品能力：詳見

2、附件三層壓工序產(chǎn)品能力參數(shù)表5.2設(shè)備能力：詳見附件二層壓工序設(shè)備能力參數(shù)表5.3制程能力：詳見附件四層壓工序制程能力參數(shù)表5.4產(chǎn)品類型和工藝流程產(chǎn)品類型工藝制作流程常規(guī)板來板-棕化-預(yù)疊-疊合-壓合-X-Ray鉆靶-銑邊-岀板內(nèi)層底銅大于等于20Z板，盲孔板、高頻板來板-棕化-烘板-預(yù)疊-疊合-壓合-X-Ray鉆靶-銑邊-岀板內(nèi)層過電鍍的板來板烘板棕化烘板預(yù)疊疊合壓合X-Ray鉆靶銑邊岀板6、工序資源6.1設(shè)備資源：詳見附件六層壓工序設(shè)備列表6.2物料資源：詳見附件五層壓工序物料列表7、基本原理7.1棕化內(nèi)層芯板經(jīng)過棕化處理后，在銅面形成一層均勻的棕色有機金屬膜，可增強銅面與半固化片的結(jié)合

3、力，同時在高溫壓合過程中，阻止銅與半固化片的氨基發(fā)生反應(yīng)。產(chǎn)品實現(xiàn)的基本原理有藥水作用原理、設(shè)備作用原理等。7.1.1棕化反應(yīng)機理7.1.1.1酸洗酸洗的主要作用是去除銅表面氧化物，中和殘余退膜液，粗化銅面，保證穩(wěn)定的微蝕、成膜及著色。酸洗段的主 要成分為過硫酸鈉（NaPS） 、H2SO4。其反應(yīng)機理如下：Cu+CuO+H2SO4+Na2S2O82CuSO4+Na2SO4+H2O影響酸洗效果的因素及影響趨勢如下:2 / 37序號影響因素具體影響1NaPS濃度NaPS濃度是影響酸洗段效果的主要影響因素，隨著NaPS濃度的增大，微蝕量增大，NaPS濃度過高會影響內(nèi)層銅厚及線寬的控制。2HbSQ濃度

4、HzSQ濃度是影響酸洗效果的因素之一，SQ濃度過低，酸洗效果不佳會導(dǎo)致棕化不良。3溫度根據(jù)阿倫尼烏斯方程：lnk=lnA-Ea/RT。其中k為速率常數(shù)，Ea為實驗活化能，A為指數(shù) 因子。當(dāng)溫度越高，速率常數(shù)越大，反應(yīng)速率越大。但溫度過高，又不利于藥水控制與 維護。4噴淋壓力噴淋壓力影響藥水交換速率，噴淋壓力過低，酸洗效果不佳會導(dǎo)致棕化不良。噴淋壓力 過高，易損傷板面。5時間除氧化物、微蝕需要一定的作用時間，酸洗時間過短，酸洗效果不佳會導(dǎo)致棕化不良。7.1.1.2堿洗堿洗的主要作用是去除銅表面的 油污、手指印、輕微氧化物及抗蝕劑殘渣。堿式除油劑主要成分為NaOH和HO。其反應(yīng)過程是利用熱堿溶液對

5、油脂的皂化作用和乳化作用來進行除油。影響堿洗效果的因素及趨勢如下：序號影響因素具體影響1除油劑濃度除油劑濃度是影響堿洗段效果的主要影響因素，除油劑濃度過低，堿洗效果不佳會導(dǎo)致 棕化不良。2溫度溫度對于堿洗段除油效果影響較大，溫度升高雖有助于除油劑皂化作用和乳化作用的發(fā) 揮，但隨溫度升高除油劑本身在高溫下?lián)]發(fā)并且除油劑中的表面活性劑將出現(xiàn)濁點，導(dǎo) 致除油效果反而降低。3噴淋壓力噴淋壓力影響藥水交換速率，噴淋壓力過低，酸洗效果不佳會導(dǎo)致棕化不良。噴淋壓力 過高，易損傷板面。4時間除油需要一定的作用時間，堿洗時間過短，堿洗效果不佳會導(dǎo)致棕化不良。7.1.1.3水洗棕化線在酸洗、堿洗、棕化之后均有水洗

6、段，主要目的是去除酸洗、堿洗、棕化缸在板面殘留的藥水，避免污染下一道工序。影響水洗效果的因素及趨勢如下:序號影響因素具體影響1DI水電導(dǎo)率水洗用水必須具備一定的純凈度，即對電導(dǎo)率有要求，當(dāng)電導(dǎo)率超過一定范圍，則會帶 來離子污染。2水洗時間水洗需要一定的時間去作用，水洗時間不夠，則無法去除板面殘留藥水，從而引起缸與 缸之間的藥水污染。3噴淋壓力米用噴淋水洗主要是為了全面去除板面各個位置的殘留藥水，若水洗壓力不當(dāng)，則會導(dǎo) 致局部區(qū)域水洗效果不佳，引發(fā)污染。7.1.1.4預(yù)浸預(yù)浸的主要作用是活化銅表面以利于棕化處理快速均勻，增 強 結(jié) 合 力 。 預(yù) 浸 段 的 主 要 成 分 為 活 化 劑 （

7、成 分 為苯并三唑，乙二醇單異丙基醚和水）。3 / 37影響預(yù)浸效果的因素及趨勢如下：序號影響因素具體影響4 / 371活化劑濃度活化劑濃度是影響預(yù)浸段的主要影響因素，濃度過低，活化效果不佳會影響后續(xù)棕化效 果。2溫度根據(jù)阿倫尼烏斯方程：lnk=lnA-Ea/RT。其中k為速率常數(shù)，Ea為實驗活化能，A為指 數(shù)因子。當(dāng)溫度越咼，速率常數(shù)越大，反應(yīng)速率越大。但溫度過咼，又不利于藥水控制 與維護。3時間預(yù)浸活化需要一定的作用時間，預(yù)浸時間不夠，活化效果不佳會影響后續(xù)棕化效果。7.1.1.5棕化棕化的主要作用是粗化銅面并在銅表面形成一層均勻的棕色有機金屬轉(zhuǎn)化膜以增強多層板內(nèi)層結(jié)合力。棕化的主要成分為

8、苯并三唑、硫酸和水。其反應(yīng)機理如下：2Cu+H2SO4+H2O2+nA+nB“CuSO4+2H2O+CuA+Bn其作用機理：1、參與半固化片環(huán)氧樹脂聚合；2、與含N的雜環(huán)化合物B和金屬銅形成化學(xué)鍵。雜環(huán)化合物B為：苯并三唑-其作用機理：1、與基體銅結(jié)合；2、通過有機物A的橋鍵與環(huán)氧樹脂結(jié)合；3、化合物B分子之間通過Cu2+以配位鍵形式連接，增加了棕化層的厚度和平整性。影響棕化效果的因素及影響趨勢如下：序號影響因素具體影響1HzSQ濃度HSQ濃度影響微蝕速率和棕化剝離強度，隨著HSQ濃度的增大，微蝕速率增大，H2SQ4濃度過低，微蝕速率低，微觀粗糙度小，剝離強度低，H2SQ濃度過高，溶液PH值高

9、，不利于棕化膜在銅面沉積。2H2O濃度HzCb濃度是影響影響微蝕速率、棕化剝離強度的關(guān)鍵因素，隨著H2Q濃度的增大，微蝕速率增大，HC濃度過低，微蝕速率低，微觀粗糙度小，剝離強度低，HC2濃度過高，蝕銅量大，不利于內(nèi)層銅厚和線寬控制，棕化膜發(fā)紅，耐化學(xué)性下降。3棕化劑濃度棕化劑濃度影響棕化膜的質(zhì)量、棕化剝離強度，隨著棕化劑濃度的增大， 剝離強度增大，棕化劑濃度過低，棕化膜在銅面覆蓋率低，剝離強度低，棕化劑濃度過高，剝離強度不 再增大，藥水成本增加。序號影響因素具體影響4Cu2+濃度2+2+Cu濃度影響影響棕化膜的質(zhì)量、棕化剝離強度，Cu濃度過低，不利于棕化膜在銅面沉積，所以新開缸時需保留部分原

10、液，保持一定的Cu2+M度；Cu2+M度過過高，缸底或缸壁析出黑色結(jié)晶，藥水消耗量大，成本增加，且剝離強度下降。有機物A為：乙二醇單異丙基醚;5 / 375溫度溫度影響微蝕速率，根據(jù)阿倫尼烏斯方程：lnk=lnA-Ea/RT。其中k為速率常數(shù)，Ea為實驗活化能，A為指數(shù)因子。當(dāng)溫度越高，速率常數(shù)越大，微蝕速率越大。溫度過低， 微蝕速率低，微觀粗糙度小，剝離強度低；溫度過高不利于藥水控制與維護。6 / 376時間棕化時間影響微蝕量和棕化剝離強度，時間過短，微蝕量小，微觀粗糙度小，棕化膜不 致密，剝離強度低；時間過長，蝕銅量大，不利于內(nèi)層銅厚和線寬控制，棕化膜發(fā)紅， 耐化學(xué)性下降，孔口易形成粉紅圈

11、。7.1.2棕化設(shè)備作用原理系統(tǒng)名稱作用原理作用缸體/段溫控系統(tǒng)保證棕化溫度參數(shù)的準(zhǔn)確性酸洗缸、堿洗缸、預(yù)浸缸、棕化缸、烘干段過濾系統(tǒng)將藥水中的雜物、結(jié)晶等濾去，防止噴嘴堵塞，同時防止雜物附在板 面導(dǎo)致棕化不良酸洗缸、堿洗缸、預(yù)浸缸、棕化缸、水洗缸噴淋系統(tǒng)減少板中間和板邊、上下板面的除氧化物、除油等清洗效果差異酸洗缸、堿洗缸、水洗缸自動添加 系統(tǒng) 自動控制藥水添加，保證藥水濃度的準(zhǔn)確性。其主要有：1、計片添加系統(tǒng)：設(shè)定單次藥水添加量，根據(jù)電眼感應(yīng)到的做板數(shù) 量添加藥水2、比重添加系統(tǒng)：設(shè)定比重控制范圍，低于比重控制添加點時添加 棕化藥水酸洗缸、堿洗缸、預(yù)浸缸、棕化缸傳送系統(tǒng)傳送產(chǎn)品的主要載體，

12、傳送感應(yīng)電眼還可用于記錄過板數(shù)量和卡板警 報所有缸體7.2烘板烘板的作用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：對于內(nèi)層經(jīng)過電鍍的板棕化前烘板的主要作用為去除水分，此階段的溫度和時間可以按參數(shù)上限設(shè)置。對于棕化后烘板的主要作用為去除水分，防止后續(xù)層壓板因內(nèi)層芯板吸潮引起的分層等缺陷；增強棕化膜與半固化片的結(jié)合力?；驹碛性O(shè)備作用原理。項目具體內(nèi)容主要設(shè)備烘箱作用1、去除水分；2、增強棕化膜與半固化片的結(jié)合力?；驹砗嫦渫ㄟ^電能使加熱管加熱，并通過電機通過風(fēng)道送風(fēng)使烘箱內(nèi)部溫度達(dá)到均勻。影響因素1、溫度：溫度偏低，除水效果不好；溫度偏高，結(jié)合力、耐酸性下降；2、時間：時間偏短，除水效果不好；時間偏長，結(jié)合力

13、下降，生產(chǎn)效率降低；3、溫度均勻性：均勻性差會導(dǎo)致溫度差，產(chǎn)生應(yīng)力。7.3疊合（含預(yù)疊）棕化后需要對內(nèi)層芯板進行預(yù)疊和疊合，預(yù)疊是通過邦定或鉚合等定位方式把內(nèi)層芯板、半固化片按ERP的疊層結(jié)構(gòu)指示信息固定起來，防止后續(xù)壓合過程滑動出現(xiàn)層間偏位。鉚合方式是通過鉚釘將內(nèi)層芯板、半固化片固定起來，而邦定方式則通過高頻電磁波穿透內(nèi)層銅網(wǎng)，加以邦定頭施加的熱量將半固化片熔合，在一定的壓力下將內(nèi)層芯板與半固化片固定在一起，其中邦定方式的定位作用強于鉚釘鉚合方式。對內(nèi)層芯板比較薄，對位精度要求高的板進行預(yù)疊時，優(yōu)先采用邦定+鉚合方式生產(chǎn)，而對超出邦定能力范圍的、對位精度要求不高的板則可采用鉚合方式生產(chǎn)。疊合

14、是以鋼質(zhì)載板為底盤，放入一定數(shù)量的緩沖材料，中間一層分離鋼板一層預(yù)疊板，預(yù)疊板與預(yù)疊板、鋼 板與鋼板之間上下左右需對準(zhǔn)，再放入牛皮紙及蓋板即完成一個開口的組合。疊合產(chǎn)品實現(xiàn)的控制點為層間對位、板面清潔，基本原理有物料作用原理、設(shè)備作用原理等。7.3.1物料作用原理7.3.1.1鉚釘鉚釘?shù)闹饕饔檬峭瓿蓛?nèi)層芯板與半固化片的固定，防止壓合過程出現(xiàn)滑動。 影響該作用的因素及趨勢如下：7 / 37序號影響因素具體影響1鉚釘長度鉚釘長度決定鉚合的開花質(zhì)量，直接影響層間對位。當(dāng)鉚釘過短，鉚合過緊，壓合時容 易撐爆鉚釘，從而滑板；當(dāng)鉚釘過長，鉚合過松，壓合時容易出現(xiàn)層間滑動。2鉚釘數(shù)量鉚釘數(shù)量是影響預(yù)疊效果

15、的主要因素。鉚釘數(shù)量少時，固定效果差，壓合合時容易滑動。7.3.1.2鋼板鋼板的主要作用在于防止銅箔皺褶凹陷及拆板容易，影響該作用的因素及趨勢如下:序號影響因素具體影響1鋼板平整度鋼板平整度影響層壓板厚度均勻性，當(dāng)鋼板平整度不達(dá)標(biāo)時， 層壓板厚度不均，表面凹凸不平。2鋼板潔凈度鋼板有殘膠或污染物時會導(dǎo)致層壓板出現(xiàn)壓痕。3鋼板硬度鋼板硬度影響鋼板的耐磨性能，硬度低，打磨時易磨損變薄從而影響鋼板平整度。4鋼板膨脹系數(shù)鋼板X、Y方向的膨脹系數(shù)需要與銅箔的膨脹系數(shù)匹配，是引起銅箔起皺的重要因素。7.3.1.3緩沖材料緩沖材料的主要作用在于均熱均壓、防滑。一般的緩沖材料為牛皮紙。特殊的緩沖材料有如：硅膠

16、片（主要用于冷板壓合，其可壓縮性、均衡壓力、溫度的性能均優(yōu)于牛皮紙）、pacopad（用于鋁板厚度較大、形狀較為復(fù)雜的冷板壓合，可防止局部溢膠過多，其導(dǎo)熱性及可壓縮性均優(yōu)于硅膠片）。影響緩沖材料作用（主要為牛皮紙）的因素及趨勢如下：序號影響因素具體影響1牛皮紙數(shù)量牛皮紙數(shù)量過少，均熱、均壓、防滑效果不佳；牛皮紙數(shù)量過多，熱阻增大，傳熱 速率慢，會影響層壓板的升溫速率和固化溫度。2牛皮紙使用次數(shù)高溫下牛皮紙會逐漸失去透氣特性，均熱、均壓效果不佳。新舊牛皮紙按一定比例 搭配使用，使用4次后應(yīng)停止使用。3牛皮紙厚度/克重牛皮紙克重、厚度越大，熱阻增大，傳熱速率慢，會影響層壓板的升溫速率和固化 溫度。

17、7.3.1.4蠟布蠟布的主要作用在于清潔銅箔和鋼板，避免出現(xiàn)層壓雜物和銅箔起皺缺陷。蠟布質(zhì)量不佳，掉蠟在銅箔上, 引入新的雜物，多次使用后蠟布變臟會影響清潔效果，需及時更換。7.3.2設(shè)備作用原理設(shè)備名稱作用原理影響因素鉚釘機利用壓縮氣體在一定的氣壓下將鉚釘打開花，從而完成內(nèi)層芯板與半固化片的鉚合。鉚合壓力是主要影響因素，當(dāng)壓力過小，鉚合過 松，壓合時容易滑板；當(dāng)壓力過大，鉚合過緊， 壓合時容易撐爆鉚釘，出現(xiàn)滑板。邦定機（P2）利用壓縮氣體在一定的氣壓下將內(nèi)層芯板與半 固化片壓緊，再通過邦定發(fā)熱頭傳輸熱量將半固 化片熔融，使內(nèi)層芯板與半固化片粘結(jié)，其對內(nèi) 層芯板與半固化片的固定作用強于鉚釘鉚合

18、的 方式。邦定能量影響半固化片和芯板的熔合情況，邦定 能量過低，粘結(jié)效果差壓合時容易滑板，邦定能 量過高，邦定位置半固化片固化過度易出現(xiàn)分層 缺陷。8 / 37磨鋼板機在一定的壓力下研磨鋼板，再通過高壓水洗，保 證鋼板表面的平整清潔。主要影響因素是磨板壓力（電流控制）和水洗壓 力，壓力過小打磨效果不佳，影響鋼板的平整度、潔 凈效果，從而影響到層壓板的外觀；磨板壓力過9 / 37大，會導(dǎo)致鋼板劃傷及鋼板的厚度變薄、平整度 變差。紅外線定 位系統(tǒng)保證疊合時每層板均處于相冋的位置，保證壓合時壓力、溫度的均勻性，避免壓合時滑板。無影響因素。7.4壓合壓合是在高溫高壓條件下利用樹脂（半固化階段）的流變行為，完成對內(nèi)層線路空隙的填充，使各線路層粘 結(jié)在一起，獲得多層印制電路板。產(chǎn)品的控制為層壓板外觀、厚度、內(nèi)層對位精度、熱性能、翹曲度，基本原理 有物料作用原理、設(shè)備作用原理、產(chǎn)品設(shè)計影響。741物料作用原理741.1半固化片半固化片作用是粘結(jié)各層線路層，并起絕緣層的作用。其主要成分是樹脂、填充物和玻璃纖維布。（1）樹脂是熱固性材料，應(yīng)用到PCB