FR-4環(huán)氧覆銅板工藝分析

1、密級(jí):FR-4環(huán)氧覆銅板工藝開(kāi)發(fā)報(bào)告項(xiàng)目名稱FR-4環(huán)氧覆銅板起訖時(shí)間2015年3月2015年12月編制單位編制審核日期批準(zhǔn)目錄目錄I1、引言12、0.1mm厚度規(guī)格FR-4環(huán)氧覆銅板12.1 樣品表面形貌12.2 NiCr/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果22.3 Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果33、0.4mm厚度規(guī)格FR-4環(huán)氧覆銅板43.1 樣品表面形貌43.2 Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果44、1.5mm厚度規(guī)格FR-4環(huán)氧覆銅板54.1 樣品表面形貌54.2 SiO2(PVD)/Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果64.3 SiO2(CVD)/NiCr/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果74.4 NiCr/Cu膜層

2、工藝與測(cè)試結(jié)果74.5 Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果84.5.1 Ni/Cu膜層單面板工藝與測(cè)試結(jié)果84.5.2 Ni/Cu膜層雙面板工藝與測(cè)試結(jié)果95、結(jié)論9附錄一101、引言FR-4環(huán)氧玻纖布基板，是以環(huán)氧樹(shù)脂作粘合劑，以電子級(jí)玻璃纖維布作增強(qiáng)材料的一類阻燃基板，常溫至150左右仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度，具有良好的尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊性和耐濕性能，干態(tài)、濕態(tài)下的電氣性能優(yōu)良。FR-4環(huán)氧覆銅板是覆銅板系列產(chǎn)品中用量最大、用途最為廣泛的一類覆銅板產(chǎn)品，是制作多層印制電路板的重要基材。PVD沉積技術(shù)包括蒸鍍、離子束濺射、磁控濺射、陰極弧沉積等方式。PVD沉積技術(shù)用于制造超薄基銅有利于PCB精細(xì)導(dǎo)線、內(nèi)

3、孔金屬化等的制造，可以大大減少電解銅箔和PCB生產(chǎn)造成令人頭痛的環(huán)境污染問(wèn)題。13厚的超薄基銅CCL只能采用PVD法制造，PVD在CCLT業(yè)上的應(yīng)用研究可以彌補(bǔ)我國(guó)高端電路板材料技術(shù)的不足，是前瞻性的具有戰(zhàn)略意義的工作。本文采用磁過(guò)濾掃描真空陰極弧沉積方式，主要試驗(yàn)了Cu、Cr/Cu、Al/Cu、Ni/Cu、Cr-DLC/Cu、NiCr/Cu、SiO2（PVD）/Ni/Cu、SiO2（CVD）/NiCr/Cu、XTR寸孑L劑/Ni/Cu等復(fù)合膜層。經(jīng)Q、N、H、Ar等工作氣體篩選后，成功制備了工作氣體為H2、具有NiCr/Cu或Ni/Cu膜層結(jié)構(gòu)的0.1mm、0.4mm1.5mm三種厚度規(guī)格的

4、FR-4覆銅板。2、 0.1mm厚度規(guī)格FR-4環(huán)氧覆銅板2.1 樣品表面形貌采用光學(xué)顯微鏡、SEM、AFM觀察了樣品表面形貌。圖1為光學(xué)顯微鏡（50X）表面形貌圖。圖2為SEM（2000X）表面形貌圖，表面密布2im左右的孔洞。圖3為AFM表面形貌圖，測(cè)得表面粗糙度Ra-1.2仙m。圖1光學(xué)顯微鏡(50X)表面形貌圖圖2SEM(2000X)表面形貌圖 750»>nD375 DKJQ©37544.750圖3AFM表面形貌圖2.2 NiCr/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果采用H2作為工作氣體，工件架自轉(zhuǎn)方式沉積NiCr/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15pm,制備了兩片雙面FR-4環(huán)氧

5、覆銅板。表1為主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表1主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源NiCr膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)浸錫試驗(yàn)11000V/1A/50%(10min)72(60A/20min)63(60A/15min)0.19,0.31浸錫(300C,10S/次)5次無(wú)起泡20.31,0.40從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，兩片覆銅板的浸錫試驗(yàn)均為合格；但浸錫后第1片樣品的平均剝離強(qiáng)度為0.2,低于要求的0.3,第2片樣品的平均剝離強(qiáng)度為0.35,達(dá)到了>0.3的要求。2.3 Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果采用H2作為工作氣體，工件架自轉(zhuǎn)方式沉積Ni/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15

6、pm,制備了兩片雙面FR-4環(huán)氧覆銅板。表2為主要工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表2主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源Ni膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)11000V/1A/50%(5min)108(60A/30min)42(60A/10min)剝離至玻纖2剝離至玻纖從剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果來(lái)看，兩片覆銅板均剝離至玻纖導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量，這說(shuō)明結(jié)合力很好。3、0.4mm厚度規(guī)格FR-4環(huán)氧覆銅板3.1 樣品表面形貌采用光學(xué)顯微鏡觀察了樣品表面形貌。圖4為光學(xué)顯微鏡（50X）表面形貌圖。圖4光學(xué)顯微鏡（50X）表面形貌圖3.2 Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果采用H2作為工作氣體，工件架公轉(zhuǎn)方式

7、沉積Ni/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15pm,制備了四片雙面FR-4環(huán)氧覆銅板。表3為主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表3主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源Ni膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度（N/mm）11000V/1A/50%108420.92(10min)(60A/30min)(60A/10min)1.131000V/1A/50%144420.84(10min)(60A/40min)(60A/10min)0.79從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，四片樣品的常規(guī)結(jié)合力均大于0.7,達(dá)到了常規(guī)結(jié)合力0.5的要求。附錄一為0.4X150X150mm環(huán)氧覆銅板制程示意圖片。4、1.5mm厚度規(guī)格FR-4環(huán)氧

8、覆銅板4.1 樣品表面形貌采用光學(xué)顯微鏡、SEM、AFM觀察了樣品表面形貌。圖5為光學(xué)顯微鏡(50X)表面形貌圖。圖6為SEM(2000X)表面形貌圖，表面散布有25pm左右的孔洞。圖7為AFM表面形貌圖，測(cè)得表面粗糙度Ra=1.6仙m。圖5光學(xué)顯微鏡(50X)表面形貌圖圖6SEM(2000X)表面形貌圖.8河0Jum(20Min圖7AFM表面形貌圖4.2 SiO2(PVD)/Ni/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果樣品表面經(jīng)射頻磁控濺射沉積一層SiO2后，采用工作氣體為Ar氣、工件架自轉(zhuǎn)方式繼續(xù)沉積Ni/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15仙m,制備了兩片雙面FR-4環(huán)氧覆銅板。表4為主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。

9、表4主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源Ni膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)浸錫試驗(yàn)11000V/1A/50%(10min)54(60A/15min)63(60A/15min)止面0.67,1.10反面0.35,0.77浸錫(300C,10S/次)止向1次起泡反而尢起泡2止面0.49,1.02反面0.42,0.73從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，兩片覆銅板的浸錫試驗(yàn)均不合格；但浸錫后的剝離強(qiáng)度最小均值為0.56,達(dá)到了學(xué)0.3的要求。4.3 SiO2(CVD)/NiCr/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果霍爾源電離分解聚二甲基硅氧烷在樣品表面沉積一層SiO2后，采用工作氣體為H2氣、工件架公轉(zhuǎn)方式

10、繼續(xù)沉積Ni/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15仙m,制備了兩片單面FR-4環(huán)氧覆銅板。表5為主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表5主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源NiCr膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)浸錫試驗(yàn)11000V/1A/50%107320.40,0.75浸錫(300C,10S/次)5次無(wú)起泡2(5min)(60A/43min)(60A/5min)0.57浸錫(300C,10S/次)5次起泡從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，第一片覆銅板的浸錫試驗(yàn)合格，第二片的不合格，但兩片覆銅板浸錫后的剝離強(qiáng)度均不小于0.57,達(dá)到了學(xué)0.3的要求。4.4 NiCr/Cu膜層工藝與測(cè)試結(jié)果采用H2作為工

11、作氣體，工件架公轉(zhuǎn)方式沉積NiCr/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15pm,制備了六片單面FR-4環(huán)氧覆銅板。表6為主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表6主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源NiCr膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)浸錫試驗(yàn)11000V/1A/50%(5min)107(60A/43min)32(60A/5min)0.72,0.92浸錫(300C,10S/次)5次無(wú)起泡20.39,0.7430.72,0.924-,0.7850.42,0.9460.44,0.77從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，六片覆銅板的浸錫試驗(yàn)均為合格，最小平均剝離強(qiáng)度為0.56,達(dá)到了學(xué)0.3的要求。4.5 Ni/C

12、u膜層工藝與測(cè)試結(jié)果4.5.1 Ni/Cu膜層單面板工藝與測(cè)試結(jié)果采用H2作為工作氣體，工件架公轉(zhuǎn)方式沉積Ni/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15mm,制備了四片單面FR-4環(huán)氧覆銅板。表7為主要工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表7主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源Ni膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)浸錫試驗(yàn)11000V/1A/50%(10min)111(60A/45min)95(60A/15min)銅箔拉斷0.87浸錫(300C,10S/次)5次無(wú)起泡2銅箔拉斷0.8531000V/1A/50%(20min)148(60A/60min)127(60A/20min)無(wú)法剝離40.50,0

13、.73從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，四片覆銅板的浸錫試驗(yàn)均為合格，最小平均剝離強(qiáng)度為0.61,達(dá)到了學(xué)0.3的要求。4.5.2 Ni/Cu膜層雙面板工藝與測(cè)試結(jié)果采用H2作為工作氣體，工件架自轉(zhuǎn)方式沉積Ni/Cu膜層，電鍍?cè)龊胥~箔15pm,制備了兩片雙面FR-4環(huán)氧覆銅板。表8為主要工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果。表8主要沉積工藝參數(shù)和測(cè)試結(jié)果樣品編號(hào)霍爾源Ni膜厚度(nm)Cu膜厚度(nm)剝離強(qiáng)度(N/mm)浸錫試驗(yàn)11900V/0.5A/50%(10min)108(60A/30min)63(60A/15min)止曲0.52,0.83反面0.70,0.94浸錫(300C,10S/次)5次無(wú)起泡2止面0.51,0.7

14、2反面0.53,0.81從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，兩片覆銅板的浸錫試驗(yàn)均為合格，最小平均剝離強(qiáng)度為0.61,達(dá)到了學(xué)0.3的要求。5、結(jié)論采用H2作為工作氣體，成功制備了具有NiCr/Cu膜層結(jié)構(gòu)的1.5mm厚度規(guī)格的單面FR-4環(huán)氧覆銅板和具有Ni/Cu膜層結(jié)構(gòu)的0.1mm、0.4mm1.5mm三種厚度規(guī)格的雙面FR-4環(huán)氧覆銅板。附錄0.4X150X150mmWffl銅板制程示意圖片環(huán)氧玻纖板古今名言敏而好學(xué)，不恥下問(wèn)一一孔子業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨一一韓愈興于詩(shī)，立于禮，成于樂(lè)一一孔子己所不欲，勿施于人一一孔子讀書(shū)破萬(wàn)卷，下筆如有神一一杜甫讀書(shū)有三到，謂心到，眼到，口到一一朱熹立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書(shū)為本一一歐陽(yáng)修讀萬(wàn)卷書(shū)，行萬(wàn)里路一一劉彝黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書(shū)遲顏真卿書(shū)卷多情似故人，晨昏憂樂(lè)每相親于謙書(shū)猶藥也，善讀之可以醫(yī)愚一一-劉向莫等閑，白了少年頭，空悲切一岳飛發(fā)奮識(shí)遍天下字，立志讀盡人間書(shū)辦軾鳥(niǎo)欲高H先振翅，人