粘結片的生產(chǎn)

1、粘結片的生產(chǎn)粘結片是玻纖布經(jīng)上膠機上膠并烘至B階（半固化程度）。粘結片主要是作為覆 銅板生產(chǎn)的半成品，還有一部分則直接作為商品出售，稱為商品粘結片或半固化 片，供制造多層印制板。上述兩種粘結片生產(chǎn)方法相同，但技術指標有一定差別。玻纖布選用隨著印制電路板制作精度日益提高，對覆銅板翹曲度、厚度精度、板面平整 性要求越來越高。選擇合適玻纖布，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量水平，更好地使產(chǎn)品滿足 用戶需求是相當重要的。當前，玻纖布商品規(guī)格更趨系列化，以適應覆銅板生產(chǎn) 廠生產(chǎn)各種不同厚度覆銅板或芯板需要；或生產(chǎn)各種規(guī)格型號半固化片，以適應 多層印制板壓合時厚度調(diào)節(jié)需要。由于玻纖布占覆銅板產(chǎn)品成本比重最大，因此， 了解

2、現(xiàn)有商品規(guī)格玻纖布的各個技術指標，特性，用途，并在覆銅板生產(chǎn)中加以 靈活、合理安排，對于降低原材料成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量是很必要的。由于己商品 化的玻纖布規(guī)格型號比較多，這里僅摘部分使用頻度較高型號玻纖布及其參考厚 度（見表7-3-1），供生產(chǎn)選材時參考。在覆銅板生產(chǎn)中，可以根據(jù)產(chǎn)品或芯板 厚度，公差等級要求，擬定枯結片或半固化片RC%等技術參數(shù)。* 7JJ需用SEFF布皿號與，汗厚廈/(183.4 nunU/./in)怵中厚度儒用嚕度 j/4K/Z5r nun)尊位權用it仍/on1010.02a211105r礦10424 知誠軻% 53 4ZQ(MS翔3U X MHQ5gA2 X 39B5Q.

3、g*4皿Q.t硅烷偶聯(lián)劑應用覆銅板用玻璃纖維布，通常每股紗含400-800根單絲，每根單絲的直徑5-9um。玻璃是脆性物質(zhì)，為使織布過程組成紗的單絲不會斷裂而影響到半固化 片或覆銅板質(zhì)量（單絲出現(xiàn)斷裂時，玻纖布面會產(chǎn)生毛羽，同一股紗中同一位置 單絲斷的越多，起的毛羽越大。該玻纖布上膠后，毛羽會在粘結片表面形成大小 不等的膠位。用其壓制的覆銅板的銅箔面會形成亮點，亮點處銅箔抗氧化層被破 壞，會影響產(chǎn)品貯存期等）。為避免和減少玻纖紗在拉絲過程和織布過程出現(xiàn)單 絲斷裂現(xiàn)象，在拉絲時使用浸潤劑，使每根紗中的單絲有一定抱緊度。在織布的 整經(jīng)工序中又對經(jīng)紗進行上漿處理，使經(jīng)紗表面硬挺光滑，以使織布過程不因

4、織 布機的機械摩擦而起毛或斷紗。由于這些浸潤劑或漿料阻礙了環(huán)氧樹脂跟玻纖的 結合，如果用其上膠壓板，則產(chǎn)品層間粘合性低，產(chǎn)品的耐熱沖擊性，耐水性明 顯下降。因此織完布以后，常用熱處理方法將它完全除去。由于環(huán)氧樹脂和玻璃 是極性不同物質(zhì)，其界面結合性不好。E玻璃纖維中含有少量的堿金屬或堿土金 屬氧化物，這些氧化物會吸濕，水分存在更削弱了環(huán)氧樹脂和玻璃纖維之粘結。 對于制成品，水分也會沿著粘結界面入侵，降低粘合強度和產(chǎn)品介電性能。硅烷 偶聯(lián)劑的使用，是當前提高環(huán)氧樹脂和玻纖布結合力，阻止水分沿“粘結界面” 入侵的有效方法。較常用的硅烷偶聯(lián)劑可以用下面化學結構式表示：RSiX3。式中，X是一種能夠水

5、解的基團，它可以是-OCH3, -OC2H5, -CL等。R代表 含有可以與樹脂反應的另一種有機官能基，如環(huán)氧基、氨基、乙烯基、甲基丙烯 酰氧基、銃基等。在環(huán)氧玻纖板用玻纖布中，較常用含氨類官能基團或環(huán)氧類官 能基團的硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑作用機理理論很多，諸如化學鏈理論、物理吸 附理論、摩擦粘合理論等。下面我們以化學鏈理論對其作用作一描述：硅烷偶聯(lián) 齊。由于在同一分子中含有兩類性質(zhì)不同基團，這類化合物在水中會水解生成硅 烷醇，硅烷醇與玻璃上的氫氧基形成氫鏈，經(jīng)熱定形處理形成共價鏈而牢固結合。 硅烷偶聯(lián)劑另一端的活性基（氨基或環(huán)氧基等）與環(huán)氧樹脂反應結合，而將玻纖 布和環(huán)氧樹脂牢牢地結合在一起

6、。其作用機理見圖7-3-7。臥徵蝴Ji& KH q111RSiOXKSij HU-* SiDSiOH漩 OH OH聘tf用岫展tf悍曲ffi 7 3 7硅烷偶聯(lián)劑的使用，一般采用“后處理法”，即經(jīng)熱處理去除浸潤劑的玻纖 布，浸漬硅烷偶聯(lián)劑水溶液、再烘干的方法。這種玻纖布稱為后處理玻纖布。但 也可以將硅烷偶聯(lián)劑加到樹脂溶液中，基材上膠后部分偶聯(lián)劑就會遷移到基材表 面上去，起到與上述相同作用。在實際生產(chǎn)中，“遷移法”的效果不如“后處理 法”。當用填料來改進，提高環(huán)氧玻纖布覆銅板某些性能時，對填料也需用到偶 聯(lián)劑。偶聯(lián)劑的使用方法可以采用添加到樹脂溶液中去的方法，也可以采用將偶 聯(lián)劑配成水溶液浸漬填

7、料，將填料烘干后再與樹脂混合方法。有人研究認為要獲得最佳粘合結構，玻璃纖維表面硅烷偶聯(lián)劑被覆量應為單 分子層。因而，玻纖布在用硅烷偶聯(lián)劑進行處理時，要掌握被覆量（玻纖布上偶 聯(lián)劑含量稱為被覆量，通常不超過0.03%）和熱定型溫度（玻纖布浸漬偶聯(lián)劑水 溶劑后烘干溫度，不同的烘干溫度，產(chǎn)品性能有區(qū)別）才能達到較佳效果。硅烷偶聯(lián)劑類型不同，對粘結片的流動度有很大影響。因而對于不同硅烷偶 聯(lián)劑處理的玻纖布，在使用時，應予充分注意。無捻布、開纖布、起毛布，封邊布應用通常玻纖布的玻璃纖維是實心的光滑圓柱體，它本身不存在樹脂浸透性問題。 上面說過玻纖布用的每股紗是由400-800根單絲組成的。通常先將紗并股

8、及加捻， 再用來織布。但經(jīng)過并股及加捻以后單絲之間貼得很緊密，阻礙了膠液對每根單 絲的滲透。對于玻纖布的所謂“浸透性”，就是每根單絲是否都浸到膠液的問題。 于是出現(xiàn)了單股不加捻或低捻度的單股經(jīng)紗或緯紗，采用這一措施以后，單絲之 間顯得比較蓬松，玻纖布對樹脂液的浸透性就得到提高。用這種無捻或低捻紗織 出的“無捻布”制造覆銅板，板材的平整度和介電性能、耐蒸煮性能有一定提高。“開纖布”是把已經(jīng)織造完畢了的玻纖布進行再加工，用高壓水（或其他水 作用方式）對玻纖布的經(jīng)紗與緯紗露在布面的部分用噴水針刺法，使其形成均勻 的扁平狀，經(jīng)過“開纖”后的玻纖布對膠液的浸透性明顯提高，但開纖后布面毛 羽會增多?！捌鹈?/p>

9、布”與開纖布做法相似，它除了使露在玻纖布表面的經(jīng)、緯紗 形成扁平狀外，表面層形成一層均勻的微茸毛，這種布上膠時布面不會有膠粒產(chǎn) 生。開纖布和起毛布經(jīng)緯紗被開松攤平，經(jīng)、緯紗交疊部的凸起明顯減少，由其 制出的覆銅板板面平面性提高，適宜于高密度布線，高精度雙面及多層印制板制 作。封邊布是將玻纖布兩條邊浸上某種不溶于丙酮、二甲基甲酰胺等溶劑的高分 子物并烘干。經(jīng)過這一處理的玻纖布上膠，其兩條邊可以不必切去，減少了清理 廢邊的工時，減少了樹脂粉末污染，也減少了膠液的消耗。玻纖布上膠玻纖布上膠前，先根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格、所用玻纖布厚度設定上膠機各技術參 數(shù)，如溫度、計量輥間隙、膠液粘度、張力等。對于沒有張力

10、設定或張力顯示的 老式上膠機，可用手背壓玻纖布面，觀察布的松緊度。對于厚布可以稍緊些，對 于薄布，則應松些。但不管厚薄布，應控制到布面在上膠過程不會時松時緊，不 會起皺，不會變形等。接布時，為使前后兩卷布經(jīng)緯向互相垂直，以免因接布不整齊而將后一卷布 拉變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量。接布應讓兩卷布的布邊都跟設備某一參照面平行，然后 觀察兩卷布的緯向是否互相重疊，再閉合接布壓機。接布時，普遍采用熱固型雙 面膠粘帶，以提高粘接強度，保證通過膠槽時接頭不會被溶劑溶脹而脫開及經(jīng)過 烘箱時發(fā)生裂開。剛開機時及有接頭時，計量輥均采用順轉(zhuǎn)，當生產(chǎn)正常及接頭已經(jīng)過計量輥 后，則改為反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)加大計量輥對粘結片擠壓度，讓膠

11、液更充分滲入到玻纖布 里面去，也可制得表面較為平滑的粘結片。反轉(zhuǎn)速度快，阻力大，擠膠效果強， 但對于強度較低的布則容易造成斷布。反轉(zhuǎn)速度慢，效果則相反，通常反轉(zhuǎn)速度 以2-5 m/min為宜。在穩(wěn)定生產(chǎn)中，若粘結片樹脂含量（RC%）比設定值略微有 偏移時，可以不必調(diào)計量輥間隙，而通過調(diào)計量輥反轉(zhuǎn)速度來微調(diào)RC%；當RC% 略微偏大時，可略微加快計量輥反轉(zhuǎn)速度。當RC%含量略微偏低時，可略微放慢 計量輥反轉(zhuǎn)速度。烘箱的溫度，通常分為控制溫度和烘箱室溫度。控制溫度指對熱源溫度實施 控制，來達到控制烘箱溫度的目的。而烘箱室溫度，指烘箱室上/下通道溫度。 控制溫度可以是蒸汽、過熱水、熱空氣或熱油溫度。

12、控制溫度常常和烘箱室溫度 有差別，所以，生產(chǎn)中應了解烘箱室溫度，以掌握生產(chǎn)工藝控制結果。烘箱的溫 度不能低于溶劑沸點，以使粘結片上溶劑能完全揮發(fā)掉，但也不能為了追求高生 產(chǎn)速度而把烘箱溫度調(diào)得太高，以免因固化劑、固化促進劑的分解與升華而影響 生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。有些上膠機制造有熱源溫度控制，但忽略了烘箱室溫度顯示。在實際生產(chǎn)中， 受各種因素影響，有可能在熱源溫度不變情況下，烘箱室溫度有所變化。如果沒 有烘箱室溫度顯示，有時熱源控制溫度雖沒有變化，但生產(chǎn)中粘結片GT卻不穩(wěn) 定。這時很難找到不穩(wěn)定的原因，需經(jīng)常調(diào)整生產(chǎn)工藝條件才能維持正常生產(chǎn)， 不利于生產(chǎn)工藝和質(zhì)量穩(wěn)定性的控制。生產(chǎn)過程中

13、，當出現(xiàn)熱源控制溫度已超過 設定值3C而粘結片GT仍未能維持原生產(chǎn)工藝條件下設定值時，應及時進行設 備維修保養(yǎng)。粘結片橫切與堆垛中，要經(jīng)常進行巡視和調(diào)整，以避免堆亂料而造成不必要 的損失。粘結片品質(zhì)控制（1）粘結片技術性能檢測 粘結片生產(chǎn)中主要檢測、控制樹脂含量（RC%）、 樹脂凝膠化時間（GT）、樹脂流動度（RF%），揮發(fā)物含量（VC%）等，同時要抽 檢粘結片中有否 雙氰胺微晶析出。RC%測試 在粘結片橫向左、中、右位置各切取100 mm x 100 mm試樣， 稱取質(zhì)量精確到0.01g），記為W1，該玻纖布干重記為W2，（W1-W2） /W1計算結 果就為粘結片的樹脂含量。將W1試樣放到6

14、00-800C馬弗爐中燒約10min,至玻 纖布發(fā)白，取出放于干燥器中冷卻，稱重即為W2。也可將同一卷玻纖布未上膠 時切取樣品稱重量為W2。以將粘結片燒去樹脂做法較為準確。GT測試 通常GT都在熱板上測試，將一定量的樹脂粉篩去纖維絲（纖維 絲會影響測試準確性），移到已加熱到（171 士 0.5）C熱板中心部位，同時啟 動秒表，用牙簽攪動樹脂粉。樹脂先熔化，再逐步變稠，此時，可邊攪動邊用牙 簽挑樹脂試拉絲，當拉斷絲時即為終點，停下秒表，所經(jīng)過時間即為GT （s）。 GT測試值與樣品量、操作者主觀因素、攪拌工具粗細、攪拌速度、測試的溫度 波動范圍、終點判斷等因素相關，所以誤差較大。而GT值是判斷粘

15、結片固化程 度的主要依據(jù)。為了提高測試準確性，消除人為誤差，有的覆銅板廠采用熔融粘 度指數(shù)儀，也有的采用流變儀來測試樹脂粉末在某一溫度下熔融樹脂粘度增大到 某一數(shù)值時所需時間。采用儀器檢測沒有人為測試誤差，終點判斷準確度高。有 的覆銅板廠直接在生產(chǎn)線上用紅外線檢測儀檢測粘結片固化度，實施檢測與控制 同時進行，有利于產(chǎn)品質(zhì)量一致性。除此之外，也可以通過測粘結片樹脂可溶性來判斷粘結片樹脂的固化程度， 其做法是將粘結片稱重為w1，然后將它浸泡入丙酮等對環(huán)氧樹脂溶解性較強溶 劑中10min以后，將樣品取出烘干，稱重為Wz，由（W1-Wz） /W1計算出粘結片上 可溶性樹脂含量。這也是較為常用的檢測樹脂

16、固化度的一種方法。上述幾種測試結果都與粘結片固化程度相關。高聚物聚合過程可分為A階、 B階、C階三個階段。A階時聚合物仍處于可溶、可熔狀態(tài)；B階時聚合物部分交 聯(lián)聚合，部分為可溶可熔狀態(tài)；C階時聚合物已交聯(lián)為體形結構，聚合物為完全 不溶、不熔狀態(tài)。為了使粘結片在熱壓成型時既不會流膠太多，操作時間太長； 也不會因交聯(lián)過度，影響層壓質(zhì)量，而把粘結片控制在B階狀態(tài)，也即半固化片 狀態(tài)。因此粘結片也有人稱其為“B片”或“半固化片”?！澳z”、“粘度”、 “可溶解性”都是粘結片到達B階程度的一種反映，其測試方法不同，但目標是 一致的。凝膠是聚合物反應到某一程度時，其粘度迅速增大，至形成不溶不熔狀態(tài)。 在

17、測GT時，樹脂粉末熔化，表觀很稀，但隨著反應進行，反應物開始逐步變稠， 此時有部分高分子物交聯(lián)，然后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)檎扯群艽蟮哪z，反應物形成不溶不 熔網(wǎng)狀結構。反應物由變稠到轉(zhuǎn)化為凝膠時間與環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑種類 相關；也與固化劑，促進劑配比密切相關，而以促進劑用量影響最大。反應物粘 度由稠轉(zhuǎn)化為凝膠時間如果太短（通常為促進劑量太多），層壓可操作時間不充 分，制品性能不好，基板易出現(xiàn)干花、白斑等。反應物粘度由稠轉(zhuǎn)化為凝膠時間 太長（通常為固化劑與促進劑量不足，流膠不易控制，流膠過多，產(chǎn)品性能不好）。 因此，粘結片固化程度測試對生產(chǎn)工藝設定及生產(chǎn)控制，產(chǎn)品質(zhì)量一致性具有非 常重要作用。樹脂流動

18、度（RF%）RF%是在小壓機上，在一定溫度，一定壓力下，檢測試樣流膠量。它從另一個側面反映粘結片固化程度。流膠少，說明固化程度偏 高，流膠多，說明固化程度偏低。它的變化與粘結片樹脂熔融粘度變化是一致的。 如果粘結片樹脂熔融粘度測試很準的話，RF%可以只作輔助判斷。揮發(fā)物含量（VC%） VC%檢測是先稱100mmX100mm試樣（精確到0.001g）， 記為W1，把試樣放到（1631）C空氣循環(huán)烘箱中烘15 min,取出試樣于干燥器 中冷卻至室溫后稱取質(zhì)量，記為W2，（ W1-Wz） /W1即為該粘結片的VC%。對 于以雙氤胺為固化劑樹脂體系，由于雙氤胺吸潮性較大，隨著粘結片貯存時間延 長，粘結

19、片揮發(fā)物含量會加大。如果貯存環(huán)境惡劣時，揮發(fā)物增加會更快。揮發(fā) 物存在會造成制品耐熱沖擊性能下降。在上膠生產(chǎn)過程中，由于粘結片吸收水氣 而影響vC%值可能性較小。如果測試值偏大時，有可能高沸點溶劑未完全揮發(fā)或 樹脂中低分子物含量偏高，可適當調(diào)節(jié)烘箱溫度或其他相應措施。（2）樹脂含量（RC% ）控制 樹脂含量均勻性控制對覆銅板厚度精度、平 整度有很大影響。高精度印制板要求覆銅板厚度精度應達到IPC-4101標準中的 三級公差，實際生產(chǎn)中，尚要嚴格控制產(chǎn)品單點的厚度偏差，只有厚度分散性很 小的產(chǎn)品，才是真正高精度產(chǎn)品。要達到這樣高的水平，粘結片RC%的偏差應盡 量小，至少應控制在X0.6%以內(nèi)（要

20、嚴格控制產(chǎn)品單點的厚度偏差，粘結片樹 脂含量偏差還應更小才有可能）。橫向（寬度方向）任何一處的RC%偏差及連續(xù) 生產(chǎn)中縱向任何一處RC%偏差均應很小。只有達到這樣的控制水平，才能達到上 述板材厚度精度達三級公差，而且任何單點厚度公差都很小的質(zhì)量水平。而通常 生產(chǎn)中是1-2h才取一次樣，這種間斷式檢驗方法的缺點是：從計量輥到橫切機 距離通常為數(shù)十米至上百米，即粘結片走了上百米以后才取第一次樣，而對試樣 做一次人工檢測需數(shù)分鐘時間，如檢測結果超過設定技術要求，需再調(diào)整計量輥 或車速、溫度等，這樣取樣-調(diào)整-取樣-再調(diào)整，浪費相當大；檢測的過程是間 斷式的，而且兩次檢側中間長達1-2h生產(chǎn)過程的質(zhì)量

21、情況是不知道的。當前后 兩次檢測結果，后一次為不合格時，兩次檢測中間生產(chǎn)的粘結片是否可以判定為 合格品或中間部分有多少可以判定為合格品？而且每次檢測只檢測粘結片左、中、 右三個點，檢測點數(shù)太少，檢測結果不具充分代表性。因此，間斷式檢測與控制 方法難以做出高精度粘結片。由此，出現(xiàn)了連續(xù)檢測并反饋控制計量輥開度來控制RC%生產(chǎn)方法。在上膠 生產(chǎn)線中可以用Y射線探測器或B射線探測器，這些探測器探頭安裝在粘結片 上方，根據(jù)它透過粘結片射線或被粘結片反射射線能量，在顯示器上直接顯示出 被測材料的質(zhì)量或厚度，因而可計算出粘結片RC%或通過轉(zhuǎn)換直接顯示粘結片 RC%。由于探頭是沿粘結片橫向來回移動，于是可連

22、續(xù)測量粘結片橫向上各個點 的厚度、質(zhì)量（或RC%）及粘結片縱向各點的厚度，質(zhì)量（或RC%）。當測定值 超過設定值時，探頭會將信號反饋給計算機控制裝置，會驅(qū)動微調(diào)電機對計量輥 進行微調(diào)，使生產(chǎn)形成一個連續(xù)檢測，連續(xù)調(diào)節(jié)的動態(tài)平衡，使粘結片RC% 一直 保持在設定值范圍內(nèi)，因而可以制出高精度粘結片。（3）粘結片樹脂固化度控制粘結片樹脂固化度是覆銅板生產(chǎn)過程最重要 質(zhì)量控制指標之一，它與烘箱溫度，特別是烘箱橫斷面溫度分布均勻性密切相關。 對于烘箱的上升段，主要是將粘結片含有的溶劑逐步揮發(fā)，所以烘箱橫斷面溫度 不必分左、中、右進行控制。對于烘箱下降段，粘結片上面溶劑已基本揮發(fā)，在 這一段常用更高溫度，

23、一方面讓可能殘留高沸點溶劑完全揮發(fā)，并讓粘結片到達 設定技術指標。對于熱輻射式烘箱是將烘箱沿橫向分成三個溫區(qū)，通過調(diào)節(jié)左、 中、右各區(qū)溫度，來消除粘結片可能出現(xiàn)的橫向固化度不一致狀況。如果粘結片 出現(xiàn)左、中、右各部位固化程度不一致或縱向出現(xiàn)固化度不一致時，制得覆銅板 就會因固化進程不一致，產(chǎn)生內(nèi)應力而產(chǎn)生翹曲。有些產(chǎn)品，整張板平整度顯得 很好，而切成小板時則部分小板明顯翹曲?；蛘咔谐尚“澹B(tài)下也不翹曲，但 當把這些小板放到烘箱中烘烤一定時間以后，層壓時固化不足的那些小板就會因 進一步固化而產(chǎn)生翹曲變形。甚至會造成大面積印制板出現(xiàn)局部圖形尺寸變化（如收縮）大于其他部位，而可能產(chǎn)生廢、次品。因此

24、，保證粘結片橫向及縱向 固化度一致性，對提高覆銅板產(chǎn)品質(zhì)量十分重要。溫度設定范圍對粘結片質(zhì)量和生產(chǎn)速度有一定影響。如將烘箱分成上下兩個 部分的話，上升段下部溫度應稍低一些，讓低沸點溶劑逐步揮發(fā)。如此處溫度設 定過高，低沸點溶劑揮發(fā)過快，會使粘結片表面顯得不平滑，粘結片表面還會形 成“外焦里嫩”情況。而粘結片內(nèi)面溶劑繼續(xù)揮發(fā)，會沖破外層而使粘結片出現(xiàn) “火山口”外觀。上升段的上部溫度可高一些，以讓高沸點溶劑揮發(fā)。下降段的 上部分溫度可以比上升段上部溫度略高一些，以加速粘結片固化進程，提高生產(chǎn) 速度。下降段下部接近粘結片出口，溫度不宜過高，以免出烘箱后粘結片溫度太 高，產(chǎn)生粘輥現(xiàn)象，或接觸冷卻輥時，因