PCB層壓制程介紹 (2)



單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,層壓制程介紹,內(nèi)容介紹,流程介紹,原理介紹,物料介紹,定位系統(tǒng)介紹,工藝控制要點,層壓后性能的檢測,常見品質(zhì)問題分析與對策,壓機故障時板件處理方法,層壓目前的生產(chǎn)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,2-1-1 單體:丙二酚及環(huán)氧氯丙烷,2-1-2 催化劑:雙氰胺,2-1-3 速化劑:苯二甲基胺及2-甲咪唑,2-1-4 溶劑:二甲胺,2-1-5 稀釋劑:丙酮或丁酮,2-1-6 填充劑:碳酸鈣或氫氧化鋁等,2-1化學反應機理,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,黏度是流體具有粘性現(xiàn)象的基本性質(zhì),是當流體物質(zhì)受到外界“剪切應力”作用下,所產(chǎn)生“剪切應變”的情形,黏度數(shù)值越大,表示物質(zhì)越不易流動,而黏度數(shù)值越小,表示物質(zhì)越易流動。
F/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(shù)),2-2-1黏度,黏度為一種物質(zhì)的特性數(shù)值,在一般正常的情況下,該黏度值為一固定不變的常數(shù),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(zhì)分子之間的活動能力,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(zhì)的黏度2-2-2Tg值,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(zhì),于高溫下時將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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Tg,Tg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,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系,升溫速率較快,會使流體物質(zhì)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(zhì)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,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,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,3-1-1,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-1,CEM-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,3-1-4-1 在高頻線路中,信號的介質(zhì)損失(PL)與基板材料有關PLKf(的平方根)t an PL:介質(zhì)損失 K:常數(shù) f:頻率:介電常數(shù) tan:介質(zhì)損失角正切 從上式可以看出,頻率越高,介質(zhì)損失越大介質(zhì)損失大,則吸收高頻信號、轉(zhuǎn)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(zhì)損失,必須降低材料的介電常數(shù)和介質(zhì)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,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,2.6,3.5,3.5,3.8,4.7,tan,0.0008,0.0016,0.0020,0.0060,0.0180,3-2 半固化片介紹,3-2-1半固化片的定義,3-2-2半固化片的型號及厚度,3-2-3性能指標及儲存條件,3-2-1半固化片的定義,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/P,壓合厚度,P/P,類別,RC%,壓合后的厚度,公制,(mm),英制,(in),7628,433,0.1920.02,7.60.8,7628HR48,483,0.2180.02,8.60.8,7628HR50,503,0.2280.02,9.00.8,2116,503,0.1150.015,4.50.6,2116HR53,533,0.1250.015,4.90.6,1080,613,0.0700.01,2.80.4,3-2-3性能指標及儲存條件,3-2-3-1:含膠量 RC(resin 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),含膠量 RC:在半固化片中所占的重量百分數(shù),計算公式為:,樹脂重量,/(,玻纖布重,+,樹脂重,),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(shù),尺寸穩(wěn)定性等,一般樹脂含量越高,介電常數(shù)越低,尺寸穩(wěn)定性差,厚度越厚。
3-2-3-2:流動度 RF(resin flow),流動度 RF:樹脂中能夠流動的樹脂占樹脂總量的百分數(shù),計算公式為:,樹脂流出量,/(,玻纖布重,+,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(chǎn)生缺膠,流動度過低,容易造成填充圖形間隙困難,產(chǎn)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),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(shù)的控制3-2-3-4:揮發(fā)物含量VC(volatite 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,溫度、濕度對半固化片的性能有較大的影響,,溫度太高,會造成樹脂,Bonding(,粘結,),,以致壓合后基板有白點、白化等情形水氣:貯存濕度太高使,Prepreg,吸收,Moisture(,水汽,),,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。
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B片的切割:B片在切割過程中須特別注意B片的經(jīng)緯向,必須嚴格按照經(jīng)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(chǎn)出來的毛箔經(jīng)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(jīng)過反復輥扎而制成,在毛箔生產(chǎn)完成后,還要進行粗化處理,壓延銅箔耐折性、彈性系數(shù)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;1OZ;2OZ等,廠家:盧森堡、三井,3-3銅箔的介紹,3-3-4: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4-1:MASSLAM:沒有銷釘,層間對準度低,生產(chǎn)效率高,主要用于生產(chǎn)四層板,生產(chǎn)高多層時,須先熱熔或鉚釘鉚合。
4-2: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,層間對準度高,但生產(chǎn)效率較低,然而我司采用六孔定位,我司的疊板傳送帶根據(jù)我司的特點量身定做,生產(chǎn)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(jù)半固化片及覆銅板的性能、結構、形狀進行調(diào)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(nèi)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此溫度下保持30分鐘以上,工藝控制要點,5-3,升溫速率:是一個重要參數(shù),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(diào)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,5-4壓板周期:根據(jù)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(nèi)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。
下面是壓力溫度曲線圖,工藝控制要點,溫度壓力曲線示意圖,40050 psi,(2528kg/cm,2,),Kiss Pressure,Temperature,Pressure,2T2P,60,10,2535,6070,4050,Cooling,Time(min),6,010 psi,(5kg/cm,2,),工藝控制要點,5-5:環(huán)境的控制:溫濕度、潔凈度,5-6: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(nèi)5-7:規(guī)范操作.,層壓后性能的檢測,外觀的檢測:板件表面的凹點、褶皺、凸點、擦花等形象板厚公差:四周及中間厚度的偏差,及板件是否出現(xiàn)便薄或偏厚的形象熱沖擊:在280錫爐、3Cycle 10s是否出現(xiàn)氣泡、分層等現(xiàn)象測量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(zhì)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(jīng)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(shù)不對稱,1.保證經(jīng)緯相一致,2.使用同一廠家,3.調(diào)整程序,4.盡量保證。