壓板制作工藝流程講解,豐頂軻日期:2010/04/28,目錄,第一章:壓板工序的基本概念第二章:壓板使用的原材料第三章:壓板使用的設(shè)備第四章:壓板工藝原理及方法第五章:壓板工序常見缺陷分析第六章:線路板常見測試方法,1.壓板（PressingProcess）是指在高溫高壓條件下用半固化片將內(nèi)層Core與內(nèi)層Core，以及整個(gè)內(nèi)層與銅箔粘結(jié)在一起，制成多層線路板的制作工序。2.Tg(GlassTransitionTemperature)是指“玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度”而言，當(dāng)逐漸加溫下聚合物由常溫不定組成的玻璃態(tài)Glassstage轉(zhuǎn)換到高溫的橡膠態(tài)Elastomer時(shí)，其組態(tài)轉(zhuǎn)移的“溫度區(qū)“簡稱為Tg。3.Td(DecompositionTemperature)，當(dāng)板料持續(xù)加溫直到板料的重量減小5%時(shí),即把這個(gè)溫度值稱為Td。,第一章:壓板工序的基本概念,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）基材又稱覆銅板，它是通過半固化片在高溫高壓下將銅箔粘結(jié)在一起制成的不同規(guī)格厚度的印刷電路板的原材料。Cu半固化片Cu,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）1.紙基酚醛板包括XPC、XXXPC、FR-1及FR-2，組成為酚醛樹脂與纖維紙。2.CEM-1/CEM-3表面均使用玻璃布，CEM-1內(nèi)芯是纖維紙，CEM-3內(nèi)芯是玻氈。3.FR-4基材通指玻璃布基含浸環(huán)氧樹脂的基材。4.高性能基材其他特殊的/非酚醛/非FR-4類樹脂基材，也包括Aramid、RCC等新發(fā)展的材料。5.無鹵素基材使用無鹵素樹脂體系的基材，目前有應(yīng)用在CEM-1、CEM-3及FR-4上。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）1.紙基酚醛板包括XPC、XXXPC、FR-1及FR-2，組成為酚醛樹脂與纖維紙。XPC通常應(yīng)用在低電壓/低電流、不會(huì)引起火源的消費(fèi)性電子產(chǎn)品，如玩具，手提收音機(jī)，電話，遙控器等。FR-1的電氣性、難燃性優(yōu)于XPC，可達(dá)到UL94V-0級(jí)，可廣泛使用于電壓/電流稍高于XPC的電器，如彩電，家庭音響，洗衣機(jī)，吸塵機(jī)等。XXXPC與FR-2的電氣性能相對更好，應(yīng)用領(lǐng)域則大致相同。紙基板的制作工藝相對較簡單，可使用熱沖或冷沖的方法加工通孔，并可通過印刷銀漿、碳墨的方法實(shí)現(xiàn)鍍銅。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）2.CEM-1/CEM-3表面均使用玻璃布，CEM-1內(nèi)芯是纖維紙，CEM-3內(nèi)芯是玻璃氈。基材外觀呈不透明的白色。應(yīng)用在一些酚醛紙基板無法滿足要求的場合，電氣性能優(yōu)于酚醛紙基板，而差于FR-4基材。例如顯示器，低壓電源，高級(jí)音響，游戲機(jī)，部分汽車電路等。CEM-1、CEM-3的制作工藝與FR-4相似，而在要求不高的時(shí)候甚至也可以使用冷沖的方法加工。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）3.FR-4基材通指玻璃布基含浸環(huán)氧樹脂的基材。白料：Di-functional，Tg約125，電氣性能、機(jī)械性能較弱，正逐漸被淘汰?；耐庥^呈半透明的白色。黃料：Multi-functional，Tg約135，廣泛應(yīng)用在民用電子設(shè)備上。由于加入U(xiǎn)V遮擋材料，一般呈半透明的黃色。HighTg：Tg超過150以上的FR-4一般稱為HighTg，其可靠性較普通Tg的材料高。改性FR-4：在常規(guī)FR-4樹脂的基礎(chǔ)上通過改變配方或添加填充劑的方法實(shí)現(xiàn)更高的電氣性能、機(jī)械性能及可靠性。在考慮成本的前提下，可提供用于較高端的產(chǎn)品。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL3.FR-4基材）FR-4是屬于商業(yè)基材，幾乎所有的基材制造商均生產(chǎn)FR-4基材。普通Tg（135）:如EMC/22B、Mica/HR33、生益/S0155等，高Tg（170）:如Mica/HR01、生益/S1000-2、生益/S0701等，中Tg（150）:如Mica/LA02、松下/R-1650、生益/S1000B等。構(gòu)成FR-4基材的主要是環(huán)氧樹脂和玻璃布。幾乎所有的線路板生產(chǎn)廠商都大量使用FR-4基材，其生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)大多以FR-4為目標(biāo)，因此許多基材均以FR-4為基準(zhǔn)進(jìn)行比較，來判斷其特性、可靠性及加工性。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）4.高性能基材其他特殊的/非酚醛/非FR-4類樹脂基材，也包括Aramid、RCC等新發(fā)展的材料。主要指BT、PPO、Polyimide、CyanateEster、Hydrocarbon、Polyester、PTFE等高性能樹脂構(gòu)成的基材，通常此類基材加入Ceramic、Kaolin等填充劑。主要應(yīng)用在軍事或民用的通訊設(shè)備上。此類基材具有優(yōu)異的電氣性能、機(jī)械性能及高可靠性，但其加工性要比FR-4差。而Aramid及RCC隨著HDI技術(shù)的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用在Microvia的構(gòu)成層上。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）目前應(yīng)用較廣泛的BT基材包括Polyclad/GI-180、Isola/G200等。樹脂當(dāng)中的“B”和“T”的比例能夠隨意地調(diào)整，當(dāng)B：T=1：9時(shí)，BT的固化溫度接近于FR-4；當(dāng)其比例大于1：9時(shí)，其Tg將隨之上升，可達(dá)到250C以上。BT基材一般呈棕黑色，硬度很高，由于樹脂的浸潤性較差，因此基材的席紋現(xiàn)象比較明顯。與FR-4基材相比，BT的優(yōu)點(diǎn)是Anti-CAF，具有良好的抗銅離子遷移能力，制板在惡劣的環(huán)境下仍然保持良好的電氣性能BT的介電常數(shù)比FR-4低，BT的應(yīng)用主要是BGA載板，及部分中低端通訊基站。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）5.無鹵素基材（HalogenFree）目前使用的絕大部分基材使用的FlameRetardant是含鹵素的（主要是溴和氯），而這些有機(jī)物基團(tuán)在燃燒時(shí)起阻燃的作用，但是有一個(gè)很大的害處是同時(shí)釋放出劇毒的Dioxin，對人體有很大的危害。因此HalogenFree基材應(yīng)運(yùn)而生，通過添加Phosphorous、AluminumHydroxide或無機(jī)填料達(dá)到阻燃的要求（UL94V0），而去除含鹵素的物質(zhì)。目前主要是提供無鹵素FR4板料、半固化片及RCC。目前提供無鹵素基材的供應(yīng)商主要包括Matsushita、Hitachi、Polyclad、Isola等著名廠商，另外很多臺(tái)灣供應(yīng)商也聲稱可以量產(chǎn)無鹵素基材。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）一般性能:目測：在300300mm面積內(nèi)金屬凹坑、皺折、劃痕、次表面缺陷（蝕銅后的內(nèi)表面）接受標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)按IPC-4101標(biāo)準(zhǔn)接受。尺寸：長、寬、厚度檢查公差按IPC-4101標(biāo)準(zhǔn)接受。弓曲、扭曲度：按IPC-4101標(biāo)準(zhǔn)接受。物理性能:剝離強(qiáng)度：有分熱應(yīng)力后、高溫下、化學(xué)溶劑處理后三種。尺寸穩(wěn)定性：彎曲強(qiáng)度：分常溫下、高溫下兩種。,第二章:壓板使用的原材料,化學(xué)性能燃燒性：熱應(yīng)力：分蝕刻后與不蝕刻兩種按IPC-4101標(biāo)準(zhǔn)接受?？珊感裕喊碔PC-4101標(biāo)準(zhǔn)接受。耐化學(xué)性：金屬表面可清潔性：Tg測試：Tg測試：平均X、Y軸CTE測試（）：,第二章:壓板使用的原材料,第二章:壓板使用的原材料（二）、銅箔：PCB行業(yè)中使用的銅箔主要有兩類：1、電鍍銅箔（ElectrodepositedCopperFoilORE.DFoil）該銅箔是在電解槽中由一個(gè)作為陰極的柱狀不銹鋼空心筒體在電流的作用下高速旋轉(zhuǎn)鍍銅得生箔，再經(jīng)三次表面處理而得的。其一面光滑稱為光面（DrumSide)另一面是粗糙的結(jié)晶面，稱為毛面（MatteSide)。DrumSideMatteSide,第二章:壓板使用的原材料,1、電鍍銅箔表面處理為：1、毛面上增強(qiáng)附著力之電鍍銅瘤。2、毛面用之電鍍鋅或鍍黃銅。3、兩面鍍薄鉻。作用有：A、增大了表面積，加強(qiáng)樹脂滲入的附著力。B、避免純銅與高溫樹脂中Dicy接觸產(chǎn)生水份而爆板。C、防污防銹。,第二章:壓板使用的原材料,2.壓延銅箔：是純銅經(jīng)過多次機(jī)械輥軋制成的銅箔m。因此，壓延銅箔的兩面都是光滑的，對基材的附著力較差，必須增加表面粗化處理，制作成本高。應(yīng)用在對彎曲、拉伸強(qiáng)度有高要求的制板上，主要是撓性板（Flexible）。,第二章:壓板使用的原材料,3.銅箔的品質(zhì)：純度(Purity)：A.電鍍銅箔純度為99.98%，B.壓延銅箔純度為99.99%以上1oz銅箔即表示1平方英尺銅箔的重量(oz/ft2)即基重(Weight)，銅箔通常以重量來表示厚度的。,第二章:壓板使用的原材料,3.銅箔的品質(zhì)：抗拉強(qiáng)度與拉伸比:(TensileStrengthandElongation)室溫下,1/2oz銅箔抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于15000lb/in2,拉伸比應(yīng)大于2%.1oz以上則應(yīng)大于30,000lb/in2,拉伸比應(yīng)大于3%.針孔(Pin-hole):1/2oz以下的銅箔不可有大于0.1m/m大小的針孔,且針孔數(shù)不可多于10點(diǎn)/ft2.1oz以上的銅箔針孔數(shù)不可多于5點(diǎn)/ft2,且在任何5ft2內(nèi),不得有大于0.125mm的針孔.,第二章:壓板使用的原材料,第二章:壓板使用的原材料,3.銅箔的品質(zhì)：外觀(Surfaceappearance):表面不得有任何凹點(diǎn)和凸起(pitsanddents)、折皺、刮痕、粗粒、油脂、指印及任何雜質(zhì)。抗氧化性(Tarnishresistant):存放其間不許有表面氧化變色現(xiàn)象.抗熱性(Heatresistance):熱壓后表面不許氧化變色.錫焊性(solderability):焊錫可以均勻分布在銅箔表面,不能有無法浸潤與浸潤不均的現(xiàn)象.表面粗糙度(Roughness):平均需在0.2-0.3Ra,3.銅箔的品質(zhì)：抗撕強(qiáng)度(Peelstrength):又稱線拉力.由雙方自行制定.通常如下規(guī)定:常溫下，0.5oz>2.0kg/cm1oz>2.0kg/cm2oz>3.0kg/cm抗化學(xué)藥品性:在浸漬化學(xué)藥品后不可有氧化及剝離強(qiáng)度減弱的缺點(diǎn)?？购感?(Solderresistance):經(jīng)過焊錫漂浮后,抗撕強(qiáng)度不可有顯著下降。,第二章:壓板使用的原材料,4.銅箔的發(fā)展趨勢對現(xiàn)有銅箔品質(zhì)的持續(xù)改善.發(fā)展高品質(zhì)的PCB所需的銅箔:1)軟性層壓板所需的低溫高抗拉強(qiáng)度的銅箔.2)高溫高抗張強(qiáng)度的銅箔.3)高密度細(xì)線路制作所需的薄銅箔.4)直接鐳射鉆孔所需的超薄銅箔.(如日本MITSUI的UTC-Foil,最薄可以做到3-5m.(5m的重量為45g/m2,9m的重量為80g/m2(1/4oz)。,第二章:壓板使用的原材料,半固化片在制作過程中的變化如下圖所示:Resin樹脂Varnish膠液Glassfabric-玻璃纖維布Prepreg半固化片Laminate層壓板,第二章:壓板使用的原材料,樹脂的功能及特性:A.具有電氣絕緣性，為介電材料B.可以作為銅箔與加固物(玻璃纖維布)之間的粘合劑（BondingAgent）C.特性:抗電氣性、耐熱性、耐化學(xué)性、抗水性。樹脂分為熱固性(Thermosets)及熱塑性(Thermoplastics)兩種。熱固性樹脂提供優(yōu)良的可操作性，而應(yīng)用不同的樹脂可獲得不同的電氣性能。制造線路板主要使用的是熱固性樹脂。熱塑性樹脂具有優(yōu)異的電氣性能，但處理熱塑性材料需要特別的設(shè)備與參數(shù)，因此許多廠商均開發(fā)新的熱固性材料用于代替熱塑性材料。,第二章:壓板使用的原材料,樹脂的種類：由于樹脂種類有多種，所以決定了我們材料的多樣性。PCB行業(yè)中常用的樹脂體系有以下幾種：A.酚醛樹脂(PhenolicResin)B.環(huán)氧樹脂(EpoxylResin)C.聚酰亞胺樹脂(Polyimide)D.聚四氟乙烯(Polytetrafluorethylene,簡稱PTFE,或稱Teflon)E.BT/EpoxyResinF.氰酸酯樹脂(CyanateEster)G.聚酰胺(Aramid),第二章:壓板使用的原材料,樹脂的種類對比：,第二章:壓板使用的原材料,壓玻板璃纖使維用布的(Gl原ass材f料abric)：是一種無機(jī)物經(jīng)過高溫融合后冷卻成為一種非結(jié)晶態(tài)的堅(jiān)硬的，然后由經(jīng)紗，緯紗縱橫交織形成的補(bǔ)強(qiáng)材料。可以作為補(bǔ)強(qiáng)材料有四個(gè)等級(jí)：A級(jí)高堿性、C級(jí)為抗化性、E級(jí)為電子用途、S級(jí)為高強(qiáng)度。常用的E-玻璃布規(guī)格有以下幾種：,第二章:壓板使用的原材料,半固化片的特性：半固化片的特性包括壓板前的特性和壓板后的特性。層壓前特性：A.RC%（Resincontent)：指膠片中除了玻璃布以外，樹脂成分所占的重量百分比。RC%的多少直接影響到樹脂填充導(dǎo)線間空谷的能力，同時(shí)決定壓板后的介電層厚度。B.RF%（Resinflow）：指壓板后，流出板外的樹脂占原來半固化片總重的百分比。RF%是反映樹脂流動(dòng)性的指標(biāo)，它也決定壓板后的介電層厚度。C.VC%（volatilecontent）：指半固化片經(jīng)過干燥后，失去的揮發(fā)成分的重量占原來重量的百合比。VC%的多少直接影響壓板后的品質(zhì)。,第二章:壓板使用的原材料,D.GelTime（Geltime）：是凝膠時(shí)間，指B-階半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應(yīng)，粘度逐漸增大，逐漸固化成C-階的一段樹脂可以流動(dòng)的時(shí)間。粘度,第二章:壓板使用的原材料,溫度/粘度PP的粘度隨溫度變化趨勢圖材料溫度粘度曲線,時(shí)間,60度,120130度,140度,分析：GelTime實(shí)際上也是RF%的一個(gè)體現(xiàn)，GelTime時(shí)間越長，表明樹脂流動(dòng)性愈大，不宜凝膠，這樣壓板時(shí)造成樹脂流失過多，厚度變薄。GelTime太短，樹脂粘度變化太快，時(shí)間太短，以至出現(xiàn)氣泡未被既及時(shí)趕走的現(xiàn)象。RF%有一個(gè)范圍限制：過高，流膠過多，厚度不易控制。過低，樹脂的流動(dòng)性差，無法填充導(dǎo)線間的空隙。,第二章:壓板使用的原材料,(四）、RCC材料（Resincoatedcopper背膠銅箔）銅箔樹脂該材料的開發(fā)是基于加工microvia板在鐳射鉆孔工藝中無增強(qiáng)材料容易打孔而出現(xiàn)的，該材料與半固化片不同在于它無增強(qiáng)材料（玻璃纖維布），它的載體就是銅箔，它所用的樹脂與半固化片一樣，有多種形式，因此壓合條件根據(jù)所用樹脂特性參數(shù)來制定。,第二章:壓板使用的原材料,(四）、RCC材料（Resincoatedcopper背膠銅箔）1.RCC分類：以下是MISTUI提供的RCC產(chǎn)品種類：MR-500(Tg138oC)303EC-VLP9MR-600(Tg185oC)50forHDIboard12MR-700(Tg220oC)653EC-18由以上分類可以看出，RCC的種類由樹脂種類、厚度，銅箔種類及厚度決定。另外，其它供應(yīng)商的分類也是如此，例如：HITACHI的MCF系列（MCF1000，MCF4000，MCF6000）就是根據(jù)樹脂種類不同來劃分的。,第二章:壓板使用的原材料,(四）、RCC材料（Resincoatedcopper背膠銅箔）RCC測試項(xiàng)目：外觀目測：包括表面的膠漬點(diǎn)數(shù)，銅皺，劃痕，樹脂表面，次表面（壓板后蝕刻掉銅后的樹脂表面），厚度公差，尺寸公差等項(xiàng)目。IPC-CF-148A接收標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。RCC的可加工工藝性能：包括可蝕刻性(IPC-TM-650-2.3.6)，可焊性測試，測試方法參照IPC-CF-148A-4.3.2。RCC的物理性能測試：包括Peelstrength，Volatilecontent，F(xiàn)lowPercent測試。前兩項(xiàng)的測試方法參照IPC-TM650-2.4.8,與2.3.19.而FlowPercent的測試方法暫無標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)，由材料的購買雙方協(xié)商達(dá)成協(xié)議。,第二章:壓板使用的原材料,加熱方式：熱盤加熱方式的不同決定壓機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能的差異。加熱方式通常有以下三種：蒸氣加熱方式：在熱盤中埋入回旋的蒸氣管道，通入高溫的水蒸氣加熱。A.優(yōu)點(diǎn)：加熱迅速，從20升到180約10min或更快。溫度分布均勻。B.缺點(diǎn)：設(shè)備較貴，需要另附高壓鍋爐用來加熱蒸氣，同時(shí)還要定期保養(yǎng)以防水垢積累堵塞，同時(shí)所有管路必須采用高壓水管。最高溫度限制在180。,第三章:壓板使用的設(shè)備,油熱法：在熱盤中加設(shè)油管，先將加熱油在機(jī)外的加熱交換器內(nèi)進(jìn)行加熱，然后將熱油通入熱盤內(nèi)。A.優(yōu)點(diǎn)：升溫較快，升溫速度通?？梢赃_(dá)到6-10/min。溫度分布均勻，通常可以達(dá)到2最高加熱溫度可以達(dá)到250，滿足一些高溫材料的壓板需要。管道無高壓要求，制造成本低于蒸氣式壓機(jī)。B.缺點(diǎn)：運(yùn)行成本較高，高溫油的價(jià)格較高，而且具有一定使用壽命，同時(shí)高溫油使用較長時(shí)間后會(huì)發(fā)生碳化反應(yīng)，積累到管路中。,第三章:壓板使用的設(shè)備,C.熱油的加熱方式：1.電加熱方式2.柴油加熱方式(需要一臺(tái)小型的柴油鍋爐.)3.煤氣加熱方式以上加熱方式的成本以電加熱式最高，柴油其次，煤氣最低。,第三章:壓板使用的設(shè)備,(一)、工藝原理壓板的原理是利用半固化片中的環(huán)氧樹脂從B-stage向Cstage的轉(zhuǎn)換過程,將各線路層粘結(jié)成一體。環(huán)氧樹脂在這一過程中的轉(zhuǎn)換過程的狀態(tài)變化見下圖：,第四章:壓板工藝原理及方法,FlowBegin,Flowend,Resincures,ResinMelt,(二)、工藝條件及壓板Cycle的設(shè)計(jì)方法：1.工藝條件決定壓板的工藝條件的因素：加熱速度（升溫速度）最高加熱溫度提供的壓力硬化時(shí)間壓力與時(shí)間的配合,第四章:壓板工藝原理及方法,升溫速度：應(yīng)合理控制樹脂從開始流動(dòng)到停止流動(dòng)這段時(shí)間范圍內(nèi)，對應(yīng)樹脂的溫度約在80130C，這個(gè)溫度段Resin充分流動(dòng)，稱為flowwindow。在這個(gè)溫度段，升溫速度將影響樹脂的粘度變化及凝膠時(shí)間，從而影響壓板的品質(zhì)板厚均勻性。,第四章:壓板工藝原理及方法,升溫速度與樹脂粘度變化的關(guān)系：從上圖可以看出：升溫速度快對應(yīng)的樹脂粘度較升溫速度慢的樹脂粘度低，說明快升溫時(shí)的樹脂流動(dòng)性大。升溫速度快的Flowwindow較升溫速度慢的要小，說明可以用于控制的時(shí)間短，利于壓板厚度的控制。,第四章:壓板工藝原理及方法,慢升溫,快升溫,時(shí)間,樹脂的粘度,升溫速度、Flowwindow及厚度控制的關(guān)系：從上圖可以看出：升溫速度快的Flowwindow較升溫速度慢的要小。流動(dòng)窗口小，樹脂來不及填充導(dǎo)線之間的間隙，同時(shí)也不容易掌握加壓時(shí)機(jī)，不利于壓板厚度平均的控制。而升溫速度過慢，流動(dòng)窗口太寬時(shí)，樹脂處于流態(tài)的時(shí)間長，在壓力的作用下，流膠也會(huì)過多，而且相應(yīng)的整個(gè)Cycletime也會(huì)加長。升溫速度的控制范圍：通過以上分析，應(yīng)合理控制Flowwindow的升溫速度，通常對于目前公司用到的多數(shù)供應(yīng)商提供的半固化片，升溫速度通?？刂圃?.55/min。而對于美國有些供應(yīng)商如：Polyclad等要求的升溫速度通常會(huì)到4-6/min。所以升溫速度的控制應(yīng)參照不同膠系樹脂的粘度特性來決定。,第四章:壓板工藝原理及方法,最高加熱溫度：要確定壓板工藝的最高加熱溫度，首先應(yīng)了解到使用的半固化片的樹脂體系，它的固化溫度（curetemperature)是多少，根據(jù)它來決定一個(gè)壓板cycle中應(yīng)提供的最高加熱溫度是多少。例如目前公司常用的FR-4環(huán)氧樹脂的curetemperature是160170。那么應(yīng)使壓板時(shí)最高料溫達(dá)到170。如果對于不同的樹脂體系：如熱加強(qiáng)型（高Tg）FR-4，BT料等，應(yīng)根據(jù)它們不同的最高料溫要求決定最高加熱溫度。,第四章:壓板工藝原理及方法,壓力的作用：A、要保證樹脂與銅面之間充分接觸與結(jié)合B、提高樹脂流動(dòng)速度，盡快均勻地填充導(dǎo)線間的空隙。C、將樹脂反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡擠到板邊。壓力的設(shè)定方法與時(shí)機(jī)：Onestagepresscycle（一段壓方式）一段壓力的方式是指當(dāng)壓機(jī)開口一經(jīng)閉合后立即提供全壓力的壓合方式，它主要用于樹脂流量很小的樹脂體系的壓板。,第四章:壓板工藝原理及方法,T（0C）,175,P（Bar）,Pressure,Temperature,175,Temperature,P（Bar）,Pressure,T,第四章:壓板工藝原理及方法,Twostagepresscycle（兩段壓方式）對于高樹脂含量、長Geltime的樹脂體系通常采用兩段加壓方式。第一段壓稱為接觸壓力（KissPressure），主要提供壓力保證先軟化的樹脂與銅薄充分接觸，咬和。之后當(dāng)樹脂隨溫度化后粘度較低時(shí)提供第二段壓力。,Kisspressure,Kisspressure,加壓時(shí)機(jī)對于兩段加壓的壓板方式，存在一個(gè)加壓時(shí)機(jī)的問題。A.加壓過早時(shí)，將導(dǎo)致過多的低粘度的樹脂被擠出，導(dǎo)致板厚偏薄，更嚴(yán)重的情況將是缺膠，這部分區(qū)域?qū)⒃诤罄m(xù)工藝流程中產(chǎn)生分層。B.加壓過晚，將會(huì)出現(xiàn)空洞、氣孔缺陷。在沿著內(nèi)層銅的邊緣出現(xiàn)凹下去的軌跡。那么，加壓時(shí)機(jī)應(yīng)該怎么確定，才能避免以上缺陷出現(xiàn)呢？A、首先在升溫初期，樹脂受熱逐漸開始熔化，粘度下降，仍未到充分流動(dòng)階段。應(yīng)提供一個(gè)較低的壓力，保證開始溶化的樹脂與粗化銅面充分接觸，這個(gè)壓力通常稱為kisspressure接觸壓力（又稱吻壓）。這個(gè)壓力多大合適呢？,第四章:壓板工藝原理及方法,接觸壓力通常為5KG左右，這個(gè)壓力不可過大，因?yàn)镽esin未充分流動(dòng)，壓力過大，將對半固化片中的glassfabric的彈性纖維布產(chǎn)生較大剪應(yīng)力，壓力太小，不能使樹脂充分填滿銅面(毛面）的空隙。B、樹脂開始流動(dòng)到固化這個(gè)階段應(yīng)提供充分的壓力，幫助樹脂盡快流動(dòng)填充導(dǎo)線間的空隙。并產(chǎn)生與各層銅較強(qiáng)的附著力。這個(gè)壓力如何制定呢？根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)下表提供參考：,第四章:壓板工藝原理及方法,固化時(shí)間（Curetime)固化時(shí)間的確定在制作半固化片的工藝中填加的催化劑與固化劑（dicy雙氰胺），加速劑2-MI（2-甲咪唑），影響到樹脂固化反應(yīng)的速度，應(yīng)了解使用的半固化片的這一特性指標(biāo):固化溫度與固化所需的最少時(shí)間，目前我們經(jīng)常使用的Tg135C的FR4半固化Curetime通常為175C保持60min。而熱加強(qiáng)型(Tg175C-185C)的FR4固化時(shí)間為190-200C保持120min以上.對于不同的樹脂體系應(yīng)從制造商處了解到該樹脂的關(guān)于這方面的基本特性與參數(shù)制定出合理的固化時(shí)間.,第四章:壓板工藝原理及方法,固化時(shí)間與壓板后材料的Tg之間的關(guān)系:材料的固化時(shí)間充分，保證了樹脂C-stage的充分反應(yīng)，而C-stage的充分反應(yīng)時(shí)，則樹脂中的高分子在硬化反應(yīng)形成的鏈壯結(jié)構(gòu)更加致密，材料的穩(wěn)定性就越好。而材料固化充分的一個(gè)參考指標(biāo)就是Tg，材料的Tg值與材料本身的特性有關(guān)，但也受壓合條件中固化時(shí)間的制約，下圖為兩者之間的關(guān)系：,第四章:壓板工藝原理及方法,Tg,樹脂特性,WETCLOTH,B-Stage,Curedlamination,壓板工藝條件總結(jié)：1、laminationwindow的升溫速度在12OC/min。2、最高加熱溫度制定。3、硬化時(shí)間的確定。4、壓力的確定。5、壓力與時(shí)間的配合。,第四章:壓板工藝原理及方法,2、壓板Cycle的設(shè)計(jì)方法：溫度的Profile的設(shè)計(jì)首先根據(jù)確定好的物料的升溫速度，與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所得的各層料溫的差異，確定出壓機(jī)熱盤的升溫條件。然后根據(jù)物料的最高溫度要求確定熱盤的最高加熱溫度。根據(jù)Curetime的時(shí)間定出在最高加熱溫度需要保持的時(shí)間。據(jù)以上三點(diǎn)可以基本確定出壓板Cycle中溫度的Profile。而具體實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)該插Thermalcouple到不同層的材料中，根據(jù)實(shí)際情況與要求的偏差做一些修正。,第四章:壓板工藝原理及方法,壓板cycle的一個(gè)具體recipe：,第四章:壓板工藝原理及方法,（三）、工藝流程介紹：1、工藝：mass-lamination無銷制定位的大量層壓方法,第四章:壓板工藝原理及方法,第四章:壓板工藝原理及方法,Layup疊合示意圖,拿板過程需要絕對清潔，因?yàn)閴喊搴蟀迕娴囊稽c(diǎn)凹凸不平缺陷都會(huì)導(dǎo)致外層線路缺口，引起開短路，因此，排板過程需要無塵環(huán)境。,Maslamination方大量法無銷釘層壓方式:是指直接用銅箔與板固化片與內(nèi)層基板壓合的大批量層壓方式。該方式操作簡單快捷，產(chǎn)量大的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是只對四層板適用。對于高于四層以上的板時(shí)，需要采用內(nèi)層預(yù)先用鉚釘鉚合后與Masslamination相結(jié)合的方式。2.Pinlamination對位銷釘定位的層壓方式:當(dāng)層數(shù)增多，用普通的鉚釘無法達(dá)到定位效果時(shí)，采用這種傳統(tǒng)的工藝方法。這種方法雖然在層壓后的拆板時(shí)的操作繁瑣、困難，但卻是保證高層板層間對位的唯一較好的方法。,第四章:壓板工藝原理及方法,用PinLamination的方式，需要在內(nèi)層板、銅箔、半固化片上開出同樣形狀的工具孔，而且在所有相關(guān)工具上開孔：上下夾具板、所有分割鋼板。而多種多樣的Project會(huì)產(chǎn)生板尺寸的多樣性，決定了工具的多樣性、復(fù)雜性。另外，銷釘所起到的作用只是減少層與層之間的滑移而產(chǎn)生的對位不準(zhǔn)，而對于板材本身經(jīng)過壓合過程中的應(yīng)力變化產(chǎn)生的漲縮變化仍舊不能完全避免。而Pin-lamination與鉚釘固定所采用的對位原理都是一樣的：PEP（OPE的Post-Etch-Punch),第四章:壓板工藝原理及方法,3.壓合過程中的對位方法：（PEP）PEP（蝕刻后沖孔方式）的基本做法如下：內(nèi)層板各層菲林上設(shè)置兩個(gè)光學(xué)標(biāo)靶(OpticalTarget):根據(jù)菲林做出內(nèi)層圖形.將蝕刻后的內(nèi)層板放在具有CCD對位系統(tǒng)的沖孔機(jī)上(如:Multiline的OPE機(jī)),根據(jù)以上的兩個(gè)標(biāo)靶由機(jī)器中固定的模具沖出壓板對位用的所有工具孔,入圖所示:,第四章:壓板工藝原理及方法,中間的四個(gè)腰型孔為Pin-lamination所需要的對位孔，其它圓形孔作為其它鉚合方式用的對位孔。因此，我們可以看出：Pin-lamination與結(jié)合鉚釘?shù)腗ass-lamination的層間對位方法一樣。4-Slot的對位方式的優(yōu)點(diǎn)：壓合后的變形有規(guī)律,層間偏差小.4個(gè)銷釘在沖出的腰型孔中的位移變化,第四章:壓板工藝原理及方法,2.PCB壓板厚度計(jì)算方法指引：對于圖一的情況，用公式一計(jì)算：公式一：H=X-h(1-a%)其中：H表示壓板后介電層厚度估計(jì)值。X表示所用半固化片壓制敷銅板的層壓厚度的平均值。h表示基材的底銅厚度。0.5oz:0.6-0.7mil1oz:1.2-1.414mil2oz:2.5-2.8mila%表示對應(yīng)面的銅面密度。,第四章:壓板工藝原理及方法,Pin,內(nèi)層板單元大小,第四章:壓板工藝原理及方法,從以上圖中可以看出：用PinLamination的方式，需要在內(nèi)層板、銅箔、半固化片上開出同樣形狀的工具孔，而且在所有相關(guān)工具上開孔：上下夾具板、所有分割鋼板。而多種多樣的Project會(huì)產(chǎn)生板尺寸的多樣性，決定了工具的多樣性、復(fù)雜性。另外，銷釘所起到的作用只是減少層與層之間的滑移而產(chǎn)生的對位不準(zhǔn)，而對于板材本身經(jīng)過壓合過程中的應(yīng)力變化產(chǎn)生的漲縮變化仍舊不能完全避免。而Pin-lamination與鉚釘固定所采用的對位原理都是一樣的：PEP（OPE的Post-Etch-Punch),第四章:壓板工藝原理及方法,從上圖中我們知道：中間的四個(gè)腰型孔為Pin-lamination所需要的對位孔，其它圓形孔作為其它鉚合方式用的對位孔。因此，我們可以看出：Pin-lamination與結(jié)合鉚釘?shù)腗ass-lamination的層間對位方法一樣。4-Slot的對位方式的優(yōu)點(diǎn)：壓合后的變形有規(guī)律,層間偏差小.4個(gè)銷釘在沖出的腰型孔中的位移變化情況入圖所示:,第四章:壓板工藝原理及方法,（四）、介電層厚度的計(jì)算方法：1.單張半固化片層壓厚度X：指單張半固化片壓制敷銅板后的平均厚度。通常該值與樹脂含量具有一定的關(guān)系。,第四章:壓板工藝原理及方法,各類半固化片單張壓制敷銅板的厚度指引:(單位mil),第四章:壓板工藝原理及方法,2.PCB壓板厚度計(jì)算方法指引：對于圖一的情況，用公式一計(jì)算：公式一：H=X-h(1-a%)其中：H表示壓板后介電層厚度估計(jì)值。X表示所用半固化片壓制敷銅板的層壓厚度的平均值。h表示基材的底銅厚度。0.5oz:0.6-0.7mil1oz:1.2-1.414mil2oz:2.5-2.8mila%表示對應(yīng)面的銅面密度。,第四章:壓板工藝原理及方法,對于圖二的情況，用公式二計(jì)算：公式二：H1=X-h1(1-a%)-h2(1-b%)其中：H1表示壓板后中間介電層厚度估計(jì)值。X表示所用半固化片壓制敷銅板的層壓厚度的平均值。h1表示基材一個(gè)面的底銅厚度。h2表示基材另一個(gè)面的底銅厚度。a%表示對應(yīng)于h1面的銅面密度。b%表示對應(yīng)于h2面的銅面密度。注：兩邊介電層厚度的計(jì)算方法用公式一。,第四章:壓板工藝原理及方法,第五章:壓板工序常見缺陷分析,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見,缺陷分析,第五章:壓板工序常見缺陷分析,壓板中的一個(gè)主要缺陷：高層板對位不正（misregistration）壓板為何會(huì)出現(xiàn)對位不正?造成對位不正主要有2個(gè)大的方面:,(一)、測試標(biāo)準(zhǔn)：1.印刷線路板的材料測試所遵循的標(biāo)準(zhǔn)主要源于IPC（InstituteforInterconnectingandackagingElectronicCircuits)所制定的一系列標(biāo)準(zhǔn)。2.板料及半固化片的檢測接收標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)IPC-4101中各種材料的參數(shù)。3.IPC-4101中各參數(shù)的測試方法按照IPC-TM650的檢測標(biāo)準(zhǔn)方法執(zhí)行。4.IPC-A-600C提供了印刷線路板的一些接受標(biāo)準(zhǔn)。,第六章:線路板常見測試方法,(二)、Prepreg的測試方法：1.測試項(xiàng)目:RC%（Resincontent)：指膠片中除了玻璃布以外，樹脂成分所占的重量百分比。RC%的多少直接影響到樹脂填充導(dǎo)線間空谷的能力，同時(shí)決定壓板后的介電層厚度?？捎脽攴?BurnOut)和處理重量法RF%（Resinflow）：指壓板后，流出板外的樹脂占原來半固化片總重的百分比。RF%是反映樹脂流動(dòng)性的指標(biāo)，它也決定壓板后的介電層厚度，可用流量試驗(yàn)法。,第六章:線路板常見測試方法,VC%（volatilecontent）：指半固化片經(jīng)過干燥后，失去的揮發(fā)成分的重量占原來重量的百分比（取樣稱重，放入1632.8通風(fēng)良好的烤箱中151分鐘,然后放入干燥器中冷卻到室溫,再稱重,其失重與原重的比為VC%),VC%的多少直接影響壓板后的品質(zhì)。GelTime（Geltime）：是凝膠時(shí)間，指B-階半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應(yīng)，粘度逐漸增大，逐漸固化成C-階的一段樹脂可以流動(dòng)的時(shí)間。Scaleflow：比例流量，是根據(jù)層壓板的厚度確定多張半固化片，以一個(gè)較小尺寸下相對較小的壓力，壓板后厚度的變化作為樹脂流動(dòng)的參考。,第六章:線路板常見測試方法,2.測試方法：樹脂含量:按照IPC-TM650-2.3.16.的灼燒法。樹脂流量:按照IPC-TM650-2.3.17方法測量揮發(fā)物含量:按照IPC-TM650-2.3.19方法測量凝膠時(shí)間:按照IPC-TM650-2.3.18測量比例流量:按照IPC-TM650-2.4.38測量,第六章:線路板常見測試方法,(三)、基材的測試方法：1.測試項(xiàng)目:機(jī)械測試:包括基材結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯方向判別、厚度測試、銅厚、尺寸穩(wěn)定性測試、熱應(yīng)力測試、銅箔的剝離強(qiáng)度測試等。目測：包括板凹板凸、黑點(diǎn)等表面缺陷、化學(xué)測試:包括吸水率等。物理性能測試：Tg測試、Tg測試、X/Y/ZCTE測試。電性能測試:表面電阻、體積電阻、介電常數(shù)、耗因數(shù)測試。,第六章:線路板常見測試方法,2.測試方法：機(jī)械測試:基材結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯方向的判別：A.切片可以觀察到基材的不同厚度玻璃纖維布結(jié)構(gòu)。B.然后通過用灼燒的方法或用濃硫酸浸泡若干小時(shí)后去掉樹脂后的玻璃纖維,通過觀察它的結(jié)構(gòu),數(shù)出經(jīng)緯方向的紗的股數(shù),然后根據(jù)P42的表判斷出玻璃布的種類及經(jīng)緯方向.例如:7628玻璃纖維布在1inch內(nèi)的經(jīng)向(Weft)股數(shù)為442股,緯向(Warp)固數(shù)為312股.,第六章:線路板常見測試方法,基材厚度及銅厚測試：層壓板厚度及銅厚的精確測試是用切片方式測量，厚度的測量按照以下圖進(jìn)行評(píng)核：,第六章:線路板常見測試方法,切片法測絕緣層材料的最小厚度（D級(jí)）切片測量基材總厚度（K、L、M級(jí)）,切片測量絕緣層材料的最大厚度（A、B、C、級(jí)）,基材厚度與偏差標(biāo)準(zhǔn)：,第六章:線路板常見測試方法,基材尺寸穩(wěn)定性測試：PCB制程中，經(jīng)過壓板后板料的經(jīng)緯方向會(huì)有尺寸的變化，從而影響到PCB后工序制作的對位精度，所以基材的尺寸穩(wěn)定性測試結(jié)果將作為一個(gè)制程穩(wěn)定性因素。基材尺寸穩(wěn)定性測試方法參考IPC-TM650-2.4.39，IQC應(yīng)定期進(jìn)行來料的尺寸穩(wěn)定性測試作為參考?；牡臒釕?yīng)力測試:基材的熱應(yīng)力測試是檢查材料的耐熱性，因?yàn)镻CB板的后續(xù)制作PCBA的制程可靠性將要求材料必須具備良好的耐熱性能，因此對材料進(jìn)行該項(xiàng)測試。測試方法參考IPCTM650-2.4.13.1。,第六章:線路板常見測試方法,目前針對基材的最嚴(yán)格的可靠性測試之一是耐熱性能測試，包括：1.Reflow2.ThermalShock/Stress3.ATC(AcceleratedThermalCycling)以及絕緣電阻測試：1.THB(ThermalHumidityBiasTest)2.ATC(AcceleratedThermalCycling),第六章:線路板常見測試方法,ReflowTestReflow測試的條件一般是由客戶指定，例如Motorola的eflow條件：ConditionExposurePeakTemp.200-235(leadFree)PeakTemp.235-260Reflowcycle10cycles事實(shí)上，僅有少數(shù)幾種基材能夠抵受10次以上的Reflow測試而無分層、白斑等缺陷，例如Polyclad的Turbo370、MatsushitaEW的R1755、Hitachi-Chemical的MCLBE-679。其他的基材（PolycladFR370、NelcoN4000-6、MicaEG150TII等）均無法完成10次Reflow。,第六章:線路板常見測試方法,SThermalShock/Stress&ThermalCyclingTest熱沖擊/熱應(yīng)力測試及熱循環(huán)測試同樣對基材有非常高的要求，而且測試的條件非常多，不同的標(biāo)準(zhǔn)組織、不同的客戶有不同的要求。1.260C,10sec,5cycles,solderfloat2.288C,10sec,1cycle,solderfloat3.288C,10sec,6cycles,solderfloat4.AirtoAir,-55C125C,30min,100cycles5.LiquidtoLiquid,-55C125C,10mindwell/5minpeak/15sectransition,500cycles基材的性能優(yōu)劣在完成測試后就能得到明顯區(qū)分。因此，針對不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)/客戶要求應(yīng)該選擇不同的物料。當(dāng)然，性能越高的物料其價(jià)格就越高。,第六章:線路板常見測試方法,低Z-AxisCTE(CoefficientofThermalExpansion)基材Reflow測試及熱應(yīng)力測試考驗(yàn)的是基材的耐熱能力，在經(jīng)歷多次冷熱變化的過程中，基材不斷地膨脹與收縮(Z方向)，使孔壁銅層或基材本身無法承受其拉扯而斷裂或分層。,第六章:線路板常見測試方法,THBTest(ThermalHumidityBiasTest)嚴(yán)格的THB測試對基材和制程均是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其測試原理是在高溫/高濕的環(huán)境下，給制板加一定的直流偏壓Bias，若基材性能無法達(dá)到要求及制程存在問題的話，通常在100到500小時(shí)后就會(huì)被判斷為失敗(絕緣電阻低于00Mohm)，即認(rèn)為已發(fā)生CAF(ConductiveAnodicFilament)現(xiàn)象。,第六章:線路板常見測試方法,第六章:線路板常見測試方法,基材銅箔剝離強(qiáng)度測試：測試基材銅箔的剝離強(qiáng)度是掌握銅箔與樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度，也是作為材料的可靠性的一個(gè)參考因素。而剝離強(qiáng)度的測試條件分為：常態(tài)下、熱應(yīng)力后、暴露與工藝藥水后、熱空氣下等不同條件下的剝離強(qiáng)度，方法參考IPC-TM650-2.4.8，2.4.8.1，2.4.8.2，2.4.8.3。目測方法:目測的檢查抽樣方法及檢查方法在IPC-4101-3.8.3中有詳細(xì)的說明.吸水性測試:這一項(xiàng)也是作為材料可靠性的參考，方法見IPC-2.6.2.1,第六章:線路板常見測試方法,物理性能測試方法：Tg測試：Tg的物理意義：指材料的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度。即當(dāng)材料的溫度達(dá)到該轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，呈固態(tài)的材料將變成軟的玻璃、橡膠態(tài)。因此該指標(biāo)作為材料的耐熱性指標(biāo)及檢查材料是否固化充分的參考。Tg的測試方法簡介：A.DSC測量：（Differentialscanningcalorimetry)差熱掃描分析儀。主要測試材料的熱能量。測試方法詳見IPC-TM650-2.4.25。DSC測量出的圖樣見下圖：,第六章:線路板常見測試方法,第六章:線路板常見測試方法,B.TMA法測量：（Thermalmechanicalanalysis)熱機(jī)械性能分析儀。主要測試材料在Tg溫度點(diǎn)附近的尺寸膨脹變化，從而測量出Tg值。同時(shí)用TMA可以測Z軸熱膨脹系數(shù)，該參數(shù)將對材料的耐熱沖擊性有重要參考意義。測試方法詳見IPC-TM650-2.4.24。TMA測量出的圖樣見下圖：,C.DMA法測量：（Dynamicmechanicalanalysis)熱動(dòng)態(tài)分析法，主要通過測量材料的剛性變化，及材料彈性模量的測量來間接測量Tg值。DMA分析儀通常測量材料的三種物理模量，因此，DMA有三種曲線表達(dá)：,第六章:線路板常見測試方法,DSC、TMA、DMA三種方法測量的物理量不同，因而測出的Tg值也有差異，最多可以相差20C，因此在標(biāo)注Tg值時(shí)一定要注明測量方法是這三種里的哪一種。,電性能測試：電性能參數(shù)的意義:A.介電常數(shù)(dielectricconstant,Dk)-指兩板間為材料時(shí)的電容與兩板間為空氣時(shí)的電容比值.測試方法參考IPC-TM650-2.5.5.B.損耗因數(shù)(Losstangent,Df)-指絕緣材料在給定頻率測定的介電常數(shù)(材料的電容)與電導(dǎo)率(導(dǎo)電能力或電阻率的倒數(shù))之間的關(guān)系,測試方法參考測試方法參考IPC-TM650-2.5.5.C.從以上定義可以看出,Dk與Df的測試結(jié)果在不同的測試頻率下有不同的結(jié)果.因此對于今后將逐步用到的高頻材料時(shí)注意區(qū)分,第六章:線路板常見測試方法,THANKS,