壓板制作工藝流程講解.ppt

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1、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層Core與內層Core，以及整個內層與銅箔粘結在一起，制成多層線路板的制作工序。2.Tg(GlassTransitionTemperature)是指“玻璃態(tài)轉換溫度”而言，當逐漸加溫下聚合物由常溫不定組成的玻璃態(tài)Glassstage轉換到高溫的橡膠態(tài)Elastomer時，其組態(tài)轉移的“溫度區(qū)“簡稱為Tg。

2、3.Td(DecompositionTemperature)，當板料持續(xù)加溫直到板料的重量減小5%時,即把這個溫度值稱為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內芯是纖維紙，CEM-3內芯是玻

3、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通常應用在低電壓/低電流、不會引起火源的消費性電子產品，如玩具，手提收音機，電話，遙控器等。FR-1的電氣性、難燃性優(yōu)于XPC，可達到UL94V-0級，可廣泛使用于電壓/電流稍高于

4、XPC的電器，如彩電，家庭音響，洗衣機，吸塵機等。XXXPC與FR-2的電氣性能相對更好，應用領域則大致相同。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、碳墨的方法實現鍍銅。,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內芯是纖維紙，CEM-3內芯是玻璃氈?；耐庥^呈不透明的白色。應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，高級音響，游戲機，部分汽車電路等。CEM-1、CEM-3的制作工藝與FR-4

5、相似，而在要求不高的時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，廣泛應用在民用電子設備上。由于加入UV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樹脂的基礎上通過改變配方或添加填充劑的方法實現更高的

6、電氣性能、機械性能及可靠性。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廠商都大量使用FR-4基材，其生產線的設計大多以F

7、R-4為目標，因此許多基材均以FR-4為基準進行比較，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等高性能樹脂構成的基材，通常此類基材加入Ceramic、Kaolin等填充劑。主要應用在軍事或民用的通訊設備上。此類基材具有優(yōu)異的電氣性能、機械性能及高可靠性，但其加工性要比FR-4差。而Aramid及RC

8、C隨著HDI技術的發(fā)展，被廣泛應用在Microvia的構成層上。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）目前應用較廣泛的BT基材包括Polyclad/GI-180、Isola/G200等。樹脂當中的“B”和“T”的比例能夠隨意地調整，當B：T=1：9時，BT的固化溫度接近于FR-4；當其比例大于1：9時，其Tg將隨之上升，可達到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，因此基材的席紋現象比較明顯。與FR-4基材相比，BT的優(yōu)點是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B

9、T的介電常數比FR-4低，BT的應用主要是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），而這些有機物基團在燃燒時起阻燃的作用，但是有一個很大的害處是同時釋放出劇毒的Dioxin，對人體有很大的危害。因此HalogenFree基材應運而生，通過添加Phosphorous、AluminumHydroxide或無機填料達到阻燃的要求（UL94V0），而去除含鹵素的物質。目前主要是提供無鹵素FR4板

10、料、半固化片及RCC。目前提供無鹵素基材的供應商主要包括Matsushita、Hitachi、Polyclad、Isola等著名廠商，另外很多臺灣供應商也聲稱可以量產無鹵素基材。,第二章:壓板使用的原材料,（一）、基材：（Coppercladlamination，CCL）一般性能:目測：在300300mm面積內金屬凹坑、皺折、劃痕、次表面缺陷（蝕銅后的內表面）接受標準等應按IPC-4101標準接受。尺寸：長、寬、厚度檢查公差按IPC-4101標準接受。弓曲、扭曲度：按IPC-4101標準接受。物理性能:剝離強度：有分熱應力后、高溫下、化學溶劑處理后三種。尺寸穩(wěn)定性：彎曲強度：分常溫下、高溫下兩

11、種。,第二章:壓板使用的原材料,化學性能燃燒性：熱應力：分蝕刻后與不蝕刻兩種按IPC-4101標準接受?？珊感裕喊碔PC-4101標準接受。耐化學性：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鍍銅得生箔，再經三次表面處理而得的。其一面光滑稱為光面（DrumSide)另一面是粗糙的結晶面，稱為毛面（MatteSide

12、)。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，加強樹脂滲入的附著力。B、避免純銅與高溫樹脂中Dicy接觸產生水份而爆板。C、防污防銹。,第二章:壓板使用的原材料,2.壓延銅箔：是純銅經過多次機械輥軋制成的銅箔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。應用在對彎曲、拉伸強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：純度(Purity)：A.電鍍銅箔純度

13、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：抗拉強度與拉伸比:(TensileStrengthandElongation)室溫下,1/2oz銅箔抗拉強度應大于15000lb/in2,拉伸比應大于2%.1oz以上則應大于30,000lb/in2,拉伸比應大于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,且針孔數不可多于10點/ft2.1oz以上的銅箔針孔數不可多于5點/ft2,且在任何5ft2內,不得有大

14、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：外觀(Surfaceappearance):表面不得有任何凹點和凸起(pitsanddents)、折皺、刮痕、粗粒、油脂、指印及任何雜質?？寡趸?Tarnishresistant):存放其間不許有表面氧化變色現象.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象.表面粗糙度(Roughness):平均需在0.2-0.3Ra,3.銅箔的品質：抗撕強度(Peelstrength):又稱線拉力.

15、由雙方自行制定.通常如下規(guī)定:常溫下，0.5oz2.0kg/cm1oz2.0kg/cm2oz3.0kg/cm抗化學藥品性:在浸漬化學藥品后不可有氧化及剝離強度減弱的缺點。抗焊性:(Solderresistance):經過焊錫漂浮后,抗撕強度不可有顯著下降。,第二章:壓板使用的原材料,4.銅箔的發(fā)展趨勢對現有銅箔品質的持續(xù)改善.發(fā)展高品質的PCB所需的銅箔:1)軟性層壓板所需的低溫高抗拉強度的銅箔.2)高溫高抗張強度的銅箔.3)高密度細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

16、/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)

17、異的電氣性能，但處理熱塑性材料需要特別的設備與參數，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

18、用的原材料,壓玻板璃纖使維用布的(Gl原ass材f料abric)：是一種無機物經過高溫融合后冷卻成為一種非結晶態(tài)的堅硬的，然后由經紗，緯紗縱橫交織形成的補強材料。可以作為補強材料有四個等級：A級高堿性、C級為抗化性、E級為電子用途、S級為高強度。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線間空谷的能力，同時決定壓板后的介電層厚度。B.RF%（Resinflow）：指壓板后，流出板外的

19、樹脂占原來半固化片總重的百分比。RF%是反映樹脂流動性的指標，它也決定壓板后的介電層厚度。C.VC%（volatilecontent）：指半固化片經過干燥后，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。,第二章:壓板使用的原材料,D.GelTime（Geltime）：是凝膠時間，指B-階半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動，經過一段時間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應，粘度逐漸增大，逐漸固化成C-階的一段樹脂可以流動的時間。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,時間,60度,120130度,140度,分析：GelTime實

20、際上也是RF%的一個體現，GelTime時間越長，表明樹脂流動性愈大，不宜凝膠，這樣壓板時造成樹脂流失過多，厚度變薄。GelTime太短，樹脂粘度變化太快，時間太短，以至出現氣泡未被既及時趕走的現象。RF%有一個范圍限制：過高，流膠過多，厚度不易控制。過低，樹脂的流動性差，無法填充導線間的空隙。,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材料容易打孔而出現的，該材料與半固化片不同在于它無增強材料（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

21、件根據所用樹脂特性參數來制定。,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，其它供應商的分類也是如此，例如：HITACHI的MCF系列（MCF1000，MCF4000，MCF6000）就是根據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（Re

22、sincoatedcopper背膠銅箔）RCC測試項目：外觀目測：包括表面的膠漬點數，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，尺寸公差等項目。IPC-CF-148A接收標準驗收。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，FlowPercent測試。前兩項的測試方法參照IPC-TM650-2.4.8,與2.3.19.而FlowPercent的測試方法暫無標準可依據，由材料的購買雙方協(xié)商達成協(xié)議

23、。,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的結構與性能的差異。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：加熱迅速，從20升到180約10min或更快。溫度分布均勻。B.缺點：設備較貴，需要另附高壓鍋爐用來加熱蒸氣，同時還要定期保養(yǎng)以防水垢積累堵塞，同時所有管路必須采用高壓水管。最高溫度限制在180。,第三章:壓板使用的設備,油熱法：在熱盤中加設油管，先將加熱油在機外的加熱交換器內進行加熱，然后將熱油通入熱盤內。A.優(yōu)點：升溫較快，升溫速度通常可以達到6-10/min。溫度分布均勻，通?？梢赃_到2最高加熱溫度可以達到

24、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。B.缺點：運行成本較高，高溫油的價格較高，而且具有一定使用壽命，同時高溫油使用較長時間后會發(fā)生碳化反應，積累到管路中。,第三章:壓板使用的設備,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的轉換過程,將各線路層粘結成一體。環(huán)氧樹脂在這一過程中的轉換過程的狀態(tài)變化見下圖：,第四章:壓板工藝原理及方法,FlowBe

25、gin,Flowend,Resincures,ResinMelt,(二)、工藝條件及壓板Cycle的設計方法：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間壓力與時間的配合,第四章:壓板工藝原理及方法,升溫速度：應合理控制樹脂從開始流動到停止流動這段時間范圍內，對應樹脂的溫度約在80130C，這個溫度段Resin充分流動，稱為flowwindow。在這個溫度段，升溫速度將影響樹脂的粘度變化及凝膠時間，從而影響壓板的品質板厚均勻性。,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系：從上圖可以看出：升溫速度快對應的樹脂粘度較升溫速度慢的樹脂粘度低

26、，說明快升溫時的樹脂流動性大。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,時間,樹脂的粘度,升溫速度、Flowwindow及厚度控制的關系：從上圖可以看出：升溫速度快的Flowwindow較升溫速度慢的要小。流動窗口小，樹脂來不及填充導線之間的間隙，同時也不容易掌握加壓時機，不利于壓板厚度平均的控制。而升溫速度過慢，流動窗口太寬時，樹脂處于流態(tài)的時間長，在壓力的作用下，流膠也會過多，而且相應的整個Cycletime也會加長。升溫速度的控制范圍：通過以上分析，應合理控制Flowwindow的升溫速

27、度，通常對于目前公司用到的多數供應商提供的半固化片，升溫速度通?？刂圃?.55/min。而對于美國有些供應商如：Polyclad等要求的升溫速度通常會到4-6/min。所以升溫速度的控制應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，根據它來決定一個壓板cycle中應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。那么應使壓板時最高料溫達到170。如果對于不同的樹脂體系：如熱加強型（

28、高Tg）FR-4，BT料等，應根據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合B、提高樹脂流動速度，盡快均勻地填充導線間的空隙。C、將樹脂反應產生的氣泡擠到板邊。壓力的設定方法與時機：Onestagepresscycle（一段壓方式）一段壓力的方式是指當壓機開口一經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

29、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。之后當樹脂隨溫度化后粘度較低時提供第二段壓力。,Kisspressure,Kisspressure,加壓時機對于兩段加壓的壓板方式，存在一個加壓時機的問題。A.加壓過早時，將導致過多的低粘度的樹脂被擠出，導致板厚偏薄，更嚴重的情況將是缺膠，這部分區(qū)域將在后續(xù)工藝流程中產生分層。B.加壓過晚，將會出現空洞、氣孔缺陷。在沿著內層銅的邊緣出現凹下去的軌跡。那么，加壓時機應該

30、怎么確定，才能避免以上缺陷出現呢？A、首先在升溫初期，樹脂受熱逐漸開始熔化，粘度下降，仍未到充分流動階段。應提供一個較低的壓力，保證開始溶化的樹脂與粗化銅面充分接觸，這個壓力通常稱為kisspressure接觸壓力（又稱吻壓）。這個壓力多大合適呢？,第四章:壓板工藝原理及方法,接觸壓力通常為5KG左右，這個壓力不可過大，因為Resin未充分流動，壓力過大，將對半固化片中的glassfabric的彈性纖維布產生較大剪應力，壓力太小，不能使樹脂充分填滿銅面(毛面）的空隙。B、樹脂開始流動到固化這個階段應提供充分的壓力，幫助樹脂盡快流動填充導線間的空隙。并產生與各層銅較強的附著力。這個壓力如何制定呢

31、？根據以前的經驗總結下表提供參考：,第四章:壓板工藝原理及方法,固化時間（Curetime)固化時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的速度，應了解使用的半固化片的這一特性指標:固化溫度與固化所需的最少時間，目前我們經常使用的Tg135C的FR4半固化Curetime通常為175C保持60min。而熱加強型(Tg175C-185C)的FR4固化時間為190-200C保持120min以上.對于不同的樹脂體系應從制造商處了解到該樹脂的關于這方面的基本特性與參數制定出合理的固化時間.,第四章:壓板工藝原理及方法,固化時

32、間與壓板后材料的Tg之間的關系:材料的固化時間充分，保證了樹脂C-stage的充分反應，而C-stage的充分反應時，則樹脂中的高分子在硬化反應形成的鏈壯結構更加致密，材料的穩(wěn)定性就越好。而材料固化充分的一個參考指標就是Tg，材料的Tg值與材料本身的特性有關，但也受壓合條件中固化時間的制約，下圖為兩者之間的關系：,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：1、laminationwindow的升溫速度在12OC/min。2、最高加熱溫度制定。3、硬化時間的確定。4、壓力的確定。5、壓力與時間的配合。,第四章:

33、壓板工藝原理及方法,2、壓板Cycle的設計方法：溫度的Profile的設計首先根據確定好的物料的升溫速度，與根據經驗所得的各層料溫的差異，確定出壓機熱盤的升溫條件。然后根據物料的最高溫度要求確定熱盤的最高加熱溫度。根據Curetime的時間定出在最高加熱溫度需要保持的時間。據以上三點可以基本確定出壓板Cycle中溫度的Profile。而具體實際應用時應該插Thermalcouple到不同層的材料中，根據實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

34、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，因為壓板后板面的一點凹凸不平缺陷都會導致外層線路缺口，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層基板壓合的大批量層壓方式。該方式操作簡單快捷，產量大的特點。缺點是只對四層板適用。對于高于四層以上的板時，需要采用內層預先用鉚釘鉚合后與Masslamination相結合的方式。2.Pinlamination對位銷釘定位的層壓方式:當層數增多，用普通的鉚釘無法達到定位效果時，采用這種傳統(tǒng)的工藝方法

35、。這種方法雖然在層壓后的拆板時的操作繁瑣、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，而且在所有相關工具上開孔：上下夾具板、所有分割鋼板。而多種多樣的Project會產生板尺寸的多樣性，決定了工具的多樣性、復雜性。另外，銷釘所起到的作用只是減少層與層之間的滑移而產生的對位不準，而對于板材本身經過壓合過程中的應力變化產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

36、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：內層板各層菲林上設置兩個光學標靶(OpticalTarget):根據菲林做出內層圖形.將蝕刻后的內層板放在具有CCD對位系統(tǒng)的沖孔機上(如:Multiline的OPE機),根據以上的兩個標靶由機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與結合鉚釘的Mass-lamination的層間對位方法一樣。4-Slot的對位方式

37、的優(yōu)點：壓合后的變形有規(guī)律,層間偏差小.4個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壓板厚度計算方法指引：對于圖一的情況，用公式一計算：公式一：H=X-h(1-a%)其中：H表示壓板后介電層厚度估計值。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%表示對應面的銅面密度。,第四章:壓板工藝原理及方法,Pin,內層板單元大小,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，需要在內層板、銅箔、半固化片上開出同樣形狀

38、的工具孔，而且在所有相關工具上開孔：上下夾具板、所有分割鋼板。而多種多樣的Project會產生板尺寸的多樣性，決定了工具的多樣性、復雜性。另外，銷釘所起到的作用只是減少層與層之間的滑移而產生的對位不準，而對于板材本身經過壓合過程中的應力變化產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與結合鉚釘的Ma

39、ss-lamination的層間對位方法一樣。4-Slot的對位方式的優(yōu)點：壓合后的變形有規(guī)律,層間偏差小.4個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壓板厚度計算方法指引：對于圖一的情況，用公式一計算：公式一：H=X-h(1-a%)其中：H表示壓板后介電層厚度估計值。X表示所用半固化片壓制敷銅板的層壓厚度的平均

40、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表示基材一個面的底銅厚度。h2表示基材另一個面的底銅厚度。a%表示對應于h1面的銅面密度。b%表示對應于h2面的銅面密度。注：兩邊介電層厚度的計算方法用公式一。,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

41、,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,壓板中的一個主要缺陷：高層板對位不正（misregistration）壓板為何會出現對位不正?造成對位不正主要有2個大的方面:,(一)、測試標準：1.印刷線路板的材料測試所遵循的標準主要源于IPC（InstituteforInterconnectingandackagingElectronicCircuits)所制定的一系列標準。2.板料及半固化片的檢

42、測接收標準依據IPC-4101中各種材料的參數。3.IPC-4101中各參數的測試方法按照IPC-TM650的檢測標準方法執(zhí)行。4.IPC-A-600C提供了印刷線路板的一些接受標準。,第六章:線路板常見測試方法,(二)、Prepreg的測試方法：1.測試項目: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線間空谷的能力，同時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%是反映樹脂流動性的指標，它也決定壓板后的介電層厚

43、度，可用流量試驗法。,第六章:線路板常見測試方法,VC%（volatilecontent）：指半固化片經過干燥后，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。GelTime（Geltime）：是凝膠時間，指B-階半固化片受高溫后軟化粘度降低，然后流動，經過一段時間因吸收熱量而發(fā)生聚合反應，粘度逐漸增大，逐漸固化成C-階的一段樹脂可以流動的時間。Scaleflow：比例流量，是根據層壓板的厚度確定多張半固化片，以一個較小尺寸下相對較小的壓力，壓板后厚

44、度的變化作為樹脂流動的參考。,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.測試項目:機械測試:包括基材結構、經緯方向判別、厚度測試、銅厚、尺寸穩(wěn)定性測試、熱應力測試、銅箔的剝離強度測試等。目測：包括板凹板凸、黑點等表面缺陷、化學測試:包括吸水率等。物理性能測試：Tg測試、Tg

45、測試、X/Y/ZCTE測試。電性能測試:表面電阻、體積電阻、介電常數、耗因數測試。,第六章:線路板常見測試方法,2.測試方法：機械測試:基材結構、經緯方向的判別：A.切片可以觀察到基材的不同厚度玻璃纖維布結構。B.然后通過用灼燒的方法或用濃硫酸浸泡若干小時后去掉樹脂后的玻璃纖維,通過觀察它的結構,數出經緯方向的紗的股數,然后根據P42的表判斷出玻璃布的種類及經緯方向.例如:7628玻璃纖維布在1inch內的經向(Weft)股數為442股,緯向(Warp)固數為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行評核：,

46、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）切片測量基材總厚度（K、L、M級）,切片測量絕緣層材料的最大厚度（A、B、C、級）,基材厚度與偏差標準：,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，經過壓板后板料的經緯方向會有尺寸的變化，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)定性測試結果將作為一個制程穩(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應定期進行來料的尺寸穩(wěn)定性測試作為參考?；牡臒釕y試:基材的熱應力測試是檢查材料的耐熱性，因為PCB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，

47、因此對材料進行該項測試。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：ConditionExposurePeakTem

48、p.200-235(leadFree)PeakTemp.235-260Reflowcycle10cycles事實上，僅有少數幾種基材能夠抵受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/熱應力測試及熱循環(huán)測試同樣對基材有非常

49、高的要求，而且測試的條件非常多，不同的標準組織、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，針對不同的產品設計/客戶要求應該選擇不同的物料。當然，性能越高的物料其價格就

50、越高。,第六章:線路板常見測試方法,低Z-AxisCTE(CoefficientofThermalExpansion)基材Reflow測試及熱應力測試考驗的是基材的耐熱能力，在經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)嚴格的THB測試對基材和制程均是一個嚴峻的挑戰(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，若基材性能無法達到要求及制程存在問題的話，通常在100到500小時后就會被判斷為失敗(絕緣電阻低于00Mohm

51、)，即認為已發(fā)生CAF(ConductiveAnodicFilament)現象。,第六章:線路板常見測試方法,第六章:線路板常見測試方法,基材銅箔剝離強度測試：測試基材銅箔的剝離強度是掌握銅箔與樹脂的粘結強度，也是作為材料的可靠性的一個參考因素。而剝離強度的測試條件分為：常態(tài)下、熱應力后、暴露與工藝藥水后、熱空氣下等不同條件下的剝離強度，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中有詳細的說明.吸水性測試:這一項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

52、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)轉化溫度。即當材料的溫度達到該轉化溫度時，呈固態(tài)的材料將變成軟的玻璃、橡膠態(tài)。因此該指標作為材料的耐熱性指標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)熱機械性能分析儀。主要測試材料在Tg溫度點附近的

53、尺寸膨脹變化，從而測量出Tg值。同時用TMA可以測Z軸熱膨脹系數，該參數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：,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，因此在標注Tg值時一定要注明測量方法是這三種里的哪一種。,電性能測試：電性能參數的意義:A.介電常數(dielectricconstant,Dk)-指兩板間為材料時的電容與兩板間為空氣時的電容比值.測試方法參考IPC-TM650-2.5.5.B.損耗因數(Losstangent,Df)-指絕緣材料在給定頻率測定的介電常數(材料的電容)與電導率(導電能力或電阻率的倒數)之間的關系,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的測試結果在不同的測試頻率下有不同的結果.因此對于今后將逐步用到的高頻材料時注意區(qū)分,第六章:線路板常見測試方法,THANKS,