压板培训资料

压合工艺培训讲义PAGE1OF6一、引言１、PCB发展简史:印制电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过,1947年美国航空局和美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会,当时列出了26种不同的印制电路制造方法.并归纳为六类:涂料法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法和粉压法.当时这些方法都未能实现大规模工业化生产,直到五十的年代初期,由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决,覆铜层压板性能稳定可靠,并实现了大规模工业化生产,铜箔蚀刻法,成为印制板制造技术的主流,一直发展至今.六十年代,孔金属化双面印制和多层印制板实现了大规模生产,七十年代收于大规模集成电路和电子计算机和迅速发展,八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步,一批新材料、新设备、新测试仪器相继涌现.印制电路生产动手术进一步向高密度,细导线,多层,高可靠性、低成本和自动化连续生产的方向发展.我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制.首先应用于半导体收音机中.六十年代中自力更生地开发了我国的覆箔板基材,使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺.六十年代已能大批量地生产单面板,小批量生产双面金属化孔印制,并在少数几个单位开始研制多层板.七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺,但由于受到各种干扰,印制电路专用材料和专用设备没有及时跟上,整个生产技术水平落后于国外先进水平.到了八十年代,由于改革、开放政策的批引,不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制板生产线,而且经过十多年消化、吸收,较快地提高了我国印制电路生产技术水平.２、我国PCB行业发展现状：1990年以来香港、台湾地区及日本等外国PCB厂商纷纷来到我国合资或独资设厂，使我国PCB生产产量猛增，发展很快。1995年全国印制电路行业协会进行了一次全国调查，共调查了全国459个印制电路板生产企业，其中包括国营企业128个，集体企业125个，合资企业86个，私营企业22个，外资企业98个。合计印制板总产量已达1656万平方米，其中双面板为362万平方米，多层板为124万平方米，总销售额为90亿元人民币(约11亿美元)。美IPC协会的资料公布中国包括香港地区1994年印制电路销售额为11.7亿美元，已占世界总额的5.5％，居世界第四位，在生产技术上，由于大量引进了国外先进设备和先进生产技术，大大缩短了和国外的差距，取得了很大的进步。但我国的PCB企业大都规模较小，人均年销售额和工业全员劳动生产率较低，技术水平较低。３、ＰＣＢ在电子设备中的地位和功能ＰＣＢ是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备,小到电子手表,计算器,大到计算机,通讯电子设备,军用的武器系统,只要有集成电路等电子元器件,为了它们之间电气互连,都要使用印制板.在较大型的电子产品研制过程中,最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。ＰＣＢ的设计的制造质量直接影响到整个产品的质量的成本,甚至会导致一家公司的成败.压合工艺培训讲义PAGE2OF6印制电路在电子设备中有如下功能：（１）供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑.（２）实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气接或电绝缘.提供所要求的电气特性,如特性阻抗等.（３）为自动锡焊提供阻焊图形,为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形.（４）电子设备采用印制板后由于同类印制板的一致性,从而避免了人工接线的差错,并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动锡焊、自动检测.保证了电子设备的质量,提高了劳动生产率、降低了成本,并便于维修.ＰＣＢ从单面发展到双面、多层和挠性,并仍保持各自的发展趋势.由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展,不断缩小体积，减轻成本，提高性能,使得ＰＣＢ在未来电子设备的发展过程中,仍然保持强大的生命力.二、压合工艺１、主要流程：棕化→开ＰＰ→预排→排板→压合→拆板→成型→ＦＱＣ→ＩＱＣ→包装。２、特殊板材：（1）HTg料随着电子信息工业的发展，印制板的应用领域越来越广，对印制板性能的要求也日趋多样化。除具有常规PCB基材的性能外，还要求PCB基材能在高温下稳定工作，而一般FR-4板由于其玻璃转化温度（Tg）均在150℃以下,不能在高温环境下稳定工作。在一般FR-4板材的树脂配方中引入部分三官能度及多官能度的环氧树脂或引入部分酚醛型环氧树脂使其Tg由125～130℃提高到160～200℃,即所谓的HighTg。HighTg可明显改善板子Z轴方向的热膨胀率(据相关资料统计在30～260℃的升温过程中普通FR-4的Z轴方向CTE为4.2，而HighTg的FR-4仅为1.8),从而有效保障多层板层间导通孔的电气性能;（2）环保型覆铜板在生产、加工、应用、火灾、废弃处理（回收、掩埋、燃烧）过程中，不会产生对人体和环境有害的物质，具体表现为：①不含卤素、锑、红磷等。②不含铅、汞、铬、镉等重金属。③燃烧性达到UL94V-0级或V-1级（FR-4）。④一般性能达到IPC-4101A标准。⑤要求节能、能回收利用。3、内层板氧化(棕化或黑化)：芯板要做氧化反应并清洗干燥之后才能去压合，作用有二点：a、增加表面积、加强PP与表铜二者之间的附着力（Adhension）或固着力（Bondabitity）。压合工艺培训讲义PAGE3OF6b、在裸铜表面上产生一层致密的钝化层（Passivation），以阻绝高温下液胶中胺类对铜面的影响。4、胶片（Prepreg）：（1）、组成：由玻纤维布及半固化树脂所组成的薄片，高温时再固化，为多层板的粘合材料；（2）、种类：常用PP有106、1080、2116及7628等种类；（3）、主要物性有三种：胶含量（ResinFlow）、胶含量（（ResinContent）、胶化时间（GelＴｉｍｅ）。5、压合结构设计：（1）、优先选用厚度较大的thincore（尺寸稳定性相对较好）；（2）、优先选用成本低之pp(对于同种玻璃布型prepreg,树脂含量高低基本不影响价格)；（3）、优先选用结构对称；（4）、介质层厚度内层铜箔厚度×2；（5）、1-2层及n-1/n层间禁止单张使用低树脂含量prepreg，如7628×1（n为层数）；（6）、对于有5张或以上的半固化片排在一起或介电层厚度大于25mil，除最外层与最里层使用prepreg外，中间prepreg用光板代替；（7）、第2层、n-1层为2oz底铜且1-2层及n-1/n层绝缘层厚度14mil时，禁止使用单张prepreg，最外层需用高树脂含量prepreg，如2116、1080；（8）、内层铜1oz的板，1-2层及n-1/n层使用1张prepreg时,该prepreg需选用高树脂含量，除7628×1外；（9）、内层铜≥3oz的板禁止用单张PP,一般不用7628，须使用多张树脂含量高的prepreg，如106、1080、2116……（10）、对于含有无铜区大于3″×3″或1″×5″的多层板,芯板间一般不单张使用prepreg。6、压合过程：a、传统法典型做法是单床冷上冷下，在温度上升的期间（约8分钟）用5-25PSI的稳压软化可流动的胶逐渐将板册中的气泡赶走，到了8分钟后胶的粘度已渐大故要提高压力至250PSI的全压力将最接近边缘的气泡也挤出去并在170℃的高温高压下继续使树脂进行延键及侧键架桥之硬化45分钟，然后在原床口保持原压降温约15分钟做稳定处理，当板子下床后还要在140℃烤箱中烤3-4小时，进一步硬化。b、树脂的改变四层板增多后，多层压合发生很大变化。为符合情势，环氧树脂的配方及胶片的处理也配合改变，FR-4环氧树脂最大的改变是增多其凡立水中的加速剂的成分及添加酚醛树脂或其他树脂，使浸孕干固在玻璃布上的B-Satge环氧树脂的分子量稍有增大，且压合工艺培训讲义PAGE4OF6有侧键产生而有较大的密度及粘度，又让此B-Satge再往C-Satge进行的反应性降低，使在高温高压之流量减少，可用这转化时间增长，因而适合大量压板法之多叠高大板面之生产方式而改用较大的压力，且完成压板后之四层板也比传统环氧树脂有更好的强度，如：尺寸稳定性、抗化性、抗溶剂性。c、大量压板法目前都是冷热分床的大型化设备，少则四个开口，多则十六个开口，几乎全是热进热出，先做100-120min的热硬化后再迅速同时推到冷床上，在高压下冷压稳定约30-50min，即完成全部压合过程。7、压合程式设定压合程式由Prepreg基本物性、玻璃转化温度及固化时间确定；（１）固化时间、玻璃转化温度及升温速率直接影响压合周期；（２）一般高压段压力设置为350±50PSI；8、层压缺陷产生的原因及解决方法缺陷表现形式原因解决方法缺胶或树脂含量不足外观呈白色、显露玻璃布织纹1.树脂流动度过高;2.预压力偏高;3.加高压时机不正确.4.粘结片的树脂含量低,凝胶时间长,流动性大.1.降低温度或压力2.降低预压力;3.层压中仔细观察树脂流动状况,压力变化和温升情况后,调整施加高压的起始时间.4.调整预压力\温度和加高压的起始时间.气泡或起泡外观有微小气泡群集或有限气泡积聚或层间局部分离1.预压力偏低;2.温度偏高且预压和全压间隔时间太长;3.树脂的动态粘度高,加全压时间太迟.4.挥发物含量偏高。5.粘结表面不清洁。6.活动性差或预压力不足。7.板温偏低。1.提高预压力;2.降温、提高预压力或缩短预压周期3.应对照时间----活动关系曲线，使压力、温度和流动性三者互相协调.4.缩减预压周期及降低温升速度，或降低挥发物含量。5.加强清洁处理操作。6.提高预压力或更换粘结片。7.检查加热器，调整热压模温度。板面有凹坑，表面导电层有凹坑，但层压膜板表面有残留树脂或有粘结片碎屑；离型纸或膜上粘结片注意叠层间的空调洁净系统并加强清理和检查工作。压合工艺培训讲义PAGE5OF6树脂；皱褶未穿透或表面导电层被树脂局部覆盖。碎屑或尘土，或起皱有皱褶。内层图形位移内层图形偏离原位，产生短（断）现象。1.内层图形铜箔的抗剥强度低或耐温性差或线宽过细。2.预压力过高；树脂动态粘度小。3.压机模板不平行。1.改用高质量内层覆箔板。2.降低预压力或更换粘结片。3.调整模板。板厚不一致板厚不均匀或内层板滑移。1.同一窗口的成型板总厚度不同。2.成型板内印制板累加厚度偏差大；热压模板平行度差，叠层板能自由移位且整个叠层又偏移热压模板中心位置。1.调整到总厚度一致。2.调整厚度，选用厚度偏差小的覆铜箔板；调整热压膜板平行度，限制叠层板多答卷的自由度并力求安置叠层在热压模板中心区域。板局部超厚板面局部起泡凸起1.板内夹入外来污物，尘土等固体颗粒。2.层压模板的平整度差。1.加强操作环境的管理。2.修正层压模板的平整度。板超厚或不足板厚超过上限或低于下限1.粘结片数量不对或玻璃布基厚度不合适（错用粘结片型号）或凝胶时间短（长）。2.预压力不足（太大）。1.检查记录，重新测定粘结片的特性指标，以便调整层压以数或更换粘结片。2.提高预压力（降低预压力）。层间错位层与层之间连接盘中心偏移1.内层材料的热膨胀，粘结片的树脂流动。2.层压中的热收缩。3.层压材料和模板的热胀系数相差大。1.控制粘结片的特性。2.板材预先经过热处理。3.选用尺寸稳定性好的内层覆铜箔板和粘结片。耐热冲击性差受热分层，起泡。1.内层导体粗化或氧化质量差；2.粘结片类型或性能有误或存放变质。根据判断结果作出相应的处理。翘曲弯曲或扭曲1.非对称性结构。2.固化周期不足。3.粘结片或内层覆铜箔板的下料方向不一致。4.多层板内使用不同生产厂的板材或粘结片。5.后固化释压后多层板处置不1.力求布线设计密度对称和层压中粘结片的对称放置。2.保证固化周期。3.力求下料方向一致。4.在一个组合模中使用同一生产厂生产的材料将是有益的。压合工艺培训讲义PAGE6OF6妥。5.多层板在受压下加热到Tg以上，然后保压冷却到室温以下。分层分层，受热分层，起泡1.内层的湿度或挥发物含量高。2.粘结片挥发物含量高。3.内层表面污染；外来物质污染。4.氧化层表面呈碱性；表面有亚氯酸