PCB层压制程介绍.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,层压制程介绍,内容介绍,流程介绍,原理介绍,物料介绍,定位系统介绍,工艺控制要点,层压后性能的检测,常见品质问题分析与对策,压机故障时板件处理方法,层压目前的生产条件,流程介绍,1-1.MASSLAM,备料 预叠 叠板 压板,拆板,1-2.PINLAM,备料 叠板 压板 拆,PIN,拆板,流程介绍,1-3,叠合的示意图,原理介绍,2-1.,化学反应机理,2-2.,流变学的基础知识,2-1,化学反应机理,2-1-1,单体：丙二酚及环氧氯丙烷,2-1-2,催化剂：双氰胺,2-1-3,速化剂：苯二甲基胺及,2-,甲咪唑,2-1-4,溶剂：二甲胺,2-1-5,稀释剂：丙酮或丁酮,2-1-6,填充剂：碳酸钙或氢氧化铝等,2-1,化学反应机理,2-2,流变学的基础知识,2-2-1,黏度,2-2-2,Tg,值,2-2-3,粘弹性,2-2-4,物料的升温速率与黏度的关系,2-2-1,黏度,黏度是流体具有粘性现象的基本性质，是当流体物质受到外界“剪切应力”作用下，所产生“剪切应变”的情形，黏度数值越大，表示物质越不易流动，而黏度数值越小，表示物质越易流动。,F/A=u(v/l);F/A:,剪切应力（单位面积上所承受的力）,v/l,：,剪切速率,（流程厚度移动的速度,）,u,：,黏度（比例常数）,2-2-1,黏度,黏度为一种物质的特性数值，在一般正常的情况下，该黏度值为一固定不变的常数,温度、分子量的大小、分子的构象对黏度都有较大的影响,增加温度将会提高的物质分子之间的活动能力，会导致黏度降低，提高分子量，增加交联程度，都会提高物质的黏度。,2-2-2,Tg,值,是指聚合物因温度之逐渐上升而导致其物料性变化，在常温时呈非结晶无定形态，或部分结晶之坚硬状，且具有脆性如玻璃一般的物质，于高温下时将转变成为一种位粘滞度非常高，且柔软如橡皮一般的另一种转态。二者在物性的变化是指硬度、脆性、比热等都有很大的不同，此一引起巨变的温度范围称为,Tg,Tg,值高，其耐热性、抗水性、抗溶剂性、机械强度、介典性，尺寸稳定性等都有较好的提高,2-2-3,粘弹性,压合制程所使用的,B,片中的聚合物，所于一种热固型式的树脂，既具有粘性，又具有弹性，因此是一种粘弹性的流体。,2-2-4,物料的升温速率与黏度的关系,升温速率较快，会使流体物质的流动情形增加，但是如果过快，则会导致流动现象过高或不均，且会增加胶体物质的硬化速率，提前到达固化温度，使可用的工作时间减少，反之亦然。,2-2-4,物料的升温速率与黏度的关系,物料介绍,3-1,：覆铜板介绍,3-2,：半固化片介绍,3-3,：铜箔的介绍,3-1,覆铜板的介绍,3-1-1,：,纸基覆铜板,3-1-2,：纤维布覆铜板,3-1-3,：复合型覆铜板,3-1-4,：,具有高频特性的基板,3-1-1,纸基覆铜板,NEMA,牌号,基材,树脂,电气性能,机械性能,XXXP,纸,酚 醛,高绝缘性（,1011,以上）,热 冲,XXXPC,冷冲,FR-2,冷冲、阻燃,FR-3,环氧,冷冲、阻燃,3-1-2,：纤维布覆铜板,NEMA,牌号,基材,树脂,机械性能,G-10,玻纤布,环氧,一般,G-11,耐热,FR-4,阻燃,FR-5,耐热、阻燃,3-1-3,：复合型覆铜板,CEM-1,CEM-3,树 脂,阻燃型环氧树脂,阻燃型环氧树脂,结构,3-1-4,具有高频特性的基板,3-1-4-1,在高频线路中，信号的介质损失,(PL),与基板材料有关。,PL,Kf,（,的平方根）,t an PL,：,介质损失,K,：,常数,f,：,频率,：,介电常数,tan,：,介质损失角正切 从上式可以看出，频率越高，介质损失越大。介质损失大，则吸收高频信号、转变为热的作用就越大，导致不能有效的传送信号。为了减少介质损失，必须降低材料的介电常数和介质损失角正切。在高频线路中，频率一般超,100MHz,。,一般的环氧玻璃布板，已满足不了使用要求。目前，通常采用聚四氟乙烯,(PTFE),、,聚酰亚胺,(PI),、,BT,、,PPO,等高频材料。,3-1-4,具有高频特性的基板,3-1-4-2,，各种板材特性的对比：,项目,氟树脂板,BT,板,PPO,板,改性环氧板,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,半固化片介绍,3-2-1,半固化片的定义,3-2-2,半固化片的型号及厚度,3-2-3,性能指标及储存条件,3-2-1,半固化片的定义,半固化片是由树脂和增强材料（玻纤）构成的一种预浸材料，其中树脂是处于,B,阶段结构，在温度和压力作用下具有可流动性能很快固化和完成粘结过程。,按照树脂的固化程度不同可将其分为,A,、,B,、,C,阶，其中,A,阶为在室温下，能够完全流动的液态的树脂，,B,阶为 环氧树脂部分处于交联，在加热的条件下，具有一定的流动性，,C,阶为树脂全部交联，在加热的条件下不具有流动性。,3-2-2,半固化片的型号及厚度,1.,按照使用增强材料与树脂含量的不同，将,B,片分为不同的型号：,7628,，,2116,，,1500,，,1080,等,2.,半固化片的厚度跟树脂的含量、板件布线的密度等有极其密切关系，下图是以,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,),实际中会比下面的值偏低,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,性能指标及储存条件,3-2-3-1,：含胶量,RC,（,resin content,）,3-2-3-2,：,流动度,RF(resin flow),3-2-3-3,：,凝胶时间,GT(gel time),3-2-3-4,：,挥发物含量,VC(,volatite,content),3-2-3-5 B,片储存条件及切割,3-2-3-1,：含胶量,RC,（,resin content,）,含胶量,RC,：,在半固化片中所占的重量百分数，计算公式为：,樹脂重量,/(,玻纖布重,+,樹脂重,),对于同一体系的半固化片，其含量大小直接影响半固化片的介电常数，尺寸稳定性等，一般树脂含量越高，介电常数越低，尺寸稳定性差，厚度越厚。,3-2-3-2,：流动度,RF(resin flow),流动度,RF,：,树脂中能够流动的树脂占树脂总量的百分数，计算公式为：,樹脂流出量,/(,玻纖布重,+,樹脂重,),，,一般在,25-40%,之间，其含量随玻璃布厚度的增加而减少；流动度过高，在层压过程中树脂流失太多，易产生缺胶，流动度过低，容易造成填充图形间隙困难，产生气泡、空洞因此在层压过程中易选择流动度适中的半固化片。,3-2-3-3,：凝胶时间,GT(gel time),凝胶时间,GT,：,树脂在加热情况下，处于流动态的总时间，一般凝胶时间为：,140-190s,凝胶时间长，树脂有充分的时间来润湿图形，并能有效的充满图形，有利于压制参数的控制。,3-2-3-4,：挥发物含量,VC(,volatite,content),挥发物含量,VC,：,浸渍玻璃布时，树脂所用的一些小分子溶剂，挥发物在半固化片的百分比。一般应在：,0.3%,，含量过高时在层压中容易形成气泡。,3-2-3-5 B,片储存条件及切割,温度、湿度对半固化片的性能有较大的影响，,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。,水气：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，白邊白角大等异常；嚴重時，可導致基板白化等异常。,湿度越低愈好，存放在温度,5,，存放时间可达,6,个月；存放在温度,21,，相对湿度：,30-50%,存放,3,个月。,B,片的切割：,B,片在切割过程中须特别注意,B,片的经纬向，必须严格按照经纬向要求进行切割，一般为卷轴方向为纬向,3-3,铜箔的介绍,3-3-1,电解铜箔（,ED,）：,是通过专用电阶级在圆形的阳极滚筒上连续生产出来的毛箔经过粗化层处理、耐热层处理、纯化处理，主要用与,PCB,中。,3-3-2,压延铜箔（,RA,）：,是将铜板经过反复辊扎而制成，在毛箔生产完成后，还要进行粗化处理，压延铜箔耐折性、弹性系数大于电解铜箔，主要用于绕性覆铜板（,FPC),上。,3-3-3,铜箔的型号及厂家：型号：,1/3OZ,；,0.5OZ;1OZ;2OZ,等，厂家：卢森堡、三井,3-3,铜箔的介绍,3-3-4,：,RCC,（,RESINE COATED COPPER,）,铜箔：,一边为：铜箔，另一边为：树脂（没有玻纤增强）主要用于激光钻孔。,3-3-5,：,RCC,型号及厂家：,0.33OZ,80um;0.330z,60um;0.5oz,80um,等,厂家：,LG,日立化成等,定位系统的介绍,在多层板层压的过程中，定位系统主要有销钉定位和无销钉定位两种。,4-1:MASSLAM:,没有销钉，层间对准度低，生产效率高，主要用于生产四层板，生产高多层时，须先热熔或铆钉铆合。,4-2:PINLAM,：,有销钉定位，主要有四槽定位，四孔定位、六孔定位等，此种定位方式，层间对准度高，但生产效率较低，然而我司采用六孔定位，我司的叠板传送带根据我司的特点量身定做，生产效率很高。,定位系统的介绍,四槽定位示意图 六孔定位示意图,工艺控制要点,5-1,压力：用于挤压多层层间的空气，并通过挤压促进树脂的流动，填满图形间空隙，可根据半固化片及覆铜板的性能、结构、形状进行调整，对于真空压机一般控制在,250-500PSI,，,在压板周期一般为：一步加压，二步加压，三步加压。,工艺控制要点,5-2,：温度：,提供热量促使树脂融化，从而充分润湿内层图形达到与铜箔很好的结合，对于不同树脂体系采用不同的交联剂，因此固化温度也有差别，环氧树脂中采用双氰胺作固化剂，其交联温度在160-170，因此通常物料的温度在此温度下保持30分钟以上,工艺控制要点,5-3,升温速率：是一个重要参数，其大小方向可以由程序控制，另一方面可以改变缓冲纸类型、厚度来进行调整，对于不同的树脂体系有不同的升温速率，过高的升温速率使得工艺操作范围变窄，工艺控制困难，过慢的升温速率使得升温时间延长，树脂在升温过程中流动较慢，填充不完全，容易形成空隙，厚薄不均匀，一般控制在80-120之间：1.5min/-2.0min/,工艺控制要点,5-4,压板周期：根据压力的变化可将压力分为预压和高压两阶段，预压主要的作用是使熔融树脂润湿，挤出内层图形间的气体并用树脂填充图形间隙及逐渐提高树脂的动态黏度，一般施高压时的温度在,90,左右。下面是压力温度曲线图,工艺控制要点,温度压力曲线示意图,400,50,psi,(2528kg/cm,2,),Kiss Pressure,Temperature,Pressure,2T2P,60,10,2535,6070,4050,Cooling,Time(min),6,0,10,psi,(5kg/cm,2,),工艺控制要点,5-5,：环境的控制：温湿度、洁净度,5-6,：物料的控制：物料的储存时的条件，是否过期，以及各项性能指标在范围内。,5-7,：规范操作,.,层压后性能的检测,外观的检测：板件表面的凹点、褶皱、凸点、擦花等形象。,板厚公差：四周及中间厚度的偏差，及板件是否出现便薄或偏厚的形象。,热冲击：在,280,锡炉、,3Cycle 10s,是否出现气泡、分层等现象。,测量,Tg,值：利用,DSC,或,TMA,测量,Tg,值，检测板件是否完全固化，一般,Tg,为：,3,时认为完全固化,常见品质问题分析与对策,缺点名称,原因分析,对策,凹点,1.,环境洁净度不够。,2.,操作不规范,3,分离板不干净,1.,加强环境、分离板的控制,2.,规范操作,板件翘曲,1.,经纬向不对齐,2.,板件与,b,片不同厂家，,CTE,值不一样,3.,程序不合适,4.,叠层结构不对称或板件不对称。,5.,层数不对称,1.,保证经纬相一致,2.,使用同一厂家,3.,调整程序,4.,尽量保证叠层结构与板件的对称。,5.,通过调整程序改善。,褶皱,1.,操作不适当,2,程序不适当,3.,图形设计不适当,1.,改善压合程序,2.,规范操作,3.,适当的改善图形的设计,常见品质问题分析与对策,缺点名称,原因分析,对策,白角、白边,1.B,片的流胶量偏高，或吸收水气,2.,升温速率过快，流胶量不均。,1.,调整压合条件,2.,使用合格的,B,片,白点、白斑,1.,板件会受到不适当的热应力。,2.B,片含胶量太低,3.,受到含氟元素化学药水的功击,4.,后工序的返工,5.,压合时,B,片的气泡未能赶出,1.,减少板件受到的热应力。,2.,提高,B,片的含胶量。,3.,减少后工序的返工,褶皱,1.,操作不适当,2,程序不适当,3.,图形设计不适当,1.,改善压合程序,2.,规范操作,3.,适当的改善图形的设计,压机故障时板件处理方法,压板过程中温度无法上升,时间少于,5,分钟，用手动方式将板件拉入其它的压机，若超过,40,分钟，则在程序运行完成后进行补压，压力：,300psi,；,时间为：,1.0-1.5h,，,温度,190,压机故障时板件处理方法,压板过程中突然断电,时间少于,8,分钟，用手动方式将板件拉入其它的压机，若超过,40,分钟，待设备修复后则在原程序运行完成后进行补压，压力：,300psi,；,时间为：,1.0-1.5h,，,温度,190,整个过程中尽量不要打开压机及热盘。,压机故障时板件处理方法,压板过程中没有抽真空,时间少于,5,分钟，用手动方式将板件拉入其它的压机，若超过,5,分钟，小于,45,分钟，将压力升到,350-400psi,，,时间超过,45,分钟，程序运行完毕即可。,压机故障时板件处理方法,压板过程中高压无法达到,如压力低于要求值的,20%,以内，或即使超过,20%,压制时间已经超过,45,分钟，使程序运行到结束即可，若在,45,分钟内，且压力低于要求值的,20%,，则通知设备马上排除，若无法处理，板件停止压板。,层压目前的生产条件,传送带：,masslam,:6,个叠板台,pinlam,:2,条,供应商：台湾阳程公司,压机：,7,台,供应商：,burkle,德国,生产板件的最大尺寸：,24x18,小量,19x24,pinlam,板件需要一边为,:18,