PCB层压制程介绍课件.ppt

1、2021/7/261(最新整理)PCB层压制程介绍2021/7/262层压制程介绍2021/7/263内容介绍v流程介绍v原理介绍v物料介绍v定位系统介绍v工艺控制要点v层压后性能的检测v常见品质问题分析与对策v压机故障时板件处理方法v层压目前的生产条件2021/7/264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 2021/7/265流程介绍1-3叠合的示意图2021/7/266原理介绍2-1.化学反应机理2-2.流变学的基础知识2021/7/2672-1化学反应机理v2-1-1 单体：丙二酚及环氧氯丙烷v2-1-2 催

2、化剂：双氰胺v2-1-3 速化剂：苯二甲基胺及2-甲咪唑v2-1-4 溶剂：二甲胺v2-1-5 稀释剂：丙酮或丁酮v2-1-6 填充剂：碳酸钙或氢氧化铝等2021/7/2682-1化学反应机理2021/7/2692-2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2021/7/26102-2-1黏度v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。vF/A=u(v/l);F/A:剪切应力（单位面积上所承受的力）v/l

3、：剪切速率（流程厚度移动的速度）u：黏度（比例常数）2021/7/26112-2-1黏度v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v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。2021/7/26122-2-2Tg值v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

4、同，此一引起巨变的温度范围称为TgvTg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2021/7/26132-2-3粘弹性v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。2021/7/26142-2-4物料的升温速率与黏度的关系v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。2021/7/26152-2-4物料的升温速率与黏度的关系10010001000010000010000008010

5、0120140160180Temperature()(Pas)1.5/m i n2/m i n3/m i n5/m i n2021/7/2616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2021/7/26173-1覆铜板的介绍3-1-1：纸基覆铜板纸基覆铜板 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具有高频特性的基板 2021/7/26183-1-1纸基覆铜板纸基覆铜板 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2021/7/26193-

6、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2021/7/26203-1-3：复合型覆铜板CEM-1CEM-3树 脂阻燃型环氧树脂阻燃型环氧树脂结构2021/7/26213-1-4具有高频特性的基板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。PLKf（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

7、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。2021/7/26223-1-4具有高频特性的基板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 2.63.53.53.84.7tan 0.00080.00160.00200.00600.01802021/7/26233-2 半固化片介绍v3-2-1半固化片的定义v3-2-2半固化片的型号及厚度v3-2-3性能指标及储存条件2021/7/26243

8、-2-1半固化片的定义v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。v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。2021/7/26253-2-2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

9、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2021/7/2626 P/PP/P壓合厚度壓合厚度 P/P類別RC%壓合后的厚度公制(mm)英制(in)76284330.1920.027.60.87628HR484830.2180.028.60.87628HR505030.2280.029.00.821165030.1150.0154.50.62116HR535330.1250.0154.90.610806130.0700.012.80.42021/7/26273-2-3性能指标及储存条件3-2-3-1：含胶量 RC（resin con

10、tent）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2021/7/26283-2-3-1：含胶量 RC（resin content）v含胶量 RC：在半固化片中所占的重量百分数，计算公式为：樹脂重量樹脂重量/(玻纖布重玻纖布重+樹脂重樹脂重)v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。2021/7/26293-2-3-2：流动度 RF(resin f

11、low)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：樹脂流出量樹脂流出量/(玻纖玻纖布重布重+樹脂重樹脂重)，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。2021/7/26303-2-3-3：凝胶时间GT(gel time)v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。2021/7/26313-

12、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。2021/7/26323-2-3-5 B片储存条件及切割v温度、湿度对半固化片的性能有较大的影响，溫度太高，溫度太高，會造成樹脂會造成樹脂Bonding(粘結粘結)，以致壓合后基板有白點、白化，以致壓合后基板有白點、白化等情形。等情形。水气：貯存濕度太高使水气：貯存濕度太高使Prepreg吸收吸收Moisture(水水汽汽)，在壓合過程中會導致流膠過大，白邊白角大等异常；，在壓合過程中會導致流膠過大，

13、白邊白角大等异常；嚴重時，可導致基板白化等异常。嚴重時，可導致基板白化等异常。v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。vB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 2021/7/26333-3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

14、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2021/7/26343-3铜箔的介绍v3-3-4：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2021/7/2635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。v4-1: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

15、时，须先热熔或铆钉铆合。v4-2: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。2021/7/2636定位系统的介绍 四槽定位示意图 六孔定位示意图2021/7/2637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。2021/7/2638工艺控制要点5-2：温度：提供热量促使

16、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2021/7/2639工艺控制要点v5-3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/2021/7

17、/2640工艺控制要点v5-4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2021/7/2641工艺控制要点 温度压力曲线示意图400400 50 psi50 psi(2528kg/cm2)Kiss Kiss PressurePressureTemperatureTemperaturePressurePressure2T2P2T2P6060,10,102532535 5,6076070 0,4054050 0,CoolingCooling

18、Time(min)Time(min)6060 10 psi10 psi(5kg/cm2)2021/7/2642工艺控制要点v5-5：环境的控制：温湿度、洁净度v5-6：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。v5-7：规范操作.2021/7/2643层压后性能的检测v外观的检测：板件表面的凹点、褶皱、凸点、擦花等形象。v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。v热冲击：在280锡炉、3Cycle 10s是否出现气泡、分层等现象。v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2021/7/2644

19、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2021/7/2645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

20、.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2021/7/2646压机故障时板件处理方法v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1902021/7/2647压机故障时板件处理方法v压板

21、过程中突然断电n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190n整个过程中尽量不要打开压机及热盘。2021/7/2648压机故障时板件处理方法v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。2021/7/2649压机故障时板件处理方法v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。2021/7/2650层压目前的生产条件v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:182021/7/2651