PCB内层压合制造工艺技术.pptVIP

1,PCB内层压合制造工艺技术,課程大綱内层流程学习压合流程学习品质異常處理方法学习总结,1.將底片(A/W)上的圖形轉移到板子上使銅面上形成客戶需要的線路.,一、内层之作用和目的,1.1内层作用:,2.内层流程,涂布,曝光,显影,蚀刻,去膜,前处理,前处理工序,目的:去铜面污染,增加铜面粗糙度.前处理流程：投料除油水洗微蚀水洗酸洗烘干出料前处理方法:1)喷砂法:直接喷射火山岩粉末2)化学处理法:以化学物质造成铜面微蚀3)机械研磨法:用灰色尼龙刷,不织布清洁.,喷砂法(Pumice),喷砂法即为Pumice，其为约70%硅化物火山岩所组成，具有刷磨及吸收两种功能。Pumice利用其外表粗糙且多孔接触到铜面时能将氧化物去除，Pumice除粗化铜面外，尚可粗化非铜面Epoxy(环氧树脂)表面。,化学微蚀法(Microetch),化学微蚀法只针对内层薄板(8mil以下)使用以避免薄板遭刷磨轮损坏。然而随着科技进步PCB层次愈来愈高，化学微蚀法也会搭配刷磨法一起针对外层板进行铜面处理，加强粗化作用，以利获得更加之完美的铜面附着力，提升质量。化学微蚀法主要是H2O2+H2SO4作为药液成份,其微蚀遫率控制在3070,刷磨法(Brush),利用刷磨轮均匀抛刷铜面使其平整且刷痕一致，并获得均匀粗糙度，如此对油墨才有良好的附着力，而为了了解铜面清洁度及粗化度是否合格，可作水破实验及刷幅试验加以验证。(水破至少30秒,刷幅1.01.6cm)刷磨轮可分为下列三种：1、尼龙刷轮：大都以渗有金钢砂(SiliconCarbide)等研磨剂抽成的塑钢纤维为基材制成，其最大优点为耐用。2、不织布刷轮：以不织布磨片为基材制成的圆筒状刷轮，清洁力强，磨刷后铜面较平滑，缺点为不耐用，磨屑较多。3、白毛清洗刷轮：以未渗有研磨剂的尼龙纤维为基材，主要用在表面清洗。,表面粗糙度参数建议,Rz=23m(80120)Ra=0.20.3m(812)Wt4m提高良好金属表面（Ra,Wt,Rz）无氧化，无铬层，无油污，无指痕。,Rz,Wt,Ra,铜表面,微蚀速率确认(3070u)微蚀速率1、取一片10CMx10CM之基板烘烤120*30min以天平秤计秤重得W12、将秤重后的基板走微蚀并烘干,烘烤120*30min以微秤计秤重得W23、(W1-W2)*220.4=微蚀速率(u)水破测试(30sec)测试前处理后板面清洁程度。板子从水中拿起需保持完整的水膜30sec板面无水痕目视检查上下板面不可有水痕残留粗糙度Ra:0.20.4um波峰与波谷平均值Rz:23um波峰谷最大值-最小值Wt:2.5,X,t,蚀刻进行方式,第一阶段,第二阶段,第三阶段,基材,铜泊,油墨,蚀刻速度与蚀刻因素,underetch,perfectspeed,overetch,a,b,Etchfactor=a/b,基材,铜泊,油墨,蚀刻浓度与时间,蚀刻液浓度和蚀刻时间关系,蚀刻时间,浓度,Cu2+在一定范围内的增加对蚀刻有促进作用,但超出范围后会有一些护岸效应等不利影响,从而产生复杂情况.,蚀刻建议参数,1)氧化还原电位（ORP）：500580mV2)Cu含量:2125oz/gal（157186g/l）3)温度：52544)比重：1.241.28,槽液维护,酸性氯化铜蚀刻液的槽液维护主要包括：比重（S.G），双氧水浓度（ORP氧化还原电位），及盐酸（HCl）浓度，氯离子（Cl-）浓度、温度、喷压，抽风等。根据生产实践经验，比重（CuCl2含量）、盐酸浓度、双氧水浓度（ORP氧化还原电位值）、喷压、对于蚀刻因子有最显著的影响。一般要有良好的蚀刻因子，又不影响蚀刻速度的设定如下：,比重（Cu2+）的控制,当比重升至1.32时，蚀刻因子(Etchingfacter)有显著改善，但比重高于1.32之蚀刻速度将会下降25%，所以在不降低蚀刻速度的前提下，比重控制在1.281.32（铜离子浓度120175g/L），最佳设定值1.30。,过高的双氧水浓度会产生氯气，另外随双氧水浓度升高，蚀刻因子、速度会有所下降。ORP氧化还原电位控制范围：500580mv，最佳设定值520mv。,双氧水浓度（ORP氧化还原电位）,喷压,盐酸的当量浓度一般控制在2.1-3.5N，盐酸浓度低,会造成蚀刻速度降低;但盐酸含量过高,虽可加快蚀刻速度,但蚀刻因子明显下降,同时过高的盐酸浓度会加剧设备的腐蚀,且有可能造蚀刻阻剂破损。,喷压与蚀刻因子及蚀刻速度的关系是成正比的，但过大喷压会对蚀刻阻剂造成伤害，一般控制在1.8-2.2kg/cm2。具体的操作参数应在实际生产中通过实验来确定。另外良好的抽气是必须的，摆动要注意不要有蚀刻死角或重复区过大。且选择好的自动控制系统，并定对其做好保养，才能确保良好的蚀刻质量和正常的生产。,盐酸浓度,退膜工序,原理：利用去膜液将保护铜面的抗蚀干膜剥掉,露出线路图形。去膜过程:入料剥膜水洗酸洗水洗烘干出料其中酸洗是用柠檬酸或稀硫酸去氧化,中和碱。,退膜药水,去膜液分类：1)液碱：NaOH(浓度46%)通常去膜碎片尺寸大（可达23mm）2)特殊去膜液：MEA（单乙醇铵），四甲基氢氧化铵，抗氧化剂，部分有乙二醇醚3)混合液：液碱和MEA自行配制，一般为3%/1%，3%/3%，1.5%/4.5%,退膜浓度与温度,浓度与温度对去膜的影响：1)浓度升高，去膜速度升高；温度升高，速度升高。2)浓度高，膜屑大；温度高，膜屑小。,退膜过程,剥膜过程：扩散膨胀撕裂NaOH+RCOOHRCOONa+H2OOH-破坏:1)油墨与铜面键2)破坏油墨内结合其中扩散反应最慢,内层工艺主要不良分析总结,线路缺口：,主要不良问题图片说明（开路、缺口）,油墨脱落开路：,因板面处理效果差,擦花：,油墨被擦花,涂布后油墨面有针孔,影响油墨的附着力,开路：,菲林上定位垃圾,主要不良问题分析与改善（开路、缺口、针孔）,主要不良问题图片说明（短路、残铜）,异物短路：,油墨下丝状异物,短路：,菲林擦花定位短路,短路：,油墨反粘显影不净,残铜：,板料胶迹或板料不良,主要不良问题分析与改善（短路、残铜）,压合制程学习,目录:压合制程原理目的及流程简介各站流程目的简介各站制程监控点及监控目的各站品质监控项目压合制程重点原物料简介,压合概况：1.1压合的原理目的：通过棕化药水与内层板铜面反映,粗化板面;利用铆钉将多张内层板与裁好的PP组合;根据不同物料及叠构选用程序经热压机加热加压成一片板,压合成品板如下图示:,进料检验,棕化,组合,热熔,P/P打孔,铆合,叠板,P/P裁切,铜箔裁切,热压,铣靶,冷压,拆板,分割,钻靶,捞边,磨边,检修,X-RAY钻靶,出货,钢板打磨,压合流程简介,2.棕化:2.1目的:(1)粗化铜面,增加与树脂接触表面积(2)增加铜面对流动树脂之湿润性(3)使铜面钝化,避免发生不良反应2.2流程：,投板,酸洗,纯水洗X2,碱洗,纯水洗X2,预浸,棕化,纯水洗X2,烘干,收板,热水洗,热水洗,2.3棕化线主槽体作用简介：1.酸洗槽:酸洗槽药水为SPS,H2SO4,主要作用是除去板子表面的氧化物及异物（SPS药液浓度为:5-40g/L,H2SO4:4%6%）2.碱洗槽:碱洗含有:碱洗主要成分是NaOH,主要作用是除去板子表面残留的干膜,油脂及指纹印.（药液浓度为:NaOH:1015%)3.预浸槽:使用的药水是双氧水和KA-1,主要应用活化剤使板面活化,使板面棕化更均匀,并防止前面的药液污染棕化槽导致棕化异常(药液浓度H2O2:2%3%)4.棕化槽:使用的药水有四种,分别是双氧水、硫酸、KA-1和KR-2,主要作用是:使铜面变的粗造增加基板与P.P的结合力,以防压合爆板或分层.5.各水洗段：清洗板面残留药水，避免污染下一个药水槽.,2.4棕化线制程重点监控项目:1.微蚀速率：微蚀速率是指铜跟药水反应时的被咬蚀的量的大小(规格:4070),微蚀速率过大,咬蚀量过大,会影响到阻抗,过小则会影响到棕化拉力过小,导致板子分层.频率:1次/天.2.离子污染度：测试板子表面的清洁度,防止槽液导电性过高,导致板面异常,如棕化不上,板面发亮等.每周需对离子污染度进行测试,规格范围为小于7.3.棕化拉力:棕化拉力的大小会影响到内层板与PP之间的结合力,若拉力过小可能会导致爆板或分层等异常.每两周进行一次棕化拉力测试,拉力需达到3Pound/inch2.,棕化线槽液参数表:,备注：1.底铜厚度1OZ的高Tg板，棕化输速度比介定速度慢0.2m/min。2.双面铜厚不均匀的板以铜厚最小的一面为准。3.带“”的为无法分析药水，其最佳范围为开缸配槽时的药水比例。,2.5棕化生产重点测试项目及方法,2.6.棕化品质分析及控制,叠板:目的:将预叠合好之板叠成待压多层板形式主要生产物料:铜箔、半固化片铜箔,按厚度可分为1/3OZ12um1/2OZ18um1OZ35um2OZ70um,2L,3L,4L,5L,3.2叠板流程:流程：PP分条PP裁切PP冲孔组合铆合预叠叠板,3.3无尘室制程监控重点1.同心圆:同心圆主要反映各层次之层偏状况,若层偏过大则导致内短报废,主要从以下几点进行监控:铆钉机精度：机台精度1mil,铆钉机上下模具对准度每班调整一次;治具板制作：铆钉孔与治具pin间偏差2mil;铆钉开花程度：开花均匀,无尘室品质监控重点1.刮伤：由于各内层板经过棕化后较容易刮伤,故无尘室生产作业时应注意轻拿轻放,防止刮伤.2.同心圆状况：铆合后同心圆层偏需控制在3mil以内,超过3mil的需进行重工.,无尘室作业注意事项1.pp裁切时需按工单作业,按照工单裁出板子所需pp的尺寸不可裁大或裁小.同时,pp的经纬向不可裁反,pp型号不可用错,且裁切前需检查pp是否过期.2.组合时,注意pp的经纬向不可放反,不可多放PP或少放PP.内层板组合时不可弄错面次,需从下到上按照从小到大的面次进行组合,防止出错.,常用PP型号,其余型号有:2113、2112、1506等,压合原理目的及流程1.原理目的：通过热媒系统对作动油的加温,使之达到设定的温度,再用设定的工作压力对叠板室出来的板子进行压合,将pp融化,使得基板和铜箔能有效的结合起来,热压完成后,利用送料车将冷压台通过冷却水的流动水的冷式的降温的方法将板自的温度降下来,防止板子氧化或变形.,钢板,压力,牛皮纸,承载盘,热板,可叠很多层,压合原理目的及流程:2.流程：,进料,单动上料,自动上料,自动热压,热压检查,上冷压,下冷压,出料,热煤炉,台车,热压机,真空泵,冷压机,本厂热煤式真空热压机,热盘,真空表,压力轴,热盘,真空表,压力轴,3.1压机参数：,3.2压合程序参数细解备注:a.牛皮纸21张(18旧+3新)b.P=排版面积X0.13(面积单位:平方inch)c.现场视压合现况,3.3压合简单曲线图说明：典型的压合条件可用下图加以说明,曲线A代表热板的温度,是一设定值.曲线B、C则是每册中之外层及内层材料.“温度”是实际的数值,以理想状况而言,B与C应是平滑的曲线且愈接近愈好,因此,如何设定程序詷整曲线A来得到理想的B与C,是制程工程师所应必备的本领.曲线D代表上压点及使用压力的大小,在此特别强调,每段上压点所对应的是实际外层材料的温度而非热板温度.因此,曲线B及D是经由不断地尝试错误(Trialhi-tg在1.5-2.0/min;2.2.上高压点料温：normaltg在50-90之间;hi-tg在90-110之间;2.3.TG点:normaltg在135-145hi-tg在150-155和170-180,压合区重点制程监控项目3.压机热盘温度均匀性测试:3.1.标准：热盘各点温度差不可超过3度.3.2.方法:将热盘温度均匀度专用测试板直接放入压机;将热耦线连接于各温度感应接头;同种方法重复量测各open温度差各点温度差超过3度时需对压机进行检修.,压合区重点制程监控项目4.热盘压力均匀度测试:4.1.标准:各点厚度差需在0.2mm以内;频率:1次/3月.4.2.方法:将铅条(4mm,长度=热盘长度(35)cm)直接水平放于各open的热盘上,于室温下压合三分钟,压力一般可设定在300500kg/cm2;压力换算:（0.4*热盘长度*3*500）/压缸面积;压合三分钟后小心取出铅条,勿使其下垂,并做标记;以板厚量测机量测各点厚度并记录;,压合区重点制程监控项目5.承载盘平整度测试:5.1.标准:平整度小于1CM;频率：一次/六个月.5.3.测试方法:将承载盘平放于平台上,取一块和承载盘长度一样的钢尺平放在承载盘的对角测其钢尺和承载盘之间的缝隙大小尺寸.,压合区重点制程监控项目6.压合TG点测试:6.1.标准:NormalTg：1405HighTg：1755Tg：5。(两点TG的差异值);6.2.频率：每台压机每周取两次每次取两片;样品每批取两片.6.3.测试方法:每个OPEN取中间一层,其切片重量应大于20mg;以DSC量测.,压合区常见异常质量及原因1.皱折:1-1.铜箔本身就有皱折1-2.残铜率不均匀1-3.板面失压1-4.压力温度,真空度曲线与程序不一致1-5.钢板表面有残胶2.气泡:2-1.钢板上存在水分2-2.空旷区过大,残铜率不均匀;填胶不足2-3.未开流胶口2-4.压合时使用程序不佳3.凹陷:3-1.钢板,承载盘/铜箔表面有异物3-2.设计异常,压合区常见异常质量及原因4.层偏:4-1.人员作业异常,导致承载盘挡块被压住;承载盘挡块脱落.4-2.压力均匀度及温度均匀度不佳.4-3.假压板选用不佳;程序使用错误.5.织纹显露:5-1.压力过大5-2.升温速率过快或过慢,后处理简介,后处理原理目的及流程1.原理目的：将压合后的多PNL排版的板子剖半成单PNL的PCB板,钻出后制程使用的定位孔,根据工单捞出所需的尺寸美化板边.2.流程：,拆板,钻靶,成型,磨边,出料,检验,后处理简介,后处理制程监控重点1.钻靶机精度：+/-1mil.2.成型机精度：+/-1mm.3.板后测量仪精度：+/-1mil.4.板子需冷却至室温再行打靶（28度以下）.5.钻靶机钻头规格为3.175mm.,后处理简介,后处理制程监控重点6.精度测试及校正:6.1.采用无铜箔基板一片作出全是靶位孔之测试板;6.2.在测试板上选取两个靶位孔,用二次圆量测其间距并作记号.6.3.将测试板拿到X-RAY钻靶机将有记号之靶位孔钻出其间距D1;6.4.用二次圆量测已钻两个靶位孔之间距D26.5.复以上方式量测两次取其平均值;6.5.钻靶机精度=D2-D1差异值须1mil,若超出需请厂商对机台进行精度校正;,后处理制程监控重点7.成型机钻头,铣刀,pin的选用：7.1.钻头规格为：3.05mm7.2.铣刀规格为：2.4mm7.3.pin规格为：3.1mm7.4目的:使用钻头,铣刀,pin选用错误;钻头选用错误主要造成pin孔过大或过小夹pin不牢固;pin选用错误主要造成套板时不已套板或套板松动造成捞大过捞小捞偏;铣刀选用错误造成捞大过捞小.,后处理简介,后处理简介,后处理重点质量监控项目1.手动拆板床:裁偏,刮伤2.钻靶机:孔大,孔小,孔偏,钻不透,毛边,毛头,涨缩.3.成型机:捞大,捞小,捞偏,套pin时不可拖拉,防止刮伤.4.磨边:毛边,刮伤,板厚异常,板边磨的过多,板边不够圆滑,钢印错.,压合制程重点物料简介,1.基板：1-1.组成:铜箔,环氧树脂,玻璃纤维压合而成;,1-2.温度:211;湿度:505RH,压合制程重点物料简介,1.基板：1-3.厚度的控制:由含浸材厚度加上使用之树脂量来决定,一般树脂含量须有其相当的比例,FR-4在3550%.1-4.重點质量要求:尺寸:长度和宽度公差+1(-0)”斜边度:FR4与CEM-3:1mm;其它特殊指定型号不允许有,压合制程重点物料简介,1.基板：1-5.物料特性:,压合制程重点物料简介,2.PP：2-1.定义:由玻纤布含浸树脂,再将树脂Semi-cure而成固态之胶片,亦称树脂在B-STAGE.在温度和压力作用下,具有流动性并能迅速地固化和完成粘结过程,并与载体一起构成绝缘层.图示如下:,压合制程重点物料简介,2.PP：2-2.贮存条件:温度20;相对湿度50%.贮存时间:3个月以内,以先进先出为原则.2-3.按TG点分类可分为Normal-Tg和Hi-Tg两种,Tg指的是pp融化,由固态转化成液态时的温度,Normal-Tg的Tg点为140度,Hi-Tg的PP的Tg点又分150度,170度和180度.,压合制程重点物料简介,2.PP：2-4.物理性质：当PP达到一定温度融化后,再经过一定时间的升温达到另一个温度点时会在凝聚成固态,且以后不再发生物理变化,由于再次从液态转化成固态时份子间结合力增大,所以PP此时的尺寸会发生很大的变化,所以pp对涨缩的贡献度较大.就单张PP而言,PP越薄,涨缩越大.,压合制程重点物料简介,3.RCC：3-1.组成:铜箔,环氧树脂,玻纤布;,压合制程重点物料简介,3.RCC：3