压合、钻孔工艺.ppt

1,YanTatCircuit(ShenZhen)Co.Ltd,压合钻孔工艺,2,一、压板工艺,3,压板的工艺流程,棕（黑）氧化预叠基材铜箔纤维（PP）钉板压合,4,新型的化学氧化(黑化/棕化)工艺是一步法,在黑化(棕化)槽内,由于H2O2的微蚀作用,使基体铜表面形成如图一所示的微观结构,同时立即沉积上一层薄薄有机金属膜.由于有机金属膜与基体铜表面的化学键结合,形成黑色或棕色的毛绒状结构(图二),使它与粘结片的粘合能力大大提高.,新型棕化及黑化的原理和特点,新型的化学氧化处理,除适用于水平式自动生产线生产外,还适用于浸泡式或喷淋式生产线.它除了生产效率高外,还由于其为一步法氧化处理,操作温度低,大大减少了粉红圈发生,提高了产品合格率,从而降低了生产成本.,棕氧化,5,新型黑(棕)氧化结构图,棕氧化,6,棕氧化工艺流程,棕氧化,7,成分：可以是酸性或碱性，本公司用的是碱性(为单乙醇胺)作用：除去手指印，油渍或干膜残胶，为棕氧化做准备。,1、除油,棕氧化,药液成分为自来水作用洗去残留在板面上的药液，防残留液随板带入预浸缸。,2、水洗,8,药液成分：100B主要成分为H2SO4C-50主要成分为H2O2作用：湿润表面保护棕化主液防止板面上的残留液带入棕化缸中污染棕化液防止板面上残留的水分带入棕化缸，从而降低棕化液浓度。,3、预浸,棕氧化,9,药液成分100A主要成分为H2SO4，100B主要成分为H2SO4100C主要成分为H2O2作用：在铜面上形成一棕化层,4、棕化,5、水洗及DI水洗,药液成分自来水或DI水作用洗去残留在板面上的药液。,棕氧化,10,方法：冷风，热风作用：将板面上的水分烘干。,6、干燥,棕氧化,11,预叠,1、基材2、铜箔3、半固化片(纤维),预叠材料,12,基材又称覆铜板(CopperCladLaminates)，它是通过半固化片在高温高压下将铜箔粘结在一起制成的不同规格厚度的印刷电路板的原材料,1、基材,预叠,13,基材的分类：,按板的增强材料不同可分为：纸基、玻璃布基、复合基和特殊材料基(如陶瓷基等)四大类按板所采用的树脂粘合剂不同可分为：纸基覆铜板常用的树脂有：酚醛树脂(FR2等)、环氧树脂(FR3等)、聚脂树脂等玻璃布基覆铜板常用的树脂有：环氧树脂(FR4、FR5等)按阻燃性能分为阻燃型和非阻燃型二类按性能分：一般性能CCL、低介电常数CCL、高耐热型CCL、低热膨胀系数CCL等,预叠,14,通过专用的电解机由硫酸铜溶液电解而成。用这种方法制成的铜箔，一面光滑,称为光面(DrumSide),另一面是粗糙的结晶面,称为毛面(MatteSide)。,光面是印制电路的电路表面，毛面是与PCB基材结合的面,2、电解铜箔,预叠,15,A、铜箔的厚度：通常以单位面积内铜箔的重量来表示单位(oz/ft2),预叠,B、剥离强度(peelstrength),定义：铜箔与基材在高温高压压制后，铜箔与基材之间的粘合强度，称为剥离强度要求(常温下)0.5oz2.0kg/cm；1oz2.0kg/cm；2oz3.0kg/cm,16,半固化片（Prepreg是Pre-pregnant的英文缩写，即通常所讲的纤维）是树脂与载体合成的一种片状粘结材料；是玻璃布经机器(Treater)含浸在配置好的varnish中，经烘干后部分聚合反应形成的B-stage胶片。树脂是一种热固型材料，为高分子聚合物，目前常用的为环氧树脂。它具有三个生命周期满足压板的要求：,3、半固化片（纤维）,预叠,17,半固化片的特性：,树脂含量RC%（Resincontent)：指半固化片中树脂成分所占的重量百分比。树脂流量RF%(Resinflow）：指压板后，流出板外的树脂占原来半固化片总重的百分比。,挥发物含量VC%（volatilecontent）：指半固化片经过干燥后，失去的挥发成分的重量占原来重量的百分比。凝胶时间GelTime（Geltime）：俗称胶化时间，指半固化片受高温后软化粘度降低，然后流动，经过一段时间因吸收热量而发生聚合反应，粘度逐渐增大，逐渐固化成树脂的一段时间。存放条件为温度：213，湿度：5010%。,预叠,18,将基材(内层线路板)、纤维及铜箔按要求叠在一起为压板作准备,铜箔,纤维,基材,纤维,基材,纤维,铜箔,预叠,预叠定义,19,4层板只有一张基材，排板时，直接将2/3面的内层板放在两个纤维层之间，外加两层铜箔即可；压板后，再钻出定位孔，以它定位制作外层线路，实现内外层的对位。2面及3面的对位是在制作内层线路时决定的，2面及3面菲林上预先设计有定位孔，曝光时，依菲林定位孔调整2及3面对位情况。,层间对位（4L）,预叠,20,6L及6L以上板有二张以上基材，除了上面所讲到的2/3面对位外，还有两张以上基材间的对位情况，较4层板的对位复杂多了。以下以六层板为例讲述多层板的对位情况。首先，同四层板一样，应先保证同一基材的两面(即2/3面及4/5面)对正，同时保证2/3及4/5四个面的定位孔距一致。,层间对位(6L及6L以上板),预叠,21,然后，在排板前，先将两张内层板用铆钉(或融合等)将钉在一起，保证2、3、4、5层的定位孔对准，然后同四层板一样，在排板时将钉好的六层板排在两层纤维之间，外面加两层铜箔。压板完后，钻出定位孔，以它定位，制作外层线路，实现内外层的对位。,层间对位(6L及6L以上板),预叠,22,从前面所讲内容知，六层及六层以上板排板层定位时，必需先将两张或多张内层板钉在一起，以确保两张或多张基材间对位准确。目前本公司钉板有三种方式：打铆钉手动打铆钉自动打铆钉融合打铆钉+融合,钉板,预叠,23,由打铆钉机自动在铆钉位打上铆钉，将两张或多张基材固定在一起。(铆钉位已在制作内层时打好定位孔)下面为公司的自动打铆钉机,自动铆钉,预叠,24,在板面设计有一组无铜融合区，融合时，融合头到达所需温度后，融合区内的纤维在高温下处于胶化状态，纤维铜箔及基材紧紧粘叠在一起，从而达到将两张或多张的基材固定在一起的目的。,热融合机,预叠,25,MASSLAMINATE,PINLAMINATE,压合的方式,压合,26,利用半固化片从B阶向C-阶的转换过程将各线路层粘结成一体。,压板原理,压合,27,合理控制树脂从开始流动到固化这段时间的范围，对压板的品质起至关重要的作用；这段时间内树脂的温度约在80OC130OC之间，这个温度段Resin充分流动，称为Laminationwindow（orflowwindow）。在这个温度段，加热速度将直接决定流胶时间。,A.升温速度快，胶化时间较短，树脂有效粘度范围小，流动不均匀，压板厚度不均匀。B.升温速度慢，胶化时间较长，有效粘度范围较宽，树脂较容易流动均匀，从而压板厚度分布均匀。,升温速率,压合,28,但是流胶时间太长、太短也不好：太短树脂来不及导线之间的空隙。太长将会流胶过多。因此应合理控制这个温度段的升温速度，根据经验通常应控制80OC130OC的升温速度在1.5OC+0.5OC/min而在80OC之前，130OC之后的Heat-upspeed对压板的影响不大，应考虑到生产效率的问题，提高升温速度。,公司现时压板升温速率控制在1.5-3oC,压合,29,压力的设定应根据树脂在不同温度段的变化来确定首先在升温初期，树脂受热逐渐开始熔化，粘度下降，仍未到充分流动阶段。应提供一个较低的压力，保证开始溶化的树脂与粗化铜面充分接触，这个压力通常称为kisspressure接触压力(又称吻压)。接触压力通常为51kg/cm2左右，这个压力不可过大，因为胶未充分流动，压力过大，将对半固化片中玻璃布的弹性纤维布产生较大剪应力，压力太小，不能使树脂充分填满铜面(毛面)的空隙。,压板压力,压合,30,是指从树脂开始流动到固化的一段时间，固化时间充分，则保证了树脂C-阶反应的完全，从而保证了半固化片达到了它在制造过程中预定的Tg，从而保证了该板的后期制作中的尺寸稳定性。,固化时间,压合,31,不锈钢板的作用保证板与板之间厚度分布均匀性，缩小板厚偏差范围保证生产板板面光洁，无凹痕等表面缺陷牛油纸的作用阻热作用，延缓传热,降低升温速度。缓冲压力的作用。,不锈钢板及牛油纸,压合,32,提供热能：将纤维熔化，促使纤维内的树脂发生固化反应。提供压力：将压合材料中的气泡挤出，并促使其流动。提供真空：促使纤维内的挥发成分蒸发。,压机的作用,压合,33,电加热压机（铜箔发热式及发热管加温式）传统真空油压机油压真空辅助真空袋舱压法热源方式蒸气、电热、热水、热媒、铜皮直接发热法,压机的分类,压合,34,优点升温(降温)快产能高温度均匀环保型压机周期时间短,缺点只能压批量板适应性较小不适合压多层板无冷却系统降温较慢,电加热式压机,压合,35,优点适应性较强善于压多层板能使用大压力移位便于控制,缺点环境污染较大热压时间需较长升温速率慢,传统油压机,压合,36,二、钻孔工艺,37,钻孔的目的：,在线路板上产生一个容许后续工序完成连接线路板的上,下面或者中间线路层之间的电性能的通道.在线路板上钻出一个孔通过沉铜在孔壁沉上铜，完成了各层之间的连接,钻孔,38,确保线路板元件精确和稳定安装线路板上的安装孔,钻孔的目的：,钻孔,39,钻咀材料:线路板使用的钻咀的材料是碳化钨.这主要是考虑到费用,磨损性,可加工性和可取放性.钻咀设计:钻咀的设计和钻咀的磨损影响钻孔的温度,排屑能力,造成出口与入口处的批锋,孔壁的光滑程度.,钻孔的目的：,钻孔,40,钻孔,钻咀示意图,41,钻尖角：对于纸类线路板,钻尖夹角通常是90到110之间,而对于纤维材料钻尖夹角通常是115到130之间.到目前为止,最常用的钻尖夹角是130.凹槽或螺旋角：决定将碎屑从孔中移走的能力.螺旋角变化的范围是20至50.20角的螺旋角排屑快但切削能力差.高的螺旋角(50)会产生较小的塑化区,但碎屑排出减慢.螺旋角为30是一个较好折中值.,钻咀各部位作用,钻孔,42,钻咀的表面：钻咀完成的表面很重要,钻咀表面越光滑,钻孔的冷却越好。,排屑槽：在钻孔过程中,钻咀面积与孔壁接触的面积的大小会造成温度的升高.为了减少接触面积制造商将刃口或切削部分后面的材料移走,来减小摩擦,降低钻孔温度.在其它几何尺寸相同的情况下,刃口部分越窄,钻孔温度冷却越好.刃口排屑槽的长度也影响钻孔的温度.,钻咀各部位作用,钻孔,43,钻咀的切削刃口是非常重要的.必须采用能够确保不会影响切削刃口的钻嘴取放程序.切削刃口或钻尖必须保证不要被金属或硬的表面挤压.钻嘴相互之间更不能接触.,禁止使用接触式测量仪器测量钻咀,应使用非接触式的测量仪器,例如激光测量仪,钻咀的取放,钻孔,44,取放钻咀时,应小心,确保钻咀与刀座之间不接触,以免造成碎裂,钻孔,45,禁止手动上胶圈:-太大的推力会损坏刀尖不平的砧板平面会使钻尖碎裂,钻孔,46,钻咀的外观检查,是指使用20-40倍显微镜,在钻咀发放到生产线之前,对钻咀进行全数检查,其各项钻咀缺陷是使用显维镜来判定.,标准,钻咀的检查方法,钻孔,47,碎裂,偏心,钻孔,钻咀的检查方法,48,凹钩,重叠,钻孔,钻咀的检查方法,49,重叠,大头,钻孔,钻咀的检查方法,50,如果研磨机本身钻尖角设定较大,则磨出的钻咀刀刃部是凹型,如果研磨机本身钻尖角设定较小,则磨出的钻咀刀刃部是凸型,钻孔,51,在钻孔的过程中,被放在被钻板的上面,铝片,基材,底板,台板,铝片的介绍,钻孔,52,1)用来阻止板的铜面被主轴的压力脚损坏2)减少钻入时造成的批锋3)减小钻的摆动4)获得精确的钻孔精度5)降低钻咀的温度,铝片的作用,钻孔,53,1)表面光滑,平整2)在钻孔的过程中,不能被弯曲或扭曲.3)应该不含有象油性的有机树脂等可以沉积或污染孔壁的污物.4)不会导致钻咀磨损.5)不会导致钻孔温度升高.,铝片的要求,钻孔,54,基材是影响钻孔质量的一个重大因数.从表面上看,基材都是一样的,但实际上,其内部结构是不一样的，它是由树脂和填充材料组成的,不同的树脂和填充材料是导致不同类型的板材。以下应重视:,基材的介绍,钻孔,55,1)纤维的粗细将会影响钻孔的精度。纤维越细，钻孔的偏离越小2)对于多层或双面基材，有不同厚度的铜箔，铜箔厚度将影响主轴的下钻速度和钻孔的速度3)尺寸的稳定,板弯,板曲的规格对于钻孔的操作有重要的作用，例如:基材不平整,会导致大量的毛刺.,基材的介绍,钻孔,56,4)被钻的基材的厚度是由使用的最小的钻咀直径来决定的.钻的板越厚,孔偏离中心也随着增大.对于最小的钻咀,每增大0.0625in,偏移要增大0.001in.例如:使用0.020的钻咀钻0.20in的基材,那幺,偏移是0.005in.假如,这个偏移无法接受,则基材的厚度要降低.5)铜板板边的毛刺在钻孔之前必须除去掉.以便在机台码板时,板与板之间可以很好的接触.6)基材的Tg温度越高,越好7)基材的储存必须在受控制的温湿度环境下.环境温度应该与钻机的环境温湿度一致.,钻孔,57,铝片,基材,底板,台板,底板被放在最下面基材的下面来终止钻击的结束,防止造成出口批锋,底板的介绍,钻孔,58,1)好的底板材料应该不含有低温易溶化的有机树脂2)易切割方便运输