PCB压合制程基础知识.ppt

1、1,Press process introduction压合制程介绍,2,工序简介,压合是利用高温高压使半固化片受热融化，并使其流 动，再转变为固化片。从而将一块或多块内层蚀刻后板（经黑化或棕化处理）以及铜箔粘合成一块多层板的制程 本制程还包括将压合前的排版，压合后的多层板进行 钻定位孔及外形加工,3,工艺流程简介,拆板,压合,黑棕化内层基板,排板,铜箔,半固化片,定位,4,工艺流程,钻定位孔,外形加工,外层制作,5,定位制程简介,对于6层及以上层数板，必须对两个内层或多个内层板进行预定位，使不同层的孔及线路有良好的对位关系,6,定位方式,柳钉定位：将预先钻好定位孔的内层板及半固化片按排版 顺

2、序套在装有柳钉的模板上，再用冲钉器冲压 柳钉使其定位 焊点定位：将预先钻好定位孔的内层板及半固化片按排版 顺序套在装有定位销的模板上，再通过加热几 个固定点，利用半固化片受热融化凝固定位 我们目前使用的是焊点定位-RBM,7,定位孔模式,对于内层板上预先冲的定位孔模式，目前我们使用的方式如下图：在板四 边上冲4个slot孔，两个为一组，分别定位X/Y方向，其中一组为不对称设计，目的是启动防止放反作用 A= 7.1120.0254MM B= 4.762 0.0254MM,A,B,8,RBM 参数控制,9,层间偏移：RBM定位不良或加热点凝结不好，造 成压合后层间shift，在drill后由于 各

3、层线路错位而导致产生open或short 内层core放反：在RBM时放错内层core顺序， 影响客户组装后板品质,RBM后品质管制-潜在问题,10,品质管制-层间偏移,可能原因： 内层冲孔偏 内层板涨缩相差很大 RBM人员放偏 RBM参数不匹配凝结效果不好 RBM加热头磨损凝结效果不好 Lay up人员放板不当使加热点脱落,11,品质管制-层间偏移,问题改善： 人员： 1. RBM人员在放内层板时，必须先对准中间两定位孔,再把 两边的定位孔压进定位销,然后把中间两定位孔压进定位销 2. Lay up人员在放板时，必须双手拿板，一片一放 机器： 1. RBM加热头每生产50000片必须更换 2

4、. OPE机器每换冲模或3个月必须做精度校正,12,品质管制-层间偏移,问题改善： 方法： 1. 不同OPE机器生产的板不允许配对生产 2. 控制OPE涨缩允许范围在3mil 3. 每换料号生产必须检查第一片板的凝固效果 ，并取前2 片定位好的板子，照X-RAY，确保无SHIFT 4. 每生产96取1片定位好的板子，照X-RAY，确保无RBM SHIFT,13,品质管制-层间偏移,各层间对准度： 同心圆概念： 1. 利用辅助同心圆，可check內层上、下的对位度 2. 同心圆设计，其间距一般为4mil，若超出同心圆以外，则此片可 能不良。 设计原则,14,品质管制-内层core放反,原因： R

5、BM人员放错顺序 问题改善： 在板角设计生产序号，RBM人员按照生产序号放板 在RBM机器上增加防错装置，并在所有料号上添加防错块,15,排版制程简介,排版过程是根据结构要求，把内层core，半固化片及铜箔用铝板分隔排好，并达到压合所需要的高度,16,Cedal 排版方式,CEDAL排版作业的方式按照右图可分四个主要布置,17,半固化片简介,半固化片是指玻璃纤维或其他纤维含浸树脂，并经过部分聚合，树脂分子间轻微交联，可受热软化，但不能完全融熔,18,半固化片规格,19,半固化片主要性能指标,胶含量（R/C） 树脂流动度（R/F） 凝胶时间（G/T） 挥发成分量（ V/C,20,指标测试含胶量,

6、胶含量（RC） 胶含量定义：半固化中树脂重量占半固化片重量的百分数； 计算公式：RC=(TW-DW)TW 100%; RC:含胶量; TW: 半固化片重量; DW: 烧完后玻璃布重量. 当玻璃布基重一定时TW可以作为控制指标 仪器 ：电子天平, 精度: 0.001克 样品：4 ”X 4 ” X 4片,21,指标测试树脂流动度,树脂流动度（RF） 树脂流动度定义: 在受热和受压状态下, 半固化中浸渍的B阶段树脂流出的百分含量. 计算公式: RF=(TW - 2 TW0 )TW100% RF:树脂流动度; TW:半固化片浸渍重量;TW0:压制冲压后圆片重量; 仪器：小压机、电子天平 样品：4 ”X

7、 4 ” 样品数量半固化片样品 4 张 3.192 直径的圆（压制后的板） 测试条件: 温度: 171 压力:200psi,22,指标测试比例流动度,比例流动度(SF) 比例流动度定义: 在一定温度和压力作用下, 半固化片的压制厚度. 仪器：小压机、千分尺 样品： 5.5 X 7 X10（或18片） 所使用半固片张数: 1080 以下半固化片 18张; 2313以上半固化片10张; 测试条件 压制温度: 150 压力:840 磅,23,指标测试凝胶化时间,凝胶化时间（Gel time）定义 从半固化片树脂粉末加入热盘起至不再流动完全胶化时所持续的时间. 仪器:凝胶测试仪 样品: 20020 毫

8、克树脂粉末 测试条件:171,24,指标描述-Resin content含胶量,半固化片含胶量(RC) RC主要与层压板的厚度有关。 RC偏低，板的厚度偏薄； 如果RC的左中右偏差较大，就会造成板的厚度均一致性差。 控制好半固化片的RC，压合后就可以得到需要的厚度，并提高厚度的Cpk值,25,含胶量与PP厚度对照表,26,树脂填胶后厚度计算,PP压合后厚度 厚度= 单张PP理论厚度 填胶损失 填胶损失 = (1-A面铜箔残铜率)x铜箔厚度+（1-B面铜箔残铜率)x铜箔厚度+0.4*(D2)2*H（內层板厚度）*N(孔数)/整板面积,無埋孔,有埋孔,27,指标描述-树脂流动性,半固化片特性参数与

9、树脂流动性关系： 凝胶时间(PG)大，树脂流动性强； 流动度(RF) 大， 树脂流动性强； 最低粘度(MV)小，树脂流动性强； 流动窗口(FW)大，树脂流动性强,28,Mv 但是在高温时,却转变成为一种如同橡胶状的弹性固体(Elastomer).这种由常温“玻璃态”,转变为无形明显不同的高温“橡胶态”过程中,其狭窄的温变过度区域,被称为“玻璃化转变温度”（Tg,64,Tg点的特性,发生在某个区域 并非是一个明显的点; Tg点主要表现材料的耐热性; Tg点越高,耐热性越好; 材料在Tg以下与Tg以上,最重要的异常是热膨胀系数Z-CTE相差34倍,65,Tg的测试方法,Differential S

10、canning Calorimetry (DSC) 热示差法分析法-最常用 Measures rate of heat absorption 測量熱容量变化的速度 Thermal Mechanical Analysis (TMA) 动态机械分析法- (- 10) Measures expansion rate 測量热膨胀系数 Dynamic Mechanical Analysis (DMA) 热机械分析法 - (+10) Measures modulus 測量弹性模量的变化 參考:IPC-TM-650 2.4.25,66,Tg,测量Tg時,通常测量两组Tg1与Tg2 Tg1指从低温升至高温条件

11、下测量的值; Tg2指从高温降至低温条件下测量的值; Tg=Tg2-Tg1,表现的是材料固化的程度 Tg5 ,固化程度有问题; 尺寸稳定性不高; 耐热性比较差; 吸湿性不好,67,Peel strength 剥离強度,测试铜箔与PP层的附著力 测试方法 1/2 的耐高温胶带 剥离强度测试仪 允许标准: 剥离强度的影响因素 铜箔的粗糙度、齿长度 铜箔类型 半固化片的含胶量 加压点 參考: IPC-TM-650 2.4.8,68,Thermal stress热应力,对板材与结构的一种耐热性可靠性实验 实验条件: 温度： 288 5 时间： 10Sec X 5 Time 參考: IPC-TM-650

12、 2.4.13.1,69,C.T.E热膨胀系数,物料在受热后,其每单位温度上升之间所发生的尺寸变化(PPM/ ); 表現在三个方向: X Z 标准FR4: X,y:16-20 ppm/ Z: Tg以下:60-70 ppm/ Tg以上:160-200 ppm/ 參考: IPC-TM-650 2.4.41,70,压合潜在问题,白边白角 气泡 分层 板弯板翘 织纹显露,71,压合潜在问题-白边白角,原因： 树脂流动度大或储存条件不良吸水造成流胶量太大 流胶不均造成压合滑移 排版没有对齐产生失压 树脂流动度太小造成气体无法逸出 问题改善： PP储藏室控制温度小于24，湿度小于60% 零散材料必须及时使

13、用，并要求封包 排版必须沿镭射光线放板，板lay在整个底盘的中间 针对树脂流动度小，可以调整压合程式（加快升温速度，提高压力，提前上压,72,压合潜在问题-气泡,原因： 树脂流动度太小造成气体无法逸出 真空异常 内层板设计不当，有失压区或封闭设计 压合条件不当，造成流胶过底 问题改善： 针对树脂流动度小，可以调整压合程式（加快升温速度，提高压力， 提前上压） 内层板设计要求合理，对于空白区域用dummy pad填充，增加残铜率，不得有封闭设计 在压合启动前检查真空,73,压合潜在问题-分层,原因： 树脂流动度大或储存条件不良吸水造成流胶量太大 硬化过度 内层板没烘干造成压合不良 内层板或PP上

14、有脏东西造成压合不良 压合异常 问题改善： 针对树脂流动度大，可以调整压合程式（降低升温速度，降低压力， 推迟上压） 控制固化温度，一般不超过190 在排版过程中检查内层板及PP 当压合产生异常时，要正确及时处理，并管制此批板,74,压合潜在问题-板弯板翘,原因： 升温或降温速度太快产生内应力 PP经纬向错误排版 不对称排版设计或镀铜厚度差异大 后制程产生的热应力 后制程产生的机械应力 问题改善： 降低压合升温速度及控制冷却时的降温速度 不允许经纬向错误排版及不对称设计 控制镀铜的均匀性 人员或机器操作避免产生机械应力 在S/M后做后烘烤,75,压合潜在问题-织纹显露,原因： 树脂流动度大或储

15、存条件不良吸水造成流胶量太大 设计不当，残铜率低 胶含量少 问题改善： 针对树脂流动度大，可以调整压合程式（降低升温速度，降低压力， 推迟上压） 对于空白区域用dummy pad填充，增加残铜率 设计用高含胶量的PP,76,压合异常处理-潜在问题,加热盘不加热 底盘热电偶掉0 3#，4#热电偶掉0 压力下降或升高 不抽真空,77,压合异常处理-加热盘不加热,现象： 温度升温很慢，温差大,报警 可能原因： 保险丝烧坏 漏电造成保护开关跳掉 加热盘坏,78,压合异常处理-加热盘不加热,问题改善： 当温度90 1. 检查漏电保护开关是否跳掉，如是，合上漏电保护开关重压，不行，换一台ADARA 或底盘

16、生产（见3） 2. 如不是，使用cycle interrupt键中断程序，用万用表检查上加热器及保险丝，加热 器阻值：122(73# ：142)，保险丝阻值：5 ，查出问题立即对症处理： 换ADARA，底盘或换保险丝（见3） 3. 如没有ADARA 可换或需要长时间(超过10分钟)，先不要修理，立即重压此板(如温度低 于80度 ,可以不压等ADARA 或修理)，减少报废数量，压好后通知维修部修理。此板留 工程师处理（或拆板编号） 当温度处于90 170（normal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产使温度超过要求温度后同1操作（期间准备必要的工具：万用表，保险丝，ADARA

17、等） 当温度处于170（normal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产，加长固化时间20分钟,79,压合异常处理-底盘热电偶掉0,可能原因： 热电偶插头螺丝松动 热电偶线坏 问题改善： 当温度90 1. 使用ESC和A键中断程序，检修热电偶插头，重压 2. 更换一个底盘或ADARA生产。并通知维修部修理 当温度处于90 170（normal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产使温度超过要求温度后同1操作（期间准备必要的工具：万用表，保险丝,底盘等 当温度处于170（normal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产，并加长固化时间20分钟,

18、80,压合异常处理- 3#，4#热电偶掉0,可能原因： 热电偶插头螺丝松动 热电偶线坏 问题改善： 其中一个热电偶掉0按报警取消，继续生产 两个同时掉0，停下生产，更换热电偶，重压,81,压合异常处理-压力下降或升高,现象： 压力一直下降 压力下降或升高1公斤 问题改善： 当温度90 1. 当压力一直下降时，停下生产，更换一台ADARA生产 2. 当压力下降或升高1公斤时，按报警取消，继续生产，结束后通知维修部修理 当温度处于90 170（normal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产使温度超过要求温度后同1操作（期间准备必要的设备：ADARA等） 当温度处于170（nor

19、mal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产,82,压合异常处理-不抽真空,可能原因： 真空泵漏油 门压紧气囊条漏气 真空泵温度超过安全设定温度 真空泵坏 问题改善： 定期更换真空泵油，一般生产500小时更换 更换门压紧气囊条 暂停生产冷却真空泵，检修真空泵 检修真空泵,83,钻定位孔制程简介,根据内层板上设计的target，利用X-ray设备钻drill用的定位孔，并测量板材的涨缩，根据要求管制涨缩分类,84,设备,ADT motonolic,85,定位孔方式,中央基准方式： 所钻的定位孔间距固定，当板有涨缩时，根据测量的涨缩值自动左右对 称补偿钻孔 左基准方式 所钻的定位孔

20、间距固定，当板有涨缩时，左边定位孔用见耙钻孔，右边 根据设定的定位孔间距钻空 右基准方式 所钻的定位孔间距固定，当板有涨缩时，右边定位孔用见耙钻孔，左边 根据设定的定位孔间距钻空 见粑钻方式 所钻的定位孔间距不固定，左右两定位孔都用见耙钻孔,86,控制要点-钻针寿命,控制钻针的寿命可以保证所钻定位孔的品质，满足drill定位要求 目前管控： 3.15mm钻针 寿命1000bit,87,控制要点-机器精度,良好的机器精度可以确保所钻定位孔的位置准确性，从而保证drill钻孔与内层pad的对位精度,88,品质管制-孔径,保证所钻的定位孔孔径符合要求 测试方法 用标准量规检测 允许标准: 公差： 2

21、mil 要求： 3.1mm的量规可以放进，3.2mm的量规放不进 监控频率： 每次set up 或换针后，取一片板测量,89,品质管制-孔间距,保证所钻的定位孔间距符合要求 测试方法 用OGP测量两定位孔的间距 允许标准: 公差：2mil 要求： 测量值在理论间距的2mil 监控频率： 每次开机或换程序，取一片板测量,90,品质管制-孔位,保证所钻的定位孔位置符合要求 测试方法 用X-RAY 机器检查定位孔位置 允许标准: 孔未偏出内层target 要求：短边方向不得偏出内层target位置，长边需要考虑板的涨缩 监控频率： 每set up 或生产1 lot板，取一片板检查,91,品质管制-孔位,保