整理--层压工序

1、 层压知识整理 1、掌握层压工序各工步工艺原理及其工艺流程2、了解各工步的相关操作规范3、了解层压工序的主要设备及常用物料4、学会简单分析层压工序的常见品质缺陷1、 学习方法1、PDCA学习法2、通过人机物法环去分析每一个工序2、 培训内容层压是指在高温高压的条件下用半固化片将内层与内层、内层与铜箔粘结在一起，制成多层线路，是多层线路板制造工艺流程中不可缺少的重要工序。层压工序的上一道工序一般是AOI工序，下一道工序一般是钻孔工序。根据产品类型的不同，层压工序制作流程有所差异，如下式所示：常规板：来板（AOI工序）棕化预叠叠合压合X-Ray钻靶铣边出板（钻孔工序）高Tg板、高频板、厚铜板、埋盲

2、孔板：来板（AOI工序）棕化烘板预叠叠合压合X-Ray钻靶铣边出板（钻孔工序）内层过电镀的板：来板（AOI工序）烘板棕化烘板预叠叠合压合X-Ray钻靶铣边出板（钻孔工序）1、 棕化棕化是一种化学处理工艺，由于处理后的粗化铜面颜色呈棕色，故将此工艺称为棕化。内层芯板经过棕化处理后，可在铜面形成一层均匀的棕色有机金属膜，可增强铜面与半固化片的结合力，同时在高温压合过程中可以阻止铜与半固化片的氨基发生反应。棕化的工艺流程为：入板酸洗水洗碱洗水洗DI水洗预浸棕化水洗DI水洗烘干出板（1） 棕化线各段（缸）的工艺原理、作用及参数控制作用及原理物料影响因素参数控制酸洗段去除铜面氧化物，中和残余退膜液，粗化

3、铜面，保证稳定的微蚀、成膜及着色Cu+CuO+H2SO4+Na2S2O82CuSO4+Na2SO4+H2O过硫酸钠（NaPS）和H2SO4NaPS浓度，H2SO4浓度，温度，喷淋压力，时间温度：35±5oC，喷淋压力：17-24psi，NaPS浓度：10-30 g/L，H2SO4浓度：2-4%碱洗段去除铜表面的油污、手指印、轻微氧化物及抗蚀剂残渣主要物料：NaOH和H2O作用原理为利用热碱溶液对油脂的皂化作用和乳化作用进行除油除油剂ALK和水除油剂浓度，温度，喷淋压力，时间温度：50±5oC，喷淋压力：17-24psi，BondFilm Cleaner ALK浓度：80-1

4、20 mL/L水洗段去除酸洗、碱洗、棕化过程中板面残留的药水，避免污染下一道工序水或DI水DI水电导率，水洗时间，喷淋压力喷淋压力：14-20 psi，纯水电导率： 20 s/cm预浸段活化铜表面以利于棕化处理快速均匀，增强结合力活化剂（成分为苯并三唑、乙二醇单异丙基醚和水）活化剂浓度，温度，时间温度：40±5oC，BondFilm Activator浓度：15-25 mL/L棕化段粗化铜面并在铜面形成一层均匀的棕色有机金属转化膜，从而增强多层板内层结合力2Cu+H2SO4+H2O2+nA+nB CuSO4+2H2O+CuA+Bn棕化剂MS-100、H2SO4和双氧水H2SO4浓度、

5、H2O2浓度、棕化剂浓度、Cu2+浓度、温度、时间温度：35±5oC，BondFilm MS-100浓度：60-75 mL/L，30%H2O2浓度： 35-45 mL/L ，98%H2SO4浓度： 40-50 mL/L，微蚀速率：45-65u”（2） 棕化过程机理图示在棕化过程中，主要作用物料为乙二醇单异丙基醚和苯并三唑。其中，乙二醇单异丙基醚（有机物A）的作用有：（1）参与环氧树脂的聚合；（2）与有机物B和金属铜形成化学键。苯并三唑（有机物B）的作用有：（1）与基体铜结合；（2）通过与A的桥键与环氧树脂结合；（3）化合物B分子间通过配位键的形式连接。在压合过程中，棕化膜上带有的-O

6、H（有机物A提供）会与半固化片中的环氧基团发生反应，两者通过共价键进行结合，因此棕化有利于增强铜面与半固化片之间的结合力。 （3）棕化生产控制要点：控制项参数备注板厚度0.05-3.0 mm板厚0.1 mm需要带板条生产，避免卡板板尺寸边长200-812 mm单边尺寸大于610mm需纵向放板速度范围1.5-3.2 m/min全板：一般为1.6m/min，内层芯板：3.2 m/min放板间距3-5 cm一般为3cm，既可以节约能耗，又不会叠板板面放置线路多，铜少的面朝下将较完整的铜面朝上，避免线路过腐蚀或不足全板棕化调节速度1.6m/min，或二次棕化避免激光钻孔时，未经棕化的铜箔反光（4）设备

7、维护保养：A、每班检查项目：检查各缸药水液位、温度，确保无异常检查各喷淋压力及喷嘴是否堵塞检查各水洗溢流量及DI水电导率检查各管道阀门位置是否正确，管道有无泄漏B、维护项目每周对各缸的过滤系统进行保养每月对酸洗、碱洗、预浸、棕化缸及各水洗缸进行换缸每周对行辘、喷嘴进行清洗此外，在生产过程中，应根据化学实验室的检测报告，对各缸药水进行相应的补加。2、预叠预叠是指通过邦定或铆合等定位方式把内层芯板、半固化片按ERP的叠层结构指示信息固定起来，防止后续压合过程中因滑动而出现层间错位。（1）铆合铆合是通过铆钉将内层芯板、半固化片固定起来。设备：铆钉机，型号：HL-90000T和Qn-9002T，供应商

8、：诠能铆合的物料：铆钉，选用原则：铆钉长度=理论板厚（不加外层PP与铜箔）+（12 ）mm。过程控制：i）铆钉长度需合适，防止铆钉长度不合适而导致铆合不牢；ii）铆钉开花需均匀，保证铆合紧固；iii）铆合后不宜停留太长时间，防止棕化膜结合力下降。（2）邦定邦定是通过高频电磁波穿透内层铜网，加以邦定头施加的热量将半固化片熔合，在一定的压力下将内层芯板与半固化片固定在一起。一般来说，邦定方式的定位作用要强于铆合方式，当内层芯板较薄或对精度要求较高的板在预叠时，优先采用邦定+铆合的方式进行生产。设备：邦定机，型号Indu-System 200（3）半固化片在预叠过程中，最重要的一种物料时半固化片（也

9、称P片），半固化片是树脂与载体合成的一种片状粘接材料，其主要成分为树脂及其添加剂和玻璃纤维布。半固化片的作用是粘结各层线路层，并起绝缘层的作用。其中，所用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等，目前常用的是环氧树脂。而玻璃纤维布则是一种无机物经过高温融合后形成的一种非结晶态坚硬物，再由经纱、纬纱纵横交织形成的补强材料。常用的玻璃布规格有：106、1080、3313、2116、7628。在多层板生产中，半固化片必须满足填隙充分、排除空气及挥发物、保留一定介质层厚度，因此在压板工艺条件设定时，主要考虑半固化片的以下特性指标：树脂含量（RC）；流动度（RF）；凝胶时间（GT）；挥发物含量

10、（VC）。3、叠合叠合是以钢质载板为底盘，放入一定数量的缓冲材料，中间一层分离钢板一层预叠板，预叠板与预叠板、钢板与钢板之间上下左右需对准，再放入牛皮纸及盖板即完成一个开口的组合。叠合工步流程：钢板打磨准备物料选底盘加牛皮纸隔钢板按ERP要求叠层结构排板隔钢板（叠至相应层数）加牛皮纸加盖盘送入压机（1）主要物料及作用A、钢板：用于防止铜箔皱褶凹陷及便于拆板，影响作用的因素有：钢板的平整度、钢板洁净度、钢板硬度、钢板膨胀系数。B、缓冲材料：用于均热均压、防滑。最常用的缓冲材料为牛皮纸，特殊的缓冲材料有硅胶片、pacopad等。影响牛皮纸作用的因素有：牛皮纸数量、牛皮纸使用次数、牛皮纸厚度/克重。

11、C、铜箔：铜箔是外层图形制作的基础，是生产多层印制电路板不可缺少的原材料。按制造方法的不同可分为压延铜箔和电解铜箔，应用较多的是电解铜箔。常用铜箔按厚度分别有：12 µm， 18µm，35µm，70µm，105µm。D、离型膜：离型膜是具有不粘性能和高温蠕动形变性能的塑料薄膜，在压合过程中的主要作用是防粘、阻胶，多用于“芯板+半固化片+芯板”结构的压合过程。（2）过程控制钢板打磨前需要进行磨痕测试，保证钢板的质量；叠板时检查半固化片、铜箔、钢板质量，防止带来杂物影响层压板质量；叠板层数应按生产规定进行，当超出规定层数时，料温偏低，易导致固化不足

12、；钢板、铜箔、半固化片、光板、芯板/预排板需放置在托盘中心，防止压合时滑板。（3）环境叠合过程对环境要求较高，要求在洁净房完成，洁净房温度：21±2；湿度：55±8%洁净度： 1万级。4、压合压合是在高温高压下利用树脂（半固化阶段）的流变行为，完成对内层线路空隙的填充，使各层线路粘结在一起，获得多层印制电路板。在压合过程中，半固化片完成从B-Stage到C-Stage的转变，各线路层粘结成一体。压合过程中，半固化片的粘度随时间变化曲线如下图所示。整个压合升温过程，是B-stage树脂从难以流动的粘弹态逐渐变为胶凝状的变化过程。在此过程中，树脂在高温下熔融流动，完成对玻璃纤维

13、空隙和板面空隙的填充并赶出气泡。随着温度的升高，树脂与固化促进剂发生交联反应，流动性不断下降，最终达到不流动的固化态。（1）压合工步流程：入板选择或设置压板程序过程参数检查压板出板拆板（2）主要设备：压机，型号/供应商：精科压机（热油），设备能力热板平整度：0.086 mm，温度均匀性：±1.5oC，升温速率：40-180oC升温速率8oC/min，降温速率：180-70oC降温速率8oC/min。（3）多层板生产中，半固化片必须满足填隙充分，排除空气及挥发物等作用，影响因素有：树脂含量、流动度、凝胶时间、挥发物含量、加压时机、加压大小、加压方式、升温速率、最高加热温度、固化时间等。

14、（4）普通板件压合程序段号RAMP TIME压力（KG)HOLD TIME真空RAMP TIME温度（oC）HOLD TIME10202ON2100022板面积*0.118ON5140532板面积*0.1358ON10175042板面积*0.15573ON152006052板面积*0.138ON10175062板面积*0.118ON10140072208ON101000注：高TG板、N4000-13系列板在压合时压力和温度等与上表有所不同内层铜厚大于20Z的将低压、中压、高压段的压力系数分别为0.13、0.155、0.1855、X-Ray钻靶（1）主要原理：利用基材透光、铜不透光及X-Ray的

15、穿透性原理，通过设计专门的光学靶标，抓取靶标中心，用钻头钻出定位孔或测试涨缩（2）流程：拆板调用钻靶程式精度校正X-Ray钻靶（3）设备：X-Ray钻靶机，型号：ADT-900和ADT-900XP2，供应商为浩硕/佳辉和浩硕/均程（4）钻靶控制要点：控制项参数板面温度室温每个型号的板首、末件孔径、披锋、是否偏孔厚度0.3mm的板加小孔垫板钻靶机钻板深度设定板厚+（1-2）mm6、铣边（1）主要原理：利用钻靶得到的三个定位孔，通过铣床加工来得到标准尺寸的层压板（2）流程：调取生产资料打定位上销钉上板空跑铣板边（退应力） 下工序（3）设备：四轴铣床，型号：TL-RU4B II，供应商：大量/WKK

16、（4）铣边控制要点：控制项参数控制项参数最大加工尺寸20×25铣刀直径2.40mm最大加工板厚4.0mm转速22-30krpm退应力145±10oC，烘板2-4小时下刀速1-10 mm/s走刀速16-22 mm/s上刀速100mm/s7、层压工序常见品质缺陷：主要问题图示原因分析解决措施对后工序的影响划伤员工操作不规范加强员工操作的规范性1、 露基材纤维2、 严重时可引起开路分层起泡1、铜皮或基材表面有污染、杂物；2、半固化片挥发物含量高；3、固化不足或过度；4、压力过小；5、板子受潮；6、设计时图形区域有大封闭区1、内层压合前烘板；2、改善存放环境；3、优化压合程序；4、

17、压合后进行烘板；5、优化工程设计，避免图形区域的大封闭区热应力及剥离强度不合格层压白斑、树脂流动度过高；、预压力偏高；、加高压时机不正确；、粘结片的树脂含量低；5、工程设计1、保证半固化片质量；2、优化工程设计；3、定期测试压机温度均匀性及平整度1、钻孔及喷锡后可能会分层；2、热应力及剥离强度不合格压痕1、排板时铜箔清洁不到位；2、钢板有凸点，不平整；洁净房的洁净度不达标1、清洁工作需到位；2、钢板需打磨和清洁；3、加强洁净房的清洁工作1、介质层厚度不合格，影响阻抗；2、导线压痕可致线厚不合格，严重时引起开路层间偏位1、PE冲孔不良；2、预叠时偏位；3、排板叠层过高，上下层位置不一致；4、升温速率过快；5、内层芯板涨缩不一致1、加强前工序来板检查；2、保证预叠时对位良好；3、适当降低排板层数，上下层位置保持一致；4、降低升温速率；5、优化内层预放规则电测时开短路层间杂物排板时板面清洁不到位保证环境清洁到位，控制层压杂物来源（如碎铜屑、半固化片毛边等）1、金属杂物可引起短路；2、非金属不耐热杂物热冲击后引起分层板翘1、开料烘板不到位；2、排板时经纬不一致；3、层压过程中产生的各种残留应力；4、工程设计（叠层不对称）1、烘板操作需到位；2、排板时保证经纬一致；3、层压后进行烘板除去残留应力；4、工程设计时避免出