PCB压合课制程简介幻灯片.ppt

1、教育訓練教材,P 1,P 1,進料檢驗,棕 化,組 合,治具制作,P/P打孔,鉚 合,疊 板,P/P裁切,銅箔裁切,熱 壓,銑 靶,冷 壓,拆 板,分 割,鑽 靶,撈 邊,磨 邊,清 洗,檢 修,X-RAY鑽靶,P 2,出 貨,裁板磨邊機,P 1,1.1.PP(Prepreg): 主要由玻璃纖維布以及樹脂組成,與一般玻璃類似,但以鈣、鋁、矽、 硼等氧化物為主,絕緣性及延展性比一般玻 璃重要. 1.1.1.玻璃纖維:是將玻璃原料調配好在12300c的高溫下,使之熔融成為 液體,然后由白金所做的小口徑抽口用力擠出,並快速噴 出冷卻及做上漿處理,而成多根並合的玻璃絲,此200400 根並合在一束稱為

2、玻璃紗,再由單紗或多根併燃的復紗 按經緯方向織布,即完成玻璃布的制作. 1.1.2.織布:有平織法、格子法、針織法、提花法、斜織法.但目前線 路板則采用單紗平織法,因其尺寸安定性最好.,P 3,壓合主物料介紹,P 1,1.1.3.樹脂:大概可分為熱塑性樹脂與熱硬化性樹脂,而用於印刷電路 板所用的樹脂都是熱硬化性樹脂,熱硬化樹脂的單體除了 兩只手(官能基)外,尚有內部的手彼此交接而成網狀結構, 但在加壓加熱的同時,多餘的手也全部交接而不動, 亦即變 硬,此種狀態稱為硬化.樹脂的種類有酚醛樹脂 環氧 樹脂 聚亞硫胺樹脂 聚四氟乙烯樹脂 我們一般用的是環氧樹脂 PP(Prepreg):是玻璃纖維布經

3、過樹脂浸漬之后,再經熱烘干之后而成為 半硬化之中間狀態.故又稱為半固化片. 1.2.PP(Prepreg)之儲存條件 溫度:200C 士20C 相對溫度:55士5% 時間:3個月以內 遵循先進先出的原則,P 4,P 1,溫度對樹脂粘度的影響,normal,Visc osity,Ltigh Relative Humidity,Temp./Time,PP吸濕性极強,當其吸收大量水分,則粘度降低,壓合過程中會造成流膠增大白點白邊,P 5,P 1,1.3PP(Prepreg)的特性,固化區,黏彈狀區,黏稠狀區,流體狀區,時 間,a,b,c,P 6,P 1,整個壓制程預溫過程,是B階段樹脂從難以流動的黏

4、彈狀,逐漸轉變成流體 狀,再轉變成凝膠狀的變化過程;在這個過程中,樹脂於高溫下進行熔融和 流動,並同時完成對玻璃纖維的進一步浸潤.樹脂的流動性是按指數上升, 隨著分子鏈的不斷增長,隨即產生交聯作用,樹脂內部逐步建立起自身的 內聚強度,又使樹脂黏度不斷增大,它的流動性又沿指數規律下降,最后達 到不再流動的膠凝狀,直至固化為止. 1.4.PP(Prepreg)之參數: 1.4.1 膠化時間: (gel time) 1.4.2 膠含量: (resyncontent) 1.4.3 膠流量: (resin flow) 1.4.5 揮發份: (Volarill content),P 7,P 1,PP,P

5、1,常用PP型號,其餘型號有:2113、2112 、1506等,P 9,P 1,2.1 銅箔分類: 銅箔依制造方法可分為壓延銅箔 (Wrought Foil)及電解銅箔兩 種,電解銅箔(ED-Foil)由於兩面粗糙度不同,較粗糙之一面經處 理后,與PP(Prepreg)熱壓時,可和樹脂產生很強的接著力,較適 於做為銅面積層板的原料. 銅箔規格的區分,由之前的絕對厚度改為以基重(area weight)表示,P 10,銅箔介紹,P 1,反面銅箔,P 1,正面銅箔,P 1,正面銅箔輸送,P 1,反面銅箔輸送,P 1,2.2 銅箔的品質要求 2.2.1 純度(Rurity) 生箔(未經任何表面處理之

6、銅箔)之純度要求,電解銅箔需高於 99.8%,壓延銅箔需高於99.9%(由於銀的導電度和銅相近,且電 解時銀很容易和銅一起被折出,因此純度計算通常將銀亦算在內,P 15,P 1,2.2.2 針孔 (pinholes) 1/2QZ以下(厚度)之銅箔不可有大於0.10m/m大小之針孔,1/2QZ銅 箔針孔數不可多10點/ft2,大小不得大於0.05m/m.1QZ以上銅箔,針 孔數不得多於5點/ft2,且在任何5ft2內,不得有大於0.125mm之針孔 發生. 2.2.3 外觀 (surfce appearance) 銅箔表面不得有任何凹點及凹陷(pits and Dents) 、折皺、抓痕、 刮痕

7、、粗粒、油脂、指印及任何外物,任何缺陷都需明顯標示.,P 16,P 1,3.1作用 緩衝受壓、均勻施壓、防止滑動、降低升溫、均勻受熱 3.2牛皮紙特性 吸濕性、透氣性、抗壓性 3.3檢驗項目 基重、厚度、密度、尺寸、吸水性.表面狀況,升溫速率的變化,耐高 溫、高壓性能,牛皮紙介紹,P 17,P 1,2.2.7 抗氧化性 (Tarnish resysarce) 在搬運及存放期間,銅箔表面不可氧化變色. 2.2.8 蝕刻斑點 (Etching stain) 蝕刻后,積板表面不得有殘銅及銅粒等斑點存在. 2.2.9 其它 如:附著性、表面粗度、抗撕強度、抗化學藥品性、抗焊性等等.,P 18,P 1,

8、牛皮紙,P 1,待棕化多層板,P 1,1.黑化簡介 黑化工藝在多層板生產中占據著重要位置,是大家非常熟悉的工藝,它不但直接影響著多層板的物理性能如熱衝擊實驗,而且還影響著多層板的外觀,黑化不均勻很容易引起客戶的退貨;另外粉紅圈也著實令人頭痛,避免粉紅圈大量出現就是黑化后增加后處理,可成本也跟著增加了. 隨著多層板輕型化發展,大量0.2mm甚至0.1mm的內層開始出現,傳統黑化工藝的局限性更加突出: 1.1.一般的挂藍無法解決板重疊的問題 1.2.特殊的挂藍(如用teflon線)成本很高,並且操作不方便,效率低,在 此種情況下,棕化工藝應運而生.,棕化工藝介紹,P 21,P 1,2.棕化反應原理

9、 在棕化槽內,由於H2O2的微蝕作用,使基體銅表面形成一種碎石狀微 觀結構,同時立即沉積上一層薄薄的有機金屬膜,由於有機金屬膜與基體 銅表面的化學鍵結合,形成棕色的毛絨狀結構,使它與粘結片的粘合能力 大大提高. CU+H2SO4+H2O2 CUSO4+2H2O 3.棕化流程,投 板,酸 洗,純水洗,清 潔,純水洗,預 浸,棕 化,純水洗,烘 干,收 板,P 22,P 1,4.棕化藥水介紹 4.1.棕化藥水基本特點 4.1.1.省時,省效率 4.1.2.耐酸能力強,無粉紅圈現象 4.1.3.抗剝離強度高 4.1.4.工作條件寬鬆,如操作溫度低35400C,處理時間 短(11.5min) 4.1.

10、5.成本低 4.1.6.棕化板保存時間長 4.1.7.尤其要提出的是,由於其操作溫度低,處理時間短极適合水 平線,以根本上解決薄板在傳統黑化中所面臨的問題.,P 23,P 1,4.2.清潔劑 4.2.1.化學成份:chemically stakle Compound 4.2.2.用途:鹹性清潔 4.2.3.主要特征:無色的強鹼性藥性 4.2.4.潛在健康影響因素 a.眼睛:引起眼睛灼熱,可能也引起不可治的傷害 b.皮膚:引起皮膚灼熱,持續角會引起組織壞死 c.吸入:蒸氣引呼吸器管的傷害,但嚴重的可能會;輕微攝起會引 起呼吸疼痛或咳嗽. d.吞咽:會引起呼吸道受到伴有灼熱的疼痛的刺激引起嚴重的傷

11、 害 4.2.5.儲存:放置在陰冷,干燥的地方,遠離熱量或火星,有足夠的通風 系統保證空氣流通,P 24,P 1,4.2.6.物理及化學特性 a.外觀:乾凈液體 b.氣味:N/A c.PH值:12 d:可熔 e.沸點:高於1300C g.冰點:-200C h:比重:1.020200C 4.3.100a 4.3.1.化學成分:有機酸混合物 4.3.2.用途:銅箔涂層轉換 4.3.3.主要特征:無色或黃色的酸性,嚴重刺激及眼睛,皮膚 4.3.4.潛在健康影響因素:,P 25,P 1,a.眼睛:引起眼睛灼熱,可能也引起組織壞死 b.皮膚:引起皮膚灼熱,持續接觸會引起組織壞死 c.吸入:引起呼吸管的傷

12、害 d.吞咽:會引起呼吸道受到伴有灼熱的疼痛的刺激,引起嚴重的傷害 4.3.5.儲存:放置在陰冷,乾燥的地方,遠離熱量或火星,有足夠的通風 系統保證空氣的流通 4.3.6.物理及化學特性 a.外觀:清潔,黃色液體 b.PH值:小於0.8 c.可溶性:可溶 d.詣點:高於1000C e.冰點:低於00C f.比重:1.090200C,P 26,P 1,4.4.100b 4.4.1.化學成份:Alkgl Sulforic Acid Sodium Salt Compound 4.4.2.用途:銅箔涂成轉換 4.4.3.主要特征:無色或黃色的酸性藥水,嚴重刺激眼睛、皮膚 4.4.4.潛在健康影響的因素

13、 a.眼睛:引起眼睛灼熱,可能也引起不可治癒的傷害 b.皮膚:引起皮膚灼熱,持續接觸會引起組織壞死 c.吸入:引起呼吸器管的傷害 d.吞咽:會引呼吸道受到伴有灼熱的疼痛的刺激,引起嚴重的傷 害 4.4.5.儲存:放置在陰冷、乾燥的地方,遠離熱量或火星,有足夠的通 風系統保證空氣流通 4.4.6.物理及化學特性:,P 27,P 1,a.外觀:清潔,黃色液體 b.PH值:小於0.35 c.可溶性:可溶 d.詣點:高於1000C e.冰點:低於00C f.比重:1.020200C,P 28,P 1,5.棕化信賴性測試,P 29,P 1,6.棕化品質分析及控制,P 30,P 1,P 31,P 1,1.

14、疊板工藝介紹 1.1.PP裁切工藝介紹 1.1.1 作用:將一卷PP按要求裁切成與內層板一樣大小的PP片,用來組 合內層板. 1.1.2 PP裁切的速度控制: 1080 60士10m/min 2116 45士15m/min 其它 40士10m/min 1.1.3 刀片的更換 刀片的更換頻率 75m/次 刀片更換頻率直接影響PP裁切的效果,不及時更換,則PP裁切后 的邊緣粗糙,PP粉(環氧樹脂)與玻璃纖維布結合力差,搬運及疊,壓合工藝介紹,P 32,P 1,合過程中,PP粉易掉落,形成PP粉凹陷,且刀片不鋒利,裁斷玻 纖布時,玻纖絲受力大而外露,且玻纖束中的玻纖絲因受較大 的力而鬆散,易脫落、飛

15、散,形成玻纖凹陷 1.1.2.4 PP (Prepreg)的經緯向,經 向,緯向,P 33,P 1,PP裁切,P 1,PP裁切,P 1,1.1.2.5 基板的經緯向,P 36,P 1,1.1.2.6 PP裁切后的處理 吹PP粉:用氣壓約2bar的氣槍對準pp的裁切邊方向輕輕來回 吹動,將PP上的PP粉吹落. PP烘邊:將裁切好的PP整理整齊,放於平臺上,送進PP烘邊機 中烘邊,烘邊機中的風刀吹出高溫氣流沿PP的邊緣緩 緩移動,PP邊緣的PP粉遇高溫熔化,而將玻纖絲粘在 一起,冷卻后固化降低PP在搬運、作業過程中的PP粉, 玻璃纖維的掉落.,P 37,P 1,1.2.組合 1.2.1 棕化板檢查

16、 全檢,挑出棕化不良板,OK板則可進行組合 1.2.2 PP檢查 全檢,挑出裁切OK PP中夾雜的不良PP,項目有:顆粒、魚目、條痕 標簽、雜物、缺膠、空織等 1.2.3 組合 1.2.3.1 作業流程:,平放一張PP在組合桌上,接過棕化板檢驗人員遞過的棕化OK板,平放於PP上,雙手拿起板子兩短邊,再放一張PP於棕化板上,將PP與棕化板弄整齊,豎放於組合桌靠背上,P 38,P 1,1.2.3.2 注意事項: 棕化板必須檢1片,組合1片,作業過程中,手不可進入成型區, 且板不可碰上任何物品,以防棕化板面刮傷. 拿PP時,動作須輕且緩慢,以防PP折到,致使玻纖布上的環氧 樹脂掉落. 組合OK板須每

17、片錯開約35cm放置,便於疊合作業,搬運過程 中最多只能抱30pnl,且輕拿輕放,避免碰撞. 注意多放或少放PP.,P 39,P 1,4.1.3.疊板,P 40,P 1,疊板:在潔凈的鋼板上舖上一張銅箔,再將預疊OK板整齊地排放在銅箔上, 然后再在上面舖上一張銅箔,再放上一張鋼板,這個過程就叫疊板 現在幾乎所有的壓板廠都是采用自動疊板或全自動疊板,即銅箔裁 切、鋼板上下舖銅箔都全部自動完成,作業員只往上放預疊OK板即 可,有些設備連放預疊OK板都可自動進行,不過一般都是基板廠商. 鋼板:硬度要求极高,RC45以上,厚度1.21.8mm之間,低於1.2mm則不可用 會影響正常的升溫速率.鋼板每使

18、用1次,必須做凈化處理,通常采用 打磨、磨刷等手段.,P 41,P 1,鋼板上有臟物則在壓合過程中會形成凹陷,疊板須控制參數: 1. 排板間隙:5mm以上,要注意考量壓合后的流膠狀況,流膠越小,則 排板間隙越小,六層以上板一般要求10mm以上. 2.各層間上下必須對應放整齊,層間差異不可超過5mm,現采用紅外 線鐳射燈來做定位標識,提升對準度. 3.疊合層數:四層:13層 (限2116、1080P/P)餘者均疊12層 六層:11層 八層(含)以上:10層 疊板的層數直接影響壓板的品質,層數越多,則中間層與外層的 溫度差異越大,壓合條件越難抓,品質愈難控制,P 42,P 1,反面鋼板磨刷,正面鋼

19、板磨刷,P 1,4.其他: a.每層的面積必須一致 b.一趟板中面積必須一致 c.同一層中,板子的疊構必須相同,(基板厚、基板銅厚P/P型 號、組合方式、外層銅皮) 疊板的環境控制: 無塵度:Class10000級 溫度:20士20C 溫度:55士5%,P 44,P 1,4.2.壓合機介紹 銅箔基板(ccl)或多層板之積層壓合 ,一向以“上下頂緊”之加壓方式,並 利用每塊擠壓板同時當作熱源,也就是所謂的熱盤(或熱板)進行傳熱及施 壓工作,當早期多層板需求量不高時,不但壓合機的開口數(openning Daglight)較少,而且熱板的面積也都不大,近年來,隨著需求量不斷增加,因 而在開口數及熱

20、板面積上都有增多的趨勢,(長春樹脂公司的壓機熱盤面積 達1m*3m,開口數多至30以上) 壓合機最開始為非真空式壓合法,此種壓合機不論是電式或熱媒式,或 蒸氣式,均靠由下向上單方向之壓力將PP中的水份、氣體以及膠片本身之 有機揮發物擠出板外邊外面,在擠壓過程中大量樹脂會連同水份、氣體及 揮發物被同時擠出板外面,嚴重者,造成板邊偏薄,或板邊填膠不足之現象. 現今真空壓合法,佔據壓合工藝的主導地位.,P 45,P 1,熱壓房,壓力表,P 1,4.2.1.液壓真空袋式壓合機 其原理大致與傳統液壓式之熱壓合機原理相同,仍為上下擠壓式, 而只不過在每個開口熱盤之間,在過行熱壓的同時,另行裝設抽 真空裝置

21、,使排氣更為容易,與傳統壓合機最大不同點,即是將整 個疊板層的四周給密封起來,然后抽真空以便排氣及流膠.,P 47,壓合,P 1,4.2.2.液壓真空輔助式熱壓合機(Hgdric Vacuum) 目前在全世界運用最廣泛的熱壓機就是這種,我廠使用的也是這 種,此類型之壓合機其原理與操作基本上與真空袋式熱壓合機並 無不同,惟一不同的是真空輔助熱壓合機,是將整個液壓式熱壓 合機之基本外形結構,全部密封起來,而只留一個真空口 4.2.3.抽真空艙壓式壓合機 艙壓式真空壓合,其壓力及熱力乃是經由氣熱器(一種加熱空氯或 非活性氣體如二氧化碳進行循環之熱壓器)供應,此種加熱方式之 最大優點是在能使整個受熱體

22、表面溫度分布均勻,壓力亦分布均勻,P 48,P 1,4.2.4.革命性的銅箔直接發熱法 意大利Cadal公司發明這一革命性的熱壓法,是將各層組合ok板,以 連續銅箔加以往復穿梭披覆,逐一貼附在每冊板材的上下兩面當成 外層用,其最下一面即為此種特殊疊合方式的“開始面”最上一面則 為其最后的“結束面”此兩銅面分別受到壓床的上下“電盤”(相當於 傳統壓床的熱盤)直接壓緊接觸,然后再自另一特殊的“整流器”輸 入很大的電流,因而所有銅面上將立即產生極大的熱量,且也立即 對已壓緊板材的各膠片直接加熱,所有的熱量都全部投注在樹脂的 軟化及聚合作用中,由“電盤”附近僅能感覺到的微溫,即可知其熱,P 49,P

23、1,量幾乎絲毫沒有外泄浪費,耗用量只及傳統壓機的10% 4.3.壓合參數控制 現有的壓板主要分為兩種壓法: 一:一段溫一段壓力 二:二段溫,二段壓力 一段溫,一段壓指:待壓板進入壓機后直接上高溫高壓,此種壓板 法操作簡單、效率高、產能大,缺點為板子中間層和上下層差異 較大,品質不易控制. 二段溫,二段壓是指:待壓板進入壓機后,先給予一個低溫讓樹脂 緩緩熔化,緩緩流動,再給予一個適當的壓力,讓樹脂在內層上緩 慢流動,填充每一個空隙,再給予高溫和高壓以達到我們所需的厚 度和Tg點,此種壓板法得到的板厚均勻,中間和上下層的差異被減 至最小,品質較有保障,P 50,P 1,典型的壓合條件可用圖5加以說

24、明,曲線A代表熱板的溫度,是一設定值.曲線B、C則是每冊中之外層及內層材料.“溫度”是實際的數值,以理想狀況而言,B與C應是平滑的曲線且愈接近愈好,因此,如何設定程式詷整曲線A來得到理想的B與C,是制程工程師所應必備的本領.曲線D代表上壓點及使用壓力的大小,在此特別強調,每段上壓點所對應的是實際外層材料的溫度而非熱板溫度.因此,曲線B及D是經由不斷地嘗試錯誤(Trial &Error)所累積而成,並非一蹴可幾的.(如下圖),P 51,P 1,P 1,P 53,典型之多層板疊板及壓合結構,P 1,Tg的介紹 Tg就是玻璃(態)轉化溫度(Classransitior Temperature)的 簡

25、稱,所有含無定形(Amorphous)成份的聚合(物)體均具有Tg,當升溫 到Tg時,會由玻璃態軟化為液態,反之冷卻時又會固化回來成為玻璃態 Tg點要求為1351400C 4.4.壓合常見品質問題及對策,P 54,P 1,P 55,P 1,P 56,P 1,P 57,P 1,P 58,P 1,CU,P 59,P 1,P 60,P 1,5.1.六層(含)以上板一般流程介紹,進料檢驗,棕 化,棕化板檢查,鉚 合,治具制作,組 合,PP 裁切,PP 打孔,疊 板,壓 合,六層(含)以上板壓合工藝介紹,P 61,P 1,5.2.鉚合治具的制作及保管 因六層(含)以上板層間對準度要求很高,須在5mil的

26、範圍之內,故對 鉚合治具的精度以及漲縮要求也非常高. 鉚合治具之基材要求必須是堅硬,平整,受溫濕度變化,漲縮變化小, 耐磨故通常選用漲縮很小的電木板,厚度一般選用5mm. 電木板鑽治具孔之精度必須與內層衝孔機衝出來的孔位一致,選用精 度在2mil以內的鑽孔機鑽孔,pin釘選擇與衝出來的孔徑一致為 3.175mm 長度須適中,一般選用810mm長度的pin釘,上pin時必須垂直敲下,並檢查 電木板孔邊有無受損,pin有無歪斜. 治具的保管分類放置在有溫濕度控制的環境中,溫度20士40C,濕度55士 10%,為防止漲縮的影響,存放三個月以后就須重新制作.,P 62,P 1,鉚合作業,P 1,5.3

27、.鉚釘介紹 鉚釘的規格一般為 5.5mm* 3.175mm*長度,長度有很多種規格,依 據鉚合后的板厚來選用,鉚釘的材質可分為銅鉚釘和塑膠鉚釘. 銅鉚釘價格較便宜,鉚合效果也很好,但銅鉚釘在開花過程中易掉銅 絲、銅渣進入板子的線路上,使形成內短,基於這種狀況,臺灣角氏企業 就發明了塑膠鉚釘,並申請了專利,用業改善銅鉚釘的這種缺陷. 5.4.打鉚釘的技巧以及特殊的鉚合法 5.4.1.鉚釘長度的選用 鉚釘的長度一般要比鉚合后板子的厚度大上1mm,以使鉚釘能開花 緊緊抓住上面一張基板.(見下表),P 64,P 1,P 65,P 1,銅 鉚 釘,P 1,塑 膠 鉚 釘,銅 鉚 釘,P 1,5.4.2.

28、鉚合技巧 內層板套治具時,對面兩個孔必須平行垂直套入pin釘,不可一邊先 下去再套另一個pin,不然會有一個高度差而損傷鉚釘孔,對對準度 不利.,P 68,P 1,打鉚釘孔之前必須檢查上下衝針之對準度是否ok,打第一顆鉚釘后須檢查 鉚釘開花是否均勻,開花部分有無緊緊抓牢內層板,打鉚釘的順序按照上圖 中1、2 、3 、4 、5 、6的順序鉚合,取板時必須小心,勿讓棕化板在臺面 上錯動或機臺上碰撞而形成棕化刮傷. 特殊鉚合法(套墊片) 使用此法之時機: 1.板材較大 2.中間層PP張數多 3.中間PP為高膠量PP,層與層之間易滑動 4.其他原因所造成鉚合對準度不佳者(見下圖),P 69,P 1,5

29、.5.1增層法,裁 板,壓 膜,曝 光,DES,AOI,棕 化,組 合,疊 板,壓 合,鑽 孔,壓 膜,鍍 銅,曝 光,DES,AOI,棕 化,組 合,疊 板,壓 板,鑽 孔,P 70,5.5.特殊六層(含)以上板壓合工藝介紹,P 1,5.5.2.盲埋孔,裁 板,鑽 孔,PTH/ICU,壓 膜,DES,AOI,棕 化,鉚 合,組 合,疊 板,壓 合,鑽 孔,P 71,曝 光,P 1,6.1.后處理流程介紹,分 割,銑 靶,鑽 靶,撈 邊,磨 邊,X-RAY鑽靶,品 檢,烘 烤,出 貨,壓合后處理,P 72,P 1,銑靶:銑去靶環上下層上的銅皮,露出靶形,以方便鑽靶. 鑽靶:通過影像機將靶環的圖形輸入電腦中,電腦自動找出圖形的中心進 行鑽孔. 撈邊:將壓合后的流膠邊緣的銅皮撈成規則、統一的外形方便后制程制作, 降低刮傷. 磨邊:將撈邊后的板子邊緣,磨成一定的倒角,減少刮傷. 6.2.X-RAY鑽靶介紹 X-RAY鑽靶機是一種非常先進的機器,其作用是通過X光線照射靶環區域 就可以得到靶環的圖形,而不用像以前的制作中需要先銑靶,再來鑽靶, X光可以穿透銅皮得到靶環的圖形,直接鑽靶,節約時間以及人力 X-RAY光線