粘结片的生产

1、粘结片的生产粘结片是玻纤布经上胶机上胶并烘至B阶（半固化程度）。粘结片主要是作为覆 铜板生产的半成品，还有一部分则直接作为商品出售，称为商品粘结片或半固化 片，供制造多层印制板。上述两种粘结片生产方法相同，但技术指标有一定差别。玻纤布选用随着印制电路板制作精度日益提高，对覆铜板翘曲度、厚度精度、板面平整 性要求越来越高。选择合适玻纤布，对于提高产品质量水平，更好地使产品满足 用户需求是相当重要的。当前，玻纤布商品规格更趋系列化，以适应覆铜板生产 厂生产各种不同厚度覆铜板或芯板需要；或生产各种规格型号半固化片，以适应 多层印制板压合时厚度调节需要。由于玻纤布占覆铜板产品成本比重最大，因此， 了解

2、现有商品规格玻纤布的各个技术指标，特性，用途，并在覆铜板生产中加以 灵活、合理安排，对于降低原材料成本，提高产品质量是很必要的。由于己商品 化的玻纤布规格型号比较多，这里仅摘部分使用频度较高型号玻纤布及其参考厚 度（见表7-3-1），供生产选材时参考。在覆铜板生产中，可以根据产品或芯板 厚度，公差等级要求，拟定枯结片或半固化片RC%等技术参数。* 7JJ需用SEFF布皿号与，汗厚厦/(183.4 nunU/./in)怵中厚度儒用噜度 j/4K/Z5r nun)尊位权用it仍/on1010.02a211105r矿10424 知诚轲% 53 4ZQ(MS翔3U X MHQ5gA2 X 39B5Q.

3、g*4皿Q.t硅烷偶联剂应用覆铜板用玻璃纤维布，通常每股纱含400-800根单丝，每根单丝的直径5-9um。玻璃是脆性物质，为使织布过程组成纱的单丝不会断裂而影响到半固化 片或覆铜板质量（单丝出现断裂时，玻纤布面会产生毛羽，同一股纱中同一位置 单丝断的越多，起的毛羽越大。该玻纤布上胶后，毛羽会在粘结片表面形成大小 不等的胶位。用其压制的覆铜板的铜箔面会形成亮点，亮点处铜箔抗氧化层被破 坏，会影响产品贮存期等）。为避免和减少玻纤纱在拉丝过程和织布过程出现单 丝断裂现象，在拉丝时使用浸润剂，使每根纱中的单丝有一定抱紧度。在织布的 整经工序中又对经纱进行上浆处理，使经纱表面硬挺光滑，以使织布过程不因

4、织 布机的机械摩擦而起毛或断纱。由于这些浸润剂或浆料阻碍了环氧树脂跟玻纤的 结合，如果用其上胶压板，则产品层间粘合性低，产品的耐热冲击性，耐水性明 显下降。因此织完布以后，常用热处理方法将它完全除去。由于环氧树脂和玻璃 是极性不同物质，其界面结合性不好。E玻璃纤维中含有少量的碱金属或碱土金 属氧化物，这些氧化物会吸湿，水分存在更削弱了环氧树脂和玻璃纤维之粘结。 对于制成品，水分也会沿着粘结界面入侵，降低粘合强度和产品介电性能。硅烷 偶联剂的使用，是当前提高环氧树脂和玻纤布结合力，阻止水分沿“粘结界面” 入侵的有效方法。较常用的硅烷偶联剂可以用下面化学结构式表示：RSiX3。式中，X是一种能够水

5、解的基团，它可以是-OCH3, -OC2H5, -CL等。R代表 含有可以与树脂反应的另一种有机官能基，如环氧基、氨基、乙烯基、甲基丙烯 酰氧基、铳基等。在环氧玻纤板用玻纤布中，较常用含氨类官能基团或环氧类官 能基团的硅烷偶联剂。硅烷偶联剂作用机理理论很多，诸如化学链理论、物理吸 附理论、摩擦粘合理论等。下面我们以化学链理论对其作用作一描述：硅烷偶联 齐。由于在同一分子中含有两类性质不同基团，这类化合物在水中会水解生成硅 烷醇，硅烷醇与玻璃上的氢氧基形成氢链，经热定形处理形成共价链而牢固结合。 硅烷偶联剂另一端的活性基（氨基或环氧基等）与环氧树脂反应结合，而将玻纤 布和环氧树脂牢牢地结合在一起

6、。其作用机理见图7-3-7。卧徵蝴Ji& KH q111RSiOXKSij HU-* SiDSiOH漩 OH OH聘tf用岫展tf悍曲ffi 7 3 7硅烷偶联剂的使用，一般采用“后处理法”，即经热处理去除浸润剂的玻纤 布，浸渍硅烷偶联剂水溶液、再烘干的方法。这种玻纤布称为后处理玻纤布。但 也可以将硅烷偶联剂加到树脂溶液中，基材上胶后部分偶联剂就会迁移到基材表 面上去，起到与上述相同作用。在实际生产中，“迁移法”的效果不如“后处理 法”。当用填料来改进，提高环氧玻纤布覆铜板某些性能时，对填料也需用到偶 联剂。偶联剂的使用方法可以采用添加到树脂溶液中去的方法，也可以采用将偶 联剂配成水溶液浸渍填

7、料，将填料烘干后再与树脂混合方法。有人研究认为要获得最佳粘合结构，玻璃纤维表面硅烷偶联剂被覆量应为单 分子层。因而，玻纤布在用硅烷偶联剂进行处理时，要掌握被覆量（玻纤布上偶 联剂含量称为被覆量，通常不超过0.03%）和热定型温度（玻纤布浸渍偶联剂水 溶剂后烘干温度，不同的烘干温度，产品性能有区别）才能达到较佳效果。硅烷偶联剂类型不同，对粘结片的流动度有很大影响。因而对于不同硅烷偶 联剂处理的玻纤布，在使用时，应予充分注意。无捻布、开纤布、起毛布，封边布应用通常玻纤布的玻璃纤维是实心的光滑圆柱体，它本身不存在树脂浸透性问题。 上面说过玻纤布用的每股纱是由400-800根单丝组成的。通常先将纱并股

8、及加捻， 再用来织布。但经过并股及加捻以后单丝之间贴得很紧密，阻碍了胶液对每根单 丝的渗透。对于玻纤布的所谓“浸透性”，就是每根单丝是否都浸到胶液的问题。 于是出现了单股不加捻或低捻度的单股经纱或纬纱，采用这一措施以后，单丝之 间显得比较蓬松，玻纤布对树脂液的浸透性就得到提高。用这种无捻或低捻纱织 出的“无捻布”制造覆铜板，板材的平整度和介电性能、耐蒸煮性能有一定提高。“开纤布”是把已经织造完毕了的玻纤布进行再加工，用高压水（或其他水 作用方式）对玻纤布的经纱与纬纱露在布面的部分用喷水针刺法，使其形成均匀 的扁平状，经过“开纤”后的玻纤布对胶液的浸透性明显提高，但开纤后布面毛 羽会增多。“起毛

9、布”与开纤布做法相似，它除了使露在玻纤布表面的经、纬纱 形成扁平状外，表面层形成一层均匀的微茸毛，这种布上胶时布面不会有胶粒产 生。开纤布和起毛布经纬纱被开松摊平，经、纬纱交叠部的凸起明显减少，由其 制出的覆铜板板面平面性提高，适宜于高密度布线，高精度双面及多层印制板制 作。封边布是将玻纤布两条边浸上某种不溶于丙酮、二甲基甲酰胺等溶剂的高分 子物并烘干。经过这一处理的玻纤布上胶，其两条边可以不必切去，减少了清理 废边的工时，减少了树脂粉末污染，也减少了胶液的消耗。玻纤布上胶玻纤布上胶前，先根据生产产品规格、所用玻纤布厚度设定上胶机各技术参 数，如温度、计量辊间隙、胶液粘度、张力等。对于没有张力

10、设定或张力显示的 老式上胶机，可用手背压玻纤布面，观察布的松紧度。对于厚布可以稍紧些，对 于薄布，则应松些。但不管厚薄布，应控制到布面在上胶过程不会时松时紧，不 会起皱，不会变形等。接布时，为使前后两卷布经纬向互相垂直，以免因接布不整齐而将后一卷布 拉变形，影响产品质量。接布应让两卷布的布边都跟设备某一参照面平行，然后 观察两卷布的纬向是否互相重叠，再闭合接布压机。接布时，普遍采用热固型双 面胶粘带，以提高粘接强度，保证通过胶槽时接头不会被溶剂溶胀而脱开及经过 烘箱时发生裂开。刚开机时及有接头时，计量辊均采用顺转，当生产正常及接头已经过计量辊 后，则改为反转，反转加大计量辊对粘结片挤压度，让胶

11、液更充分渗入到玻纤布 里面去，也可制得表面较为平滑的粘结片。反转速度快，阻力大，挤胶效果强， 但对于强度较低的布则容易造成断布。反转速度慢，效果则相反，通常反转速度 以2-5 m/min为宜。在稳定生产中，若粘结片树脂含量（RC%）比设定值略微有 偏移时，可以不必调计量辊间隙，而通过调计量辊反转速度来微调RC%；当RC% 略微偏大时，可略微加快计量辊反转速度。当RC%含量略微偏低时，可略微放慢 计量辊反转速度。烘箱的温度，通常分为控制温度和烘箱室温度。控制温度指对热源温度实施 控制，来达到控制烘箱温度的目的。而烘箱室温度，指烘箱室上/下通道温度。 控制温度可以是蒸汽、过热水、热空气或热油温度。

12、控制温度常常和烘箱室温度 有差别，所以，生产中应了解烘箱室温度，以掌握生产工艺控制结果。烘箱的温 度不能低于溶剂沸点，以使粘结片上溶剂能完全挥发掉，但也不能为了追求高生 产速度而把烘箱温度调得太高，以免因固化剂、固化促进剂的分解与升华而影响 生产工艺的稳定性和产品质量。有些上胶机制造有热源温度控制，但忽略了烘箱室温度显示。在实际生产中， 受各种因素影响，有可能在热源温度不变情况下，烘箱室温度有所变化。如果没 有烘箱室温度显示，有时热源控制温度虽没有变化，但生产中粘结片GT却不稳 定。这时很难找到不稳定的原因，需经常调整生产工艺条件才能维持正常生产， 不利于生产工艺和质量稳定性的控制。生产过程中

13、，当出现热源控制温度已超过 设定值3C而粘结片GT仍未能维持原生产工艺条件下设定值时，应及时进行设 备维修保养。粘结片横切与堆垛中，要经常进行巡视和调整，以避免堆乱料而造成不必要 的损失。粘结片品质控制（1）粘结片技术性能检测 粘结片生产中主要检测、控制树脂含量（RC%）、 树脂凝胶化时间（GT）、树脂流动度（RF%），挥发物含量（VC%）等，同时要抽 检粘结片中有否 双氰胺微晶析出。RC%测试 在粘结片横向左、中、右位置各切取100 mm x 100 mm试样， 称取质量精确到0.01g），记为W1，该玻纤布干重记为W2，（W1-W2） /W1计算结 果就为粘结片的树脂含量。将W1试样放到6

14、00-800C马弗炉中烧约10min,至玻 纤布发白，取出放于干燥器中冷却，称重即为W2。也可将同一卷玻纤布未上胶 时切取样品称重量为W2。以将粘结片烧去树脂做法较为准确。GT测试 通常GT都在热板上测试，将一定量的树脂粉筛去纤维丝（纤维 丝会影响测试准确性），移到已加热到（171 士 0.5）C热板中心部位，同时启 动秒表，用牙签搅动树脂粉。树脂先熔化，再逐步变稠，此时，可边搅动边用牙 签挑树脂试拉丝，当拉断丝时即为终点，停下秒表，所经过时间即为GT （s）。 GT测试值与样品量、操作者主观因素、搅拌工具粗细、搅拌速度、测试的温度 波动范围、终点判断等因素相关，所以误差较大。而GT值是判断粘

15、结片固化程 度的主要依据。为了提高测试准确性，消除人为误差，有的覆铜板厂采用熔融粘 度指数仪，也有的采用流变仪来测试树脂粉末在某一温度下熔融树脂粘度增大到 某一数值时所需时间。采用仪器检测没有人为测试误差，终点判断准确度高。有 的覆铜板厂直接在生产线上用红外线检测仪检测粘结片固化度，实施检测与控制 同时进行，有利于产品质量一致性。除此之外，也可以通过测粘结片树脂可溶性来判断粘结片树脂的固化程度， 其做法是将粘结片称重为w1，然后将它浸泡入丙酮等对环氧树脂溶解性较强溶 剂中10min以后，将样品取出烘干，称重为Wz，由（W1-Wz） /W1计算出粘结片上 可溶性树脂含量。这也是较为常用的检测树脂

16、固化度的一种方法。上述几种测试结果都与粘结片固化程度相关。高聚物聚合过程可分为A阶、 B阶、C阶三个阶段。A阶时聚合物仍处于可溶、可熔状态；B阶时聚合物部分交 联聚合，部分为可溶可熔状态；C阶时聚合物已交联为体形结构，聚合物为完全 不溶、不熔状态。为了使粘结片在热压成型时既不会流胶太多，操作时间太长； 也不会因交联过度，影响层压质量，而把粘结片控制在B阶状态，也即半固化片 状态。因此粘结片也有人称其为“B片”或“半固化片”。“凝胶”、“粘度”、 “可溶解性”都是粘结片到达B阶程度的一种反映，其测试方法不同，但目标是 一致的。凝胶是聚合物反应到某一程度时，其粘度迅速增大，至形成不溶不熔状态。 在

17、测GT时，树脂粉末熔化，表观很稀，但随着反应进行，反应物开始逐步变稠， 此时有部分高分子物交联，然后迅速转变为粘度很大的凝胶，反应物形成不溶不 熔网状结构。反应物由变稠到转化为凝胶时间与环氧树脂、固化剂、促进剂种类 相关；也与固化剂，促进剂配比密切相关，而以促进剂用量影响最大。反应物粘 度由稠转化为凝胶时间如果太短（通常为促进剂量太多），层压可操作时间不充 分，制品性能不好，基板易出现干花、白斑等。反应物粘度由稠转化为凝胶时间 太长（通常为固化剂与促进剂量不足，流胶不易控制，流胶过多，产品性能不好）。 因此，粘结片固化程度测试对生产工艺设定及生产控制，产品质量一致性具有非 常重要作用。树脂流动

18、度（RF%）RF%是在小压机上，在一定温度，一定压力下，检测试样流胶量。它从另一个侧面反映粘结片固化程度。流胶少，说明固化程度偏 高，流胶多，说明固化程度偏低。它的变化与粘结片树脂熔融粘度变化是一致的。 如果粘结片树脂熔融粘度测试很准的话，RF%可以只作辅助判断。挥发物含量（VC%） VC%检测是先称100mmX100mm试样（精确到0.001g）， 记为W1，把试样放到（1631）C空气循环烘箱中烘15 min,取出试样于干燥器 中冷却至室温后称取质量，记为W2，（ W1-Wz） /W1即为该粘结片的VC%。对 于以双氤胺为固化剂树脂体系，由于双氤胺吸潮性较大，随着粘结片贮存时间延 长，粘结

19、片挥发物含量会加大。如果贮存环境恶劣时，挥发物增加会更快。挥发 物存在会造成制品耐热冲击性能下降。在上胶生产过程中，由于粘结片吸收水气 而影响vC%值可能性较小。如果测试值偏大时，有可能高沸点溶剂未完全挥发或 树脂中低分子物含量偏高，可适当调节烘箱温度或其他相应措施。（2）树脂含量（RC% ）控制 树脂含量均匀性控制对覆铜板厚度精度、平 整度有很大影响。高精度印制板要求覆铜板厚度精度应达到IPC-4101标准中的 三级公差，实际生产中，尚要严格控制产品单点的厚度偏差，只有厚度分散性很 小的产品，才是真正高精度产品。要达到这样高的水平，粘结片RC%的偏差应尽 量小，至少应控制在X0.6%以内（要

20、严格控制产品单点的厚度偏差，粘结片树 脂含量偏差还应更小才有可能）。横向（宽度方向）任何一处的RC%偏差及连续 生产中纵向任何一处RC%偏差均应很小。只有达到这样的控制水平，才能达到上 述板材厚度精度达三级公差，而且任何单点厚度公差都很小的质量水平。而通常 生产中是1-2h才取一次样，这种间断式检验方法的缺点是：从计量辊到横切机 距离通常为数十米至上百米，即粘结片走了上百米以后才取第一次样，而对试样 做一次人工检测需数分钟时间，如检测结果超过设定技术要求，需再调整计量辊 或车速、温度等，这样取样-调整-取样-再调整，浪费相当大；检测的过程是间 断式的，而且两次检侧中间长达1-2h生产过程的质量

21、情况是不知道的。当前后 两次检测结果，后一次为不合格时，两次检测中间生产的粘结片是否可以判定为 合格品或中间部分有多少可以判定为合格品？而且每次检测只检测粘结片左、中、 右三个点，检测点数太少，检测结果不具充分代表性。因此，间断式检测与控制 方法难以做出高精度粘结片。由此，出现了连续检测并反馈控制计量辊开度来控制RC%生产方法。在上胶 生产线中可以用Y射线探测器或B射线探测器，这些探测器探头安装在粘结片 上方，根据它透过粘结片射线或被粘结片反射射线能量，在显示器上直接显示出 被测材料的质量或厚度，因而可计算出粘结片RC%或通过转换直接显示粘结片 RC%。由于探头是沿粘结片横向来回移动，于是可连

22、续测量粘结片横向上各个点 的厚度、质量（或RC%）及粘结片纵向各点的厚度，质量（或RC%）。当测定值 超过设定值时，探头会将信号反馈给计算机控制装置，会驱动微调电机对计量辊 进行微调，使生产形成一个连续检测，连续调节的动态平衡，使粘结片RC% 一直 保持在设定值范围内，因而可以制出高精度粘结片。（3）粘结片树脂固化度控制粘结片树脂固化度是覆铜板生产过程最重要 质量控制指标之一，它与烘箱温度，特别是烘箱横断面温度分布均匀性密切相关。 对于烘箱的上升段，主要是将粘结片含有的溶剂逐步挥发，所以烘箱横断面温度 不必分左、中、右进行控制。对于烘箱下降段，粘结片上面溶剂已基本挥发，在 这一段常用更高温度，

23、一方面让可能残留高沸点溶剂完全挥发，并让粘结片到达 设定技术指标。对于热辐射式烘箱是将烘箱沿横向分成三个温区，通过调节左、 中、右各区温度，来消除粘结片可能出现的横向固化度不一致状况。如果粘结片 出现左、中、右各部位固化程度不一致或纵向出现固化度不一致时，制得覆铜板 就会因固化进程不一致，产生内应力而产生翘曲。有些产品，整张板平整度显得 很好，而切成小板时则部分小板明显翘曲。或者切成小板，常态下也不翘曲，但 当把这些小板放到烘箱中烘烤一定时间以后，层压时固化不足的那些小板就会因 进一步固化而产生翘曲变形。甚至会造成大面积印制板出现局部图形尺寸变化（如收缩）大于其他部位，而可能产生废、次品。因此

24、，保证粘结片横向及纵向 固化度一致性，对提高覆铜板产品质量十分重要。温度设定范围对粘结片质量和生产速度有一定影响。如将烘箱分成上下两个 部分的话，上升段下部温度应稍低一些，让低沸点溶剂逐步挥发。如此处温度设 定过高，低沸点溶剂挥发过快，会使粘结片表面显得不平滑，粘结片表面还会形 成“外焦里嫩”情况。而粘结片内面溶剂继续挥发，会冲破外层而使粘结片出现 “火山口”外观。上升段的上部温度可高一些，以让高沸点溶剂挥发。下降段的 上部分温度可以比上升段上部温度略高一些，以加速粘结片固化进程，提高生产 速度。下降段下部接近粘结片出口，温度不宜过高，以免出烘箱后粘结片温度太 高，产生粘辊现象，或接触冷却辊时，因