多层印制板层压工艺技术及品质控制(二)

1、多层印制板层压工艺技术及品质控制（二）3 层压过程之品质控制简介 31 前定位系统层压过程品质控制 311 半固化片来料品质控制 凡新购进的1080型或2116型半固化片，为掌握压制的具体工艺方案和检验材料是否符合要求，应对材料性能进行测定。在材料入库保存期超过三个月后，由于材料随着存放期延长产生老化现象，也应进行测试以判定材料是否适合生产需要。具体性能测试有树脂含量测试、树脂流动度测试、挥发物含量测试和凝胶化时间测试。 (1)树脂含量测试 取样 试样为正方形，其对角线平行于经纱斜切而成，尺寸为44英寸，共计三组，每组重量大于7克。其中一组切自半固化片的中央部位，另两组分别切自半固化片的两侧，

2、但到边缘的距离不得小于1英寸。 测试 把试样放入坩埚中(坩埚应先称重)一起称重，精确至1mg，连同坩埚放入马福炉中加温至500600，灼烧时间不少于30分钟，从炉中取出坩埚和残渣，放入干燥器里，冷却至室温，称重量精确至1mg。 注：炉温应控制在不造成玻璃布有熔融现象，而且树脂应完全灼烧呈全白状态，否则应延长时间或调整温度重新制作。 计算 G()(m1m2)/m1100 式中：G半固化片树脂含量百分数；m1试样重量；m2失去树脂后玻璃布重量。 记录 将测试的三组试样，分别记录结果。 说明：如果没有马福炉，可作一般精度的测试。样品用浓硫酸将树脂彻底溶解后，用水洗涤干净，100110烘干，取样品原重

3、与失去树脂后重量，按上述公式计算。 (2)树脂流动度测试 取样 试样为正方形，边长44英寸，精确至0.01英寸，切割方向为对角线平行于经纱斜切，样品总重20克为一组，共3组。重量精确至0005克。 测试 每组以布纹方向一至叠合在一起，放于两平板模具内，压机预热至1705，入模立即施压力(11.5)106Pa/cm2，压力升至最大值约为5秒钟，保温保压20分钟，开机取件冷却至室温。 切取一个正方形，其边与试样对角线平行，边长为2倍的2的平方根0.01英寸，或切成3192001英寸的圆，圆心为试样对角线交点。 用分析天平称取小方块重量，精确至0005克。 计算 n()(m12m2)m1100 式中

4、：n树脂流动度；m1试样切片初始重量(20)；m2小块取样的重量。 (3)挥发物含量测试 取样 试样为正方形半固化片，尺寸为44英寸，裁切方向为对角线平行于经纱，每个试样的一个角冲上一个直径18英寸(3175mm)孔，每种半固化片切取三块试样，切取试样时，两边离半固化片边缘距离不小于1英寸。 测试 用分析天平称试样重量，精确至1mg。然后用金属小钩把试样挂在1632的恒温鼓风干燥箱内15分钟。从烘箱中取出试样置于干燥器里冷却至室温。用分析天平对试样称重时，环境相对湿度应低于65，快速称重，精确至1mg。 计算 W()(m1m2)m1100 式中：W挥发份百分数；m1干燥前试样重量，g；m2干燥

5、后试样重量，g。 (4)凝胶化时间测试 测定用设备 凝胶化时间测试仪。 取样 按前同样方法裁切200mm200mm试样三张。 测定 取一张半固化片试样，从中取出树脂粉约015克，放入已加热恒温在1703的钢板平底孔中，用不锈钢或玻璃棒搅拌，从熔融状态直至拉起树脂能成为不断的丝状物，即为已固化。记录树脂粉由熔融状态至能拉起树脂间的时间，即为凝胶化时间。三件试样分三次测试，取三次时间的算术平均值为准。(在每做完一次测试后，应立即消除废胶，清洁平底孔。) 31.2 内层单片黑化质量控制 3121 微蚀速率控制范围及方法 (1)控制范围：10-2.0mcycle (2)测试方法： a.FR4双面无钻孔

6、基板，并清洁其表面； b.切成10cm10cm试片，并钻一小孔； c.100下烘10min，并在干燥器中冷却至室温； d.称重W1； e微蚀液中处理，清洗并在100下干燥10min； f在干燥器中冷却至室温； g称重W2； h微蚀速率(W1-W2)5.6（mcycle） 3122 黑化称重控制范围及方法 (1)控制范围：0.2035mg/cm2 (2)测试方法： a.FR-4双面无钻孔基板，切成72cm72cm试面； b随生产板挂入缸内，黑化水洗后取出； c100下烘10min，并在干燥器中冷却至室温； d称重W1； e用10H2SO4溶掉黑膜，水洗净； f：100下烘10min，并在干燥皿中

7、冷却至室温； g称重W2； h黑化称重(W1-W2)mg100cm2。 3123 内层单片黑化操作过程控制记录(参见下表4)表 4 多层印制板内层黑化操作过程控制表令 号图 号数 量图形面积总图形面积：操作参数控制温 度除 油微 蚀预 浸黑 化还 原备 注：操作者： 监监控者：年 月 日 31124 增加内层结结合力、减少少楔形空洞及及粉红圈缺陷陷的产生 在制造造多层印制板板的制程中，许许多年以来，铜铜表面的氧化化(或黑氧化化)工艺是内内层板铜表面面处理所普遍遍采用的标准准。由于处理理后的表面状状况，铜的氧氧化层表面对对于内层单片片与半固化片片间提供了较较高的结合力力。但随着印印制电路技术术的

8、发展（如如更高的层数数、更细的线线宽及间距、更更小的孔径和和盲孔的出现现），传统的的黑氧化技术术竭尽所能而而难再上一层层楼。 此外，新新的印制板制制造工艺技术术的出现，如如直接电镀技技术的迅猛发发展，对黑氧氧化提出了更更高的要求。在在传统的多层层印制板PTTH制程中，多多层板内层孔孔环之黑化层层侧缘，常受受到各种强酸酸槽液的横向向攻击，其微微切片截面上上会出现三角角形的楔形缺缺口，称为楔楔形空洞(WWedge Void)。若黑化层层被侵蚀得较较深入时，甚甚至会出现板板外也可见到到的粉红圈(Pink Ring)。对于这种种Wedgee Voidd发生的比例例，“直接电电镀”要比传传统的“化学学沉

9、铜”发生生的更多，原原因是化学沉沉铜槽液为碱碱性，较不易易攻击黑化膜膜，而直接电电镀流程(含含钯系、高分分子系或碳粉粉系等)多由由酸槽组成，在在既无化学沉沉铜层之迅速速沉积层，又又无电镀铜之之及时保护下下，一旦黑化化层被攻击成成破口时，将将会出现Weedge VVoid，直直至出现Piink Riing。 (1)鉴于上述原原因，安美特特公司推出了了旨在提高多多层板层间结结合力的“MMultibbond体系系”。具体流流程如下： 除油油微蚀活活化黑氧化化还原(MMultibbond SSR)增强强(Multtibondd Enhaancer) 通通过使用Muultiboond SRR和Multt

10、ibondd Enhaancer改改进并发展了了Multiibond处处理工艺，可可有效增加对对酸侵蚀的抵抵抗力。 Mulltibonnd SR作作为还原液能能将在氧化浴浴中形成的氧氧化铜(或氧氧化亚铜)还还原成金属铜铜： Cu2+十2e-Cu Cu+十le-Cu 试验证证明，氧化表表面未经还原原处理，则有有粉红圈现象象；而氧化表表面经Mulltibonnd SR还还原处理后，则则没有粉红圈圈现象产生。 当还原处理后的板处于湿、热环境下时，再次被氧化的可能性很大。Multibond Enhancer专门被用来阻止经Multibond SR还原处理后的表面再次被氧化。其结果是，经Multibon

11、d Enhancer处理后，抵抗酸侵蚀的能力得到了进一步的提高、黑化处理后板直至层压这一段的存放时间得以延长、消灭了粉红圈现象、在随后进行的制程中无楔形空洞出现。 (2)宝利得科技有限公司(Polyclad Technologies)针对粉红圈现象的产生，也提出了相应的对策。在传统的黑氧化制程上，增加黑氧化后处理，采用黑氧化还原剂(Enbond Xtra)进行，也达到了提高结合力，消灭了粉红圈现象的出现。 (3)为进一步解决多层板内层之黑化膜易受酸液攻击，而出现楔形空洞与粉红圈；黑氧化结晶之厚度不易掌控，细密线路中容易出现短路，内层板厚度小于02mm，造成制作上持取的难题。安美特公司新近推出了

12、水平棕化的Bondfilm制程，并开发了薄板输送与槽液喷流技术。它具有以下特点： 仅需三站、数分钟内即可完成全部处理，省水、省电； 除油(BondFilmTM Cleaner) 活化(BondFilmTM Activator)BondFilm(BondFilmTM Part A十B) 可高速稳定的进行超薄板(50)的制作； 具有最佳的有机金属膜之耐酸性，见下表5；表 5 有机金金属膜之耐酸酸性对比Non Redduced OxideeReducedd OxiddeBondFillmAcid reesistaance（ssecs）357080400 可提提高内层的固固着力； 增长长压合前所需需的

13、等待时间间； 操作范围围宽广，药液液寿命长。 31.3 正正式生产前之之试压 为保证多多层印制板的的层压质量，每每批半固化片片投产压制前前，应拟订具具体压制的工工艺方案进行行试压，试件件进行厚度测测量、耐焊性性能试验、分分层起泡状态态的评定及抗抗弯强度测量量，符合产品品性能要求后后，方可正式式进行产品压压制。(试压压用的内层单单片可用同批批产品中有断断线、图形精精度超差等废废品板，但其其它处理工艺艺完全符合成成品单片要求求。) 3.14 层压板板之质量控制制要数 (1)层层压后板面铜铜箔与绝缘基基材的粘接强强度测试； (22)将外层铜铜蚀刻掉，检检查多层板内内层应无肉眼眼可见的分层层、起泡、显

14、显露布纹、露露纤维和起白白斑； (3)耐耐浸焊性：22606的焊锡或硅硅油中浸渍220秒钟，无无分层起泡现现象； (4)压压制件应保留留足够的胶量量，板子的静静抗弯强度不不低于1.66108Pa； (5)内内层图形相对对位置和各层层连接盘的同同心度必须符符合设计要求求； (6)压制制后的多层板板厚度应符合合设计图纸或或工艺卡的具具体规定； (77)板面应平平整，其扭曲曲或弓曲最大大量为对角线线的05； (8)外层层铜箔上应无无环氧树脂、脱脱模剂或其他他油脂污染，铜铜箔表面应无无划伤的痕迹迹，无杂质造造成的压坑； (9)粘结层层内应无灰尘尘、外来物等等异物； (100)废边切除除不得损坏定定位孔

15、，外边边与孔口距离离不少于3mmm。压制的的流胶也不得得损坏定位孔孔，孔口无流流胶引起的凸凸起现象； (111)凡因装装模引起的位位置颠倒、层层间错位不重重合，在后道道工序(蚀刻刻后)可观测测到时，均属属压制废品。 315 多层板层压操作过程控制记录（参见下表6）表 6 多层印印制板层压过过程控制表操作者_监控者 _工作令号制造时间层 数生产数量面 积叠板数半固化片代号半固化片张数压板机号牛皮纸数量初压时间初压压力全压时间全压压力压制温度真 空备 注 3.11.6 针对对多层印制板板翘曲的几项项措施 由于PCCB产生翘曲曲的因素很多多且复杂，PPCB翘曲度度大多是诸多多因素综合的的结果。以下下

16、仅从多层印印制板制作的的工艺角度进进行简单介绍绍： (1)在不不影响板厚的的前提下，尽尽量选用厚度度大的环氧玻玻璃布基材以以及半固化片片。厚度大的的玻璃布意指指单股粗织成成的玻璃布，在在织布和浸渍渍树脂的过程程中抗张强度度大，拉伸小小，因而其热热应力小，制制成的PCBB翘曲度小。 (2)在内层单片进行图形制作前，需进行应力释放之预烘处理。一般控制温度在120左右，烘烤4小时，待其冷至室温后再出板。 (3)排板操作时，半固化片需对称铺设。半固化片是由玻璃布涂覆环氧树脂而成的，玻璃布的经向在织布、涂覆树脂、烘干等过程中，均处于张力状态，因而经向的热膨胀系数大于纬向的热膨胀系数；同时，上、下两面之热

17、膨胀系数也有差别。因此，采用对称原理铺设半固化片，由于镜面效应应使热应力互补或抵消。可明显降低多层印制板的翘曲度。 如一种四层板的排板方式：H2733(22)72H。其中：“2”代表半固化片1080，“7”代表半固化片7628，“H”指铜箔厚度为050Z，“33”为内层单片的厚度(33mil)，“(22)”指内层单片表面铜箔厚度为20Z。 (4)考虑到内层单片与半固化片之经纬向匹配问题对多层印制板翘曲度的影响，对采用四槽销钉定位的6种规格尺寸的内层单片、半固化片及铜箔的下料方式、尺寸等绘制了简单示意图(参见图二)，便于过程质量控制。图 二 多层板板内层单片、半半固化片、铜铜箔下料方式式示意（单

18、位位：cm，未未注尺寸）1、多层板尺寸寸：305 X 2544（12 X 100）（1）单片：440X 48下料方式：数量：4 X 4=16块块（2）半固化片片尺寸：265 X 3144.25(11257/44=314.25)(3)铜箔尺寸寸：315 X 26552、多层板尺寸寸：330 X 2800(13 X 111)(1)单片：440 XX 48下料方式：数量：3 X 4=12块块（2）半固化片片1257/4-314.225（3144.25-2290)X44=97.000(去掉）尺寸：340 X 29003、多层板尺寸寸：406 X 3055(16X 12)(1)单片：336X 48下料方

19、式：数量：3 X 3=9块（2）半固化片片：尺寸：419 X 3155(12577/3=4119)(3)铜箔尺寸寸：415 X 31554、多层板尺寸寸：356 X 2555(14X 10)(1)单片：440X 48下料方式：数量：4 X 3=12块块（2）半固化片片1257/3=419（4419-3665）X 33=162（去去掉）尺寸：365 X 2655（3）铜箔尺寸寸：365 X 26555、多层板尺寸寸：457 X 3655(18X 14)(1)单片：336X 48下料方式：数量：2 X 3=6块（2）半固化片片1257/3=419（4419-3665）X 33=162（去去掉）尺寸

20、：470 X 3655(3)铜箔尺寸寸：470 X 36556、多层板尺寸寸：560 X 4855(22 X 199)(1)单片：440X 48下料方式：数量：2 X 2=4块（2）半固化片片1257/2=628.55（628.5-5700）X 2=117（去去掉）尺寸：570 X 4955（3）铜箔尺寸寸：570 X 4955 (5)层压过程中中，施压方式式和压力大小小对层压板的的翘曲度有较较大影响。试试验证明：在在采取两段加加压方式(低低压8100分钟，高压压90分钟。)进行层压操操作时，若将将高压阶段之之后30分钟钟进行适当降降压处理(热热压压力下降降约20)，有利于消消除高压产生生的机

21、械应力力，均衡基板板压合时因压压力损降不同同而造成之不不同区域残余余应力间的差差异，对改善善基板之尺寸寸稳定性及翘翘曲十分有利利。 (6)导导制层压板翘翘曲的应力主主要由温度和和压力的差异异所引起。影影响印制板上上温度均匀分分布的因素主主要有：温升升速率、印制制板层数和印印制板大小等等。升温速度度快、生产印印制板的层数数多、印制板板的面积大都都容易引起温温度差异。尽尽管采用缓冲冲纸或硅橡胶胶垫可以缓解解此差异，但但仍不能消除除。温度高的的地方先固化化，而温度低低的地方仍处处于熔融状态态，这样就形形成了一个“bbottomm streess”，这这就是形成翘翘曲的原因。因因此，热压时时需根据具体

22、体情况采取一一定的温升速速率(一般控控制在488minn)，这对基基板的尺寸稳稳定性和避免免翘曲的产生生是有利的。 (7)热压操作后的冷压操作，对降低翘曲度有较大作用。由于铜箔、玻璃布及环氧树脂的热膨胀系数的差异，必须采用适当的降温速率，使固化后的树脂有一定时间来松弛残余热应力，特别是固化树脂的玻璃态转化温度附近，应尽可能使用较低的降温速率。 (8)印制板在其整个生产过程中，总会存在残余应力而导致PCB翘曲。采用热压释放残余应力、改善PCB翘曲度，是目前普遍应用的方法。由于PCB在层压后或加工中的残余应力为束缚状而非松弛态，即层压板的翘曲度还未充分表现出来。如果在一定的加热条件下，适当加上一定

23、的压力来“诱导”残余应力，使其延着水平(x、Y)方向释放，但抑制或阻止Z方向的释放。这样做可明显改善PCB的翘曲度。(采用热压释放残余应力的压力，一般为层压压力的1/415。) (9)层压时，各基板间所用之金属隔板的种类对层压板的翘曲度有一定影响。其主要有以下作用： 均匀分布热量，解决由于各层铜量分布不均所造成的传热均勺性问题。因受热不均会造成树脂固化不均而引起之压合后基板翘曲； 隔离每个opening间的多层板，以使压合后之板能容易分开。 鉴于上述作用，除要求其硬度高、平整性好外，更重要的是其传热性要好，热膨胀系数比较接近环氧树脂以减小热作用界面间的热应力。比较环氧树脂坡璃布极、铝板和钢饭之热