PCB压合制程基础知识教学课件

1、 Press process introduction压合制程介绍 Press process introduction压合 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 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 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 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 工艺流程 钻定位孔外形加工外层制作 工艺流程 钻定位孔外形加工外层制作 定位

2、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 定位制程简介 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 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 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

3、不对称设计，目的是启动防止放反作用 A= 7.1120.0254MM B= 4.762 0.0254MMAB 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 RBM 参数控制厚度40mil40milT60MIL温度300 300 300 时间0.30.5分0.60.8分0.81.0分 RBM 参数控制厚度40mil40milT170 C 压合曲线MeltFlowCureCoolTKiss pre 压合的参数控制与作用真空:可以帮助除去溶剂挥发产生的气体,空气和小分子单体残余物。温度： 固化剂DICY在常温下很稳定，温度升高后可迅速固化，实验表明170是理想的固化温度。所以压合时要控

4、制温度在170以上保持一定的时间，使固化反应完全。升温速率： 保持一定的升温速率可以适当地增加树脂的流动性，提高树脂浸润性，并防止因热应力引起的问题压力：抵消挥发物产生的蒸气压。提高树脂的流动性。增加层间粘结力。防止冷却时因热应力导致变形 压合的参数控制与作用真空: 参数控制-真空控制 程序控制： 5 抽真空 通常我们的室温在20 ，因此在压机升温前程序控 制先抽真空 机器设定： min 0.85 表示当真空抽到-0.85时，压合升温开始，一般再经 过5分钟左右，真空会达到-0.99 参数控制-真空控制 程序控制： 5 抽真空 参数控制-温度控制升温曲线一般由四步组成：1 step: 从室温升

5、到PP融化温度 （20 90 )2 step: 树脂流动区域 （90 130 ）3 step: 树脂反映后到硬化点 (130 170 )4 step: 树脂硬化阶段 (170 185C)TC1 step2 step3 step4 step 参数控制-温度控制升温曲线一般由四步组成：TC1 s 参数控制-温度控制Time, minutes四步升温曲线设置原理 ：1 step：PP仍然是固态。所以，升温速率可以相对快一点 建议 6 /min 2 step：此步骤最为关键。PP 融化，并且开始交联。其粘度根据升温速率 的不同而变化。并且升温速率越快，其粘度越小。如果胶流量超过 MM,则有必要降低升温

6、速率。反之，若无流胶，则宜加快升温速率 建议1.5 2.5 /min3 step：粘度依然很高。本步骤之目的是达到硬化温度 建议 6 /min4 step：硬化步骤。达到基材使用之要求。固化时间必须要超过20分钟 （normal TG）。HTG要求超过60分钟，温度控制在170 185 参数控制-温度控制Time, minutes四步升温曲 参数控制-温度控制升温速度对流胶的影响：高速升温其达到最低粘度点较快, 但是其最低粘度较小,其最大流胶 范围较短,这是由于于胶的硬化动 力学决定但是对于同一种胶而言,其升温速度 越大,其流胶越多对于不同的Gel time的材料,Gel time越长,其可利

7、用的流胶时间越长, 所以应使其最小粘度不至过多.因此 应使用较慢升温速度从而达到流胶适 量.短gel time则相反,应使用高升温 速度 SolidLiquidCured B-stage 流动窗口TVTIMETemperatureViscosity高升温速度低升温速度 参数控制-温度控制升温速度对流胶的影响：SolidLi 参数控制-压力控制压力曲线一般由三步组成：接触压力：作用是使熔融树脂浸润，挤出内层间气体和小分子单体，并使树脂填充间隙,提高树脂的熔融粘度。最高压力：主要作用是使固化反应完全，增加层间粘结力冷却压力：消除冷却时板内部的各种应力 参数控制-压力控制压力曲线一般由三步组成： 参

8、数控制-压力控制上压点(加压时间)的控制:从接触压力到最高压力的那一点称为上压点。掌握加压的最佳时机，就可以得到控制芯材的质量上压点(加压时间)对压合品质的影响:如果加压点选在t1之前，处于流体区，树脂的粘度较小，压合后可能出现以下几种情况：流胶，板厚度中间厚边缘薄板边缘因树脂含量少而出现白边滑板织纹显露板树脂含量降低,影响介电性能和绝缘性能板内应力提高，压合后易扭曲变形如果加压点选在t2之后，处于粘弹区，树脂的粘度较大，压制后会有以下几种情况出现：干板，干线，干点气泡芯材层间粘结力减弱，易发生爆板树脂与铜箔间剥离强度减弱粘度时间12固化区粘弹区粘稠区流体区粘度-时间曲线t1t2 参数控制-压

9、力控制上压点(加压时间)的控制:粘度时间 参数控制-压力控制机器压力计算：板面积 * 设定压力 = piston 面积 * 系统输出压力 系统输出压力 = 板面积 * 设定压力 / piston 面积压力表显示压力 = 系统输出压力 / 1.02 板面积： 有实际板材计算得之 设定压力：压合程式设定 piston 面积： 73# 22000cm2 48# 13300cm2 参数控制-压力控制机器压力计算： 压合品质管制Thickness 厚度Tg& Tg 玻璃化转变温度D/S 尺寸稳定性Peel strength 剥离強度Thermal stress 热应力C.T.E. 热膨胀系数 压合品质管

10、制Thickness 厚度 品質管制-Thickness厚度管制厚度测试用测厚仪测量每片板的四个角和一个中点的厚度测试点距板边缘50毫米厚度公差：一般厚度要求 10%目前压合后厚度控制厚度公差要求： 1.5mil标准厚度：以10片板的平均厚度设置标准厚度 品質管制-Thickness厚度管制厚度测试 Tg&Tg(Glass transition temperature)定义:聚合物(polymer,指高分子材料或者树脂等)会因为温度的升降,而造成其物性的变化.当其在常溫下,通常会呈现一种非结晶无定形态(Amorphous)之脆硬玻璃状固体;但是在高温时,却转变成为一种如同橡胶状的弹性固体(El

11、astomer).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） 玻璃態轉移態橡膠態黏彈態溫度模數(彈性模量) Tg&Tg(Glass transition tempe 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; Tg点的特性发生在某个区域 并非是一个明显的点; Tg的测试方法:Differential Scanning Calorimetry (DSC) 热示差法分析法-最常用Measures

12、 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 Tg的测试方法:Differential Scanning Tg测量Tg時,通常测量两组Tg1与Tg2Tg1指从低温升至高温条件下测量的值;Tg2指从高温降至低温条件下测量的值;Tg=T

13、g2-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; Tg测量Tg時,通常测量两组Tg1与Tg2 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 2.4.8Copper Thickness(oz)LaminateThickness .031inchLaminateThickness . 031inch1/3 oz copper4.0 lbs/in4.0 lbs/in1/2 oz co

14、pper6.0 lbs/in4.5 lbs/in1 oz copper8.0 lbs/in6.0 lbs/in2 oz copper11 lbs/in8.0 lbs/in3,4,5 oz copper12 lbs/in9.0 lbs/in Peel strength 剥离強度测试铜箔与PP层的附著 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 2.4.13.1 Thermal stress热应力对板材与结构的一种耐热性 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

15、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 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 压合潜在问题 白边白角 气泡 分层 板弯板翘 织纹显露 压合潜在问题 白边白角 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用，并要求封包排版必须沿镭射

16、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） 压合潜在问题-白边白角 原因： 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 压合潜在问题-气泡 原因： 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

17、层板或PP上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 压合潜在问题-分层 原因： 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 压合潜在问题-板弯板翘 原因： 压合潜

18、在问题-织纹显露 原因： 树脂流动度大或储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 压合潜在问题-织纹显露 原因： 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 压合异常处理-潜在问题 加热盘不加热 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 压合异常处理-加热盘不加热 现象： 压合异常处理-加热

19、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，

20、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 压合异常处理-加热盘不加热问题改善： 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

21、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 压合异常处理-底盘热电偶掉0 可能原因： 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 压合异常处理- 3#，4#热电偶掉0 可能原因： 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，

22、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（normal板170，HTG板180）时，按F1报警取消，继续生产 压合异常处理-压力下降或升高现象： 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 压合异常处理-不抽真空可能原因： 钻定位孔制程简介 根据内层板上设计的target，利用

23、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 钻定位孔制程简介 根据内层板上设计的target，利用X- 设备 ADT motonolic 设备 ADT 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 定位孔方式 中央基准方式： 控制要点-钻针寿

24、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 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 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M/Cspec频率ADT5um 每月一次motonolic0.001” 每月一次 控制要点-机器精度 良好的机器精度可以确保所钻定位孔 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： 2mil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

25、针后，取一片板测量 品质管制-孔径保证所钻的定位孔孔径符合要求 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 品质管制-孔间距保证所钻的定位孔间距符合要求 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 品质管制-孔位保证所钻的定位孔位置符合要求 品质管制-孔位保证所钻的定位孔品质