PCB压板工艺技术.pdf
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1、1 of 62 压板工艺技术压板工艺技术 2 of 62 特别声明 本教材中提及的工艺控制方法及参数 等仅供培训或参考之用,实际生产控 制工艺请依具体情况而定! 3 of 62 培训目标及内容 培训目标 加深工程技术人员对压板工艺的理解 培训内容 压板材料介绍 排板、层间定位 压板原理及参数控制 压板设备介绍 4 of 62 压板材料介绍 5 of 62 压板材料 ?基材 ?铜箔 ?半固化片( 纤维) 6 of 62 基 材 7 of 62 Cu 半固化片 Cu 基材又称覆铜板(Copper Clad Laminates),它是通过半 固化片在高温高压下将铜箔粘结在一起制成的不同规 格厚度的印
2、刷电路板的原材料 基材 8 of 62 基材在PCB中的功能 PCB用基材,在整个电路板上,主要功能为: 导电 绝缘 支撑 PCB的性能、质量、制造中的加工性、制造成本 及制造水平等,在很大程度上取决于基板材料 9 of 62 基材的分类 按板的增强材料不同可分为:纸基、玻璃布基、复合基和 特殊材料基(如陶瓷基等)四大类 按板所采用的树脂粘合剂不同可分为: 纸基覆铜板常用的树脂有:酚醛树脂(FR2等)、环氧树脂 (FR3等)、聚脂树脂等 玻璃布基覆铜板常用的树脂有:环氧树脂(FR4、FR5等) 按阻燃性能分为阻燃型和非阻燃型二类 按性能分:一般性能CCL、低介电常数CCL、高耐热型CCL、 低
3、热膨胀系数CCL等 10 of 62 公司现时接收标准 12inchX 12inch30 MITSQ010- QA- OI- 001 MITSQ010- QA- OI- 001 MITSQ010- QA- OI- 001 MITSQ010- QA- OI- 001 11 of 62 铜箔 12 of 62 铜 箔 按生产方法不同可分为两类: 电解铜箔 压延铜箔 13 of 62 通过专用的电解机由硫酸铜溶液电解而成。用这种方 法制成的铜箔,一面光滑, 称为光面(Drum Side), 另一 面是粗糙的结晶面,称为毛面(Matte Side)。 电解铜箔 Drum Side Matte Side
4、 光面是印制电路的电路表面,毛面是与PCB基材结合的面 14 of 62 电解生产出的初产品(称为毛箔),毛箔还不能直接用于 生产,需要在毛面的牙尖上瘤化处理 ,称为Bonding treatment。 做瘤化处理的目的: 增大铜面的表面积,加强树脂渗入的附着力。 增大铜与树脂微细胞之间的配位共价键结合力(又称 为范得尔力) 从而增加铜面附着力。 电解铜箔 15 of 62 压延铜箔 纯铜经过多次机械辊轧制成的铜箔。因此,压延铜 箔的两面都是光滑的,对基材的附着力较差,必须 增加表面粗化处理,制作成本高。 16 of 62 铜箔的厚度 铜箔的厚度通常以单位面积内铜箔的重量来表示(oz/ft2)
5、 mil H0.5oz/ft 2 14.2+- 1.4g0.7+- 10% 11oz/ft 2 28.3+- 2.8g1.4+- 10% 22oz/ft 2 56.6+- 5.6g2.8+- 10% 17 of 62 剥离强度(peel strength) 定义:铜箔与基材在高温高压压制后,铜 箔与基材之间的粘合强度,称为剥离强度 要求(常温下) 0.5oz2.0kg/cm 1oz2.0kg/cm 2oz3.0kg/cm 本公司现时要求 :4.0LB/IN 18 of 62 表面糙度 铜箔的粗化面(M面)的粗化度,有两种表示方法: 平均粗化度(Ra) 最大粗化度(Rmax) 一般普通电解铜Ra
6、 为1.4um左右,Rmax一般约为Ra 的9倍 本公司暂无对此项目进行检测。 19 of 62 铜箔外观 要求 无异物、无变色、无铜粉; 无凹坑,凸起; 无皱纹,刮痕; 本公司现时要求: 尺寸12inch X 12inch工作区内针孔、凹点 评分小于30分 20 of 62 纤 维 21 of 62 半固化片 半固化片(Prepreg是Pre- pregnant的英文缩写,即通常所讲的 纤维)是树脂与载体合成的一种片状粘结材料;是玻璃布经 机器(Treater)含浸在配置好的varnish中,经烘干后部分聚合 反应形成的B- stage胶片。 树脂是一种热固型材料,为高分子聚合物,目前常用的
7、为环 氧树脂。它具有三个生命周期满足压板的要求: A- Stage B- Stage C- Stage 22 of 62 A- Stage:是溴化丙二酚+环氧氯丙烷液体环氧树脂 称为A- Stage的树脂,又称为凡立水(Varnish) B- Stage:是用玻璃纤维浸润于A阶的树脂中,经过热风,或 者红外线烘干,部分聚合反应,成为固体胶片,称为B- stage C- Stage:在压板过程中,B- 阶树脂经过高温熔化成为液体, 然后发生高分子聚合反应,成为固体聚合物,将铜箔与基材 粘结在一起,成为固体的树脂叫做C- Stage树脂 由溴化的丙二酚制成的耐燃性环氧树脂称为FR- 4环氧树脂。
8、半固化片 23 of 62 半固化片的特性 树脂含量RC%(Resin content):指半固化片中树脂成分所 占的重量百分比 。 RC%的多少直接影响到树脂填充导线 间空隙的能力,同时决定压板后的介电层厚度。 树脂流量RF%( Resin flow):指压板后,流出板外的树脂 占原来半固化片总重的百分比。 RF%是反映树脂流动性 的指标,它也决定压板后 的介电层厚度 24 of 62 挥发物含量VC%(volatile content):指半固化片经过 干燥后,失去的挥发成分的重量占原来重量的百分比。 VC%的多少直接影响压板后的品质 凝胶时间Gel Time(Gel time):俗称胶化
9、时间,指B- 阶半固化片受高温后软化粘度降低,然后流动,经过 一段时间因吸收热量而发生聚合反应,粘度逐渐增大, 逐渐固化成C- 阶树脂的一段时间。 半固化片的特性 25 of 62 半固化特性对压板的影响 Gel Time实际上也是RF%的一个体现,Gel Time时间越长, 表明树脂流动性愈大,不宜凝胶,这样压板时造成树脂流 失过多,厚度变薄。 Gel Time太短,树脂粘度变化太快, 时间太短,以至出现气泡未被及时赶走的现象。 RF%有一个范围限制:过高,流胶过多,厚度不易控制。 过低,树脂的流动性差,无法填充导线间的空隙。 26 of 62 半固化片的存放 环境对半固化片的影响 温度过高
10、,加快树脂的聚合反应,B- 阶半固化片常温下 较稳定。 温度过低,容易吸收水份进入半固化片中,吸附水加快 固化反应,通常半固化片贮存的温度范围为18 22OC 湿度:湿度 较大导致 VC% 变大,RF%变大,不利于固 化反应,同时易出现分层起泡等品质缺陷。因此,贮存 的湿度范围为:50%- 70% 本公司的存放条件: 温度:213oC 湿度: 60% 27 of 62 以上为公司目前的接收标准(参考TSQ010- QA- OI- 001) 公司常用半固化片 108021162116(HR)76287628(HR) (%)62+- 553+- 557+- 343+- 551+- 3 (%)37+
11、- 528+- 530+- 323+- 530+- 5 (S)140+- 20140+- 20140+- 20140+- 20140+- 20 (%)0.70.60.5 RC=57RC=51 外观要求:无裂纹、无起皱、无潮湿、无其它异物 特性参数要求 28 of 62 选择半固化片的原则 根据多层板的绝缘层厚度要求选择半固化片的种类 考虑压板时树脂填充导线间的空隙 应考虑内层的板面设计,铜面密度,铜箔厚度等因果, 决定RC%的合理范围 根据板面的图形分布,决定RF%应选用高流动性的还 是低流动性的树脂,从而定出RF%的范围。 29 of 62 排 板 30 of 62 排 板 将基材(内层线路
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