棕化层压实用工艺要求规范.doc
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1、word1、目的:规层压工序制程能力的管控。2、围:适用于层压工序制程能力的管控。3、职责:3.1层压工序工艺工程师按规要求管控该工序制程能力;3.2技术中心负责该规的编制与更新。4、模块划分:序号规模块容1制程目标工序产品能力、设备能力、制程能力、产品类型与工艺流程2工序资源工序设备物料资源3根本原理工序药水反响机理、设备作用原理4工艺原如此工序参数设定原如此、生产控制原如此与特殊产品要求5工艺维护工序维护保养容方法和标准6制程监控工序制程监控容与制程测试方法和标准7制程改善制程状态改善方法和途径8偏差处理规和生产实际偏差的处理方法和途径。5、制程目标5.1产品能力:详见附件三层压工序产品能
2、力参数表5.2设备能力:详见附件二层压工序设备能力参数表5.3制程能力:详见附件四层压工序制程能力参数表产品类型工艺制作流程常规板来板棕化预叠叠合压合X-Ray钻靶铣边出板层底铜大于等于20Z板,盲孔板、高频板来板棕化烘板预叠叠合压合X-Ray钻靶铣边出板层过电镀的板来板烘板棕化烘板预叠叠合压合X-Ray钻靶铣边出板6、工序资源6.1设备资源:详见附件六层压工序设备列表6.2物料资源:详见附件五层压工序物料列表7、根本原理层芯板经过棕化处理后,在铜面形成一层均匀的棕色有机金属膜,可增强铜面与半固化片的结合力,同时在高温压合过程中,阻止铜与半固化片的氨基发生反响。产品实现的根本原理有药水作用原理
3、设备作用原理等。棕化反响机理酸洗的主要作用是去除铜外表氧化物,中和剩余退膜液,粗化铜面,保证稳定的微蚀、成膜与着色。酸洗段的主要成分为过硫酸钠NaPS、H2SO4。其反响机理如下:Cu+CuO+H2SO4+Na2S2O82CuSO4+Na2SO4+H2O影响酸洗效果的因素与影响趋势如下:序号影响因素具体影响1NaPS浓度NaPS浓度是影响酸洗段效果的主要影响因素,随着NaPS浓度的增大,微蚀量增大,NaPS浓度过高会影响层铜厚与线宽的控制。2H2SO4浓度H2SO4浓度是影响酸洗效果的因素之一,H2SO4浓度过低,酸洗效果不佳会导致棕化不良。3温度根据阿伦尼乌斯方程:lnk=lnA-Ea/R
4、T。其中k为速率常数,Ea为实验活化能,A为指数因子。当温度越高,速率常数越大,反响速率越大。但温度过高,又不利于药水控制与维护。4喷淋压力喷淋压力影响药水交换速率,喷淋压力过低,酸洗效果不佳会导致棕化不良。喷淋压力过高,易损伤板面。5时间除氧化物、微蚀需要一定的作用时间,酸洗时间过短,酸洗效果不佳会导致棕化不良。碱洗的主要作用是去除铜外表的油污、手指印、轻微氧化物与抗蚀剂残渣。碱式除油剂主要成分为NaOH和H2O。其反响过程是利用热碱溶液对油脂的皂化作用和乳化作用来进展除油。影响碱洗效果的因素与趋势如下:序号影响因素具体影响1除油剂浓度除油剂浓度是影响碱洗段效果的主要影响因素,除油剂浓度过低
5、碱洗效果不佳会导致棕化不良。2温度温度对于碱洗段除油效果影响较大,温度升高虽有助于除油剂皂化作用和乳化作用的发挥,但随温度升高除油剂本身在高温下挥发并且除油剂中的外表活性剂将出现浊点,导致除油效果反而降低。3喷淋压力喷淋压力影响药水交换速率,喷淋压力过低,酸洗效果不佳会导致棕化不良。喷淋压力过高,易损伤板面。4时间除油需要一定的作用时间,碱洗时间过短,碱洗效果不佳会导致棕化不良。棕化线在酸洗、碱洗、棕化之后均有水洗段,主要目的是去除酸洗、碱洗、棕化缸在板面残留的药水,防止污染下一道工序。 影响水洗效果的因素与趋势如下:序号影响因素具体影响1DI水电导率水洗用水必须具备一定的纯净度,即对电导率
6、有要求,当电导率超过一定围,如此会带来离子污染。2水洗时间水洗需要一定的时间去作用,水洗时间不够,如此无法去除板面残留药水,从而引起缸与缸之间的药水污染。3喷淋压力采用喷淋水洗主要是为了全面去除板面各个位置的残留药水,假如水洗压力不当,如此会导致局部区域水洗效果不佳,引发污染。预浸的主要作用是活化铜外表以利于棕化处理快速均匀,增强结合力。预浸段的主要成分为活化剂成分为苯并三唑,乙二醇单异丙基醚和水。影响预浸效果的因素与趋势如下:序号影响因素具体影响1活化剂浓度活化剂浓度是影响预浸段的主要影响因素,浓度过低,活化效果不佳会影响后续棕化效果。2温度根据阿伦尼乌斯方程:lnk=lnA-Ea/RT。其
7、中k为速率常数,Ea为实验活化能,A为指数因子。当温度越高,速率常数越大,反响速率越大。但温度过高,又不利于药水控制与维护。3时间预浸活化需要一定的作用时间,预浸时间不够,活化效果不佳会影响后续棕化效果。棕化的主要作用是粗化铜面并在铜外表形成一层均匀的棕色有机金属转化膜以增强多层板层结合力。棕化的主要成分为苯并三唑、硫酸和水。其反响机理如下:2Cu+H2SO4+H2O2+nA+nBCuSO4+2H2O+CuA+Bn有机物A为:乙二醇单异丙基醚; 其作用机理:1、参与半固化片环氧树脂聚合; 2、与含N的杂环化合物B和金属铜形成化学键。杂环化合物B为:苯并三唑 其作用机理:1、与基体铜结合;2、通
8、过有机物A的桥键与环氧树脂结合;3、化合物B分子之间通过Cu2+以配位键形式连接,增加了棕化层的厚度和平整性。影响棕化效果的因素与影响趋势如下:序号影响因素具体影响1H2SO4浓度H2SO4浓度影响微蚀速率和棕化剥离强度,随着H2SO4浓度的增大,微蚀速率增大,H2SO4浓度过低,微蚀速率低,微观粗糙度小,剥离强度低,H2SO4浓度过高,溶液PH值高,不利于棕化膜在铜面沉积。2H2O2浓度H2O2浓度是影响影响微蚀速率、棕化剥离强度的关键因素,随着H2O2浓度的增大,微蚀速率增大,H2O2浓度过低,微蚀速率低,微观粗糙度小,剥离强度低,H2O2浓度过高,蚀铜量大,不利于层铜厚和线宽控制,棕化膜
9、发红,耐化学性下降。3棕化剂浓度棕化剂浓度影响棕化膜的质量、棕化剥离强度,随着棕化剂浓度的增大,剥离强度增大,棕化剂浓度过低,棕化膜在铜面覆盖率低,剥离强度低,棕化剂浓度过高,剥离强度不再增大,药水本钱增加。序号影响因素具体影响4Cu2+浓度Cu2+浓度影响影响棕化膜的质量、棕化剥离强度,Cu2+浓度过低,不利于棕化膜在铜面沉积,所以新开缸时需保存局部原液,保持一定的Cu2+浓度;Cu2+浓度过过高,缸底或缸壁析出黑色结晶, 药水消耗量大,本钱增加,且剥离强度下降。5温度温度影响微蚀速率,根据阿伦尼乌斯方程:lnk=lnA-Ea/RT。其中k为速率常数,Ea为实验活化能,A为指数因子。当温度越
10、高,速率常数越大,微蚀速率越大。温度过低,微蚀速率低,微观粗糙度小,剥离强度低;温度过高不利于药水控制与维护。6时间棕化时间影响微蚀量和棕化剥离强度,时间过短,微蚀量小,微观粗糙度小,棕化膜不致密,剥离强度低;时间过长,蚀铜量大,不利于层铜厚和线宽控制,棕化膜发红,耐化学性下降,孔口易形成粉红圈。系统名称作用原理作用缸体/段温控系统保证棕化温度参数的准确性酸洗缸、碱洗缸、预浸缸、棕化缸、烘干段过滤系统将药水中的杂物、结晶等滤去,防止喷嘴堵塞,同时防止杂物附在板面导致棕化不良酸洗缸、碱洗缸、预浸缸、棕化缸、水洗缸喷淋系统减少板中间和板边、上下板面的除氧化物、除油等清洗效果差异酸洗缸、碱洗缸、水洗
11、缸自动添加系统自动控制药水添加,保证药水浓度的准确性。其主要有:1、计片添加系统:设定单次药水添加量,根据电眼感应到的做板数量添加药水2、比重添加系统:设定比重控制围,低于比重控制添加点时添加棕化药水酸洗缸、碱洗缸、预浸缸、棕化缸传送系统传送产品的主要载体,传送感应电眼还可用于记录过板数量和卡板警报所有缸体烘板的作用主要表现在以下两个方面:对于层经过电镀的板棕化前烘板的主要作用为去除水分,此阶段的温度和时间可以按参数上限设置。对于棕化后烘板的主要作用为去除水分,防止后续层压板因层芯板吸潮引起的分层等缺陷;增强棕化膜与半固化片的结合力。根本原理有设备作用原理。项目具体容主要设备烘箱作用1、去除水
12、分;2、增强棕化膜与半固化片的结合力。根本原理烘箱通过电能使加热管加热,并通过电机通过风道送风使烘箱部温度达到均匀。影响因素1、温度:温度偏低,除水效果不好;温度偏高,结合力、耐酸性下降;2、时间:时间偏短,除水效果不好;时间偏长,结合力下降,生产效率降低;3、温度均匀性:均匀性差会导致温度差,产生应力。7.3叠合含预叠棕化后需要对层芯板进展预叠和叠合,预叠是通过邦定或铆合等定位方式把层芯板、半固化片按ERP的叠层结构指示信息固定起来,防止后续压合过程滑动出现层间偏位。铆合方式是通过铆钉将层芯板、半固化片固定起来,而邦定方式如此通过高频电磁波穿透层铜网,加以邦定头施加的热量将半固化片熔合,在一
13、定的压力下将层芯板与半固化片固定在一起,其中邦定方式的定位作用强于铆钉铆合方式。对层芯板比拟薄,对位精度要求高的板进展预叠时,优先采用邦定+铆合方式生产,而对超出邦定能力围的、对位精度要求不高的板如此可采用铆合方式生产。叠合是以钢质载板为底盘,放入一定数量的缓冲材料,中间一层别离钢板一层预叠板,预叠板与预叠板、钢板与钢板之间上下左右需对准,再放入牛皮纸与盖板即完成一个开口的组合。叠合产品实现的控制点为层间对位、板面清洁,根本原理有物料作用原理、设备作用原理等。 铆钉的主要作用是完成层芯板与半固化片的固定,防止压合过程出现滑动。影响该作用的因素与趋势如下:序号影响因素具体影响1铆钉长度铆钉长度决
14、定铆合的开花质量,直接影响层间对位。当铆钉过短,铆合过紧,压合时容易撑爆铆钉,从而滑板;当铆钉过长,铆合过松,压合时容易出现层间滑动。2铆钉数量铆钉数量是影响预叠效果的主要因素。铆钉数量少时,固定效果差,压合合时容易滑动。钢板的主要作用在于防止铜箔皱褶凹陷与拆板容易,影响该作用的因素与趋势如下:序号影响因素具体影响1钢板平整度钢板平整度影响层压板厚度均匀性,当钢板平整度不达标时,层压板厚度不均,外表凹凸不平。2钢板洁净度钢板有残胶或污染物时会导致层压板出现压痕。3钢板硬度钢板硬度影响钢板的耐磨性能,硬度低,打磨时易磨损变薄从而影响钢板平整度。4钢板膨胀系数钢板X、Y方向的膨胀系数需要与铜箔的膨
15、胀系数匹配,是引起铜箔起皱的重要因素。 缓冲材料的主要作用在于均热均压、防滑。一般的缓冲材料为牛皮纸。特殊的缓冲材料有如:硅胶片主要用于冷板压合,其可压缩性、均衡压力、温度的性能均优于牛皮纸、pacopad用于铝板厚度较大、形状较为复杂的冷板压合,可防止局部溢胶过多,其导热性与可压缩性均优于硅胶片。影响缓冲材料作用主要为牛皮纸的因素与趋势如下:序号影响因素具体影响1牛皮纸数量牛皮纸数量过少,均热、均压、防滑效果不佳;牛皮纸数量过多,热阻增大,传热速率慢,会影响层压板的升温速率和固化温度。2牛皮纸使用次数高温下牛皮纸会逐渐失去透气特性,均热、均压效果不佳。新旧牛皮纸按一定比例搭配使用,使用4次后
16、应停止使用。3牛皮纸厚度/克重牛皮纸克重、厚度越大,热阻增大,传热速率慢,会影响层压板的升温速率和固化温度。 蜡布的主要作用在于清洁铜箔和钢板,防止出现层压杂物和铜箔起皱缺陷。蜡布质量不佳,掉蜡在铜箔上,引入新的杂物,屡次使用后蜡布变脏会影响清洁效果,需与时更换。设备名称作用原理影响因素铆钉机利用压缩气体在一定的气压下将铆钉打开花,从而完成层芯板与半固化片的铆合。铆合压力是主要影响因素,当压力过小,铆合过松,压合时容易滑板;当压力过大,铆合过紧,压合时容易撑爆铆钉,出现滑板。邦定机P2利用压缩气体在一定的气压下将层芯板与半固化片压紧,再通过邦定发热头传输热量将半固化片熔融,使层芯板与半固化片粘
17、结,其对层芯板与半固化片的固定作用强于铆钉铆合的方式。邦定能量影响半固化片和芯板的熔合情况,邦定能量过低,粘结效果差压合时容易滑板,邦定能量过高,邦定位置半固化片固化过度易出现分层缺陷。磨钢板机在一定的压力下研磨钢板,再通过高压水洗,保证钢板外表的平整清洁。主要影响因素是磨板压力电流控制和水洗压力,压力过小打磨效果不佳,影响钢板的平整度、洁净效果,从而影响到层压板的外观;磨板压力过大,会导致钢板划伤与钢板的厚度变薄、平整度变差。红外线定位系统保证叠合时每层板均处于一样的位置,保证压合时压力、温度的均匀性,防止压合时滑板。无影响因素。压合是在高温高压条件下利用树脂半固化阶段的流变行为,完成对层线
18、路空隙的填充,使各线路层粘结在一起,获得多层印制电路板。产品的控制为层压板外观、厚度、层对位精度、热性能、翘曲度,根本原理有物料作用原理、设备作用原理、产品设计影响。半固化片作用是粘结各层线路层,并起绝缘层的作用。其主要成分是树脂、填充物和玻璃纤维布。1 树脂是热固性材料,应用到PCB主要有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等,目前常用的是环氧树脂。环氧树脂是泛指分子中有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,其环氧基团可以位于分子链的末端、中间或呈环状结构。由于活泼环氧基团的存在,环氧树脂与固化剂在一定的条件下发生固化反响,生成立体网状结构的产物,从而显现出各种优良的性能。最常用的环氧树脂是由
19、溴化的丙二酚制成的耐燃性环氧树脂,称为FR-4环氧树脂。其各组分的作用:单体:常见的有双酚A、环氧氯丙烷等,与固化剂发生交联反响,成为固体聚合物。如双酚A型单体结构如下:固化剂:双氰胺、PN等固化剂,在有促进剂下和树脂发生固化反响。常见的固化反响机理如下:双氰胺作为固化剂时:PN作为固化剂时:促进剂:2-甲基咪唑等,加快单体与固化剂的交联反响溶剂:二甲基甲酰胺、丙酮等.2填充物:碳酸钙、氢氧化铝等,其主要作用是增加阻燃效果、调整Tg和CTE值。3玻璃纤维布:一种无机物经过高温融合后冷却成一种坚硬的非晶态物,然后由经纬纱纵横交织的补强材料。一般采用的玻璃纤维布均是采用平纹布。相比其它布如斜纱、锻
20、纹等组织具有断裂强度大,尺寸稳定性好,不易变形,重量厚度均匀的优点。玻璃纤维布的根本性能有:经纬纱种类、织布密度、厚度、单位面积重量与断裂强度等。半固化片在压合过程中,存在三个阶段:整个压制升温过程,是B-stage树脂从难以流动的粘弹态逐渐变为胶凝状的变化过程。在这个过程中,树脂于高温下进展熔融和流动,并同时完成对玻璃纤维空隙的进一步浸润且赶出气泡。树脂的流动性逐渐增加,随着分子链的不断增长,随即发生交联作用,而随着交联程度的不断增加,它的流动性又成指数规律下降,最后达到不再流动的固化态。多层板生产中,半固化片必须满足填隙充分,排除空气与挥发物,保存一定的介质层厚度,主要的影响因素与影响趋势
21、如下:序号影响因素具体影响1树脂含量树脂含量直接决定填隙填胶效果的可实现性和压板后的介电层厚度,树脂含量低,容易导致缺胶、分层、白斑;树脂含量高,流动度大,填充性能好,但容易造成压合过程中层间滑移。2树脂流动度树脂流动度直接决定树脂能否流动到需要填胶的区域,树脂流动度低,容易导致板留有气泡、分层;树脂流动度高,容易造成压合过程滑板、白边白角、翘曲与铜箔起皱。3凝胶时间凝胶时间反映树脂的固化速度,凝胶时间短,容易导致板留有气泡、分层。4挥发物含量挥发物含量偏高,容易导致板留有气泡、空洞。5存储环境存储环境主要影响着半固化片的性能。温度低,湿度高容易使半固化片吸潮,从而引起分层;较长时间高温放置,
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