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pcb压合 全面解析电路板压合技术 捷多邦总结线路板压合经验

压合工艺

压合工艺各流程如下:

  1. 主要流程 : 棕化→开PP→预排→排板→压合→拆板→成型→FQC→IQC→包装。
  2. 特殊板材: (1)HTg料 随着电子信息工业的发展,印制板的应用领域越来越广,对印制板性能的要求也日趋多样化。除具有常规PCB基材的性能外,还要求PCB基材能在高温下稳定工作,而一般FR-4板由于其玻璃转化温度(Tg)均在150℃以下,不能在高温环境下稳定工作。 在一般FR-4板材的树脂配方中引入部分三官能度及多官能度的环氧树脂或引入部分酚醛型环氧树脂使其Tg由125~130℃提高到160~200℃,即所谓的High Tg。 High Tg可明显改善板子Z轴方向的热膨胀率(据相关资料统计在30~260℃的升温过程中普通FR-4的Z轴方向CTE为4.2,而High Tg的FR-4仅为1.8),从而有效保障多层板层间导通孔的电气性能; (2)环保型覆铜板在生产、加工、应用、火灾、废弃处理(回收、掩埋、 燃烧) 过 程中,不会产生对人体和环境有害的物质,具体表现为: ① 不含卤素、锑、红磷等。 ② 不含铅、汞、铬、镉等重金属。 ③ 燃烧性达到UL94 V-0级或V-1级(FR-4)。 ④ 一般性能达到IPC-4101A标准。 ⑤ 要求节能、能回收利用。
  3. 内层板氧化(棕化或黑化): 芯板要做氧化反应并清洗干燥之后才能去压合,作用有二点: a、增加表面积、加强PP与表铜二者之间的附着力(Adhension)或固着力(Bondabitity)。 压合工艺培训讲义 PAGE3 OF 6 b、在裸铜表面上产生一层致密的钝化层(Passivation),以阻绝高温下液胶中 胺类对铜面的影响。
  4. 胶片(Prepreg): (1)、组成:由玻纤维布及半固化树脂所组成的薄片,高温时再固化,为多层 板的粘合材料; (2)、种类:常用PP有106、1080、2116及7628等种类; (3)、主要物性有三种:胶含量(Resin Flow)、胶含量((Resin Content)、胶 化时间(Gel Time)。
  5. 压合结构设计: (1)、优先选用厚度较大的thin core(尺寸稳定性相对较好); (2)、优先选用成本低之pp(对于同种玻璃布型prepreg,树脂含量高低基本不影响价 格); (3)、优先选用结构对称; (4)、介质层厚度>内层铜箔厚度×2; (5)、1-2层及n-1/n层间禁止单张使用低树脂含量prepreg,如7628×1(n为层数); (6)、对于有5张或以上的半固化片排在一起或介电层厚度大于25mil,除最外层 与最里层使用prepreg外,中间prepreg用光板代替; (7)、第2层、n-1层为2oz底铜且1-2层及n-1/n层绝缘层厚度<14mil时,禁止使 用单张prepreg,最外层需用高树脂含量prepreg,如2116、1080; (8)、内层铜1oz的板,1-2层及n-1/n层使用1张prepreg时,该prepreg需选用高树 脂含量,除7628×1外; (9)、内层铜≥3oz的板禁止用单张PP,一般不用7628,须使用多张树脂含量高的 prepreg,如106、1080、2116…… (10)、对于含有无铜区大于3″×3″或1″×5″的多层板,芯板间一般不单张使用 prepreg。
  6. 压合过程: a、传统法 典型做法是单床冷上冷下,在温度上升的期间(约8分钟)用5-25PSI的稳压软化可流动的胶逐渐将板册中的气泡赶走,到了8分钟后胶的粘度已渐大故要提高压力至250PSI 的全压力将最接近边缘的气泡也挤出去并在170℃的高温高压下继续使树脂进行延键及侧键架桥之硬化45分钟,然后在原床口保持原压降温约15分钟做稳定处理,当板子下床后还要在140℃烤箱中烤3-4小时,进一步硬化。 b、树脂的改变 四层板增多后,多层压合发生很大变化。为符合情势,环氧树脂的配方及胶片的处理也配合改变,FR-4环氧树脂最大的改变是增多其凡立水中的加速剂的成分及添加酚醛树脂或其他树脂,使浸孕干固在玻璃布上的B-Satge环氧树脂的分子量稍有增大,且 压合工艺培训讲义 PAGE4 OF 6 有侧键产生而有较大的密度及粘度,又让此B-Satge再往C-Satge进行的反应性降低,使在高温高压之流量减少,可用这转化时间增长,因而适合大量压板法之多叠高大板面之生产方式而改用较大的压力,且完成压板后之四层板也比传统环氧树脂有更好的强度,如:尺寸稳定性、抗化性、抗溶剂性。 c、大量压板法 目前都是冷热分床的大型化设备,少则四个开口,多则十六个开口,几乎全是热进热出,先做100-120min的热硬化后再迅速同时推到冷床上,在高压下冷压稳定约30-50min,即完成全部压合过程。
  7. 压合程式设定 压合程式由Prepreg基本物性、玻璃转化温度及固化时间确定; (1) 固化时间、玻璃转化温度及升温速率直接影响压合周期; (2) 一般高压段压力设置为350±50 PSI;

压合机使用

压合工艺主要使用到的还是压合机,而压合机压力的均匀性和温度的均匀性对压合的品质影响相当之大,而如何通过试验的方式定期地检测其稳定性,从而保证产品的压合品质呢。论坛里有就这个问题进行的相关讨论,现将其中的讨论结果综合如下:

  1. 压力的均匀性测试方法:对于压力均匀性测试,有一种专门的感应纸,作用相当于老高的复印纸,效果好一些,不过价格非常贵。另外还可用标准的铅条排列在压机内测试,结束后测量各铅条的各段的残厚也可以知道压机的均匀性,并且数值可以量化。另外,比较老土的方法是使用复写纸放在一张白纸上面,进行压合的操作,然后检查经过压合后白纸上留下的印痕,就可以知道压机平台哪个位置压合不足,哪个位置压力均匀了。
  2. 温度的均匀性测试方法:使用热电偶温度计,多制作几条热电偶线,然后根据平台的位置,采用九点或更多点的放置,加压后记录每一个位置的温度数据,然后统计数据并制作成图表的形式,可以很直观方便地看出整个压合平台的温度均匀性情况。同时还可以通过多次测试,得到温度重现性的变化状况,从而系统地评估压合机的性能。

多层PCB板压合

各单片层必须要压合才能制造出多层板。压合动作包括在各层间加入绝缘层,以及将彼此黏牢等。如果有透过好几层的导孔,那么每层都必须要重复处理。多层板的外侧两面上的布线,则通常在多层板压合后才处理。处理阻焊层、网版印刷面和金手指部份电镀接下来将阻焊漆覆盖在最外层的布线上,这样一来布线就不会接触到电镀部份外了。网版印刷面则印在其上,以标示各零件的位置,它不能够覆盖在任何布线或是金手指上,不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。金手指部份通常会镀上金,这样在插入扩充槽时,才能确保高品质的电流连接。