多层印制板层压工艺技术及品质控制Word文件下载.docx
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≤209.55
≤234.95
≤438.15
坯料板尺寸
X
12″
304.8
13″
330.2
14″
355.6
16″
406.4
18″
457.2
22″
558.8
Y
10″
254
11″
279.4
19″
482.6
定位槽中心距尺寸
2XY
11.25″
285.75
12.25″
311.15
13.25″
336.55
15.25″
387.35
17.25″
438.15
21.25″
539.75
2YA
9.25″
234.95
10.25″
260.35
13.25″336.55
18.25″
463.55
光绘标靶尺寸
r′
3.5″
88.9
4″
101.6
4.5″
114.3
5.5″139.7
8″
203.2
2.1．2．1详细工艺过程
按前定位系统进行的多层印制板的层压，过去大多采用全单片层压技术，在整个内层图形的制作过程中，须对外层之单面进行保护，不但给制作带来了麻烦，且生产效率低；
尤其对于四层板会产生板面翘曲等问题。
现普遍采用铜箔的复合层压技术，每开口可压制2~3块，提高了生产效率，也从根本上解决了四层板制作中的板面翘曲问题。
（若采用后定位系统进行层压，尽管还是采用相同的压机，由于不采用笨重的模具，原压机每开口甚至可压制6块多层板。
）下面仅就采用铜箔的复合层压技术进行简单介绍。
（1）半固化片准备
半固化片由杭州临安国际层压板材有限公司提供。
规格参见表2。
表2
半固化片（PREPREG）
型号
1080
2116
树脂含量%
62±
5
52±
4
凝胶化时间（s）
140±
20
20
流动度%
38±
30±
5
厚度（mm）
0.06~0.07
0.10~0.11
[注]半固化片准备注意事项：
①在清洁无尘的环境，将卷料切成条料，然后用切纸刀裁切成单件，尺寸按单片坯料长宽各放大10mm；
②在定位孔位置，成叠用台钻打定位孔，孔径比定位销直径大1．5~2．0mm；
③凡半固化片上出现有纤维折断、大颗粒胶状物、杂质等缺陷的应予剔除，操作应戴清洁的细沙手套，严禁手汗、油脂污染；
④裁切半固化片时，要戴口罩，以免吸入树脂粉。
宜穿长衫裤，避免树脂粉粘在皮肤而导致痕痒或过敏。
同时，应避免树脂粉进入眼睛；
⑤裁切加工好的半固化片，应及时放于1×
10-1乇以上的真空柜中，排除挥发份及潮湿，禁止放入烘箱或冰箱保存与去湿，防止老化、粘结。
在真空存贮柜中排湿应大于48小时；
⑥对新到半固化片应进行性能测定。
随着保管期的增长，材料老化，直接影响流动度和凝胶化时间，它与产品质量密切相关，是工艺参数确定的基础。
有关性能测定方法和计算，详见质量控制部分。
（2）内层单片的黑化及干燥
①内层印制板黑化工艺流程
上板→除油→水洗→水洗→微蚀→二级逆流水洗→预浸→黑化→水洗→水洗→还原→热水洗→水洗→下板
②采用安美特公司提供之黑化溶液；
③微蚀速率控制范围：
1．0—2．0μm／cycle。
方法参见质量控制部分；
④黑化称重控制范围：
0．2—0．35mg/cm2。
⑤外观干燥后，表面呈黑色，轻擦无黑色粉末落下；
⑥检验层压后作抗剥强度试验，抗剥强度应在2．0N／mm以上；
⑦黑化后的单片用挂钩吊挂于电热恒温干燥箱中，90~100℃，烘干去湿至少60分钟。
（3）装模前的其它要求
①新领的压模应用汽油将保护油脂清洗干净，在用的模具应清除表面粘污的树脂粉尘，清洗过程不得划伤表面，模具表面不得有凹坑和凸起的颗粒；
②用0．05mm聚酯薄膜作脱膜料，防止流出的环氧树脂与压模粘结，切料尺寸约大于压模15~20mm，在定位销部位冲孔或钻孔，孔径大于定位销2mm；
③电炉板应垫以10层左右的牛皮纸，一方面为传热缓冲层，同时保护炉板不致拉伤。
对于不平整的模具、销钉高出上模、模具尺寸小于200mm×
200mm者，应有相应措施，否则不允许直接施压，防止造成局部变形，损伤炉板平整度；
④半固化片填入的张数应根据内层单片的总厚度、产品设计厚度要求或工艺卡片标注的工艺要求、压制时所实际采用的半固化片型号、实际性能和试压后的实际厚度来决定（填入的半固化片，1080不得少于2张，防止因胶量不足引起的微气泡现象）；
⑥对于重量较大的模具，进出模时防止砸伤。
（4）入模预压
入模预压之前，压机应先升温至1752℃，以保证入模后立即开始层压。
①100TPHI压机：
预压压力：
0．8~1．5Mpa（8~15公斤／平方厘米），时间：
4~8分钟；
②140T真空压机（OEM公司）：
0．56~0．7Mpa（80~100磅／平方英寸），时间：
7~8分钟；
预压后挤气1分钟；
③入模后施加的预压压力，大小一般由半固化片情况决定。
当半固化片流动度降低时，可适当加大预压压力。
④预压阶段时间受半固化片的特性、层压温度、缓冲纸厚度、印制板层数和印制板的大小影响。
如果预压周期太短，即过早地施全压，会造成树脂流失过多，严重时会缺胶、分层；
如果预压周期太长，即施全压太晚，层间空气和挥发份排除的不彻底，间隙未被树脂充满，便会在多层板内产生气泡等缺陷。
因此，把握压力变动时机很重要。
当半固化片流动指标低于30％时，应缩短预压时间，甚至直接进行全压操作。
总之，由于预压周期与半固化片的特性关系甚密，预压周期并非是一层不变的，必须通过试压后，在对层压好的多层板进行全面质检的基础上，对预压周期进行适当的调整，方可正式投入生产。
（5）施全压及保温保压
预压结束后，在保持温度不变的前提下，进行转压施全压操作。
并按工艺参数要求进行保温保压。
全压压力：
1．5~3．0Mpa（15~30公斤／平方厘米），时间：
90分钟；
1．12~1．4Mpa（160~200磅／平方英寸），时间：
80分钟；
③当半固化片流动度降低时，可适当加大全压压力。
彻底完成排泡、填隙，保证厚度和最佳树脂含量。
④压力转换采用高温转换方式。
即当半固化片温度升到115~125℃时，由预压转为全压。
（6）降温保全压（冷压）
全压及保温保压操作结束后，可采用以下方式进行冷压操作：
①停止压机加热，在保持压力不变的条件下，使层压板冷却至室温；
②将层压板转至冷压机，进行冷压操作。
（7）出模，脱模
①当层压板温度降至室温后，打开压机，取出模具；
②在脱模专用工作台上，去除模具销钉，取出层压板。
（8）切除流胶废边
①层压排出的余胶，呈不规则流涎的状态，厚度也不一致，为保证后道打孔，应用剪床切去废边，切至坯料边缘，但不能破坏定位孔；
②当板面出现扭曲或弓曲的不平整现象，应校平处理，使翘曲量控制在对角线的0．5％范围之内。
（9）打印编号
经压制后的多层印制板半成品，两外层为铜箔，为防止混淆，应及时用钢印字符在产品轮廓之外的坯料上打印出图号和压制记录编号，字迹必须清楚，不致造成错号。
（10）后固化处理
将板放入电热恒温干燥箱中，加热到140℃并保持4小时。
2.2后定位系统层压工艺技术
2.2.1后定位系统简介
采用后定位系统进行多层印制板的生产时，无需多层定位设备，直接使用铜箔和半固化片。
与全部采用覆铜箔基材来进行多层板的生产相比，除了省去多层板定位设备外，还可节省制作内层线路时对外层的保护干膜和生产操作量；
此外，能充分利用基材和设备，增加压机每开口中之压板数量，提高生产效率。
具体做法是：
（1）于每内层图形边框线外，按工艺要求添加三孔定位孔标记；
（2）在内层图形边框线外四角处，按工艺要求添加工具孔标记；
（3）制作内层图形，并于四角处冲制工具孔；
（4）进行内层单片的黑化处理；
（5）层压前排板操作（对于四层以上的多层板，各内层间通过专用铆钉于工具孔位处进行铆接，以保证层间重合度；
各内层间按工艺要求填入半固化片。
）；
（6）按工艺要求进行层压操作；
（7）拆板、点孔划线、二次剪板后，于指示位置进行铣铜皮、钻定位孔操作。
2．2．2后定位系统层压工艺流程
（1）裁切半固化片
将成卷之半固化片按工艺规定之尺寸要求，于专用半固化片裁切机上切成所需尺寸的大块。
半固化片种类主要有1080、2116和7628。
①按工艺指定的物料及排板方式，计算需切半固化片的数量；
②裁切半固化片前（及后），需清洁台面；
②将半固化片从辊架上拉出至所需尺寸后，进行裁切；
④切完每卷后，需用吸尘器吸除撒落之树脂粉；
⑤操作时需戴清洁手套；
树脂布面不可折曲、不可有任何杂物，并保持树脂布干燥；
⑦切半固化片工作间需进行净化处理，并进行温、湿度控制。
按上述要求裁切之半固化片可直接用于排板及随后之层压生产。
（2）内层单片黑化
①内层单片黑化采用：
除油→微蚀→预浸→黑化→后浸之工艺流程；
②采用MacDermid公司提供之黑化药水；
③黑化后板之烘干条件为：
温度110~120℃时间45分钟；
④黑化后板在排板间之存放时间有效期为48小时。
（3）内层预排板
六层及以上层数之多层板需进行该项操作。
①按工艺指示选取内层黑化单片间之半固化片种类和数量；
②按单片工具孔位置于半固化片上冲制相应之圆孔；
③将黑化单片及中间夹层之半固化片于工具孔位置，采用专用铆钉进行铆接；
④上述操作需在净化间内进行，且需进行温、湿度控制。
（4）排板
将经黑化处理的四层板或经预排板后之六层及以上板，按工艺规定之排板方式及对半固化片数量与尺寸和外层铜箔之要求，排成一BOOK。
①将底板和规定数量之牛皮纸，运至专用排板桌上；
②按工艺要求检查半固化片和铜箔；
③用专用蜡布清洁钢板，并置于牛皮纸上；
④将铜箔放在钢板上，注意光面朝下，然后用蜡布于钢板及铜箔间再次清洁一次：
（也有预先清洁钢板及铜箔，并采用热熔胶粘贴铜箔将之粘在一起的方法。
）
⑤将所需之半固化片置于铜箔上，清除可能带有之杂物；
⑥将内层板放在树脂布上，消除可能粘附于内层板上之杂物（由于采用拼板操作，需按工艺要求进行内层板之排列）；
⑦将半固化片置于内层板上（放置前须先进行翻转）；
⑧将所需之铜箔放在半固化片上，铜箔光面朝上；
⑨用蜡布清洁铜箔表面，同时将清洁好一面之钢板置于铜箔上；
⑩再次清洁钢板另一表面；
⑾重复进行④至⑩操作，直至完成工艺规定之每BOOK层压多层板之数量；
⑿将所需数量之牛皮纸放在钢板上，然后将铝面板放在牛皮纸上，此BOOK排板便完成。
（5）层压
采用程序升温，通过预压经转压直至高压的层压模式。
所用压机为800T真空层压机，配置为两台热压机、一台冷压机。
①层压前，检查炉门胶边是否正常；
②入炉时，检查温度是否在155~165℃
③根据工艺规定之层压参数，用模拟程序进行调较压力；
④待压板入炉，抽真空至60~70mmHG，按工艺要求进行热压，整个过程约需140分钟；
⑤将热压完成之板转至冷压机中，调校压力至160kg/cm2进行冷压操作，需时80分钟；
⑥考虑到冷压时间，两热压机之压板间隔最佳时间为90分钟。
⑦整个层压过程，需有自动绘制温度曲线仪，此外尚需记录有关压板资料，便于质量追踪。
参见下表3。
表3
层压过程参数记录
日期/班次
早班
压机号
A
程序号
5
入板前炉温检查（要求：
160±
5℃）
L1
158
L2
161
L3
162
L4
160
L5
L6
159
L7
160
层压过程记录
初段压板
入炉时间
初段压力
真空压力
转压报警状况：
正常
7：
16
15kg/cm2
63mmHG
转压时间
末段压力
出炉时间
54
76kg/cm2
9：
36
（6）拆板
①卸去每BOOK之顶部面板，除去牛皮纸；
②清除钢板，并清洁之；
（所有钢板间须以海绵片隔开。
②将板号用记号笔写于板边，并置于可移动之桌上；
（板间以牛皮纸隔开。
④重复②—操作，直至拆除所有板。
（7）点孔划线
①参照工艺规定的排板方式，用不脱色水笔点出每板之三个定位孔位置；
②用铅笔及相应板号之模版，划出板料之四角；
②凡六层以上板，点定位孔或划线时，可先以四个工具孔与板料所呈现之四个钉孔位置重叠正确后，方可点孔划线。
（8）后切板
①剪床面用牛皮纸铺平，纸面不能沾有任何污渍或碎屑；
②按工艺规定之成品板外形尺寸，参照划线位置，校妥剪床尺寸后进行切板；
②剪完第一块板后，须进行尺寸检验。
合格后，剪余下之板；
④板与板间须用牛皮纸进行分隔。
也可预先制作该板号之外形框架，将其置于板上进行下料。
（可提高生产效率及外形尺寸的一致性。
（9）打制板号
将每件板的右上角打上钢印板号，避免混板的现象发生。
（操作时，板须平放于台上，不可用手托住尾部，造成曲板。
（10）后烘板
使板料收缩情况稳定，消除冷压所未能去除之内应力，便于客户接板后立即进行钻孔操作。
①将已打板号之板料，用蜡布进行表面清洁，板间用尺寸相符之牛皮纸分隔；
②入炉前，先清洁每叠之垫底厚钢板，然后入板。
每叠板不超过15件，每叠板面需放置薄钢板一件；
②烘板时间为4小时，温度控制在125~135℃（每批板入炉及出炉，均需填写记录。
④板料出炉后，需冷至室温后，方可进行下道工序操作。
（11）铣去定位孔铜皮
将切成规定尺寸及标示定位孔位置的多层板，用专用铣铜皮机铣去定位孔位置之表面铜皮，以备下道工序操作。
（板间需用牛皮纸分隔，避免刮花及损耗。
（12）打定位孔
用多层板定位孔专用打靶机，进行三个定位孔的制作。
（分半自动和全自动打靶机。
3层压过程之品质控制简介
3．1前定位系统层压过程品质控制
3．1．1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
①取样
试样为正方形，其对角线平行于经纱斜切而成，尺寸为4×
4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，但到边缘的距离不得小于1英寸。
②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500~600℃，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。
③计算
G（％）＝（m1—m2）/m1×
100
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。
④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，100~110℃烘干，取样品原重与失去树脂后重量，按上述公式计算。
（2）树脂流动度测试
试样为正方形，边长4×
4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0．005克。
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170±
5℃，入模立即施压力（1—1.5）×
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±
0.01英寸，或切成3．192±
0．01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0．005克。
n（％）＝（m1—2m2）／m1×
100
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
试样为正方形半固化片，尺寸为4×
4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1／8英寸（3．175mm）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。
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163±
2℃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。
W（％）＝（m1—m2）／m1×
W——挥发份百分数；
m1——干燥前试样重量，g；
m2——干燥后试样重量，g。
（4）凝胶化时间测试
①测定用设备
凝胶化时间测试仪。
②取样
按前同样方法裁切200mm×
200mm试样三张。
③测定
取一张半固化片试样，从中取出树脂粉约0．15克，放入已加热恒温在170±
3℃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。
3．1.2内层单片黑化质量控制
3．1．2．1微蚀速率控制范围及方法
（1）控制范围：
1．0-2.0μm／cycle
（2）测试方法：
a.FR—4双面无钻孔基板，并清洁其表面；
b.切成10cm×
10cm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（μm／cycle）
3．1．2．2黑化称重控制范围及方法
0.2—0．35mg/cm2
a.FR-4双面无钻孔基板，切成7．2cm×
7．2cm试面；
b．随生产板挂入缸内，黑化水洗后取出；
c．100℃下烘10min，并在干燥器中冷却至室温；
d．称重W1；
e．用10％H2SO4溶掉黑膜，水洗净；
f：
100℃下烘10min，并在干燥皿中冷却至室温；
h．黑化称重＝（W1-W2）mg／100cm2。
3．1．2．3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：
监控者：
3．1．2．4增加内层结合力、减少楔形空洞及粉红圈缺陷的产生
在制造多层印制板的制程中，许多年以来，铜表面的氧化（或黑氧化）工艺是内层板铜表面处理所普遍采用的标准。
由于处理后的表面状况，铜的氧化层表面对于内层单片与半固化片间提供了较高的结合力。
但随着印制电路技术的发展（如更高的层数、更细的线宽及间距、更小的孔径和盲孔的出现），传统的黑氧化技术竭尽所能而难再上一层楼。
此外，新的印制板制造工艺技术的出现，如直接电镀技术的迅猛发展，对黑氧化提出了更高的要求。
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