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类型CCL铜箔基板及胶片教材资料介绍.ppt

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:10809414
  • 上传时间:2020-01-10
  • 格式:PPT
  • 页数:61
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    CCL铜箔基板及胶片教材资料介绍.ppt
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    1、金宝科创,CCL 铜箔基板及胶片教材资料,何谓CCL?,釋意:Copper Clad Laminate-銅箔基板 結構:如右所示 用途:供PCB,Cu-良好導體,Cu-良好導體,Core-絕緣體,銅箔基板功能?,銅箔基板(CCL)是製造印刷電路板(PCB)最關鍵的基礎材料。,而銅箔、玻纖布及樹脂則是組成CCL的靈魂,各自擔任導電材、補強材及黏合材的角色,構成PCB產業整體供應鍊。,以銅箔基板而言,原物料佔整體成本約7080%左右,其餘則為人工、水電及折舊等。,若再進一步細分各原物料成本比重,玻纖布約佔四成多、銅箔佔近三成、樹脂亦佔近三成。,銅箔基板組成原料?,銅箔基板 Copper Clad

    2、Laminate,PCB之種類,CCL原料簡介,膠 Resin 玻璃纖維布 Glass Fabric 銅箔 Copper Foil,膠 Resin,常見之FR-4基板屬環氧樹脂epoxy類,單體為丙二酚及環氧氯丙烷配合Dicy架橋劑及其他次要溶劑混合反應而成。 【生膠水】= varnish 樹脂單體 溶劑:二甲胺DMF、MCS等 催化劑:2-MI等 架橋劑:雙氰胺Dicy 稀釋劑:丙酮Aceston、丁酮MEK等(以上配方視各膠商而定),膠反應三型態,A-stage- Varnish B-stage- Prepreg or Bonding Sheet C-stage- Laminate,玻璃纖

    3、維布 Glass Fabric,矽原料玻纖絲紗束玻璃布矽烷處理(各廠Know-How)紗布表層覆上一偶合劑,其主要功用在連接膨脹係數相差約10倍的玻璃布與膠,並維持二者結合的強度。,1.高強度 2.高耐疲勞性 3.尺寸安定性佳 4.高導熱係數 ( 快速散熱性) 5.耐化性佳 6.耐熱性佳(軟化點838 C) 7.極佳之電氣特性(較低之介電係數) 8.耐燃性佳 9.安全性高,玻纖布特性,玻璃布之製作流程,絲,紗,常用玻璃布種類,39mil基板,2116 50x,7628 50x,銅箔 Foil,硫酸銅溶液通過高電流的金屬滾輪極板,並從輪面上析出生箔。再經瘤化處理(增加表面積)、耐熱層處理(隔絕胺

    4、類引發之爆板)及鉻化處理(防銹防污)即為商品化之熟箔。,銅箔之製作流程,【HTE】Shiny Side,【HTE】Matte Side,【RSTF】Shiny Side,【RSTF】Matte Side,常用銅箔規格,*:1 oz/ft 28.45g/oz * ft / (12in) *in /(0.0254M ),CCL製造流程圖,CCL製程介紹-流程圖,將原膠(環氧樹脂)、化學品(如Dicy等)及溶劑(如MCS、Acetone等)依照標準作業程序加入調膠槽中予以混合攪拌。 調膠完成後即成“生膠水”,須進行數小時的靜置(Aging),再進行凝膠時間(S/G,Solution Gel Time

    5、)測試,合格者才可上線使用。 注意事項: 抽取原膠或溶劑,須實施接地作業。 調膠區內皆為易燃品,故嚴禁煙火。 作業中應防範昆蟲、灰塵、水份、油份及其它雜質混入。 生膠水:RMB 23.5萬元噸,調膠作業:,將玻璃纖維布含浸“生膠水”後,經過計量滾筒(Metering Roller)控制含膠量,再拖行過垂直式烤箱,以烤箱溫度及拖行速度來控制生膠水的化學反應程度;最後經過切邊,再成卷成膠片(P/P)或裁切成壓片(B/S),即完成上 膠作業。 已完成之膠片或壓片,依測試取樣頻率規定,取樣一米至IPQC實驗室進行膠含量R/C(Resin Content)、膠流量R/F(Resin Flow)及凝膠時間

    6、P/G(Prepreg Gel Time) 的測定,以調整計量滾筒的開度(GAP)及拖行速度(機速)。膠片(或壓片)正級品:USD$ 27元米報廢品:USD$ 0.25元kg,上膠作業:,Treater上膠區,目的: 將A-stage之Varnish轉化為B-stage之半成品(P/P or B/S)。控制: 黏度,間隙roller開度,溫度,機速 特性檢測: T/W or R/C,P/G , R/F。,【 P/P生產流程】,原布,引入,緩衝裝置,PP 膠片,熱幅射、熱對流,上膠,把成疊裁切好的壓片,依照各基板不同厚度的需求,以特定的張數逐套交錯疊放成堆(如下圖),以利後續組合作業的機械夾頭夾

    7、取。在疊置作業時,除須注意張數是否正確外,並須將外觀不良的壓片挑出(如有黑點、布污、蚊蟲等)。疊置作業完成後,須再用烘槍將壓片四周予以烘邊熔化,以防止後續作業時產生膠屑,污染基板。,疊置作業:,裁切,疊置,組合,【疊置作業】,【組合作業】,Sheet,【裁切作業】,【組合作業】,依照各基板不同厚度之需求,把成疊裁切好之壓片以特定之張數逐套交錯疊放成堆,以利後續組合作業的機械夾頭夾取。,【疊置作業】,利用自動迴流線將壓片、銅箔、鏡面鋼板、牛皮紙及蓋、底板如下圖堆成一落 ( 稱為Book或Open )。,裁切,疊置,組合,半成品夾取,銅箔裁切搬送,半成品加銅箔加鋼板組合,將組合作業完成的每一BOO

    8、K送進暫存架,待組滿一鍋後再送進真空熱壓機,接好感溫線即啟動抽真空,並開始加熱及加壓,使壓片上的樹脂繼續反應至硬化為止;然後待其冷卻 後取出即成基板。本製程控制項目:溫度、壓力、真空度等。熱壓機容量 20BOOK 一期 二台熱壓機一台冷壓機 8 20 張基板每BOOK 144 360張基板每鍋,壓合作業:,壓合機,控制箱,簡易工作站操作盤,Press 壓合區,目的:將B-stage之半成品(B/S)轉化為C-stage之成品。 控制: 溫昇 , 壓力 , 上壓點 ,真空度。 檢測: 厚度 , 外觀 , 基材有無異常。,【成檢作業】,熱壓機,基板,反應中樹脂之溶融與黏度變化,膠片的流動性可以在壓

    9、板過程中觀察樹脂溶融黏度變化來說明:加熱初期,黏度下降,融化對黏度的影響比反應引起的黏度增加要大。 隨著樹脂加熱時間或溫度增加,樹脂的反應建立了鍵結,黏度因反應而上昇,反應中樹脂之溶融與黏度變化,解板作業:,本作業主要是將完成壓合的基板、鏡面鋼板、蓋板及底板分開。 分開之鏡面鋼板需重新經過磨光、水洗、乾燥等過程才可輸送至組合區重覆使用。,壓合完成的基板,因四邊仍留存被擠壓出的流膠,故需視標準尺寸 予以裁切。常見基板的標準尺寸為36.8”48.8”、40.8”48.8”、42.8”48.8”、 42.8”40.8”、 37”49”、41”49”、43”49”、等七種。,切邊作業:,每張壓合機出來

    10、經過切邊後的基板,不論厚薄、尺寸皆全部執行厚度及外觀的檢驗,並依厚度及外觀缺點的判級後而給予相對應的等級別 ( 依基板基材外觀規格標準/ 基板銅 面外觀規格 判級 ) 。厚度 - 自動檢測儀、分釐卡外觀 - 外觀等級、缺點種類噴墨 - 基板之相關資料,檢驗作業:,1.於基板邊噴印生產批號、規格便於後續產品追蹤,2. 自動測厚,4. 電腦紀錄圖,3. 人員檢測,【成檢作業】,每張壓合機出來經過切邊後的基板,不論厚薄、尺寸皆全部執行厚度及外觀的檢驗,並依厚度及外觀缺點的判級後而給予相對應的等級別。厚度-自動檢測儀、分釐卡 外觀-外觀等級、缺點種類 噴墨-基板之相關資料,成檢,品質檢驗,IQC原物料

    11、進檢 膠片外觀/特性檢驗 基板外觀/特性檢驗,IQC原物料進檢-膠,固含量% 黏度cps 凝膠時間 Gel time 比重,基重 經緯紗數 幅寬 燒失重 拉力,IQC原物料進檢-玻璃布,基重 幅寬 銅皮孔破 拉力測試 Tensile Strength 伸率 Elongation,IQC原物料進檢-銅箔,PP外觀: 蚊蟲、異物、魚眼、異色、折痕、破洞、斷紗、彎緯、上膠不均等。,膠片外觀檢驗,膠片特性檢驗,膠含量(Resin Content)單位重量膠片內,膠所佔的重量百分比。R/C(PP重布重)PP重 x 100%凝膠時間(Gel Time)將生膠水或膠片粉置於171之熱板上,邊劃動膠粉邊測量膠

    12、從融解至固化(C-stage)的時間。,膠片特性檢驗,膠流量(Resin Flow)1.取 4 “x 4 “膠片4張,稱重2.壓合使之硬化3.沖出直徑3.192 “圓形板4.計算R/FR/F( x2) x100%,基板外觀檢驗,銅面外觀:凹點、刮傷、皺紋、外物痕跡、亮點、厚度不合、氧化等。基材外觀:白角、白邊、缺膠、白點、織紋顯露、異物等。,基板特性檢驗,玻璃態轉化溫度 Tg 熱應力 Thermal Stress 電性檢測 DkDf 尺寸安定性 Dimensional Stability 耐燃性 Flammability 板彎Bow、板扭Twist 銅箔抗撕強度 Peel Strength 厚

    13、度及公差,泛指聚合物因溫度逐漸升高而導致其物理性質的變化。當升溫經過一狹窄溫度範圍後,其物性產生了極大變化:硬度、脆性、熱膨脹係數、比熱及電氣性質等。Tg高時,耐熱性、Z軸膨脹、抗濕抗化性等會更加優良。再者,板材受熱後白點及織紋現象亦較不易發生,機械強度、尺寸安定性也會較佳。,基板特性檢驗-Tg,DSC(Differential Scanning Calorimetry)在一控溫的程序下,測量樣品的轉移溫度及在轉移過程中,所發生的熱流變化與時間及溫度的函數關係。(比熱變化)DMA(Dynamic Mechanical Analyzer)主要是利用物体本身因受熱,接受能量產生變化,再加上給以一機

    14、械外力,而使物体本身產生彈性與黏彈性之間微妙的變化。(黏彈性變化),基板特性檢驗-Tg,TMA(Thermomechanical Analysis)主要是在程序控溫下,利用儀器內部的量測材料,因熱及機械荷重下所產生的尺寸(線性或體積)變化,為時間、溫度、力的函數關係。(熱膨脹係數變化),基板特性檢驗-Tg,目的、意義【測量方法】 爆板 試樣:4 “ x 4 “ (含銅、不含銅皆可)方式:sample浸入288錫槽中,每次10秒,3次或以上結果判定。 PCT(壓力鍋)試樣:4 “ x 4 “ (不含銅)方式:sample放入1.055kgf/c之壓力容器內 30min,取出後浸入260錫槽中20

    15、秒,基板特性檢驗-耐熱性,定義:每單位體積的絕緣物質,在每單位電位梯度下,所能儲存靜電能量的多寡而言。 新義相對容電率r 當板材之r愈大時,就愈難達到絕緣效果。相對的,訊號在銅導線中傳遞時,將造成訊號完整性之品質不佳及傳播速率的減慢,漏失的能量亦會愈多。 Dk會隨工作頻率增高而降低。 目前材質中以鐵氟龍(PTFE)在1MHz下測出之2.5為最好,FR-4約4.5,純水75。,基板特性檢驗-Dk/Df,銅箔基板的尺寸安定性在PCB而言是相當重要的,板子內的原布、膠、銅箔以及製程都會影響最後的結果。基板D/S優劣之判別在於控制的能力,而非取決數值的大小。一般而言,D/S數值之分佈範圍與布種種類關係

    16、較大。,基板特性檢驗-D/S,試樣:12 “(經向) x 11 “(緯向),至少3片,四個角鑽孔當作量測點。 未烘前(含銅),量測A 烘105 x 4hr後(不含銅),量測B 烘150 x 2hr後(不含銅),量測C 量測原始基板(A值)至烘完1502小時後(C值),經緯之漲縮率變化。,基板特性檢驗-D/S,為了安全起見,電子產品均須達到難燃或抗燃的效果,以降低危險,故訂定之。傳統FR-4環氧樹脂加入溴Br,會在高溫中與氫H結合,達到難燃效果。作法:0.5吋x5吋之不含銅基板,置於本生燈上方燒,每次燒10秒後移開,記錄基板燃燒時間,每樣品燒二次,共燒五樣品(10次),若總燃燒秒數50秒,稱為V

    17、-0級;低於250秒,稱為V-1級。凡符合V-1級難燃性之epoxy,可稱為FR-4級樹脂。,基板特性檢驗-耐燃性,板彎(bow)試樣:12“ x 12“,至少3片 方式:使四個板角接觸平台,以高度規量取拱形的最高點再扣除板厚,再除板邊長,即得。板扭(twist)試樣:12“ x 12“,至少3片使三個板角接觸平台,以高度規量取四角中翹最高的一角,再除對角線長,即得。,基板特性檢驗-板彎/翹,機械應力當內層板經過製程裁切、磨刷等機械外力處理, 提供板材不可回復之應力,產生不可回復之板彎翹。 熱應力 當板材瞬間於高溫製程下,遭受到熱衝擊,產生了板彎翹,此種板彎翹可藉由再熱烘烤處理消除部分熱應力方

    18、式,減少板彎板翹程度。,基板特性檢驗-板彎/翹,結構應力1.膠片以不對稱種類、數量組合進行壓合。 2.膠片與內層板之經緯向以不對稱組合進行壓合。3.銅箔不對稱壓合 。4.線路殘銅比率分佈不均,造成結構不對稱而產生板彎翹。,基板特性檢驗-板彎/翹,目的、意義【測量方法】 取一含銅基板,正反面皆蝕刻出0.125“之細線至少2條。在125,烘烤hr撕起線路之一端(長度0.5“),固定在拉力機上。調整拉力機速率在2.0“/min,啟動拉力機,至少須拉起1.0“(如線路中途斷裂,則須重測)。,基板特性檢驗-P/S,一般基板厚度之量測大致有以下三種1.分釐卡2.切片3.自動測厚儀分釐卡與切片在量測基材的厚度時,必須確認雙方的測定標準,因為銅厚會改變二者量測的差異值。,5 mil 0/0,0.5 oz,2.0 oz,基板特性檢驗-厚度,現行厚度規範為IPC-4101之class C/M等級,28mil(含)以下稱為薄板。理論上所有合理厚度的基板都可用各種布種來搭配獲得。壓合後的流膠會直接影響厚度公差(板子均勻性)。基板厚度的不同,直接影響耐熱性、板彎翹、白角、白邊、織紋顯露、色差等物性結果。,基板特性檢驗-厚度,基板特性檢驗-厚度,CCL之成份 CCL製造流程(調膠,) 基板厚度分級(薄/厚板) 膠片基板檢驗項目(Tg,) 常用之玻璃布品名(7628,),TEST,

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