1、生产无卤素 PCB 的体会1 前言1.1 何为无卤基材按照 JPCA-ES-01-2003 标准：氯(C1)、溴(Br) 含量分别小于 0.09Wt(重量比)的覆铜板，定义为无卤型覆铜板。(同时，CI+Br 总量0.151500PPM)1.2 为什么要禁卤卤素，指化学元素周期表中的卤族元素，包括氟(F)、氯(CL)、溴(Br)、碘(1) 。目前，阻燃性基材，FR4、CEM-3 等，阻燃剂多为溴化环氧树脂。溴化环氧树脂中，四溴双酚 A、聚合多溴联苯，聚合多溴联苯乙醚，多溴二苯醚是覆铜板的主要阻燃料，其成本低，与环氧树脂兼容。但相关机构研究表明，含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB：聚合多溴化联苯
2、乙醚 PBDE)，废弃着火燃烧时，会放出二嗯英(dioxin 戴奥辛TCDD)、苯呋喃(Benzfuran)等，发烟量大，气味难闻，高毒性气体，致癌，摄入后无法排出，不环保，影响人体健康。因此，欧盟发起，禁止在电子信息产品以PBB、PBDE 作为阻燃剂。中国信息产业部同样文件要求，到 2006 年 7 月 1 日起，投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。欧盟的法律禁止使用的是 PBB 和 PBDE 等六种物质，据了解，PBB 和 PBDE 在覆铜板行业已基本上不在使用，较多使用的是除 PBB 和 PBDE 以外的溴阻燃材料，例如四溴双苯酚 A，二
3、溴苯酚等，其化学分子式是 CISHIZOBr4。这类含溴作阻燃剂的覆铜板未有任何法律法规加以规定，但这类含溴型覆铜板，燃烧或电器火灾时，会释放出大量有毒气体(溴化型)，发烟量大；在 PCB 作热风整平和元件焊接时，板材受高温(200)影响，也会释放出微量的溴化氢；是否也会产生二恶英，还在评估中。因此，含有四溴双酚 A 阻燃剂的 FR4 板材，目前法律上没有被禁止，还可以使用，但不能叫作无卤板材。本文讨论的是无卤素印制板的加工特点、加工过程的一些体会。1.3 无卤基板的原理就目前而言，大部分的无卤材料主要以磷系和磷氮系为主。含磷树脂在燃烧时，受热分解生成偏聚磷酸，极具强脱水性，使高分子树脂表面形
4、成炭化膜，隔绝树脂燃烧表面与空气接触，使火熄灭，达到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子树脂，燃烧时产生不燃性气体，协助树脂体系阻燃。2 无卤板材的特点2.1 材料的绝缘性由于采用 P 或 N 来取代卤素原子因而一定程度上降低了环氧树脂的分子键段的极性，从而提高质的绝缘电阻及抗击穿能力。2.2 材料的吸水性无卤板材由于氮磷系的还氧树脂中 N 和 P 的狐对电子相对卤素而言较少，其与水中氢原子形成氢键的机率要低于卤素材料，因而其材料的吸水性低于常规卤素系阻燃材料。对于板材来说，低的吸水性对提高材料的可靠性以及稳定性有一定的影响。2.3 材料的热稳定性无卤板材中氮磷的含量大于普通卤系材料卤素的含量，因而
5、其单体分子量以及 Tg 值均有所增加。在受热的情况下，其分子的运动能力将比常规的环氧树脂要低，因而无卤材料其热膨胀系数相对要小。3 生产无卤 PCB 的体会无卤板材供应商目前有较多部分的板材供应商，均已经开发出或正在开发无卤覆铜板及相应半固化片，就我们知道的有 Polyclad 的 PCL-FR-226240 、Isola 的 DEl04TS、生益S1155S0455 型、南亚、宏仁 GA-HF 以及松下电工 GX 系列等。我司在 2002 年已开始批量采用 Polyclad 的 PCL-FR-226240 板材用于生产手机电池板，今年又开发了生益 S1155 基板以及多层板的制作，另南亚的无
6、卤板材也在试用中。目前无卤板材的使用已占我司总板材用量的 20。3.1 层压：层压参数，因不同公司的板材可能会有所不同。就拿上面所说的生益基板及 PP 做多层板来说，其为保证树脂的充分流动，使结合力良好，要求较低的板料升温速率(1.0-1.5min)及多段的压力配合，另在高温阶段则要求时间较长，180维持 50 分钟以上。以下是推荐的一组压板程序设定及实际的板料升温情况。压出的板检测其铜箔与基板的结合力为 1.ONmm，图电后的板经过六次热冲击均未出现分层、气泡现象。3.2 钻孔加工性:钻孔条件是一个重要参数，直接影响 PCB 在加工过程中的孔壁质量。无卤覆铜板由于采用 P、N 系列官能团增大
7、了分子量同时增强了分子键的刚性，因而也增强了材料的刚性，同时，无卤材料的 Tg 点一般较普通覆铜板要高，因此采用普通 FR-4 的钻孔参数进行钻孔，效果一般不是很理想。钻无卤板时，需在正常的钻孔条件下，适当作一些调整。例如我司采用生益 S1155S0455 型芯板及 PP 所做的四层板，其钻孔参数就不与正常钻孔参数一样。钻无卤板时，其转速要快比正常参数提高 510，而进刀及退刀速度则比正常参数降低 1015，这样，钻出的孔才粗糙度小。3.3 耐碱性一般无卤板材其抗碱性都比普通的 FR-4 要差，因此在蚀刻制程上以及在阻焊后返工制程上，应特别注意，在碱性的退膜液中浸泡时间不能太长，以防出现基材白
8、斑。我司在实际的生产中，就曾吃过亏：做完阻焊且固化了的无卤板，因有些问题需返洗，但返洗时仍按照普通 FR-4 返洗的方式，于温度 75，浓度 10NaoH 中浸泡了 40分钟，结果洗出的全部基材白斑，后把浸泡的时间缩短为 15-20 分钟，此问题不再存在。因此，针对无卤板返工阻焊时最好先做首板，以得出最佳参数，再批量返工。3.4 无卤阻焊制作目前世面上推出的无卤阻焊油墨也有很多种，其性能与普通液态感光油墨相差不大具体操作上也与普通油墨基本差不多。4 结束语无卤 PCB 板由于具有较低的吸水率以及适应环保的要求，在其他性能也能够满足PCB 板的品质要求，因此，无卤 PCB 板的需求量已然越来越大
9、；另各大板材供应商在无卤基板以及无卤 PP 的研发上也投入了更多的资金，相信不久以后，低价位的无卤板构会马上投入市场。因此，各 PCB 厂家均应该把无卤板材的试用及使用提上日程，制定出详细的计划，逐步扩大无卤板材在本厂的占有量，使自己走在市场需求的前头。多层印制板层压工艺技术及品质控制( 一)摘要本文对多层印制板的层压工艺及品质控制进行了较为详细的论述。关键词多层印制板，层压，品质控制 1 前言多层印制板是由三层以上的导电图形层与绝缘材料层交替地经层压粘合一起而形成的印制板，并达到设计要求规定的层间导电图形互连。它具有装配密度高、体积小、重量轻、可靠性高等特点，是产值最高、发展速度最快的一类
10、PCB 产品。随着电子技术朝高速、多功能、大容量和便携低耗方向发展，多层印制板的应用越来越广泛，其层数及密度也越来越高，相应之结构也越来越复杂。所谓多层印制板的层压技术，是指利用半固化片(由玻璃布浸渍环氧树脂后，烘去溶剂制成的一种片状材料。其中的树脂处于 B 阶段，在温度和压力作用下，具有流动性并能迅速地固化和完成粘结。)将导电图形在高温、高压下粘合起来的技术。2 多层印制板层压工艺技术多层印制板的层压工艺技术按所采用的定位系统的不同，可分为前定位系统层压技术和后定位系统层压技术。前者须采用销钉进行各层间的定位，而后者则无须采用销钉进行定位，因而更适用于大规模的工业化生产。此外，销钉进行定位的
11、层压过程，一般采用电加热系统；而无销钉进行定位的层压过程，则通常采用油加热系统。下面将对其分别进行讨论。21 前定位系统层压工艺技术211 前定位系统简介电路图形的定位系统是贯穿于多层底片制作、内外层图形转移、层压和数控钻孔等工序的一个共性问题。多层印制板中的每一层电路图形，相对于其它各层都必须精确定位，从而保证多层印制板各层电路间能正确地于金属化孔连接。这对于高层数、高密度、大板面的多层板显得尤为重要。回顾多层板层压制作采用过的销钉定位法，有两圆孔销钉定位法、一孔一槽销钉定位法、三圆孔或四圆孔定位法，以及本文将作介绍的四槽孔定位法。这种定位方法是美国 Multiline 公司推出的，利用其提
12、供的一系列四槽孔定位设备，在照相模版、内层单片上冲制出四个槽孔。然后利用相应的四个槽形销来实现图形转移、叠片、层压和数控钻孔等一系列工序的定位。参见图表一。表 1 多层印制板四槽定位系列表编号 1 2 3 4 5 6 7多层板外形尺寸 a 260.35 285.75 311.15 361.95 412.75 514.35b 209.55 234.95 209.55 260.35 311.15 438.15坯料板尺寸 X 12 304.8 13 330.2 14 355.6 16 406.4 18 457.22 558.8Y 10 254 11 279.4 10 254 12 304.8 14
13、355.6 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 21.25 539.752YA 9.25 234.95 10.25 260.35 9.25 234.95 11.25 285.75 13.25336.55 18.25 463.55光绘标靶尺寸 r 3.5 88.9 4 101.6 3.5 88.9 4.5 114.3 5.5139.7 8 203.22.121 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
14、，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 23 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% 625 524凝胶化时间（s） 14020 14020流动度% 385 305厚
15、度（mm） 0.060.07 0.100.11注半固化片准备注意事项：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；在定位孔位置，成叠用台钻打定位孔，孔径比定位销直径大 1520mm；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；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；裁切加工好的半固化片，应及时放于 110-1 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
16、排湿应大于48 小时；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采用安美特公司提供之黑化溶液；微蚀速率控制范围：10 20mcycle。方法参见质量控制部分；黑化称重控制范围：02 035mg/cm2。方法参见质量控制部分；外观干燥后，表面呈黑色，轻擦无黑色粉末落下；检验层压后作抗剥强度试验，抗剥强度应在 20Nmm 以上；黑化后的单片用挂钩吊挂于电热恒
17、温干燥箱中，90100 ，烘干去湿至少 60 分钟。(3)装模前的其它要求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；用 005mm 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 1520mm，在定位销部位冲孔或钻孔，孔径大于定位销 2mm；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 200mm200mm 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；半固化片填入的张数应根据内层单片的
18、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) ；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。100T PHI 压机：预压压力：0815Mpa(815 公斤平方厘米) ，时间：48 分钟；140T 真空压机(OEM 公司)：预压压力：05607Mpa(80100 磅平方英寸) ，时间： 78 分钟；预压后挤气 1 分钟；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
19、片流动度降低时，可适当加大预压压力。 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
20、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。100T PHI 压机：全压压力：1530Mpa(1530 公斤平方厘米)，时间：90 分钟；140T 真空压机(OEM 公司)：全压压力：11214Mpa(160200 磅平方英寸) ，时间：80 分钟；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。 压力转换采用高温转换方式。即当半固化片温度升到 115125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：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；将层压
21、板转至冷压机，进行冷压操作。(7)出模，脱模当层压板温度降至室温后，打开压机，取出模具；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；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05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
22、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
23、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。222 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。按工艺指定的物料及排板方式，计算需切半固化片的数量；裁切半固化片前(及后)，需清洁台面；将半固化片从辊架上拉出至所需尺寸后，进行裁切；切完每卷后，需用吸尘器吸除撒落之树脂粉；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；切半固化片工
24、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)内层单片黑化内层单片黑化采用：除油微蚀预浸黑化后浸之工艺流程；采用 Mac Dermid 公司提供之黑化药水；黑化后板之烘干条件为：温度 110120时间 45 分钟；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。 按工艺指示选取内层黑化单片间之半固化片种类和数量；多层印制板层压工艺技术及品质控制(二)按单片工具孔位置于半固化片上冲制相应之圆孔；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；上述操作需在净化间内进行，且
25、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。将底板和规定数量之牛皮纸，运至专用排板桌上；按工艺要求检查半固化片和铜箔；用专用蜡布清洁钢板，并置于牛皮纸上；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。)将所需之半固化片置于铜箔上，清除可能带有之杂物；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)；将半固化片置于内层板上(放置前须先进行翻转)
26、；将所需之铜箔放在半固化片上，铜箔光面朝上；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；再次清洁钢板另一表面；重复进行至操作，直至完成工艺规定之每 BOOK 层压多层板之数量；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。层压前，检查炉门胶边是否正常；入炉时，检查温度是否在 155165根据工艺规定之层压参数，用模拟程序进行调较压力；待压板入炉，抽真空至 6070mmHG，按工艺要求进行热压，整个过程约需 140 分钟；将热压完
27、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；考虑到冷压时间，两热压机之压板间隔最佳时间为 90 分钟。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：1605）L1 158 L2 161 L3 162 L4 160 L5 160 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7：54 76kg/cm2 9：36
28、（6）拆板卸去每 BOOK 之顶部面板，除去牛皮纸；清除钢板，并清洁之；(所有钢板间须以海绵片隔开。 )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。)重复操作，直至拆除所有板。(7)点孔划线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；用铅笔及相应板号之模版，划出板料之四角；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)后切板剪床面用牛皮纸铺平，纸面不能沾有任何污渍或碎屑；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；剪完第一块板后，须进行尺寸检验。合格后，剪余下之板；板与板间须
29、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。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；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；烘板时间为 4 小时，温度控制在 125135（每批板入炉及出炉，均需填写记录。）板料出炉后，需冷至室温后，方可进行下道
30、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31 前定位系统层压过程品质控制311 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
31、、树脂流动度测试、挥发物含量测试和凝胶化时间测试。(1)树脂含量测试取样试样为正方形，其对角线平行于经纱斜切而成，尺寸为 44 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。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 500600，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。计算G()(m1m2)/m11
32、00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。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，100110烘干，取样品原重与失去树脂后重量，按上述公式计算。(2)树脂流动度测试取样试样为正方形，边长 44 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 0005 克。测试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 1705，入模立即施压力(11.5)106Pa/cm2，压力升至最大值约为 5 秒钟，保温保压 2
33、0 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 3192001 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 0005 克。计算n()(m12m2)m1100 式中：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)挥发物含量测试取样试样为正方形半固化片，尺寸为 44 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 18 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。测试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
34、在 1632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。计算W()(m1m2)m1100式中：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)凝胶化时间测试测定用设备凝胶化时间测试仪。取样按前同样方法裁切 200mm200mm 试样三张。测定 取一张半固化片试样，从中取出树脂粉约 015 克，放入已加热恒温在 1703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
35、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。)31.2 内层单片黑化质量控制3121 微蚀速率控制范围及方法(1)控制范围：1 0-2.0m cycle(2)测试方法：a.FR4 双面无钻孔基板，并清洁其表面；b.切成 10cm10cm 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（mcycle）3122 黑化称重控制范围及方法(1)控制范围：0.2035mg/cm2(2)测试方法：a
36、.FR-4 双面无钻孔基板，切成 72cm7 2cm 试面；b随生产板挂入缸内，黑化水洗后取出；c100 下烘 10min，并在干燥器中冷却至室温；d称重 W1；e用 10H2SO4 溶掉黑膜，水洗净；f：100 下烘 10min，并在干燥皿中冷却至室温；g称重 W2；h黑化称重(W1-W2)mg100cm2。3123 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：3124 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，
37、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。在传统的多层印制板 PTH 制程中，多层板内层孔环之黑化层侧缘，常受到各种强酸槽液的横向攻击，其微切片截面上会出现三角形的楔形缺口，称为楔形空洞(Wedge Void)。若黑化层被侵蚀得较深入时，甚至会出现板外也可见到的粉红圈(P
38、ink Ring)。对于这种 Wedge Void 发生的比例， “直接电镀”要比传统的“化学沉铜”发生的更多，原因是化学沉铜槽液为碱性，较不易攻击黑化膜，而直接电镀流程(含钯系、高分子系或碳粉系等) 多由酸槽组成，在既无化学沉铜层之迅速沉积层，又无电镀铜之及时保护下，一旦黑化层被攻击成破口时，将会出现 Wedge Void，直至出现 Pink Ring。(1)鉴于上述原因，安美特公司推出了旨在提高多层板层间结合力的“Multibond 体系”。具体流程如下：除油微蚀活化黑氧化还原(Multibond SR) 增强(Multibond Enhancer)通过使用 Multibond SR 和
39、Multibond Enhancer 改进并发展了 Multibond 处理工艺，可有效增加对酸侵蚀的抵抗力。Multibond SR 作为还原液能将在氧化浴中形成的氧化铜(或氧化亚铜) 还原成金属铜：Cu2+十 2e-CuCu+十 le-Cu试验证明，氧化表面未经还原处理，则有粉红圈现象；而氧化表面经 Multibond SR 还原处理后，则没有粉红圈现象产生。当还原处理后的板处于湿、热环境下时，再次被氧化的可能性很大。Multibond Enhancer 专门被用来阻止经 Multibond SR 还原处理后的表面再次被氧化。其结果是，经 Multibond Enhancer 处理后，抵抗
40、酸侵蚀的能力得到了进一步的提高、黑化处理后板直至层压这一段的存放时间得以延长、消灭了粉红圈现象、在随后进行的制程中无楔形空洞出现。(2)宝利得科技有限公司(Polyclad Technologies)针对粉红圈现象的产生，也提出了相应的对策。在传统的黑氧化制积上，增加黑氧化后处理，采用黑氧化还原剂(Enbond Xtra)进行，也达到了提高结合力，消灭了粉红圈现象的出现。(3)为进一步解决多层板内层之黑化膜易受酸液攻击，而出现楔形空洞与粉红圈；黑氧化结晶之厚度不易掌控，细密线路中容易出现短路，内层板厚度小于 02mm，造成制作上持取的难题。安美特公司新近推出了水平棕化的 Bondfilm 制程
41、，并开发了薄板输送与槽液喷流技术。它具有以下特点： 仅需三站、数分钟内即可完成全部处理，省水、省电；除油(BondFilmTM Cleaner) 活化(BondFilmTM Activator)BondFilm(BondFilmTM Part A 十 B)可高速稳定的进行超薄板(50)的制作；具有最佳的有机金属膜之耐酸性，见下表 5；表 5 有机金属膜之耐酸性对比Acid resistance（secs ）Non Reduced Oxide 35 Reduced Oxide 7080 BondFilm 400可提高内层的固着力；增长压合前所需的等待时间；操作范围宽广，药液寿命长。31.3 正式
42、生产前之试压为保证多层印制板的层压质量，每批半固化片投产压制前，应拟订具体压制的工艺方案进行试压，试件进行厚度测量、耐焊性能试验、分层起泡状态的评定及抗弯强度测量，符合产品性能要求后，方可正式进行产品压制。(试压用的内层单片可用同批产品中有断线、图形精度超差等废品板，但其它处理工艺完全符合成品单片要求。)3.14 层压板之质量控制要数(1)层压后板面铜箔与绝缘基材的粘接强度测试；(2)将外层铜蚀刻掉，检查多层板内层应无肉眼可见的分层、起泡、显露布纹、露纤维和起白斑；(3)耐浸焊性：2606的焊锡或硅油中浸渍 20 秒钟，无分层起泡现象；(4)压制件应保留足够的胶量，板子的静抗弯强度不低于 1.
43、6108Pa；(5)内层图形相对位置和各层连接盘的同心度必须符合设计要求；(6)压制后的多层板厚度应符合设计图纸或工艺卡的具体规定；(7)板面应平整，其扭曲或弓曲最大量为对角线的 05；(8)外层铜箔上应无环氧树脂、脱模剂或其他油脂污染，铜箔表面应无划伤的痕迹，无杂质造成的压坑；(9)粘结层内应无灰尘、外来物等异物；(10)废边切除不得损坏定位孔，外边与孔口距离不少于 3mm。压制的流胶也不得损坏定位孔，孔口无流胶引起的凸起现象；(11)凡因装模引起的位置颠倒、层间错位不重合，在后道工序(蚀刻后) 可观测到时，均属压制废品。315 多层板层压操作过程控制记录（参见下表 6）表 6 多层印制板层
44、压过程控制表操作者 监控者工作令号 层数 面积 半固化片代号 压板机号制造时间 生产数量 叠板数 半固化片张数 牛皮纸数量初压时间 初压压力 全压时间 全压压力 压制温度 真空 备注3.1.6 针对多层印制板翘曲的几项措施由于 PCB 产生翘曲的因素很多且复杂，PCB 翘曲度大多是诸多因素综合的结果。以下仅从多层印制板制作的工艺角度进行简单介绍：(1)在不影响板厚的前提下，尽量选用厚度大的环氧玻璃布基材以及半固化片。厚度大的玻璃布意指单股粗织成的玻璃布，在织布和浸渍树脂的过程中抗张强度大，拉伸小，因而其热应力小，制成的 PCB 翘曲度小。(2)在内层单片进行图形制作前，需进行应力释放之预烘处理
45、。一般控制温度在 120左右，烘烤 4 小时，待其冷至室温后再出板。(3)排板操作时，半固化片需对称铺设。半固化片是由玻璃布涂覆环氧树脂而成的，玻璃布的经向在织布、涂覆树脂、烘干等过程中，均处于张力状态，因而经向的热膨胀系数大于纬向的热膨胀系数；同时，上、下两面之热膨胀系数也有差别。因此，采用对称原理铺设半固化片，由于镜面效应应使热应力互补或抵消。可明显降低多层印制板的翘曲度。如一种四层板的排板方式：H2733(22)72H。其中：“2”代表半固化片 1080，“7”代表半固化片 7628，“H”指铜箔厚度为 050Z ，“33”为内层单片的厚度(33mil)，“(22)”指内层单片表面铜箔厚
46、度为 20Z。(4)考虑到内层单片与半固化片之经纬向匹配问题对多层印制板翘曲度的影响，对采用四槽销钉定位的 6 种规格尺寸的内层单片、半固化片及铜箔的下料方式、尺寸等绘制了简单示意图(参见图二)，便于过程质量控制。(5)层压过程中，施压方式和压力大小对层压板的翘曲度有较大影响。试验证明：在采取两段加压方式(低压 810 分钟，高压 90 分钟。) 进行层压操作时，若将高压阶段之后 30 分钟进行适当降压处理(热压压力下降约 20) ，有利于消除高压产生的机械应力，均衡基板压合时因压力损降不同而造成之不同区域残余应力间的差异，对改善基板之尺寸稳定性及翘曲十分有利。 (6)导制层压板翘曲的应力主要
47、由温度和压力的差异所引起。影响印制板上温度均匀分布的因素主要有：温升速率、印制板层数和印制板大小等。升温速度快、生产印制板的层数多、印制板的面积大都容易引起温度差异。尽管采用缓冲纸或硅橡胶垫可以缓解此差异，但仍不能消除。温度高的地方先固化，而温度低的地方仍处于熔融状态，这样就形成了一个“bottom stress”，这就是形成翘曲的原因。因此，热压时需根据具体情况采取一定的温升速率(一般控制在 48min)，这对基板的尺寸稳定性和避免翘曲的产生是有利的。(7)热压操作后的冷压操作，对降低翘曲度有较大作用。由于铜箔、玻璃布及环氧树脂的热膨胀系数的差异，必须采用适当的降温速率，使固化后的树脂有一定
48、时间来松弛残余热应力，特别是固化树脂的玻璃态转化温度附近，应尽可能使用较低的降温速率。多层印制板层压工艺技术及品质控制(三)(8)印制板在其整个生产过程中，总会存在残余应力而导致 PCB 翘曲。采用热压释放残余应力、改善 PCB 翘曲度，是目前普遍应用的方法。由于 PCB 在层压后或加工中的残余应力为束缚状而非松弛态，即层压板的翘曲度还未充分表现出来。如果在一定的加热条件下，适当加上一定的压力来“诱导”残余应力，使其延着水平(x、Y)方向释放，但抑制或阻止 Z 方向的释放。这样做可明显改善 PCB 的翘曲度。(采用热压释放残余应力的压力，一般为层压压力的 1/415。)(9)层压时，各基板间所用之金属隔板的种类对层压板的翘曲度有一定影响。其主要有以下作用：均匀分布热量，解决由于各层铜量分布不均所造成的传热均勺性问题。因受热不均会造成树脂固化不均而引起之压合后基板翘曲；隔离每个 opening 间的多层板，以使压合后之板能容易分开。鉴于上述作用，除要求其硬度高、平整性好外，更重要的是其传热性要好，热膨胀系数比较接近环氧树脂以减小热作用界面间的热应力。比较环氧树脂坡璃布极、铝板
