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專業PCB多層板壓合製程說明

time : 2019-05-17 09:12       作者:蜜柚app官网pcb

  

  1、Autoclave 壓力鍋

  是一種充滿了高溫飽和水蒸氣,又可以施加高氣壓的容器,可將層壓後之基板(Laminates)試樣,置於其中一段時間,強迫使水氣進入板材中,然後取出板樣再置於高溫熔錫表麵,測量其"耐分層"的特性。此字另有Pressure Cooker 之同義詞,更被業界所常用。另在多層板壓合製程中有一種以高溫高壓的二氧化碳進行的"艙壓法",也類屬此種 Autoclave Press。

  2、Cap Lamination 帽式壓合法

  是指早期多層板的傳統層壓法,彼時 MLB 的"外層"多采單麵銅皮的薄基板進行疊合及壓合,直到 1984年末 MLB 的產量大增後,才改用現行銅皮式的大型或大量壓合法(Mss Lam)。這種早期利用單麵銅皮薄基板的 MLB 壓合法,稱為Cap Lamination。

  3、Crease 皺褶

  在多層板壓合中,常指銅皮在處理不當時所發生的皺褶而言。0.5 oz以下的薄銅皮在多層壓合時,較易出現此種缺點。

  4、Dent 凹陷

  指銅麵上所呈現緩和均勻的下陷,可能由於壓合所用鋼板其局部有點狀突出所造成,若呈現斷層式邊緣整齊之下降者,稱為 Dish Down。此等缺點若不幸在蝕銅後仍留在線路上時,將造成高速傳輸訊號的阻抗不穩,而出現噪聲 Noise。故基板銅麵上應盡量避免此種缺失。

  5、Caul Plate 隔板

  多層板在進行壓合時,於壓床的每個開口間(Opening),常疊落許多"冊"待壓板子的散材(如8~10套),其每套"散材"(Book)之間,須以平坦光滑又堅硬的不鏽鋼板予以分隔開,這種分隔用的鏡麵不鏽鋼板稱之 Caul Plate 或Separate Plate,目前常用者有 AISI 430或 AISI 630等。

  6、Foil Lamination 銅箔壓板法

  指量產型多層板,其外層采銅箔與膠片直接與內層皮壓合,成為多層板之多排板大型壓板法(Mass Lam),以取代早期之單麵薄基板之傳統壓合法。

  7、Kraft Paper 牛皮紙

  多層板或基材板於壓合(層壓)時,多采牛皮紙做為傳熱緩衝之用。是將之放置在壓合機的熱板(Platern)與鋼板之間,以緩和最接近散材的升溫曲線。使多張待壓的基板或多層板之間。盡量拉近其各層板材的溫度差異,一般常用的規格為 90 磅到 150 磅。由於高溫高壓後其紙中纖維已被壓斷,不再具有韌性而難以發揮功能,故必須設法換新。此種牛皮紙是將鬆木與各種強堿之混合液共煮,待其揮發物逸走及除去酸類後,隨即進行水洗及沉澱;待其成為紙漿後,即可再壓製而成為粗糙便宜的紙材。

  8、Kiss Pressure 吻壓、低壓

  多層板在壓合時,當各開口中的板材都放置定位後,即開始加溫並由最下層之熱盤起,以強力之液壓頂柱(Ram)向上舉升,以壓迫各開口(Opening)中的散材進行黏合。此時結合用的膠片(Prepreg)開始逐漸軟化甚至流動,故其頂擠所用的壓力不能太大,避免板材滑動或膠量流出太多。此種起初所采用較低的壓力(15~50 PSI)稱為"吻壓"。但當各膠片散材中的樹脂受熱軟化膠化,又將要硬化時,即需提高到全壓力(300~500 PSI),使各散材達到緊密結合而組成牢固的多層板。

  9、Lay Up 疊合

  多層板或基板在壓合前,需將內層板、膠片與銅皮等各種散材與鋼板、牛皮紙墊料等,完成上下對準、落齊,或套準之工作,以備便能小心送入壓合機進行熱壓。這種事前的準備工作稱之為 Lay Up。為了提高多層板的品質,不但此種"疊合"工作要在溫濕控製的無塵室中進行,而且為了量產的速度及品質,一般八層以下者皆采大型壓板法(Mass Lam)施工,甚至還需用到"自動化"的疊合方式,以減少人為的誤失。為了節省廠房及合用設備起見,一般工廠多將"疊合"與"折板"二者合並成為一種綜合性處理單位,故其自動化的工程相當複雜。

  10、Mass Lamination 大型壓板(層壓)

  這是多層板壓合製程放棄"對準梢",及采用同一麵上多排板之新式施工法。自 1986 年起當四、六層板需求量淚增之下,多層板之壓合方法有了很大的改變。早期的一片待壓的製程板上隻排一片出貨板,此種一對一的擺布在新法中已予以突破,可按其尺寸大小改成一對二,或一對四,甚至更多的排板進行壓合。新法之二是取消各種散材(如內層薄板、膠片、外層單麵薄板等)的套準梢;而將外層改用銅箔,並先在內層板上預做"靶標",以待壓合後即"掃"出靶標,再自其中心鑽出工具孔,即可套在鑽床上進行鑽孔。至於六層板或八層板,則可將各內層以及夾心的膠片,先用鉚釘予以鉚合,再去進行高溫壓合。這種簡化快速又加大麵積之壓合,還可按基板式的做法增多"疊數"(High)及開口數(Opening),既可減少人工並使產量倍增,甚至還能進行自動化。此一新觀念的壓板法特稱為"大量壓板"或"大型壓板"。近年來國內已有許多專業代工壓合的行業出現。

  11、Platen熱盤

  為多層板壓合或基板製造所需之壓合機中,一種可活動升降之平台。此種厚重的空心金屬台麵,主要是對板材提供壓力及熱源,故必須在高溫中仍能保持平坦、平行才行。通常每一塊熱盤的內部皆預埋有蒸氣管、熱油管或電阻發熱體,且四周外緣亦需填充絕緣材料,以減少熱量的散失,並備有感溫裝置,使能控製溫度。

  12、Press Plate鋼板

  是指基板或多層板在進行壓合時,所用以隔開每組散冊(指銅板、膠片與內層板等所組成的一個Book)。此種高硬度鋼板多為AISI 630(硬度達420 VPN)或AISI 440C(600 VPN)之合金鋼,其表麵不但極為堅硬平坦,且經仔細拋光至鏡麵一樣,便能壓出最平坦的基板或電路板。故又稱為鏡板(Mirror Plate),亦稱為載板(Carrier Plate)。這種鋼板的要求很嚴,其表麵不可出現任何刮痕、凹陷或附著物,厚度要均勻、硬度要夠,且還要能耐得住高溫壓合時所產生化學品的浸蝕。每次壓合完成拆板後,還要能耐得住強力的機械磨刷,因而此種鋼板的價格都很貴。

  13、Print Through壓透,過度擠壓

  多層板壓合時所采用之壓力強度(PSI)太大,使得許多樹脂被擠出板外,造成銅皮被直接壓在玻璃布上,甚至將玻璃布也壓扁變形,以致板厚不足,尺寸安定性不良,以及內層線路被壓走樣等缺失。嚴重者線路根基常與玻纖布直接接觸,埋下"陽極性玻纖絲"漏電的隱憂 (Conductive Anodic Filament;CAF)。根本解決方法是按比例流量 (Scaled Flow) 的原理,大麵積壓合時應則使用大的壓力強度,小板麵使用小壓力強度;即以1.16PSI/in2或1.16Lb/in4為基準,去計算現場操作的壓力強度(Pressure)與總壓力 (Force)。

  14、Relamination(Re-Lam) 多層板壓合

  內層用的薄基板,是由基板供貨商利用膠片與銅皮所壓合而製成的,電路板廠購入薄基板做成內層線路板後,還要用膠片去再壓合成多層板,某些場合常特別強調而稱之為"再壓合",簡稱Re-Lam。事實上這隻是多層板壓合的一種"跩文"說法而已,並無深一層的意義存在。

  15、Resin Recession樹脂下陷,樹脂退縮

  指多層板在其 B-stage的膠片或薄基板中的樹脂(以前者為甚),可能在壓合後尚未徹底硬化(即聚合程度不足),其通孔在漂錫灌滿錫柱後,當進行切片檢查時,發現銅孔壁背後某些聚合不足的樹脂,會自銅壁上退縮而出現空洞的情形,謂之"樹脂下陷"。這種缺點應歸類於製程或板材的整體問題,程度上比板麵刮傷那種工藝性的不良要來得嚴重,需仔細追究原因。

  16、Scaled Flow Test比例流量試驗

  是多層板壓合時對膠片 (Prepreg) 中流膠量的檢測法。亦即對樹脂在高溫高壓下所呈現之"流動量"(Resin Flow),所做的一種試驗方法。詳細做法請見IPC-TM-650 中的 2.3.18 節,其理論及內容的說明,則請見電路板信息雜誌第14期 P.42

  17、Temperature Profile溫度曲線

  在電路板工業中的壓合製程,或下遊組裝的紅外線或熱風熔焊 (Reflow)等製程,皆需尋求溫度(縱軸)與時間(橫軸)所匹配組成的最佳"溫度曲線",以提升焊錫性的在量產中的良品率。

  18、Separator Plate隔板,鋼板,鏡板

  基材板或多層板進行壓合時,壓機每個開口(Opening, Daylight)中用以分隔各板冊(Books)的硬質不鏽鋼板(如 410,420等)即是。為防止沾膠起見,特將其 表麵處理到非常平坦光亮,故又稱為鏡板(Mirror Plate)。

  19、Sequential Lamination接續性壓合法

  是指多層板的特殊壓合過程並非一次完成,而是分成數次逐漸壓合而累增其層次,並利用盲孔或埋孔方式,以達到部份層次間的"互連"(Interconnection)功能。此法能節省板子上外表上所必須鑽出的全通孔。連帶可騰讓出更多的板麵,以增加布線及貼裝SMD的數目,但製程卻被拖得很長。

  20、Starvation缺膠

  此字在電路板工業中,一向常用在多層板壓合中"缺膠"Resin Starvation問題的表達。係指樹脂流動不良,或壓合條件配合不當,造成多層板完成後,其板體內出現局部缺膠的情形。

  21、Swimming線路滑離

  指多層板在壓合中,常造成內層板麵線路的少許滑動移位,稱為Swimming。此與所采用膠片的"膠化時間" (Gel Time)長短很有關係,目前業界已多趨向使用膠化時間較短者,故問題已減少很多了。

  22、Telegraphing浮印,隱印

  早期多層板壓合時,為防止溢膠之煩惱,在已疊點散材之銅箔外或薄基板外,多加一張耐熱的薄膜(如 Tedlar),以方便壓後脫模或離型之用途。不過當外層板所用的膠片較薄,而銅箔又僅為 0.5 oz 時,則該內層板的線路圖案,可能在高壓下會轉印在脫模紙上。當此脫模紙又重用在對一批板子上時,則很可能又將原來的圖案浮印在新的板子銅麵上,此種現象稱為Telegraphing。

  23、Vacuum Lamination真空壓合

  此詞在電路板工業中常出現於多層板的壓合與幹膜的貼合中。多層板的真空壓合又分為真空外框式(Vacuum Frame),即為配合原有液壓式壓機的"抽壓法",及真空艙式(Autoclave),也就是利用高溫高壓的二氧化碳進行壓合的"氣壓法"。前者抽壓法(Hydralic Vacuum Pressing)的設備較簡單,價格便宜操作又很方便,故占有九成以上的市場。後者則因設備與操作都很複雜,且所占體積也很大,加上所需耗材之費用又較貴,故采用者不多。

  24、Wrinkle皺折,皺紋

  常指壓合時由於流膠量太大。造成外層強度與硬度稍差,如0.5oz銅箔常發生的皺紋或折紋,謂之Wrinkle。此詞亦用於其它領域。

  25、Zero Centering中心不變(疊合法)

  多層板各散材於疊合套準時,采用一種特殊的工具槽口,此等類似長方形槽口的兩短邊呈圓弧形,兩長直邊的寬距可匹配對準梢的插入 (稱為挫圓梢Flated Round Pin) 。此種槽口可分布於散材的四邊中央,並將長邊槽口之一刻意的偏一點,做為防呆用途。如此可令板材在高溫中能分別向外膨脹。冷卻時又可自由縮回,但其中央板區卻可穩定不變,避免固定孔與插梢之間產生拉扯應力,謂之中心不變式疊合。實用機組以美商Multiline之產品最受歡迎。