PCB印制板的前定位系統(tǒng)層壓工藝

　　多層印製板的層壓工藝技術(shù)按所采用的定位系統(tǒng)的不同，可分爲(wèi)前定位系統(tǒng)層壓技術(shù)(PIN-LAN)和后定位系統(tǒng)層壓技術(shù)(MASS-LAM)。前者定位精度高,但效率低、成本高,只適用于高層數(shù)、高精度的多層印制板的生產(chǎn),而后者雖然定位精度較低,但效率高、成本低,因此這種方法是目前內(nèi)大多數(shù)PCB 廠家進(jìn)行多層板大批量生產(chǎn)普遍采用的工藝方法。

1 前定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電路圖形的定位系統(tǒng)是貫穿于多層底片製作、內(nèi)外層圖形轉(zhuǎn)移、層壓和數(shù)控鉆孔等工序的一個(gè)共性問題。多層印製板中的每一層電路圖形，相對(duì)于其他各層都必須精確定位，從而保證多層印製板各層電路間能正確地與金屬化孔連接。這對(duì)于高層數(shù)、高密度、大板面的多層板顯得尤爲(wèi)重要。

回顧多層板層壓製作採(cǎi)用過的銷釘定位法，有兩圓孔銷釘定位法、一孔一槽銷釘定位法、叁圓孔或四圓孔定位法，以及本文將作介紹的四槽孔定位法。這種定位方法是美Multiline公司推出的，利用其提供的一系列四槽孔定位設(shè)備，在照相模版、內(nèi)層單片上沖制出四個(gè)槽孔。然后利用相應(yīng)的四個(gè)槽形銷來實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移、疊片、層壓和數(shù)控鉆孔等一系列工序的定位。

2 前定位系統(tǒng)層壓工藝流程

按前定位系統(tǒng)進(jìn)行的多層印製板的層壓，過去大多採(cǎi)用全單片層壓技術(shù)，在整個(gè)內(nèi)層圖形的製作過程中，須對(duì)外層之單面進(jìn)行保護(hù)，不但給製作帶來了麻煩，且生産效率低;尤其對(duì)于四層板會(huì)産生板面翹曲等問題。現(xiàn)普遍採(cǎi)用銅箔的復(fù)合層壓技術(shù)，每開口可壓制2~3塊，提高了生産效率，也從根本上解決了四層板製作中的板面翹曲問題。(若採(cǎi)用后定位系統(tǒng)進(jìn)行層壓，儘管還是採(cǎi)用相同的壓機(jī)，由于不採(cǎi)用笨重的模具，塬壓機(jī)每開口甚至可壓制6塊多層板。)下面僅就採(cǎi)用銅箔的復(fù)合層壓技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

(1)半固化片準(zhǔn)備

①在清潔無(wú)塵的環(huán)境，將卷料切成條料，然后用切紙刀裁切成單件，尺寸按單片坯料長(zhǎng)寬各放大10mm;

②在定位孔位置，成疊用臺(tái)鉆打定位孔，孔徑比定位銷直徑大1.5~2.0mm;

③凡半固化片上出現(xiàn)有纖維折斷、大顆粒膠狀物、雜質(zhì)等缺陷的應(yīng)予剔除，操作應(yīng)戴清潔的細(xì)紗手套，嚴(yán)禁手汗、油脂污染;

④裁切半固化片時(shí)，要戴口罩，以免吸入樹脂粉。宜穿長(zhǎng)衫褲，避免樹脂粉粘在皮膚而導(dǎo)致痕癢或過敏。同時(shí)，應(yīng)避免樹脂粉進(jìn)入眼睛;

⑤裁切加工好的半固化片，應(yīng)及時(shí)放于1×10-1乇以上的真空柜中，排除揮發(fā)份及潮濕，禁止放入烘箱或冰箱保存與去濕，防止老化、粘結(jié)。在真空存貯柜中排濕應(yīng)大于48小時(shí);

⑥對(duì)新到半固化片應(yīng)進(jìn)行性能測(cè)定。隨著保管期的增長(zhǎng)，材料老化，直接影響流動(dòng)度和凝膠化時(shí)間，它與産品質(zhì)量密切相關(guān)，是工藝參數(shù)確定的基礎(chǔ)。有關(guān)性能測(cè)定方法和計(jì)算，詳見質(zhì)量控制部分。

(2)內(nèi)層單片的黑化及乾燥

①內(nèi)層印製板黑化工藝流程

上板→除油→水洗→水洗→微蝕→二級(jí)逆流水洗→預(yù)浸→黑化→水洗→水洗→還塬→熱水洗→水洗→下板

②採(cǎi)用安美特公司提供之黑化溶液;

③微蝕速率控制範(fàn)圍：1.0—2.0μm/cycle。

④黑化稱重控制範(fàn)圍：0.2—0.35mg/cm2。

⑤外觀乾燥后，表面呈黑色，輕擦無(wú)黑色粉末落下;

⑥檢驗(yàn)層壓后作抗剝強(qiáng)度試驗(yàn)，抗剝強(qiáng)度應(yīng)在2.0N/mm以上;

⑦黑化后的單片用掛鈎吊掛于電熱恒溫乾燥箱中，90~100℃，烘乾去濕至少60分鐘。

(3)裝模前的其他要求

①新領(lǐng)的壓模應(yīng)用汽油將保護(hù)油脂清洗乾凈，在用的模具應(yīng)清除表面粘污的樹脂粉塵，清洗過程不得劃傷表面，模具表面不得有凹坑和凸起的顆粒;

②用0.05mm聚酯薄膜作脫膜料，防止流出的環(huán)氧樹脂與壓模粘結(jié)，切料尺寸約大于壓模15~20mm，在定位銷部位沖孔或鉆孔，孔徑大于定位銷2mm;

③電爐板應(yīng)墊以10層左右的牛皮紙，一方面爲(wèi)傳熱緩衝層，同時(shí)保護(hù)爐板不致拉傷。對(duì)于不平整的模具、銷釘高出上模、模具尺寸小于200mm×200mm者，應(yīng)有相應(yīng)措施，否則不允許直接施壓，防止造成局部變形，損傷爐板平整度;

④半固化片填入的張數(shù)應(yīng)根據(jù)內(nèi)層單片的總厚度、産品設(shè)計(jì)厚度要求或工藝卡片標(biāo)注的工藝要求、壓制時(shí)所實(shí)際採(cǎi)用的半固化片型號(hào)、實(shí)際性能和試壓后的實(shí)際厚度來決定(填入的半固化片，1080不得少于2張，防止因膠量不足引起的微氣泡現(xiàn)象);

⑥對(duì)于重量較大的模具，進(jìn)出模時(shí)防止砸傷。

(4)入模預(yù)壓

入模預(yù)壓之前，壓機(jī)應(yīng)先升溫至175±2℃，以保證入模后立即開始層壓。

①100T PHI壓機(jī)：

預(yù)壓壓力：0.8~1.5Mpa(8~15公斤/平方釐米)，時(shí)間：4~8分鐘;

②140T真空壓機(jī)(OEM公司)：

預(yù)壓壓力：0.56~0.7Mpa(80~100磅/平方英寸)，時(shí)間：7~8分鐘;

預(yù)壓后擠氣1分鐘;

③入模后施加的預(yù)壓壓力，大小一般由半固化片情況決定。當(dāng)半固化片流動(dòng)度降低時(shí)，可適當(dāng)加大預(yù)壓壓力。

④預(yù)壓階段時(shí)間受半固化片的特性、層壓溫度、緩衝紙厚度、印製板層數(shù)和印製板的大小影響。

如果預(yù)壓周期太短，即過早地施全壓，會(huì)造成樹脂流失過多，嚴(yán)重時(shí)會(huì)缺膠、分層;如果預(yù)壓周期太長(zhǎng)，即施全壓太晚，層間空氣和揮發(fā)份排除的不徹底，間隙未被樹脂充滿，便會(huì)在多層板內(nèi)産生氣泡等缺陷。因此，把握壓力變動(dòng)時(shí)機(jī)很重要。

當(dāng)半固化片流動(dòng)指標(biāo)低于30%時(shí)，應(yīng)縮短預(yù)壓時(shí)間，甚至直接進(jìn)行全壓操作。

總之，由于預(yù)壓周期與半固化片的特性關(guān)係甚密，預(yù)壓周期并非是一層不變的，必須通過試壓后，在對(duì)層壓好的多層板進(jìn)行全面質(zhì)檢的基礎(chǔ)上，對(duì)預(yù)壓周期進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，方可正式投入生産。

(5)施全壓及保溫保壓

預(yù)壓結(jié)束后，在保持溫度不變的前提下，進(jìn)行轉(zhuǎn)壓施全壓操作。并按工藝參數(shù)要求進(jìn)行保溫保壓。

①100T PHI壓機(jī)：

全壓壓力：1.5~3.0Mpa(15~30公斤/平方釐米)，時(shí)間：90分鐘;

②140T真空壓機(jī)(OEM公司)：

全壓壓力：1.12~1.4Mpa(160~200磅/平方英寸)，時(shí)間：80分鐘;

③當(dāng)半固化片流動(dòng)度降低時(shí)，可適當(dāng)加大全壓壓力。徹底完成排泡、填隙，保證厚度和佳樹脂含量。

④壓力轉(zhuǎn)換採(cǎi)用高溫轉(zhuǎn)換方式。即當(dāng)半固化片溫度升到115~125℃時(shí)，由預(yù)壓轉(zhuǎn)爲(wèi)全壓。

(6)降溫保全壓(冷壓)

全壓及保溫保壓操作結(jié)束后，可採(cǎi)用以下方式進(jìn)行冷壓操作：

①停止壓機(jī)加熱，在保持壓力不變的條件下，使層壓板冷卻至室溫;

②將層壓板轉(zhuǎn)至冷壓機(jī)，進(jìn)行冷壓操作。

(7)出模，脫模

①當(dāng)層壓板溫度降至室溫后，打開壓機(jī)，取出模具;

②在脫模專用工作臺(tái)上，去除模具銷釘，取出層壓板。

(8)切除流膠廢邊

①層壓排出的余膠，呈不規(guī)則流涎的狀態(tài)，厚度也不一致，爲(wèi)保證后道打孔，應(yīng)用剪床切去廢邊，切至坯料邊緣，但不能破壞定位孔;

②當(dāng)板面出現(xiàn)扭曲或弓曲的不平整現(xiàn)象，應(yīng)校平處理，使翹曲量控制在對(duì)角線的0.5%範(fàn)圍之內(nèi)。

(9)列印編號(hào)

經(jīng)壓制后的多層印製板半成品，兩外層爲(wèi)銅箔，爲(wèi)防止混淆，應(yīng)及時(shí)用鋼印字元在産品輪廓之外的坯料上列印出圖號(hào)和壓制記錄編號(hào)，字跡必須清楚，不致造成錯(cuò)號(hào)。

(10)后固化處理

將板放入電熱恒溫乾燥箱中，加熱到140℃并保持4小時(shí)。