CEM-3覆銅板工藝流程

 杭州PCB抄板公司-緯亞電子：1.CEM-3覆銅板原材料
(1)環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的電氣性能、粘合力、耐熱性和耐藥品性，在NEMA標(biāo)準(zhǔn)和IPC 標(biāo)準(zhǔn)都明確規(guī)定CEM-3 是以環(huán)氧樹脂為主體樹脂的覆銅板， UL 標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)CEM3的紅外光譜圖也顯示它的環(huán)氧樹脂組分。用于CEM-3 的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧當(dāng)量185-500 g/mol 較合適，環(huán)氧當(dāng)量愈大，分子量愈大，固化后的交聯(lián)密度就愈小，板材的Tg 偏低。目前CEM-3 大量使用具有阻燃功能的低澳化雙酣A 型環(huán)氧樹脂，環(huán)氧當(dāng)量400 - 450 g/mol 、溴含量18% -20% ，同時，為了提高板材的耐熱性、耐潮濕性、耐化學(xué)藥品性和尺寸穩(wěn)定性，常添加適量的諾伏拉克型環(huán)氧樹脂或多官能環(huán)氧樹脂，以提高固化交聯(lián)密度，雙酚A型環(huán)氧樹脂與諾伏拉克型環(huán)氧樹脂或多官能環(huán)氧樹脂的配比，一般為(60 - 90) : (40 - 10 ) (質(zhì)量份) ，后者用量太高，會縮短粘結(jié)片的貯存期、降低剝離強度和機(jī)械加工性。通過添加環(huán)氧當(dāng)量700 -1 200 g/mol 以上的環(huán)氧樹脂，可增大架橋點間的分子量，提高板材在加工過程中承受機(jī)械和熱沖擊的能力，但是必須注意樹脂的環(huán)氧當(dāng)量太高，分子量太大，樹脂粘度較高，會造成膠液對玻纖布的浸漬性變差。

(2) 固化劑和促進(jìn)劑CEM-3 常用的固化劑有雙氟股和線性酚醛樹脂(諾伏拉克) ;固化促進(jìn)劑一般用咪唑類化合物，如2- 甲基咪唑、2- 乙基-4- 甲基咪唑、2-苯基咪唑等，也可用基二甲膠作促進(jìn)劑。近年來，為了提高板材的耐熱性、耐潮濕性、耐離子遷移性和耐白斑性，比較傾向于采用線性酚醛樹脂作為環(huán)氧樹脂的固化劑，包括酚醛諾伏拉克、雙酣A 型諾伏拉克等，其中雙酚A 型諾伏拉克具有優(yōu)秀的耐變色性。線性酚醛樹脂的軟化點為80~120
c 較合適，軟化點低于80 C，分子量較小，雖然可以提高膠液的浸漬性、板材層間粘合力，但是板材玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低;軟化點高于120 C ，分子量較大，可提高板材的耐熱性、耐潮濕性和馬，但是會導(dǎo)致膠液浸漬性變差、板材層間粘合力下降。林、酚醛樹脂與環(huán)氧樹脂的比例一般是酷程基當(dāng)量和環(huán)氧當(dāng)量之比為(0.9- 1.1) :1 較合適，小于0.9 則板材層間粘合力低，超過1. 1 ，則板材Tg 降低。以酚醛樹脂作固化劑的板材，其剝離強度比用雙氧膠作固化劑的板材的剝離強度低些，這是酚醛樹脂作固化劑的一個特點。

(3)無機(jī)填料無機(jī)填料是CEM-3 的重要組分之一，作為填充劑，它直接影響板材的尺寸穩(wěn)定性、通孔可靠性、耐潮濕性和機(jī)械加工性等。初的CEM-3 不含有無機(jī)填料，玻纖紙的含膠量大，使到板材有機(jī)物(環(huán)氧樹脂固化物)含量高達(dá)60% ，導(dǎo)致板材熱膨脹數(shù)和吸水率偏大，然而早期CEM-3 主要用于單面印制線路板，不需考慮通孔可靠性，耐潮濕性即使差一點，問題也不大;隨著CEM-3 應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，特別是在雙面印制線路板上的應(yīng)用，這些問題就暴露出來。后來，通過在芯料用膠液中加入無機(jī)填料，大大提高CEM-3的無機(jī)物比例，使板材中有機(jī)物含量和無機(jī)物含量的比例下降為40: 60 (質(zhì)量份) ，接近FR-4 水平，顯著地降低板材的熱膨脹系數(shù)和吸水率，圖8-3-3 、圖8-3-4 顯示了CEM-3 的樹脂含量(即有機(jī)物含量，通過無機(jī)填料用量來調(diào)整)與板材熱膨脹系數(shù)、吸水率的關(guān)系。CEM-3 常用的元機(jī)填料有氫氧化鋁、滑石粉、碳酸鈣、硅微粉、高嶺土等，它們對CEM-3 性能的影響見表8-3-2 。目前CEM-3 大量使用的無機(jī)填料是氫氧化鋁，氫氧化鋁含有3 個結(jié)晶水，在200 - 500 C條件下，不同程度釋放出水，在釋放水時，需吸收大量的熱量，所以氫氧化鋁也是一種理想的"潔凈"阻燃劑，氫氧化鋁的粒徑越小，阻燃效果越好;但是，氫氧化鋁會影響板材的耐熱性、耐浸焊性， PCB 加工熱風(fēng)整平、元件焊接的溫度都接近氫氧化鋁的分解溫度，如果時間較長，高溫下氫氧化鋁受熱分解，板材會分層起泡;近年有廠家研究對氫氧化鋁進(jìn)行熱處理，脫去部分在200 多度開始分解的結(jié)晶水，可大大提高氫氧化鋁的熱分解溫度，這種含有1. 8-2.9 個結(jié)晶水的氫氧化鋁已開始供應(yīng)市場。

一般來說，選用的無機(jī)填料的粒徑在1-10μm 較合適，大粒徑不大于40μm。填料粒徑太小，則在膠液中分散困難，易成團(tuán)結(jié)塊，填料在玻纖紙中分布不勻，這時必須提高溶劑用量，并借助高速率、高剪切力的分散設(shè)備來達(dá)到均勻分散的目的;若填料粒徑太大，則在1昆膠及上膠過程中填料易沉降，上膠時對玻纖紙的浸漬性變差，由于玻纖紙的過濾作用，填料在玻纖紙中也會分布不均勻。至于無機(jī)填料用量，以無機(jī)填料用量與樹脂用量之比常在(80-150): 100(質(zhì)量份)為宜，超過150% ，肢液粘度增大，填料分散性、浸漬性變差，板材耐熱性等性能會下降，并且會超出UL 規(guī)定的CEM-3 灰分要求(0.8 mm 板的灰分范圍42.7% -68.3% , 1. 6 mm 板的灰分范圍29.7% - 44.9%) ;但是如果無機(jī)填料用量過少，則對降低CEM-3 的熱膨脹系數(shù)貢獻(xiàn)不大，使到板材的尺寸穩(wěn)定性和通孔可靠性變差。

CEM-3 的絕緣層外觀透明度與元機(jī)填料的折光率有關(guān)，如果元機(jī)填料的折光率等于樹脂的折光率，板材就顯示出透明狀，例如，氫氧化鋁的折光率為1.57 ，與環(huán)氧樹脂的折光率1. 55 差不多，所以用氫氧化鋁作填料的CEM-3 ，板材絕緣層呈現(xiàn)出透明狀，基本上與FR-4 的外觀相同;如果元機(jī)填料的折光率大于樹脂的折光率，板材就顯示出不透明狀，因此，開發(fā)要求高遮光性的LED 顯示用CEM-3 可以根據(jù)這個原理，在膠液中加入高折光率的元機(jī)填料(顏料)。

另外，對元機(jī)填料進(jìn)行表面處理，可以降低膠液粘度，減少溶劑用量，并提高元機(jī)填料與樹脂的結(jié)合力，消除界面影響，從而提高板材性能。無機(jī)填料常用的表面處理劑有硅烷偶聯(lián)劑、鐵酸酯偶聯(lián)劑等，可以在與環(huán)氧樹脂混合前對無機(jī)填料進(jìn)行表面處理，也可以在混膠時將填料、偶聯(lián)劑和環(huán)氧樹脂一起混合(又叫遷移法) ，相比之下前一種處理方法的效果較好。 杭州PCB|杭州smt

(4) 溶劑CEM-3 用溶劑有二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚等，除了二甲基甲醚膠具有強極性、專門用于溶解雙氰膠外，其他溶劑極性較低，主要用作膠液稀釋劑，改善無機(jī)填料的分散性和膠液浸漬性。選擇溶劑必須注意與上膠機(jī)烘箱溫度相匹配，溶劑沸點不能太低，否則會造成揮發(fā)太快，影響上膠質(zhì)量;還須注意選擇的溶劑不能參與體系反應(yīng)，如以線性酣醒作固化劑的體系就不能使用二甲基甲酷膠作溶劑，因為它對
反應(yīng)起促進(jìn)作用，會縮短肢液凝膠化時間。

(5) 增強材料CEM-3 采用電子級玻璃纖維布和電子級玻璃纖維紙兩種增強材料。面料的增強材料一般用7628 玻璃纖維布，對一些特殊用途的CEM-3 也采用2116 玻纖布，但會增加產(chǎn)品成本。玻纖布和玻纖紙必須經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面處理，以提高耐潮濕性、耐熱性、電氣絕緣性。玻纖紙的強度較低和內(nèi)應(yīng)力很小，其對板材翹曲影響較小，而玻纖布存在編織張力及內(nèi)應(yīng)力殘留、經(jīng)緯紗偏斜等不穩(wěn)定因素，對CEM-3 翹曲影響較大，因此，必須注意玻纖布的經(jīng)、緯紗的編織密度、緯斜等，同時，生產(chǎn)CEM-3 時須注意面料要同機(jī)同布。芯料的增強材料采用玻璃纖維紙(簡稱玻纖紙，又稱玻璃纖維無紡布、玻璃纖維氈、玻璃紙等) ，它由短切玻纖、粘合劑，用濕式短網(wǎng)抄紙機(jī)按抄紙方法制成，其特性見表8-3-3 。CEM-3 用玻纖紙一般以綜合性能好的環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂為粘合劑;用聚乙烯醇作粘合劑的玻纖紙，雖然價格便宜，但是耐熱性、耐水性差，已被淘汰出CEM-3 用玻纖紙之列。

(6) 銅箔CEM-3 采用的銅箔，要求是表面經(jīng)特殊處理的電解銅箔(又稱處理箔) ，以18μm 、35μm 銅箔為主。銅箔的表面處理包括銅箔毛面粗化處理、鍍耐熱層(鍍鋅、鍍銅或鍍鋅銅合金)和熱穩(wěn)定化處理等，經(jīng)過表面處理后的銅箔可以有效改善銅箔毛面與環(huán)氧樹脂的結(jié)合，從而提高板材的剝離強度、耐熱性和耐化學(xué)性。由于CEM-3 的面料是環(huán)氧玻纖布基粘結(jié)片，環(huán)氧樹脂是一種強力膠粘劑，所以CEM-3 不需用涂膠銅箔。

2. CEM-3覆銅板制造工藝
CEM-3 的制造工藝如圖8-3-5 所示，大體上分混膠、上膠、層壓三道工序。

(1)混膠根據(jù)膠液配方計算好各組分用量，按一定投料順序，將環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、溶劑混制成面料用膠液，將環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、無機(jī)填料、溶劑混制成芯料用膠液。為了使元機(jī)填料能均勻分散在膠液中，可先用溶劑潤濕、分散元機(jī)填料后再加樹脂，也可采用高速、高剪切分散設(shè)備來達(dá)到均勻分散的目的。

(2) 上膠分別用玻纖布和玻纖紙浸漬上述膠液，通過上膠機(jī)除去溶劑、半固化后，制成面料和芯料。CEM-3 用面料一般采用立式上膠機(jī)上肢，芯料既可采用立式上膠機(jī)也可以采用臥式上膠機(jī)。由于芯料厚度較厚，采用遠(yuǎn)紅外線加熱方式比采用熱風(fēng)加熱方式要好得多，前者可以使芯料表里的樹脂半固化度均勻一致，而熱風(fēng)加熱方式會使芯料表層溶劑先揮發(fā)出來，在芯料表面形成樹脂固化封閉層，影響里面揮發(fā)分的排除，表里樹脂半固化程度不一致。

(3)層壓按圖8-3-1 的順序配好料，雙面板則兩面都覆蓋銅錨，單面板則一面覆蓋銅箔，另一面覆蓋耐熱性好的離型膜，如聚氟乙烯(PVF) 薄膜，然后將配好的料坯夾在兩張鏡面不銹鋼板中間，放進(jìn)層壓機(jī)中，按設(shè)定的層壓程序加熱加壓，制成CEM-3 。由于芯料本身的多微孔特點，若采用普通層壓機(jī)，難以將芯料內(nèi)氣泡完全排出，會導(dǎo)致高溫高壓下樹脂氧化，使板材產(chǎn)生黃斑氣泡或空洞現(xiàn)象，進(jìn)而影響板材的性能，因此，為了生產(chǎn)高品質(zhì)的CEM-3 ，建議采用真空層壓機(jī)，以消除板材內(nèi)黃斑氣泡，減少板材殘余應(yīng)力和降低翹曲，全面提高板材性能。

(杭州PCB|杭州smt|杭州PCB設(shè)計|杭州pcb打樣|杭州pcb抄板|杭州pcb板生產(chǎn)廠家-杭州緯亞電子科技有限公司)