电路板压合制程介绍

•壓合目的
利用膠片(Prepreg)的特性使內層基板(Thin core).
膠片和銅箔(Copper Foil)透過壓合機使其結合在
一起，達到多層化的效果！
•壓合原理:
1.基板(內層板inner layer)
須經過表面的氧化還原((Black/Brown Oxide Treatment)
反應以增加合prepreg的鍵結能力
氧化反應:
A. 增加與樹脂接觸的表面積，加強二者之間的附著力(Adhesion).
B. 增加銅面對流動樹脂之潤濕性，使樹脂能流入各死角
而在硬化後有更強的抓地力。

C. 在裸銅表面產生一層緻密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態樹脂中胺類 (Amine)對銅面的影響。

2Cu+2ClO2 Cu2O+ClO3+Cl
Cu2+2ClO2 CuO+ClO3+Cl
Cu2O+H2O Cu(OH)2+Cu
Cu(OH)2 CuO+H2O
還原反應:
在增加氣化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當水準以使樹脂易於填充並能減少粉紅圈( pink ring ) 的發生。

製程觀察重點:
•結晶重量(weight gain)
•微蝕量(Etch amount)
•剝離強度(peel strength)
•露銅
•顏色不均
•藥水殘留
2.銅箔(copper foil)
銅箔有分兩面(亮面及毛面) ，壓合時亮面朝外毛面朝內。

銅箔的種類:
•輾軋法(Rolled-or Wrought Method)
A. 優點.
a. 延展性Ductility高,對FPC使用於動態環境下,信賴度極佳.
b. 低的表面稜線Low-profile Surface,對於一些Microwave電子應用是一利基.
B. 缺點
a. 和基材的附著力不好.
b. 成本較高.
c. 因技術問題,寬度受限.
•電鍍法(Electrodeposited Method)
A. 優點
a. 價格便宜.
b. 可有各種尺寸與厚度.
B. 缺點.
a. 延展性差,
b. 應力極高無法撓曲又很容易折斷.
厚度單位
1.0 (oz)的定義是一平方呎面積單面覆蓋銅箔重量1 oz (28.35g)的銅層厚度
經單位換算 35 微米 (micron)或1.35 mil.
常用銅箔規格:
>4.5
>4.5>6.0>10伸縮率
(%)>15>15>30>30抗張力
Klb/in 2
12
183672厚度(um)1/3 oz
1/2 oz 1 oz 2 oz Type
3.膠片(Prepreg)
膠片是由環氧樹脂 Epoxy Resin 和玻璃纖維布 Glass fiber 所組而成
在液態時稱為清漆或稱凡立水（Varnish) 或稱為 A-stage ， 玻璃布在浸膠半乾成膠片後再經高溫軟化液化而呈現黏著性
用於雙面基板製作或多層板之壓合用稱 B-stage B-stage prepre
prepre g ，經此壓合再硬化而無法回復之最終狀態稱為 C-stage 。

環氧樹脂 Epoxy Resin
玻璃纖維環氧樹脂
•Tg 玻璃態轉化溫度
高分子聚合物因溫度之逐漸上升導致其物理性質漸起變化，由常溫時之無定形或部份結晶之堅硬及脆性如玻璃一般的物質而轉成為一種黏滯度非常高柔軟如橡皮一般的另一種狀態。

高Tg的物性
•抗濕性
•抗化性
•抗溶劑性
•抗熱性
•尺寸安定性
玻璃纖維(Fiberglass)
在基板中的功用是作為補強材料，玻璃(Glass)本身是一種混合物融熔合而成，再經抽絲冷卻而成一種非結晶結構的堅硬物體。

玻璃纖維的特性:
a.高強度：和其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強度。

b.抗熱與火：玻璃纖維為無機物，因此不會燃燒
　c.抗化性：可耐大部份的化學品，也不為黴菌，細菌的滲入及昆蟲的功擊。

　d.防潮：玻璃並不吸水，即使在很潮濕的環境，依然保持它的機械強度。

e.熱性質：玻纖有很低的熬線性膨脹係數，及高的熱導係數，
　f.電性：由於玻璃纖維的不導電性，是一個很好的絕緣物質的選擇
P/P主要的三種性質
a.膠流量(Resin Flow)
流量試驗法Flow test-與經緯斜切截取4吋見方的膠片四張
精稱後再按原經向對經向或緯對緯的上下疊在一起,
在已預熱到170°±2.8°之壓床用200±25PSI去壓10分鐘,待其熔合及冷卻後
在其中央部份沖出直徑3.192吋的圓片來,精稱此圓片重量,
然後計算膠流之百分流量為:
b.膠化時間(Gel time)
膠片中的樹脂為半硬化的 B-Stage 材料,在受到高溫後即會軟化及流動
經過一段軟化而流動的時間後,又逐漸吸收能量而發生聚合反應使得黏度增大再真正的硬化成為 C-Stage 材料。

上述在壓力下可以流動的時間,稱為膠化時間
c.膠含量(Resin Content)
是指膠片中除了玻璃布以外之膠所占之重量比
Type Name Change of BT Type Name Change of BT Prepregs Prepregs Prepregs for Build-up Substrate
for Build-up Substrate Meanings of New Type Name
Example of New Type Name
GHPL-830HS (Type C Q 66)
NB N
NX MG TF HS I M
T
GHPL-830C or D
Grade Number
Prepreg Grade
20 - 25N 130 - 140G 40 - 50K
45 - 55H
15 - 20 25 - 3030 - 4065 - 75I Z Q
X 90 - 100T Glass Fabric Thickness (microns)Number Glass Fabric Type Resin Content (wt%)NOTE :We don We don’’t change the type name of standard GHPL-830.MBH
TBT MLT MBT RST 60100100100100GHPL-830Nominal Thickness (microns)Type Name Name change will be carried out from May 1st, 2002.(as requested shipping date from MGC Tokyo Factory)Content of ingredients except for glass fabric
IZ79(0.05mm)IQ75(0.06mm)IZ77(0.045mm) IN74(0.040mm)
OST(0.100mm for Lead Free Reflow)CN80(0.040mm for 2oz Cu )NT64(0.100mm for 2oz Cu)NT60(0.100mm for 1oz Cu)NH66(0.070mm)GHPL-830NB
RET(0.100mm for 2oz Cu )MET (0.100mm for 1oz Cu)MEH (0.060mm)GHPL-830EX
TZ77(0.050mm)TZ75(0.045mm)TQ66(0.040mm)TN71(0.035mm)
TI66(0.030mm)GHPL-830TF TT58(0.100mm)TH65(0.070mm)
TQ76(0.060mm)TN80(0.040mm for 2oz Cu)CQ74(0.060mm)CZ77(0.050mm)CZ75(0.045mm)CQ66(0.040mm)CN71 (0.035mm)
GHPL-830HS CT58(0.100mm)DH66(0.070mm)
CH64(0.070mm)GHPL-830NX IT60 (0.100mm for 2oz Cu )
IT56 (0.100mm for 1oz Cu)IH65(0.070mm)MG57(0.170mm)MX65(0.100mm)MH69(0.090mm)MK66(0.075mm)MQ73(0.065mm)
RST(0.100mm for 2oz Cu)MN77(0.055mm)MN75(0.050mm)MN73(0.045mm)MN71(0.040mm)
MN67(0.035mm)GHPL-830MG MBT(0.100mm for 1oz Cu)MBH(0.060mm)GHPL-830
Type (Nominal Thickness)Prepreg
408020 - 25CN80---
406630 - 40CQ66CSQ
CN71CZ75CZ77CQ74CH64DH66CT58New Type Name 35
7120 - 25---457525 - 30CLZ
507725 - 30CSZ
607430 - 40CSU
706445 - 55CSH
706645 - 55DTH
1005890 -100CST
Nominal Thickness (microns)Resin Content (wt%)Glass Fabrics Thickness (microns)Present Type Name
壓合前處理(Lamination-Pretreatment)
Pre-Stacking,組合(Booking)
疊合(Lay-up)
壓合(Lamination)
拆板(Dismantling)
鑽靶(X-Ray Drill)
裁板邊(Profile Route)鑽孔(Drill)
4,6層板•壓合流程:
組合
工作內容:
將內層板上下各放置一張PP,對齊後用貼
膠機黏住
內層板PP 貼膠帶
貼膠帶
疊合
A-1 疊板結構各夾層之目的:
　a. 鋼質載盤,蓋板(Press plate):
早期為節省成本多用鋁板,近年來因板子精密度的提升已漸改成硬化之鋼板,
供均勻傳熱用.
　b. 鏡面鋼板(Separator plate):
因鋼材鋼性高, 可防止表層銅箔皺摺凹陷.與拆板容易。

鋼板使用後，
如因刮傷表面，或流膠殘留無法去除就應加以研磨。

　c.牛皮紙:
因紙質柔軟透氣的特性，可達到緩衝受壓均勻施壓的效果,且可防止滑動，
因熱傳係數低可延遲熱傳、均勻傳熱之目的。

在高溫下操作，
牛皮紙逐漸失去透氣的特性,使用三次後就應更換。

　d.銅箔基板:
其位於夾層中牛皮紙與鏡面鋼板之間，可防止牛皮紙碳化後污染鏡面鋼板或黏在上面，及緩衝受壓均勻施壓。

　e.其他有脫模紙 (Release sheet)及壓墊 (Press pad) Conformal press的運用,
大半都用在軟板coverlayer壓合上.
壓合
工作內容:
疊合室完成疊板後,承載盤被送至台車,然後蓋上上
蓋板,送至壓合台車之入料架,移動壓合台車將疊好
之板子送入指定之壓合機,由電腦輸入壓合程式進
行壓合
出料台車
壓合台車壓合機
入料疊
合室
X-Ray X-Ray 鑽靶
鑽靶工作內容:
內層線路會為了後製程或量測漲縮值設計Fiducial Mark(標靶), 其中有三個其作用為量測漲縮及裁板邊與鑽孔所需之Pin孔,而因為壓合後Mark被銅箔蓋住,因此必須以X-ray鑽靶機來量測靶距及鑽孔
裁版邊
工作內容:
為使壓合過程中流出的膠不沾到鋼板,因此銅箔的尺寸比內層板及PP尺寸大,壓合後多餘的銅箔與流出板面的膠就用裁板邊機撈掉,並在裁板的過程中做上妨呆識別計號,使後製程能區分四層板與雙面板及板面方向,完成後量測板厚
壓合條件:
A.真空度:壓合Cycle一開始先抽真空,真空度越高,壓合後板內殘 存氣泡之機會越低,一般的Data Sheet是建議60torr以 下維持30Min以上
B.升降溫速率:升溫速率須配合材料的特性,過快或太慢都可能造 成壓合失敗,降溫速率不可過快,否則會造成板彎 翹
C.壓力:最佳上壓時機為PP開始流膠時,太早或太晚或壓力太小都 可能造成氣泡無法被趕出,而壓力之大小也會影響成品之 厚度,壓力太大可能會造成織紋顯露
如何判斷壓合成功:
A.厚度量測:壓合後成品厚度在容許範圍內(通常以原始厚度加
15%計算)
MBT壓合後厚度:100±15um
RST壓合後厚度:120±15um
B.銅箔拉力試驗(Peel Strength):銅箔與PP之結合力應大於標準
1/2oz銅箔:1.0kg/cm2以上
1/3oz銅箔:0.8kg/cm2以上
C.熱應力試驗(Thermal Stress Test):先在烤箱121°C烘6Hr,然後
288°C漂錫10秒鐘5個Cycle後切片檢視,不可有爆板,分層(IPC-
TM-650,2.6.8)
壓合程式圖例
壓合程式曲線圖例0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
082834456080135179時間
溫度
溫度壓力壓力kg/cm2實際料溫真空度
A.溫度:
a.升溫段:以最適當的升溫速率，控制流膠。

b.恆溫段:提供硬化所需之能量及時間。

c.降溫段:逐步冷卻以降低內應力(Internal stress)減少板彎、板翹(Warp、Twist)。

B.壓力:
a.初壓(吻壓 Kiss pressure):每冊(Book)緊密接合傳熱,驅趕揮發物及殘餘氣體。

b.第二段壓:使膠液順利填充並驅趕膠內氣泡，
同時防止一次壓力過高導致的皺折及應力。

c.第三段壓:產生聚合反應，使材料硬化而達到C-stage。

d.第四段壓:降溫段仍保持適當的壓力，減少因冷卻伴隨而來之內應力。

壓合流程品質管制重點:
a. 板厚、板薄、板翹
b. 銅箔皺折、
c. 異物,pits & dents
d. 內層氣泡
e. 織紋顯露
f. 內層偏移。