多层板压合技术

C.PRESS CONDITION
(OPTIMSE PRESS PARAMTER)
(a)壓合溫度曲線 (1)升溫速率:1.5～ 2.0℃ /MIN —實際基材升溫曲線70～ 140℃之間 (2)硬化溫度:180or185℃×1hr Difunction(160℃、 30’ — 實際基材料溫 Multifunction(170℃ 、 30’ (3)冷卻程序約3 ℃/MIN (b)壓合壓力曲線 (1)KISS PRESSURE (BEGINNING):5KG/C×～20MIN 內層約55℃～60℃ —以基材料溫 外層約80℃～90℃ (2)第二段壓力:20～25KG/CM^2(280psi～360psi) (3)冷卻壓力:Kiss Pressure 5 kg/cm^2 ) )
1 BOOK
8 9 10
HOT PLATEN
WHITE EDGE
(C)RESIN STARVATION ﹠MICROVOIDS
基材品質 G.T.低 基材缺膠 升溫速率慢 STARV ATION ﹠ 緩衝材不良 壓力過低 內層板銅箔較厚(2OZ) MICROVOIDS
濕氣
其他 (d)織紋顯露 —緩衝材不良造成壓力不均,形成void殘留於基材玻織束之間.
確認P/P動黏度
3.處理異常注意事項
(1)查明投用P/P、內層板之LOT NO.-供追溯制程條件
(2)異常MLB之組成、數量及壓合時間-確認異常量及異常品處理方式 (3)取得SAMPLE先confirm是否為南亞材(走UV光確認)再進行其他物性分析-確定異常責任
板翹成因及改善對策
一、前言
隨著PCB組裝技術的進步， 如SMT技術的大量應用， 為滿足SMD零件安裝的精確度與自動線 的操作， 自然地對基板的板翹要求水準也愈來愈高， 本文即分別對造成基板與多層板板翹原因做 一介紹， 並提供一些改善對策做為處理參與。
二、基板部份
板翹是如何形成的呢？ 若仔細觀察，板翹是一种變形現象，簡單地說就是某种“應力” 在做 怪，依本廠實際的生產經驗對造成板翹的原因做一說明： 1、玻纖布的緯紗歪斜狀況 玻纖布與繹樹脂，銅箔構成基板，玻纖布扮演著補強材料的角色，若緯紗歪斜過於嚴重， 將造 成基板內部結構應力的不均勻，這是不治之症，籍由重烘，壓平後處理亦無法改善。
2.內層板經緯變化程度不一,須設定不同補償量. 3.壓合條件之升溫速率及壓力須作穩定之控制. ‧ 建義尺寸變化補償量(僅供參考) WARP 4LAYER 6LAYER 8LAYER 10LAYER 以上數據系取決於: 1.多層板之結構及內層板之結構. 2.內層板殘銅率. 3.壓合條件. 200～400 300～500 300～500 400～600 FILL 150～300(PPM) 200～400 200～400 200～500
B.壓力機(包含熱壓及冷壓機)
—熱盤的平行度及平坦度 ‧ 定期作壓力分段校正. 方法1.鉛片 2.感壓紙 —絕緣管理 ‧熱盤之絕緣板,建義以一年為週期作更換.
—承載盤管理
‧平坦度 ‧清潔度 —緩衝材使用
1.牛皮紙張數及使用次數之管制
2.緩衝墊(Polyamide-Polyamide Rubber)使用次數之管制.
MLB壓合品質及異常處理
1.PCB一般在其廠內評壓合后板材物性項目如下: (1)板厚分佈 (2)銅箔peeling測試 (3)焊錫耐熱性-288℃ solder dipping 10sec× 3cycles 2.PCB壓合異常討論 異常項目
(1)LAY-UP段 <a>分層
可能原因
a.內層板面污染 b.內層板吸濕 c.P/P吸濕 d.內層板黑化不良
(f)WARP ﹠ TWIST(板翹)
˙ 流膠量大造成之應力 ˙ 結構組織不對稱 ˙ 玻織布結構之一致性 ˙ 冷卻速率過大(包含:冷壓過程及噴錫制程),烘烤可矯正 ˙ 厚度分佈不平均
E.壓合后品質評估 1.白邊白角織紋顯露 2.板邊流膠情況建義在1CM以內 3.剝離強度 4.厚度分佈 5. △ Tg:＜ 5℃ (DSC測試) 6.耐熱性(288℃ solder test) 7.吸水率
◆ 壓合機之種類
1.HYDRAULIC WITH VACUUM CHAMBER.
2.CEDAL PRESS. 3.AUTO-CLAVE VACUUM CHAMBER. TYPE1. MAJORITY OPERATION HEATING METHOD PRESSURE KG/CM^2 TIME(min) EASY
—流膠不適當,造成多層板結構表層樹脂(Butter Coat)不足.
—剝錫鉛制程不良造成表層樹脂被蝕掉 —基材黏度高造成void殘留於玻織束之間 BUTTER WARP DIRECTION
COAT FILL DIRECTION
NORMAL
ABNORMAL
e.尺寸變化
STANDAR DRILI D POINT DRILL
樹脂重
R.C%=
樹脂重+玻織布
× 100%
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱb.Resin Flow
壓合流出之樹脂重量 原樹脂重+玻織布重
R.F%=
× 100%
壓合條件:壓力15.5kg/cm^2
溫度170°C 壓合時間10min 試片制作:MIL spec —各布種均以size:10cm×10cm4pc壓合
IEC spec: size 10cm×10cm, sample重20g
4.除濕箱的使用考量 許多PCB廠商會將基材放入除除箱中將基材表面水份除去,但實際上要濕度控制在 20%HR以下有其困難,故實用性值得考量.
5.如何處理未用完基材 一般在Lay-up之后均會有少部份基材未用完,建義用PE袋包好以膠帶密封防止水氯入, 使基材物性劣化. * 基材吸濕會造成基材FLOW變大,流膠中含有大量白霧狀氯泡. 最好以標籤記下再貯存日期、批號、數量、規格等資料貼在未用完之基材上,盡量在 2周內投用完畢.
<b>厚度不符 <c>板翹 <d>分層 <e>外層銅皺
a.誤用P/P種類
b.P/P張數錯誤
切片或燒掉樹脂確認布種切 片確認 烘烤確認是否可恢復平坦 Test △Tg,確認壓合條件 確認操作人員動作 a.加牛皮紙 b.加大壓力
a.冷卻速率過快 Curing 不足 a.銅箔handing不當 b.P/P升溫過快
<f>白邊、白角
a.各層對齊度不佳 b.使用不當的 cushion materail c.Flow過大
使用over-curing P/P
P/P黏度過高
確認對齊方式、動作 使用V-board或其他類似材 料 確認P/P VIS、GT
追查異常含浸批P/P是否有停
機記綠
<g>單張P/P全面織紋 <h>緯向織紋
前言:
對於多層板PCB廠而言,壓合是最重要 的一道工程,但生產中亦有許多問題值得研究、 探討,例如:白邊白角、織紋顯露、氣泡、分 層、銅箔皺褶、板翹、厚度分佈不均、墊傷、 尺寸變化…… 等等。 壓合異常一般均對係對基材、基板的 特性不熟悉及不當管理所造成。
A.基材一般物性介紹
— NP-140B
SPEC 7628 7628HR 2116 1506 2112 1081 106 RC%+/-3 43 50 50 48 60 62 68 RF%+/-5 20 28 25 25 35 35 45 GT%+/-25” 130 130 130 130 130 130 130 V.C% VISCOSITY THICKNESS AFTER PRESS 7.1mil+/-0.8 8.0mil+/-0.8 4.1mil+/-0.8 5.7mil+/-0.8 3.0mil+/-0.6 2.5mil+/-0.6 1.8mil+/-0.6
a.P/P翻面其中一層 b.P/P轉向使用 c.混用他廠P/P
確認事項
操作人員誤觸內層板面,一般可發現有指紋印 Test Tg Test Tg,確認壓合流膠是否過大 確認黑化顏色是否不均
確認上、 下層P/P緯歪是否方一致
<b>板翹
(2)環境 <a>分層
a.壓合及P/P、內層貯存環 境濕度偏高 b.lay-up及入料上太間隔 時間是否過長
a.P/P是否過期吸濕 b.壓合升溫速率過快 c.P/P之RC%及GT d.壓合壓力
確認有無空調、溫度記綠器 是否有吸顯可能
(3)壓合 <a>流膠過大
確認P/PLOT NO.及流膠是否呈白霧化 測料溫、確認壓合程式、牛皮紙張數及使用 次數 a.是否誤用HR P/P b.P/PVIS及GT是否使用過高壓力
c.Gel Time 將0.2g樹脂粉末倒在170 °C之熱板上,以細竹籤動至樹脂硬化之時間. d.Volatile content (揮發份)
測量基材在163 °C烘箱中15min之重量損失.
—基材的貯存與運送
1.貯存條件
在溫度70°F、相對濕度50%以下,基材可保存3個月. 2.包裝 最好保持原包裝方式存放,若因考量空間需將外箱拆除建義仍需保持基材外覆保護膠 膜完整,以避免水氣攻擊及碰傷. 3.裁切下料 建義基材自冷藏室移出后,最好放置一日使其溫度平衡,可避免溫度過大使水氣凝結 在基材表面,造成物性劣化,易產生爆板分層現象.
C.PRESS CONDITION A.RAW MATERIAL
TEMPERATURE
PRDPREG
PREDDURE VACUUMDEGREE COPPER GOOD
LAMINATION
CARRIER
HOT PRESS
CUSHION
COLD PRESS
D.ACCESSORY MATERIA
B.MACHINE
15‘
5‘ 100℃ 90℃
15‘
50℃ 13‘
7‘
CYCLE TIME:135mins
RAMP STACK :1.5～1.8℃ /min,70℃～140℃ :10LAYER
KRAFTPAPER :161g/m^2× 12
◆ 壓合反應機構(實際料溫)
第一階段溫度
LAMINATE
(1)溫度70～120℃ (2)樹脂熔融及氣泡趕出 (3)樹脂半反應
疊合層數過高
對準度不良
承載盤擋框
升溫速率過快
4.其他
2.管理
(b)白邊白角
壓力不當 滑動 對準度不當 樹脂流膠過大 熱盤彎曲
白邊白角
升溫速度過慢 基材G.T.過低
基材潤濕流動不良
25kg/cm^2 WHITE
PRESSURE GRADIEN T 1kg/cm^2
1
HOT PLATEN
2
3
CORNER
0.75
REF.
(for ref)
—基材二個主要功能:
1.粘合內層板與銅箔(for Bonding) 2.PCB厚度要求(結構設計) —品質管制: 1.R.C%管制
2.流變特性(RHEOLOGY)
a.樹脂流量(scale Flow) b.樹脂流量粘度
—基材物性檢驗方法 (1)依MIL的規定 a.Resin content
‧
LAYER1.
PREPREG RING BROKEN
LAYER2. LAYER3.
‧
CORE
PREPREG LAYER4.
‧
‧ THE CORE
尺寸變化因結構及壓合程序不同而不同
內層板於壓合后會收縮,因此內層板之底片須設一放大被償量, 以便壓合後內層板收縮至目標值. ‧ 對準度控制要點
1.內層板尺寸變化須穩定(標準差小).
第二階段溫度
LAMINATE
(1)溫度120℃～170℃+170℃× 30MIN (2)溫度迅速上昇及樹脂硬化反應完全
RESIN SQUEEZE OUT
D.壓合異常項目及原因:
(a)滑動
3.壓力傳送不平均 1.基材品質
熱盤平行度
黏度過低
承載盤厚度不均
高樹脂含量基材
鋼板厚度不平均
結構不適當
SLIPPAG 滑動 樹脂含量不平均 壓力過高
TEMP PRESSURE
TIME (C)真空度:BELOW 30TORR.
◆ ACTUAL PCB PRESS CYCLE
185℃
200℃ 85‘ 140℃ 150℃ 7‘ 30kg/cm^2 25kg/cm^2 97‘ 20 kg/cm^2 3‘ 20kg/cm^2 15kg/cm^2 10kg/cm^2 3‘ 5kg/cm^2 5 kg/cm^2 5 kg/cm^2
ELECTEICAL OIL STEAM HOT WATER
TYPE2. NEW DEVLOPE NOT EASY DIRECT ELECTRIC
TYPE3. LESS (3 M/C IN TAIWAN) NOT EASY
NITROGEN
25 120～ 130
12 40～ 50
15 150
THE KEY ELEMENTS FOR LAMINATION