层压工艺

层压工艺

Chapter １ 棕化原理

１概述：

棕化工艺是一种新型的表面处理工艺。它是在水平生产线上，利用取代传统黑氧化处理工艺的化学药液对多层铜箔表面处理进行处生产 工艺，它具有速度快，产量高，操作方便的优势，是未来内层铜表面处理的主导，

２棕化原理：

棕化不是直接在内层板铜表面生成一层铜的氧化物，而是铜表面进行微蚀的同时，生成一层极薄的均匀一致的有机金属氧化膜，具体情 况如下：进入棕化液的内层铜表面，在H 2O 2的H 2SO 4的作用下，进行微蚀，使铜表面形成微观凹凸不平的表面形状，增大铜与树脂接 触的表面积的同时，棕化液中的有机添加剂与铜表面反应生成一层有机金属氧化膜，这层膜能有效嵌入铜表面，在铜表面与树脂之间形 成一层网格状结合层，增强内层铜与树脂结合力，提高层压板的抗热冲击，抗分层能力。并防止粉红圈发生。此外，内层铜表面生成的 有机金属层是一种介质稳定的化合物，在孔金属化等工艺中要有效其化学反应机理可描述如下：

2Cu+H 2SO 4+H 2O 2+nA→CuSO 4+2H 2O+Cu[A]n

Chapter ２层压原材料

层压所使用的原材料主要有半固化片和铜箔。其中半固化片主要由树脂和增强材料组成。增强材料可分为玻璃布，纸基，复合材料等几种类型，而多层板所专用的半固化片大多是采用玻璃布做增强材料。

一 半固化片性能介绍

1玻璃布：

①用于PCB 的玻璃布，为电性能好的无碱平纹玻璃布，含碱量要求在2%以下，一般称为“E”级玻璃布或电子级玻璃布。为提高玻璃 布与环氧树脂的粘结性，必须在布面涂上特别的偶联剂，此过程称为玻璃布表面处理。目前主要使用的偶联剂大致有两类：环氧硅烷型 和氨基硅烷型。上述两类偶联剂经不同的化学处理后，其性能会有较大的差异，各玻璃布厂家在新型偶联剂的研究，开发方面都投资大 量的人力、物力、财力。因为这是玻璃布性能好坏的关键所在。

②玻璃纤维布的组成：SiO 2：54.3% Al 2O 3：15.2% CaO ：17.3% MgO ：4.7% Na 2O ：0.6% B 2O 3：8%

③玻璃纤维的性能，玻璃纤维作为增强材料与其它常用材料相比有以下优点：

拉伸强度与弹性模量高。

伸长率小，尺寸稳定性好，无蠕变现象。

不着火，而温达550℃。

耐微生物侵蚀，耐各种化学试剂和溶剂腐蚀，耐蚀性好。

不吸潮，电性能好。

应用广泛。

2环氧树脂：

①环氧树脂俗称万万能胶，可想而知其粘结性能特别好，用于覆铜箔层压板的环氧树脂是阻燃性的溴化环氧树脂，其化学结构如下：

CH 3

Br CH 3

CH 2 — CH — CH 2 — O C — O ————CH 2—CH —CH 2—O ————O —CH 2 —CH — CH 2 O CH 3 Br n OH CH 3 O ②环氧树脂溶解：

用于覆铜板的环氧树脂，在使用前其本身是线型体，必须借助于固化剂，将树脂的环氧基[-CH-CH 2]打开，使线型环氧树脂分子交联成 空间网状结构，从而形成不溶不熔的固化物，才能达到使其交联，环氧树脂按一定配比溶于溶剂中，作用是：把所有配料按一定比例均 匀的混在一起。环氧树脂原材料粘度太高，必须降低其粘度才能达到在生产过程中对玻璃布的浸润性。

3半固化片的型号：

目前使用的主要有四种：

4半固化片的存在状况：

A 阶段：环氧树脂处于液体状态，在室温下，能自由流动。

B阶段：玻纤布用树脂浸渍固化至中间阶段，处于固态，即从A阶段到B阶段，加热条件下，又能恢复到液体状态。

C阶段：树脂再次熔化，浸渍玻璃布，最后固化，即从B阶段到C阶段。三种状态的取应性：A→B→C。B与C之间不可逆性，至C 阶段后，固化后不再熔化。

5半固化片的特性指标：

多层板所用半固化片的主要外观要求有：布应平整、无油污、无污迹、无外来杂质或其它缺陷、无破裂和过多的树脂粉末，但允许有微裂纹。

半固化片四种性能指标：含胶量（RC）、流动度（RF）、凝胶时间（GT）、挥发物含量（VC）。

①树脂含量：指树脂在半固化片中所占重量百分数，一般树脂含量为45~~65%之间，其含量随玻璃布厚度增加而减小，对于半固化片，

其含量大小直接影响半固化片的介电常数、击穿电压等电气性能及尺寸稳定性，一般含量高的、介电常数低、击穿电压高，但尺寸稳定性差、挥发物含量高。

②树脂流动度：

树脂中能流动的树脂占树脂总量的百分数。树脂流动度一般在25~~40%之间，其含量随玻璃布厚度增加而减小，流动度高，在层压过程中树脂流失多，容易产生缺胶、贫胶现象；流动度低，容易造成填充图形间隔困难，产生气泡，空洞等现象。

③凝胶时间：

指树脂在加热情况下，处于液态流动的总时间，凝胶时间一般为140~~190s之间，凝胶时间长，树脂有充分时间来润湿图形，并能有效地填满图形，有利于压制参数的控制。

④挥发物含量：

挥发物含量通常是指浸渍玻璃布时树脂所用的一些小分子溶剂在预固化时残余物，挥发物与半固化片的百分重量称为挥发物含量，一般挥发物含量≤0.3%。挥发物含量高，在层压时易形成气泡，造成树脂泡沫流动。

6半固化片性能介绍：

①树脂材料：

Tg（玻璃化转变温度）高的树脂其固化前熔融状态粘度大，固化在固化阶段收缩较大，但是一旦固化完成之后，其整体尺寸稳定性好，易于控制。树脂是作为绝缘物填充各粘结作用物质而存在于覆铜箔层压材料和B阶段粘结片之中，这就是说树脂是填充并粘结玻璃纤维

的主格细缝中，如果残留在玻璃纤维布上很薄，仅起层间粘结作用时，在这种情况下，尽管树脂尺寸收缩较大，但它受到玻璃布机械阻挡或束缚作用，这样玻璃纤维伸缩是主要的，所以层压材料尺寸稳定性在很大程度上是取决于玻璃纤维布。

②玻璃布材料：

玻璃丝直径和捻线越粗，其刚性越好，抗树脂伸缩变化越强，因而其组成的层压板基材的尺寸稳定性越高。

玻璃布和经、纬方向其尺寸稳定性也不同，由于形成玻璃布过程中经线方向受到强力伸展作用而使尺寸变长，而纬线受拉伸作用要小得多，通常经线方向尺寸收缩要比纬线方向收缩大30~~50%。

7半固化片的选用原则及规律：

①使用半固化片的原则：

在层压时树脂能填满印制导线间的间隙。

能在层压中排除叠片间空气和挥发物。

能为多层板提供必须的树脂/玻璃布比率。

②如果树脂预固化程度低（凝胶时间长），层压时树脂流失就多，如果树脂中挥发物含量高，层压时树脂含量高，树脂的流失也相应多，

如果树脂含量高，层压中流失也多。

预固化程度低的树脂，其原始粘度也小，受压后易外溢。层压时挥发物将因受热而从树脂中逸出，并推动树脂一起外流。

层压时树脂流失（B%）与半固化片的原始树脂净厚度（ho）和层压时某一瞬间的树脂净厚度h有如下关系：B=（1-h/ho）*100%

B随ho增大而增大。

③选用不同半固化片对生产问题的预防性。

选用树脂含量高的半固化片，可以预防基板白斑。

选用树脂含量高的半固化片，可以预防板面凹坑产生。

选用树脂含量，流动度小的半固化片，可以预防层间滑移。

8半固化片的存放：

①温度的影响：

目前采用的半固化片是一种潜伏性固化剂和固化促进剂的树脂体系构成，在常温下较稳定。温度过低，空气中水分在半固化片上凝聚成吸附水，这种吸附水能促进存放的半固化片进一步的聚合，使用时导致层压或热风整平中分层起泡。实践证实，在10~~21℃范围内存放一个月或更长一段时间，半固化片未见有明显的特性变化。

②湿度变化：