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FR-4绝缘板 品质控制
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FR-4绝缘板 品质控制
发布者: 发布时间:2013-4-5 阅读:1008

1. 基板翘曲预防措施

  1.1 从树脂配方入手

 

  采用分子链比较长,柔顺性比较好的树脂及固化剂,这是克服基板翘曲的重要手段。纸基覆铜板自从采用了桐油改性酚醛树脂以后,有效地解决了覆铜板翘曲问题,它为其它类型层压板与覆铜板提供了借鉴。

 

  1.2 认真选用好基材

 

  在纸基覆铜板生产实践中我们发现,同样的胶液,同样的生产条件,采用不同生产厂生产的纸来生产覆铜板,用其中一些厂的纸制出的单面覆铜板竞会从正翘变为反翘。根据这一现象,在纸基覆铜板生产中,我们有意将翘曲度有差异的纸混用分别上胶混和叠料,发现可以制得平整度很好的覆铜板。其在PCB制程中也很稳定,这一作法其他CCL厂可以借鉴。

 

  玻纤布基单面覆铜板我们尚未发现变换不同厂家基材所制得覆铜板会从反翘变化到正翘情况,但不同厂家玻纤布制得的覆铜板翘曲度有明显差异,材料采购时应定向。

 

  1.3 严格控制各生产环节技术参数

 

  在覆铜板生产过程中,严格控制各生产环节技术参数,保证半固化片的树脂含量、流动度、凝胶化时间一致性,这是提高覆铜板平整性的必要措施。其中流动度与凝胶化时间的技术指标的确定,是一个技术性很强的问题,须经过大量生产实践积累数据,才能找到一个较佳控制指标与生产工艺条件(当前有不少厂家采用流压仪来测量半固化片的技术参数,其控制精度既高、而且可以作动态模拟层压过程试验,优点很多)。

 

  1.4 张力控制

 

  基材上胶时,上胶机张力宜小不宜大。叠料经纬不得交叉,不同厂家布不要混用,不同规格布不要混用,不同上胶机生产,不同厂家生产半固化片最好都不要混用(因为它们存在张力差异)。

 

  1.5 温度控制

 

  产品热压成型时,如果用导热油加温最好,热压板各处温差比蒸汽加热小。升温速率要适中,不宜过慢,也不宜过快。注意半固化片流动度、凝胶化时间,并视层压产品品种与厚度作适量调节,尽量减小流胶量。

 

  如果热压板管路排布及热源进出口位置安排不合理,也会造成热压板温度分布不均,会加大产品翘曲,此时应改造热压板。

 

  1.6 层压菜单合理设计

 

  合理设计层压过程中的预热温度和升温升压速率,是压好板、减少翘曲的关键点。

 

  垫板纸的数量和松软度的影响也很大,一定要灵活应用。

 

  不锈钢板的厚度和硬度对基板的翘曲也有一定影响,有条件尽量采用厚一点硬一点的不锈钢板。

 

  1.7 缓慢降温速度

 

  在覆铜板热压成型中,小心观察时会发现,每个BOOK的外层板翘曲度大于内层部位板,这与外层板降温速率大于内层板有关。在热压保温固化阶段结束以后,有些CCL厂采用分段降温冷却生产工艺,即先用温水或温油(对于导热油加热系统)冷却,让产品第一段降温比较缓和,再用冷水或冷油降温,这一作法效果很不错,值得其它厂借鉴。

 

  1.8 降低成型压力

 

  尽量采用真空压机热压成型,真空度越高,由于低分子物较易排出,用较低压力就可以使产品达到较高密度,压力越低,产品内应力也越小,所以采用低压成型有利于减少产品翘曲度。

 

  低压成型,减小流胶是提高覆铜板平整度,减小白边角重要手段之一。

 

  人们研究过采用真空仓压制CCL或PCB产品,由于产品是全方位受力,并且是均匀的,一致的,因而可以制得没有白边角,高平整度产品。不过,当前尚没有一个CCL厂将其用于工业化生产。

 

  1.9 包装与储存

 

  基板存放时应密封包装,当前有不少CCL厂已采用防潮密封包装,这对减小基材存放过程翘曲是有好处的。基板存放时应平放,不宜竖放,更不宜往上压重物。如果堆叠存放时,包与包之间应隔上硬木板,实践证明,不隔硬木板,下面产品会产生变形。

 

  1.10 PCB线路图形设计均衡性

 

  PCB线路图形设计不可能很均衡,如遇到有大面积导电图形时,应尽量将其网格化,以减少应力。

 

  1.11 PCB制程前先烘板

 

  基板在投入使用前最好先烘板(在基板TG附近温度下烘若干小时),使基板应力松弛,可以减少基板在PCB制程中翘曲。

 

  PCB制程中尽量采用较低加工温度,减少强烈热冲击。

 

  1.12 加工方向一致性

 

  CCL基板上商标字符的方向表示产品加工过程受力方向,俗称纵向。在PCB制程中应尽量使线路图形中线条的方向与基板纵向一致,以减少应力,减少制品翘曲。做多层板时,要注意使半固化片纵向与各层PCB纵向一致。

2、翘曲覆铜板的整平措施:

  2.1 辊压式整平机应用:

 

  采用辊压式整平机整平法:在PCB制程中,将翘曲度比较大的板先挑出来用辊压式整平机整平,再投入下一工序。对于最终产品如果仍有翘曲度超差的产品,也送入辊压式小型整平机中再次整平,这种做法对于厚度比较薄,翘曲变形较小的PCB板是有效的。

 

  2.2 压机整平法:

 

  对于已经完工,翘曲度明显超差,用辊压式整平机无法整平的PCB板,有些PCB厂将它放入小压机中(或类似夹具中),将翘曲的PCB板压住几个小时到十几小时进行冷压整平,从实际应用中观察,这一作法效果不十分明显。一是整平的效果不大,另就是整平后的板很容易反弹(即恢复翘曲)。

 

  也有的PCB厂将小压机加热到一定温度后,对翘曲的PCB板进行热压整平,其效果较冷压会好一些,但压力如太大会把导线压变形甚至陷入到基板中去;如果温度太高会使松香水变色,甚至基板变色等等缺陷。而且不论是冷压整平还是热压整平都需要较长时间(几个小时到十几个小时)才能见到效果。

 

  2.3 弓形模具整平法:

 

  对于已经完工了的PCB板已出现翘曲,出不了货,使用其他整平法没有效果之时,有没有更佳的整平方法呢”根据高分子材料力学性能及本人多年工作实践,建议采用弓形模其热压整平法。

 

  根据要整平的PCB板面积作若干副很简单的弓形模具(见图1),这里推荐二种整平操作方法:

 

  2.3.1 将翘曲PCB板夹入弓形模具中放入烘箱烘烤整平:

 

  将翘曲的PCB板的弓曲面对着模具的弓曲面(即凸面相向),调节夹其螺丝,使PCB板略向其弓曲的相反方向变形。再将夹有PCB板的模具放入已加热到一定温度的烘箱中,烘烤一段时间。

 

  在受热状态下,基板应力逐渐松弛,使变形的PCB板恢复到平整状态.但烘烤的温度不宜过高,以免松香水变色或基板变黄,但温度也不宜过低,在较低的温度下要使应力完全松弛需要很长时间,通常可用基板玻璃化温度作为烘烤的参考温度,玻璃化温度为树脂的相转变点。在此温度下高分子链段可以重新排列取向,使基板应力充分松弛,因此整平效果很明显,用弓形模具整平的优点是投资很少,烘箱各PCB厂都有,整平操作很简单,如果翘曲的板数比较多,多做几付弓形模具就可以了,往烘箱里一次可以放几付模具,而且烘的时间比较短(数十分钟左右),所以整平工作效率比较高.

 

  2.3.2 先将PCB板烘软后再夹入弓形模具中压合整平:

 

  对于翘曲变形比较小的PCB板,可以先将待整平的PCB板放入已加温到一定温度的烘箱中(温度设定可参照基板玻璃化温度,及基板在烘箱中烘烤一定时间后,观察其软化及变色情况来确定),通常玻纤布基板的烘烤温度要高一些,时间略长一系些;纸基板的烘烤温度可以低一些;厚板的烘烤温度可以略高一些,时间略长些;薄板的烘烤温度可以略低一些;对于已喷了松香水的PCB板的烘烤温度不宜过高,预防松香水变色。烘烤一定时间后,取出数张到十几张,夹入到弓形模其中,调节压力螺丝,使PCB板略向其翘曲的反方向变形,待板冷却定型后,即可卸开模具,取出已整平的PCB板。有些用户不甚了解基板的玻璃化温度,这里推荐烘烤参考温度,纸基板的烘烤温度取110℃~130℃,FR-4取130℃~150℃。整平时,对所选取的烘烤温度及烘烤时间作几次小试验,以确定整平的烘烤温度及烘烤时间,烘烤的时间较长,基板烘得透,整平效果较好,整平后PCB板翘曲回弹也较少。经过了弓形模具整平的PCB板翘曲回弹率低;即使经过波峰焊仍能基本保持平整状态;对PCB板外观色泽影响也较小。

 

  2.3.3 扭曲变形的PCB板,整平的难度比弓曲变形的板难度要大一些,但只要操作得法,也可获得良好的整平效果。

 

  最关键点是要将扭曲变形的PCB板的对角线放入到弓形模具的中心线位置(待整平的PCB板与模具错开45℃角),按上述方法整平,就可明显减小扭曲值。

 

  2.3.4 对于层压板,甚至厚度比较厚的层压板,采用上述作法均有效果,但只靠螺丝力量已经不够,必须用压机压合。

 

  在整平过程中.特别要提醒注意的是:模具制作时,弧度一定要圆滑;温度与加热时间要合适,以免造成待整平的层压板面外观出现损伤。

 

  模具的大小视待整平产品而定,很小的板,可以用模具整平,很大的板也可以用模具整平,对于大面积的层压板用大压机热整平时,压力不宜太大,以免层压板产生其它变形。

品质控制体系

  1、二次测试法

 

  部分PCB生产企业采纳“二次测试法”以提高找出经第一次高压电击穿缺陷板率。

 

  2、坏板防呆测试系统

 

  越来越多的PCB生产厂家在光板测试机安装了“好板打标系统”以及“坏板防错箱”以有效地避免人为的漏失。好板打标系统为测试机对经过测试的PASS板进行标识,可有效地防范经测试的板或坏板流到客户手中。坏板防错箱为在测试过程中,测试出PASS板时,测试系统输出箱子打开的信号;反之,测试出坏板时,箱子关闭,让操作人员正确放置经过测试的电路板。

 

  3、建立PPm质量制

 

  目前PPm(Partspermillion,百万分率的缺陷率)质量制在PCB制造厂商中开始广泛应用。在众多该公司客户中,以新加坡的HitachiChemICal将其应用及取得的成效最为值得借鉴。在该厂内有20多人专门负责在线PCB的品质异常及PCB品质异常退货的统计分析工作。运用SPC生产过程统计分析方法,将每片坏板及每片退回的缺陷板进行分类后统计分析,并结合微切片等辅助工具进行分析在哪个制作工序产生坏及缺陷板。根据统计的数据结果,有目的地去解决工序上出现的问题。

 

  4、比较测试法

 

  部分客户不同批量PCB采用两种不同品牌的机型进行对比测试,并跟踪对应批量的PPm情况,从而了解两种测试机的性能状况,从而选择更佳性能的测试机来进行测试汽车用PCB。

 

  5、提高测试参数

 

  选择更高的测试参数来严格侦查此类PCB。因为,如果选择更高的电压和阀值,增加高压读漏电次数,可提高PCB缺陷板的检出率。例如苏州某大型台资PCB企业采用300V,30M,20欧进行测试汽车用PCB。

 

  6、定期校验测试机参数

 

  测试机在长期运作后,内阻等相关的测试参数均会有所偏差。因而需定期调校机器参数,以保证测试参数的精准度。测试设备在相当一部分的大型PCB企业均半年或一年进行整机保养、调校内部性能参数。追求“零缺陷”汽车用PCB一直为广大PCB人努力的方向,但受制程设备、原材料等多方面的限制,至今PCB世界百强企业仍在不断探索降低PPm的方法。

 
 

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