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PCB印制板的前定位系统层压工艺

  多层印製板的层压工艺技术按所采用的定位系统的不同,可分爲前定位系统层压技术(PIN-LAN)和后定位系统层压技术(MASS-LAM)。前者定位精度高,但效率低、成本高,只适用于高层数、高精度的多层印制板的生产,而后者虽然定位精度较低,但效率高、成本低,因此这种方法是目前国内大多数PCB 厂家进行多层板大批量生产普遍采用的工艺方法。

1 前定位系统简介

电路图形的定位系统是贯穿于多层底片製作、内外层图形转移、层压和数控钻孔等工序的一个共性问题。多层印製板中的每一层电路图形,相对于其他各层都必须精确定位,从而保证多层印製板各层电路间能正确地与金属化孔连接。这对于高层数、高密度、大板面的多层板显得尤爲重要。

回顾多层板层压製作採用过的销钉定位法,有两圆孔销钉定位法、一孔一槽销钉定位法、叁圆孔或四圆孔定位法,以及本文将作介绍的四槽孔定位法。这种定位方法是美国Multiline公司推出的,利用其提供的一系列四槽孔定位设备,在照相模版、内层单片上冲制出四个槽孔。然后利用相应的四个槽形销来实现图形转移、叠片、层压和数控钻孔等一系列工序的定位。

2 前定位系统层压工艺流程

按前定位系统进行的多层印製板的层压,过去大多採用全单片层压技术,在整个内层图形的製作过程中,须对外层之单面进行保护,不但给製作带来了麻烦,且生産效率低;尤其对于四层板会産生板面翘曲等问题。现普遍採用铜箔的复合层压技术,每开口可压制2~3块,提高了生産效率,也从根本上解决了四层板製作中的板面翘曲问题。(若採用后定位系统进行层压,儘管还是採用相同的压机,由于不採用笨重的模具,塬压机每开口甚至可压制6块多层板。)下面仅就採用铜箔的复合层压技术进行简单介绍。

(1)半固化片準备

①在清洁无尘的环境,将卷料切成条料,然后用切纸刀裁切成单件,尺寸按单片坯料长宽各放大10mm;

②在定位孔位置,成叠用台钻打定位孔,孔径比定位销直径大1.5~2.0mm;

③凡半固化片上出现有纤维折断、大颗粒胶状物、杂质等缺陷的应予剔除,操作应戴清洁的细纱手套,严禁手汗、油脂污染;

④裁切半固化片时,要戴口罩,以免吸入树脂粉。宜穿长衫裤,避免树脂粉粘在皮肤而导致痕痒或过敏。同时,应避免树脂粉进入眼睛;

⑤裁切加工好的半固化片,应及时放于1×10-1乇以上的真空柜中,排除挥发份及潮湿,禁止放入烘箱或冰箱保存与去湿,防止老化、粘结。在真空存贮柜中排湿应大于48小时;

⑥对新到半固化片应进行性能测定。随着保管期的增长,材料老化,直接影响流动度和凝胶化时间,它与産品质量密切相关,是工艺参数确定的基础。有关性能测定方法和计算,详见质量控制部分。

(2)内层单片的黑化及乾燥

①内层印製板黑化工艺流程

上板→除油→水洗→水洗→微蚀→二级逆流水洗→预浸→黑化→水洗→水洗→还塬→热水洗→水洗→下板

②採用安美特公司提供之黑化溶液;

③微蚀速率控制範围:1.0—2.0μm/cycle。

④黑化称重控制範围:0.2—0.35mg/cm2。

⑤外观乾燥后,表面呈黑色,轻擦无黑色粉末落下;

⑥检验层压后作抗剥强度试验,抗剥强度应在2.0N/mm以上;

⑦黑化后的单片用挂鈎吊挂于电热恒温乾燥箱中,90~100℃,烘乾去湿至少60分鐘。

(3)装模前的其他要求

①新领的压模应用汽油将保护油脂清洗乾净,在用的模具应清除表面粘污的树脂粉尘,清洗过程不得划伤表面,模具表面不得有凹坑和凸起的颗粒;

②用0.05mm聚酯薄膜作脱膜料,防止流出的环氧树脂与压模粘结,切料尺寸约大于压模15~20mm,在定位销部位冲孔或钻孔,孔径大于定位销2mm;

③电炉板应垫以10层左右的牛皮纸,一方面爲传热缓衝层,同时保护炉板不致拉伤。对于不平整的模具、销钉高出上模、模具尺寸小于200mm×200mm者,应有相应措施,否则不允许直接施压,防止造成局部变形,损伤炉板平整度;

④半固化片填入的张数应根据内层单片的总厚度、産品设计厚度要求或工艺卡片标注的工艺要求、压制时所实际採用的半固化片型号、实际性能和试压后的实际厚度来决定(填入的半固化片,1080不得少于2张,防止因胶量不足引起的微气泡现象);

⑥对于重量较大的模具,进出模时防止砸伤。

(4)入模预压

入模预压之前,压机应先升温至175±2℃,以保证入模后立即开始层压。

①100T PHI压机:

预压压力:0.8~1.5Mpa(8~15公斤/平方釐米),时间:4~8分鐘;

②140T真空压机(OEM公司):

预压压力:0.56~0.7Mpa(80~100磅/平方英寸),时间:7~8分鐘;

预压后挤气1分鐘;

③入模后施加的预压压力,大小一般由半固化片情况决定。当半固化片流动度降低时,可适当加大预压压力。

④预压阶段时间受半固化片的特性、层压温度、缓衝纸厚度、印製板层数和印製板的大小影响。

如果预压周期太短,即过早地施全压,会造成树脂流失过多,严重时会缺胶、分层;如果预压周期太长,即施全压太晚,层间空气和挥发份排除的不彻底,间隙未被树脂充满,便会在多层板内産生气泡等缺陷。因此,把握压力变动时机很重要。

当半固化片流动指标低于30%时,应缩短预压时间,甚至直接进行全压操作。

总之,由于预压周期与半固化片的特性关係甚密,预压周期并非是一层不变的,必须通过试压后,在对层压好的多层板进行全面质检的基础上,对预压周期进行适当的调整,方可正式投入生産。

(5)施全压及保温保压

预压结束后,在保持温度不变的前提下,进行转压施全压操作。并按工艺参数要求进行保温保压。

①100T PHI压机:

全压压力:1.5~3.0Mpa(15~30公斤/平方釐米),时间:90分鐘;

②140T真空压机(OEM公司):

全压压力:1.12~1.4Mpa(160~200磅/平方英寸),时间:80分鐘;

③当半固化片流动度降低时,可适当加大全压压力。彻底完成排泡、填隙,保证厚度和最佳树脂含量。

④压力转换採用高温转换方式。即当半固化片温度升到115~125℃时,由预压转爲全压。

(6)降温保全压(冷压)

全压及保温保压操作结束后,可採用以下方式进行冷压操作:

①停止压机加热,在保持压力不变的条件下,使层压板冷却至室温;

②将层压板转至冷压机,进行冷压操作。

(7)出模,脱模

①当层压板温度降至室温后,打开压机,取出模具;

②在脱模专用工作臺上,去除模具销钉,取出层压板。

(8)切除流胶废边

①层压排出的余胶,呈不规则流涎的状态,厚度也不一致,爲保证后道打孔,应用剪床切去废边,切至坯料边缘,但不能破坏定位孔;

②当板面出现扭曲或弓曲的不平整现象,应校平处理,使翘曲量控制在对角线的0.5%範围之内。

(9)列印编号

经压制后的多层印製板半成品,两外层爲铜箔,爲防止混淆,应及时用钢印字元在産品轮廓之外的坯料上列印出图号和压制记录编号,字迹必须清楚,不致造成错号。

(10)后固化处理

将板放入电热恒温乾燥箱中,加热到140℃并保持4小时。
 


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