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真空層壓機在紙基覆銅板生產(chǎn)中應(yīng)用
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| 發(fā)布時間：2012.05.24 |
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層壓機是當(dāng)前覆銅板生產(chǎn)必不可少的設(shè)備，疊合在一起的粘結(jié)片和銅箔在層壓機中受熱受壓，粘結(jié)片上面的膠粘劑融熔而將粘結(jié)片與銅箔粘結(jié)成一個整體。當(dāng)前玻纖布覆銅板多數(shù)以環(huán)氧樹脂作粘結(jié)劑，而紙基覆銅板多數(shù)以酚醛系樹脂作為粘結(jié)劑。
環(huán)氧樹脂是分子式中含有2個或2個以上環(huán)氧基-CH-CH的一類高分子化合物。由于環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基、羥基，使其具有很強的反應(yīng)活性和粘合性。環(huán)氧樹脂固化是由環(huán)氧基開環(huán)交聯(lián)，屬于加成聚合反應(yīng)，理論上，其固化過程沒有水和低分子物產(chǎn)生。酚醛樹脂是由酚類物質(zhì)(最常用苯酚)和甲醛縮聚而成，其固化過程是分子間羥甲基脫去一個水分子以次甲基鍵連接，屬于縮聚反應(yīng)。由于酚醛樹脂合成過程是一個很復(fù)雜的反應(yīng)過程，聚合物中含有相當(dāng)比例的未反應(yīng)的酚類和醛類物質(zhì)(稱為游離酚和游離醛)及部分低分子物。這些成分在酚醛樹脂固化過程中不參加反應(yīng)，加上固化過程縮合出來的水，都要釋放出來，這些成分稱之為揮發(fā)份。揮發(fā)份對覆銅板性能有很大負面影響，特別是覆銅板在熱態(tài)下或進行焊錫處理時，會產(chǎn)生基材分層或銅箔鼓泡、脫離等嚴重質(zhì)量事故。因此，在覆銅板生產(chǎn)過程中基材上膠及層壓工藝，都采取一系列工藝措施，以保證生產(chǎn)出來覆銅板性能符合PCB制程要求。如基材上膠，粘結(jié)片揮發(fā)分需控制在某一技術(shù)指標(biāo)以下。在層壓過程中，施以較高壓力，讓融熔膠粘劑更多地滲入到增強材料纖維中去，也同時把纖維間殘存氣體、水分及膠粘劑上易揮發(fā)成分及樹脂固化過程中縮合出來的水氣排除出去。由于酚醛類樹脂含有較多的揮發(fā)份，固化過程又有水產(chǎn)生，所以層壓時需要用更高壓力。通常，環(huán)氧玻纖布基覆銅板壓制單位面積壓力在4.5-6Mpa，而酚醛紙基覆銅板壓制單位面積壓力需要10-12Mpa，以盡量把揮發(fā)份趕走或壓縮凝聚起來，使基板各層間有緊密的粘接，使其不存在孔洞、氣隙，使產(chǎn)品機械性能、電性能及 PCB制程工藝性能得到切實保證。但過高的層壓壓力，會增加層壓制品內(nèi)應(yīng)力，會增大基板翹曲度，甚至?xí)鸦膲毫�。�?dāng)采用真空層壓機來壓制覆銅板時，由于揮發(fā)份，低分子物較易排除，產(chǎn)品成型壓制壓力可以大大降低，而基板層間粘合性仍非常好，基板機械性能、電性能、PCB工藝性能均有所提高。而且由于壓制壓力降低，減少了基板內(nèi)應(yīng)力，提高了基板的平整度。因此真空層壓機被廣泛地應(yīng)用于玻纖布基覆銅板壓合及PCB多層板壓合。如FR-4產(chǎn)品采用真空層壓機壓制，其壓制單位面積壓力可以降低到2-3Mpa，比非真空層壓機壓制壓力低了一半，基材性能，平整度比非真空層壓生產(chǎn)產(chǎn)品有所提高。由于真空層壓有如此明顯的優(yōu)點，使國內(nèi)好些FR-4覆銅板生產(chǎn)廠將非真空層壓機改成真空層壓機。但目前國內(nèi)CCL行業(yè)用真空層壓機來生產(chǎn)紙基覆銅板廠家仍很少。這與傳統(tǒng)觀念認為紙基覆銅板比較低值，真空層壓機比較昂貴等有一定的關(guān)系。
紙基覆銅板在壓制成型時，為了便于水氣和低分子等易揮發(fā)成分排除，在到達高壓前有些廠采用"卸壓"放氣工藝，即將壓力松掉甚至將已閉合壓機略為松開，然后馬上"回壓"讓制品中揮發(fā)份排出，在壓機松壓時可以聽到氣體被驟然釋放而產(chǎn)生的甚大的聲音--"啪"，這充家不贊同采用"卸壓"放氣這種做法，認為這種做法對壓機的管路和閥件損害較大。為了解決這一問題，好些新型層壓機都設(shè)置有"脈動"功能，它可以進入層壓菜單中，在脈動功能啟動時，它通過數(shù)次自動壓力下降、回升過程，讓制品中可能存在的水氣、低分子物排除出去。起到既排氣又不損傷設(shè)備目的。而且"卸壓"放氣是在層壓進程接近高壓點進行的，為了避免板面出現(xiàn)干花等質(zhì)量問題，操作過程需快速操作，操作者應(yīng)很熟練。如果采用具有"脈動"功能層壓機，就不用擔(dān)心這一問題了。
當(dāng)前紙基覆銅板層壓有二種形式，一種是鏡面板略大于粘結(jié)片，這種形式與FR-4層壓形式相類似。一種是鏡面板小于粘結(jié)片，在八十年代我國引進日本紙基覆銅板生產(chǎn)技術(shù)時，帶來這一種層壓形式并被不少廠家所采用。采用這種層壓形式時，為了使基板不產(chǎn)生白邊角和把揮發(fā)份排除，更需較高的成型壓力。但過高成型壓力會破壞增強材料纖維結(jié)構(gòu)，很容易產(chǎn)生基材被壓裂現(xiàn)象，對基板平整度也帶來負面影響。因此，紙基覆銅板層壓成型也很有必要采用真空層壓技術(shù)，以使酚醛系樹脂在固化進程產(chǎn)生的水氣、低分子物易于排除和降低成型壓力，提高基板平整度。在日常產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中發(fā)現(xiàn)，用非真空層壓機壓制的產(chǎn)品，基板耐焊性是中間部位高于四周部分，而且相差比較大。這與粘結(jié)片在熱壓成型過程中，樹脂流動是從板中心向四周呈輻射形相關(guān)，在高壓下，隨著樹脂的流動，大部分未排除到板外的水氣和低分子物被凝聚在基板四周，而造成基板邊緣部位耐焊性低于基板中間部位。如果采用真空層壓機壓制，則在壓制過程中被擠到基板邊緣部位的水氣和低分子物，在"真空"環(huán)境下，會被抽走，因而可提高基板邊緣部位的耐焊性。因而真空層壓技術(shù)在紙基覆銅板層壓成型應(yīng)用，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量作用與FR-4型產(chǎn)品是相同的，是很有必要的。特別是對于阻燃型紙基覆銅板，為了降低成本，在樹脂中加入了相當(dāng)比例的添加型阻燃劑如四溴雙酚A，五溴聯(lián)苯醚，磷酸三甲苯酯，三氧化二銻、水合氧化鋁等等成分。由于這些成份大部分不參與樹脂固化交聯(lián)反應(yīng)，它降低了樹脂體系耐熱性，最為明顯是耐焊性。這就出現(xiàn)了一對矛盾，要提高基板阻燃性，就應(yīng)增加阻燃劑用量。但阻燃劑用最過大，就會降低基板耐焊性。我國不少紙基覆銅板廠FR-1型產(chǎn)品的樹脂配方類同于日本松下電工的 8700。該樹脂配方的綜合性能很優(yōu)良，但耐燃性和耐焊性這對矛盾特別突出。特別是在夏季高溫多雨天氣，由于粘結(jié)片很容易吸潮，產(chǎn)品耐焊性會明顯降低。如果調(diào)整樹脂配方，使耐焊性提高，又會導(dǎo)致耐燃性達不到90-V0級。為了減少粘結(jié)片吸潮以提高基板耐焊性，而對粘結(jié)片貯料條件提出了很嚴格很苛刻要求，如貯料間溫度20-23℃，相對濕度RH＜35％，在南方濕度比較大地區(qū)要使RH＜35％困難很大。而且就是達到了，操作人員在如此干燥環(huán)境下長期工作也很難受。因此，不少廠家選用投資比較經(jīng)濟的室溫20-25℃，RH＜50％貯料條件。當(dāng)生產(chǎn)FR-1產(chǎn)品出現(xiàn)耐焊性不合格時，再提高相對濕度條件到RH ＜35％。但如果使用真空層壓技術(shù)，則貯料間條件要求就不一定需要那么苛刻。
當(dāng)前，真空層壓機及真空層壓技術(shù)已經(jīng)很成熟，新建CCL廠不管是生產(chǎn)玻纖布基覆銅板還是紙基覆銅板，均應(yīng)盡量選用真空層壓機。對于一些老廠，非真空層壓機也可以改為真空層壓機，尤其那些框架結(jié)構(gòu)的層壓機，更容易改�？梢詫簷C連接熱壓板的軟管部位加罩密封起來。層壓機進出料口加可開關(guān)的門。如果是在同一方向進出料，則只做一個門，后面部位封閉。如果是在壓機的一個方向進料，另一個方向出料，則二個面均做門。門可以做成側(cè)開式，也可以做成上下開形式，門采用電機傳動鏈條結(jié)構(gòu)形式較為簡單。當(dāng)門被傳動到位時，由裝在靠近門的四個角上的氣缸將門壓緊到壓機機架上。在門上裝有密封用的硅橡膠膠圈，以使門與壓機機架密合，使對壓機抽真空時不會漏氣。真空泵可選取用旋片式的，造價較低，一臺壓機可裝2-3臺小型真空泵。開始抽真空時二臺或三臺真空泵同時開，以盡快使壓機腔體達到較高真空度。當(dāng)真空度達設(shè)定值后，可以只開一至二臺真空泵，保持真空度，以節(jié)省能耗。
由于真空層壓技術(shù)對提高紙基覆銅板的耐焊性、平整性是很明顯的，因而，在紙基覆銅板層壓成型中推行真空層壓技術(shù)是很有必要的。 |
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