各单片层必须要压合才能制造出多层板。压合动作包括在各层间加入绝缘层,以及将彼此黏牢等。如果有透过好几层的导孔,那么每层都必须要重复处理。多层板的外侧两面上的布线,则通常在多层板压合后才处理。
在多层PCB的生产当中,压合和过孔是最高深的技术了,在多层PCB的压合之中,也有相当复杂的工艺,针对这些多层板的压合工艺,本文特别对压合的一些想关名词进行解析,希望大家通过了解这些名词,更了解多层PCB压合的制作工艺.
Autoclave 压力锅
是一种充满了高温饱和水蒸气,又可以施加高气压的容器,可将层压后之基板(Laminates)试样,置于其中一段时间,强迫使水气进入板材中,然后取出板样再置于高温熔锡表面,测量其"耐分层"的特性。此字另有Pressure Cooker 之同义词,更被业界所常用。另在多层板压合制程中有一种以高温高压的二氧化碳进行的"舱压法",也类属此种 Autoclave Press。
Cap Lamination 帽式压合法
是指早期多层板的传统层压法,彼时 MLB 的"外层"多采单面铜皮的薄基板进行叠合及压合,直到 1984年末 MLB 的产量大增后,才改用现行铜皮式的大型或大量压合法(Mss Lam)。这种早期利用单面铜皮薄基板的 MLB 压合法,称为Cap Lamination。
Caul Plate 隔板
多层板在进行压合时,于压床的每个开口间(Opening),常叠落许多"册"待压板子的散材(如8~10套),其每套"散材"(Book)之间,须以平坦光滑又坚硬的不锈钢板予以分隔开,这种分隔用的镜面不锈钢板称之 Caul Plate 或Separate Plate,目前常用者有 AISI 430或 AISI 630等。
Crease 皱褶
在多层板压合中,常指铜皮在处理不当时所发生的皱褶而言。0.5 oz以下的薄铜皮在多层压合时,较易出现此种缺点。
Dent 凹陷
指铜面上所呈现缓和均匀的下陷,可能由于压合所用钢板其局部有点状突出所造成,若呈现断层式边缘整齐之下降者,称为 Dish Down。此等缺点若不幸在蚀铜后仍留在线路上时,将造成高速传输讯号的阻抗不稳,而出现噪声 Noise。故基板铜面上应尽量避免此种缺失。
Foil Lamination 铜箔压板法
指量产型多层板,其外层采铜箔与胶片直接与内层皮压合,成为多层板之多排板大型压板法(Mass Lam),以取代早期之单面薄基板之传统压合法。
Kiss Pressure 吻压、低压
多层板在压合时,当各开口中的板材都放置定位后,即开始加温并由最下层之热盘起,以强力之液压顶柱(Ram)向上举升,以压迫各开口(Opening)中的散材进行黏合。此时结合用的胶片(Prepreg)开始逐渐软化甚至流动,故其顶挤所用的压力不能太大,避免板材滑动或胶量流出太多。此种起初所采用较低的压力(15~50 PSI)称为"吻压"。但当各胶片散材中的树脂受热软化胶化,又将要硬化时,即需提高到全压力(300~500 PSI),使各散材达到紧密结合而组成牢固的多层板。
Kraft Paper 牛皮纸
多层板或基材板于压合(层压)时,多采牛皮纸做为传热缓冲之用。是将之放置在压合机的热板(Platern)与钢板之间,以缓和最接近散材的升温曲线。使多张待压的基板或多层板之间。尽量拉近其各层板材的温度差异,一般常用的规格为 90 磅到 150 磅。由于高温高压后其纸中纤维已被压断,不再具有韧性而难以发挥功能,故必须设法换新。此种牛皮纸是将松木与各种强碱之混合液共煮,待其挥发物逸走及除去酸类后,随即进行水洗及沉淀;待其成为纸浆后,即可再压制而成为粗糙便宜的纸材。
Lay Up 叠合
多层板或基板在压合前,需将内层板、胶片与铜皮等各种散材与钢板、牛皮纸垫料等,完成上下对准、落齐,或套准之工作,以备便能小心送入压合机进行热压。这种事前的准备工作称之为 Lay Up。为了提高多层板的品质,不但此种"叠合"工作要在温湿控制的无尘室中进行,而且为了量产的速度及品质,一般八层以下者皆采大型压板法(Mass Lam)施工,甚至还需用到"自动化"的叠合方式,以减少人为的误失。为了节省厂房及合用设备起见,一般工厂多将"叠合"与"折板"二者合并成为一种综合性处理单位,故其自动化的工程相当复杂。
Mass Lamination 大型压板(层压)
这是多层板压合制程放弃"对准梢",及采用同一面上多排板之新式施工法。自 1986 年起当四、六层板需求量泪增之下,多层板之压合方法有了很大的改变。早期的一片待压的制程板上只排一片出货板,此种一对一的摆布在新法中已予以突破,可按其尺寸大小改成一对二,或一对四,甚至更多的排板进行压合。新法之二是取消各种散材(如内层薄板、胶片、外层单面薄板等)的套准梢;而将外层改用铜箔,并先在内层板上预做"靶标",以待压合后即"扫"出靶标,再自其中心钻出工具孔,即可套在钻床上进行钻孔。至于六层板或八层板,则可将各内层以及夹心的胶片,先用铆钉予以铆合,再去进行高温压合。这种简化快速又加大面积之压合,还可按基板式的做法增多"叠数"(High)及开口数(Opening),既可减少人工并使产量倍增,甚至还能进行自动化。此一新观念的压板法特称为"大量压板"或"大型压板"。近年来国内已有许多专业代工压合的行业出现。
Platen热盘
为多层板压合或基板制造所需之压合机中,一种可活动升降之平台。此种厚重的空心金属台面,主要是对板材提供压力及热源,故必须在高温中仍能保持平坦、平行才行。通常每一块热盘的内部皆预埋有蒸气管、热油管或电阻发热体,且四周外缘亦需填充绝缘材料,以减少热量的散失,并备有感温装置,使能控制温度。
Press Plate钢板
是指基板或多层板在进行压合时,所用以隔开每组散册(指铜板、胶片与内层板等所组成的一个Book)。此种高硬度钢板多为AISI 630(硬度达420 VPN)或AISI 440C(600 VPN)之合金钢,其表面不但极为坚硬平坦,且经仔细拋光至镜面一样,便能压出最平坦的基板或电路板。故又称为镜板(Mirror Plate),亦称为载板(Carrier Plate)。这种钢板的要求很严,其表面不可出现任何刮痕、凹陷或附着物,厚度要均匀、硬度要够,且还要能耐得住高温压合时所产生化学品的浸蚀。每次压合完成拆板后,还要能耐得住强力的机械磨刷,因而此种钢板的价格都很贵。
Print Through压透,过度挤压
多层板压合时所采用之压力强度(PSI)太大,使得许多树脂被挤出板外,造成铜皮被直接压在玻璃布上,甚至将玻璃布也压扁变形,以致板厚不足,尺寸安定性不良,以及内层线路被压走样等缺失。严重者线路根基常与玻纤布直接接触,埋下"阳极性玻纤丝"漏电的隐忧 (Conductive Anodic Filament;CAF)。根本解决方法是按比例流量 (Scaled Flow) 的原理,大面积压合时应则使用大的压力强度,小板面使用小压力强度;即以1.16PSI/in2或1.16Lb/in4为基准,去计算现场操作的压力强度(Pressure)与总压力 (Force)。
Relamination(Re-Lam) 多层板压合
内层用的薄基板,是由基板供货商利用胶片与铜皮所压合而制成的,电路板厂购入薄基板做成内层线路板后,还要用胶片去再压合成多层板,某些场合常特别强调而称之为"再压合",简称Re-Lam。事实上这只是多层板压合的一种"跩文"说法而已,并无深一层的意义存在。
Resin Recession树脂下陷,树脂退缩
指多层板在其 B-stage的胶片或薄基板中的树脂(以前者为甚),可能在压合后尚未彻底硬化(即聚合程度不足),其通孔在漂锡灌满锡柱后,当进行切片检查时,发现铜孔壁背后某些聚合不足的树脂,会自铜壁上退缩而出现空洞的情形,谓之"树脂下陷"。这种缺点应归类于制程或板材的整体问题,程度
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