真空层压机在纸基覆铜板生产中应用

作者：福建利兴电子 曾光龙

欢迎访问e展厅 展厅 12 其它金属加工设备展厅 喷丸强化设备, 缩管机, 铆接机, 倒角机, 拉丝机, ... 层压机是当前覆铜板生产必不可少的设备，叠合在一起的粘结片和铜箔在层压机中受热受压，粘结片上面的胶粘剂融熔而将粘结片与铜箔粘结成一个整体。当前玻纤布覆铜板多数以环氧树脂作粘结剂，而纸基覆铜板多数以酚醛系树脂作为粘结剂。 环氧树脂是分子式中含有2个或2个以上环氧基-CH-CH的一类高分子化合物。由于环氧树脂分子结构中含有环氧基、羟基，使其具有很强的反应活性和粘合性。环氧树脂固化是由环氧基开环交联，属于加成聚合反应，理论上，其固化过程没有水和低分子物产生。酚醛树脂是由酚类物质(最常用苯酚)和甲醛缩聚而成，其固化过程是分子间羟甲基脱 去一个水分子以次甲基键连接，属于缩聚反应。由于酚醛树脂合成过程是一个很复杂的反应过程，聚合物中含有相当比例的未反应的酚类和醛类物质(称为游离酚和游离醛)及部分低分子物。这些成分在酚醛树脂固化过程中不参加反应，加上固化过程缩合出来的水，都要释放出来，这些成分称之为挥发份。挥发份对覆铜板性能有很大负面影响，特别是覆铜板在热态下或进行焊锡处理时，会产生基材分层或铜箔鼓泡、脱离等严重质量事故。因此，在覆铜板生产过程中基材上胶及层压工艺，都采取一系列工艺措施，以保证生产出来覆铜板性能符合PCB制程要求。如基材上胶，粘结片挥发分需控制在某一技术指标以下。在层压过程中，施以较高压力，让融熔胶粘剂更多地渗入到增强材料纤维中去，也同时把纤维间残存气体、水分及胶粘剂上易挥发成分及树脂固化过程中缩合出来的水气排除出去。由于酚醛类树脂含有较多的挥发份，固化过程又有水产生，所以层压时需要用更高压力。通常，环氧玻纤布基覆铜板压制单位面积压力在4.5-6Mpa，而酚醛纸基覆铜板压制单位面积压力需要10-12Mpa，以尽量把挥发份赶走或压缩凝聚起来，使基板各层间有紧密的粘接，使其不存在孔洞、气隙，使产品机械性能、电性能及PCB制程工艺性能得到切实保证。但过高的层压压力，会增加层压制品内应力，会增大基板翘曲度，甚至会把基材压裂。当采用真空层压机来压制覆铜板时，由于挥发份，低分子物较易排除，产品成型压制压力可以大大降低，而基板层间粘合性仍非常好，基板机械性能、电性能、PCB工艺性能均有所提高。而且由于压制压力降低，减少了基板内应力，提高了基板的平整度。因此真空层压机被广泛地应用于玻纤布基覆铜板压合及PCB多层板压合。如FR-4产品采用真空层压机压制，其压制单位面积压力可以降低到2-3Mpa，比非真空层压机压制压力低了一半，基材性能，平整度比非真空层压生产产品有所提高。由于真空层压有如此明显的优点，使国内好些FR-4覆铜板生产厂将非真空层压机改成真空层压机。但目前国内CCL行业用真空层压机来生产纸基覆铜板厂家仍很少。这与传统观念认为纸基覆铜板比较低值，真空层压机比较昂贵等有一定的关系。 纸基覆铜板在压制成型时，为了便于水气和低分子等易挥发成分排除，在到达高压前有些厂采用"卸压"放气工艺，即将压力松掉甚至将已闭合压机略为松开，然后马上"回压"让制品中挥发份排出，在压机松压时可以听到气体被骤然释放而产生的甚大的声音--"啪"，这充家不赞同采用"卸压"放气这种做法，认为这种做法对压机的管路和阀件损害较大。为了解决这一问题，好些新型层压机都设置有"脉动"功能，它可以进入层压菜单中，在脉动功能启动时，它通过数次自动压力下降、回升过程，让制品中可能存在的水气、低分子物排除出去。起到既排气又不损伤设备目的。而且"卸压"放气是在层压进程接近高压点进行的，为了避免板面出现干花等质量问题，操作过程需快速操作，操作者应很熟练。如果采用具有"脉动"功能层压机，就不用担心这一问题了。 当前纸基覆铜板层压有二种形式，一种是镜面板略大于粘结片，这种形式与FR-4层压形式相类似。一种是镜面板小于粘结片，在八十年代我国引进日本纸基覆铜板生产技术时，带来这一种层压形式并被不少厂家所采用。采用这种层压形式时，为了使基板不产生白边角和把挥发份排除，更需较高的成型压力。但过高成型压力会破坏增强材料纤维结构，很容易产生基材被压裂现象，对基板平整度也带来负面影响。因此，纸基覆铜板层压成型也很有必要采用真空层压技术，以使酚醛系树脂在固化进程产生的水气、低分子物易于排除和降低成型压力，提高基板平整度。在日常产品质量检验中发现，用非真空层压机压制的产品，基板耐焊性是中间部位高于四周部分，而且相差比较大。这与粘结片在热压成型过程中，树脂流动是从板中心向四周呈辐射形相关，在高压下，随着树脂的流动，大部分未排除到板外的水气和低分子物被凝聚在基板四周，而造成基板边缘部位耐焊性低于基板中间部位。如果采用真空层压机压制，则在压制过程中被挤到基板边缘部位的水气和低分子物，在"真空"环境下，会被抽走，因而可提高基板边缘部位的耐焊性。因而真空层压技术在纸基覆铜板层压成型应用，对于提高产品质量作用与FR-4型产品是相同的，是很有必要的。特别是对于阻燃型纸基覆铜板，为了降低成本，在树脂中加入了相当比例的添加型阻燃剂如四溴双酚A，五溴联苯醚，磷酸三甲苯酯，三氧化二锑、水合氧化铝等等成分。由于这些成份大部分不参与树脂固化交联反应，它降低了树脂体系耐热性，最为明显是耐焊性。这就出现了一对矛盾，要提高基板阻燃性，就应增加阻燃剂用量。但阻燃剂用最过大，就会降低基板耐焊性。我国不少纸基覆铜板厂FR-1型产品的树脂配方类同于日本松下电工的8700。该树脂配方的综合性能很优良，但耐燃性和耐焊性这对矛盾特别突出。特别是在夏季高温多雨天气，由于粘结片很容易吸潮，产品耐焊性会明显降低。如果调整树脂配方，使耐焊性提高，又会导致耐燃性达不到90-V0级。为了减少粘结片吸潮以提高基板耐焊性，而对粘结片贮料条件提出了很严格很苛刻要求，如贮料间温度20-23℃，相对湿度RH＜35％，在南方湿度比较大地区要使RH＜35％困难很大。而且就是达到了，操作人员在如此干燥环境下长期工作也很难受。因此，不少厂家选用投资比较经济的室温20-25℃，RH＜50％贮料条件。当生产FR-1产品出现耐焊性不合格时，再提高相对湿度条件到RH＜35％。但如果使用真空层压技术，则贮料间条件要求就不一定需要那么苛刻。 当前，真空层压机及真空层压技术已经很成熟，新建CCL厂不管是生产玻纤布基覆铜板还是纸基覆铜板，均应尽量选用真空层压机。对于一些老厂，非真空层压机也可以改为真空层压机，尤其那些框架结构的层压机，更容易改。可以将压机连接热压板的软管部位加罩密封起来。层压机进出料口加可开关的门。如果是在同一方向进出料，则只做一个门，后面部位封闭。如果是在压机的一个方向进料，另一个方向出料，则二个面均做门。门可以做成侧开式，也可以做成上下开形式，门采用电机传动链条结构形式较为简单。当门被传动到位时，由装在靠近门的四个角上的气缸将门压紧到压机机架上。在门上装有密封用的硅橡胶胶圈，以使门与压机机架密合，使对压机抽真空时不会漏气。真空泵可选取用旋片式的，造价较低，一台压机可装2-3台小型真空泵。开始抽真空时二台或三台真空泵同时开，以尽快使压机腔体达到较高真空度。当真空度达设定值后，可以只开一至二台真空泵，保持真空度，以节省能耗。 由于真空层压技术对提高纸基覆铜板的耐焊性、平整性是很明显的，因而，在纸基覆铜板层压成型中推行真空层压技术是很有必要的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/22/2004)