CN102275354A - 一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其工艺步骤包括：将开卷后的玻纤布放入胶槽内浸渍胶液，通过计量辊控制胶液含量，经烘箱加热、烘干后剪切，获得指定尺寸的半固化片，将一张或多张半固化片叠合，在其一面或两面覆上铜箔或其它金属箔，送入层压机加温、加压，压制成型覆金属箔层压板，其特征在于：在半固化片收卷前及剪切时，通过设置加热烘烤装置进行局部烘烤，将半固化片四周边缘区域树脂的固化度提高至60%～80%，所述四周边缘区域的宽度为5～30mm。本发明显著提升了板材工作区域内各处厚度均匀性和一致性，满足客户对覆金属箔层压板愈加严苛的装配加工精度和阻抗特性要求。

Description

一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法

技术领域

本发明涉及一种覆金属箔层压板的制造方法，尤其涉及一种树脂玻纤布基复合材料覆金属箔层压板的制造方法；属于电子材料技术领域。

背景技术

随着电子技术的快速发展，印刷电路板（PCB）朝着线路密集化和层间薄型化的方向不断发展，因此对传输线路的阻抗特性及可靠性、元器件的组装和加工精度提出了更加严苛的控制要求，从而对基材绝缘层厚度（也称介质层）精度的要求也越来越严格。作为PCB制造中的基板材料，覆金属箔层压板主要有着导电、绝缘和支撑三大功能，对PCB的性能、品质、加工性、制造水平、制造成本以及长期可靠性等起到主导性作用。

传统的覆金属箔层压板加工工艺中，所用半固化片在整个使用面积上各项参数指标几乎一致，为保证半固化片在压合二次流胶过程中树脂完全浸渍玻纤布，业者通常将半固化片的固化度控制在40%～60%（DSC法测试），其产生的问题是，在热压过程中树脂胶液由板边缘区域流出，导致层压板在剪切掉四周边缘10～30mm板边流胶区域（俗称流胶边）后，板材工作区域或供货面积内仍存在板中四周薄、厚度均匀性差的问题。

为达到精确控制基板绝缘层厚度均匀性的目的，目前，现有技术中主要从以下几个方面进行改进：

Ⅰ 改变胶液的配方：

在胶液配方中加入分子质量相对较高的树脂预聚物和可阻碍流胶的颗粒状无机填料组分，以抑制半固化片在热压成型覆金属箔层压板过程中的胶流量，由此获取厚度均匀性较好的覆金属箔层压板。但分子质量相对较大的预聚物本身空间体积相对较大，不易浸润玻纤布基材，从而导致基材浸润不良的风险加大。而无机填料同样会大幅降低树脂的流动性能、降低树脂与玻纤布之间的浸润性；同时，颗粒状无机填料会加剧PCB钻孔用的钻头磨损，劣化孔壁质量。

Ⅱ 改变加工工艺：

通过调整半固化片控制参数据如降低Geltime、优化层压压合工艺如低压力压合、斜线加压、慢温升程序等，并不断寻找半固化片参数与层压工艺之间的最佳匹配性，在确保覆金属箔层压板基材质量满足要求的前提下，达到抑制流胶及改善板材厚度均匀性的目的。

但层压热压过程中，树脂胶是通过在加热、加压的驱动下产生二次流动并与玻纤之间实现再次浸渍，完成排气填隙的，以此保证树脂充分浸润玻纤纱编织物间隙。而降低流动能力或减少流动时间，可能会导致半固化片压合窗口变窄，大幅增加基材出现干花、白边、白角、微气泡等次表观缺陷的质量风险。

Ⅲ 设计特殊的制造工艺：

松下电工采用了在半固化片和铜箔交错叠合之后，用高耐热胶带密封叠层四边的方法，通过阻碍树脂胶的流动来改善板材厚度。此种加工工艺使用的高耐热胶带密封性好，不利于交联反应过程中产生的小分子挥发物逃逸。一旦小分子挥发物残留于绝缘层树脂基体中，会造成树脂空洞缺陷等次表观缺陷，对基材的介电性能、固化度、耐湿热性能及可靠性等多项性能指标产生不良影响。同时，对每个压合叠层采用高耐热胶带密封，需采用人工手动操作，工作效率低且容易出现密封不严、对位不准等一系列操作问题。不利于大生产的推广应用。

三菱瓦斯采用边缘厚度较中间厚度更厚的玻纤布。但是，由于边缘厚度较中间厚度高，在半固化片制造过程中经过各平行辊轴时，易导致各处受力不均而打折。在半固化片收卷或片状料堆垛时，因边缘厚度叠加效应，会比中间区域明显增厚，容易导致收卷爆边和半固化片变形，不利于后续的加工制作。

可见，覆金属箔层压板的绝缘层厚度均匀性问题，是本领域技术人员非常关注但一直未能很好解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的是在保证板材各项性能指标满足客户要求的前提下，提供一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其工艺步骤包括：将开卷后的玻纤布放入胶槽内浸渍胶液，通过计量辊控制胶液含量，经烘箱加热干后，收卷成卷状料再连线剪床剪切或直接连线剪床剪切，获得指定尺寸的半固化片，将一张或多张半固化片叠合，在其一面或两面覆上铜箔或其它金属箔，送入层压机加温、加压，压制成型覆金属箔层压板，其特征在于：在半固化片收卷前或连线剪床剪切时，通过设置加热烘烤或辐射装置进行局部烘烤，将半固化片四周边缘区域树脂的固化度提高至60%～80%，所述四周边缘区域的宽度为5～30mm。

为保证半固化片的树脂在压合二次流动过程中完全浸渍玻纤织物及其间隙，覆金属箔层压板业者通常将整幅半固化片的固化度控制在40%～60%之间（DSC法测试）。一般而言，当半固化片固化度低于40%时，树脂的流动性明显增强，不利于板材厚度均匀性的控制。树脂固化度高于60%时，因树脂固化度偏高而导致压合过程中，树脂的最低熔融粘度偏高和二次流动能力劣化，压合操作窗口窄而不利于树脂对玻纤布的浸润作用，从而造成基材浸润不良的风险增加；当树脂固化度高于80%时，树脂固化过“老”而造成在压合过程中流变窗口极窄甚至树脂完全不流动，不利于树脂排气填隙、小分子逃逸以及压合制程的生产控制，基材易出现大面积缺胶和织纹显露等次表观异常。

由于在覆金属箔层压板热压过程中会形成10～30mm宽的板边流胶区域，热压成型后需将板边流胶区域剪切掉，保留客户所需的工作面积，本技术方案采用加热或辐射的方式将半固化片边缘区域（距板边0～30mm区域内选择适当的宽度，一般宽度至少为5mm）内的固化度提高至60～80%的方法，使板材边缘指定区域的树脂流动性降低、胶流失量大幅减少，可有效减少板边区域树脂胶液的流动时间，在保证出货基材工作单元面积以内树脂的流动特性及加工工艺的前提下，显著降低板边树脂胶的流失量，从而达到提升板材各处厚度均匀性和一致性的目的。

同时，因树脂流动性差而造成此边缘区域的基材次表观缺陷如微气泡、白边、白角等，在板材成型后会剪切除去，不会影响出货板材使用面积内的基材质量。

上述技术方案中，所述加热烘烤或辐射装置的作用是通过连续加热烘烤或热辐射的方式将半固化片四周边缘指定区域内的树脂固化度由正常的40%～60%提高到60%～80%，从而有效减少半固化片边缘的树脂在热压过程中胶流失量，提高板材或绝缘层厚度的均匀性。加热烘烤或辐射方法可以采用如光（紫外光、可见至近红外光、激光和多色光等）、微波、电子束、热风和热压棍等各种加热或辐射方法，可以是四周同时加热烘烤或辐射，也可以是用类似扫描的方式实现半固化片四周的加热烘烤或辐射。

所述加热烘烤或辐射装置分别与半固化片的经、纬向平行设置，根据覆金属箔层压板使用面积，在距半固化片四周边缘5～20mm范围内位置可调。

或者，所述加热烘烤或辐射装置与剪切装置同步运动，采用扫描或接触方式实现对半固化片四周边缘区域的局部烘烤。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明不需要改变现有配方组分和制造工艺，在现有成熟的工艺路线和指标控制的基础上，即可实现板材厚度和阻抗特性的精确控制，从而有效规避了修订或优化制造工艺参数而带来的质量控制风险；

2．本发明可以在割边刀具或剪床裁刀具位置附近安装光（紫外光、可见至近红外光、激光和多色光等）、微波、电子束、热风和热压辊等定点加热装置，在剪切的同时，通过定点加热烘烤或热辐射的方式将指定区域树脂提升至相应固化程度，生产的连续性强、可控性好、效率高。

3．本发明在加热烘烤或热辐射将半固化片边缘指定区域树脂提升至相应固化程度的同时起到了封边的作用，可有效减少剪切粘结片时树脂粉尘的挥发污染，有效改善工作环境并减少基材杂质的产生。

4．使用本发明制造的覆金属箔层压板，在保证板材各项性能指标满足客户要求的前提下，显著提升了板材各处厚度均匀性和一致性，获取高绝缘层厚度精确的各型号和规格的环氧玻纤布基覆金属箔层压板，满足客户对覆金属箔层压板愈加严苛的装配加工精度和阻抗特性要求。

附图说明

附图1是本发明实施例中加工覆金属箔层压板用的半固化片的示意图。

附图2至附图5是实施例一中4种对比方案的板材厚度CPK图。

附图6至附图9是实施例二中4种对比方案的板材厚度CPK图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1，一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其工艺步骤包括：将多官能团环氧树脂、双氰胺（英文简称DICY）、二甲基咪唑和溶剂按一定比例加入、混制DICY固化体系胶液；将开卷后的7628玻纤布放入胶槽内浸渍此胶液，通过计量辊控制胶液含量，经烘箱加热、烘干后直接连线剪床剪切，获得1050mm×1265mm(经×纬)的7628 RC43%的半固化片，其整幅半固化片的固化度控制在47±1.5%；在剪切时，通过IR加热烘烤装置进行局部烘烤，将半固化片四周7±2mm边缘区域以内树脂的固化度分别提高至63±2%和72±2%，烘烤后的半固化片如附图1所示，其中，1为烘烤后的边缘区域，2为需要剪除的非工作区域，3为实际交货的工作区域。

实施例1-a：取边缘区域7±2mm范围内固化度为63±2%的7628半固化片，其中间区域树脂的固化度为47±1.5%，按1×7628叠构叠合绝缘层厚度在0.20mm左右的薄芯板，在其两面覆上35微米厚度铜箔（以下简称为1OZ铜箔），送入层压机加温、加压，压制成型覆铜箔层压板。比较例1-a的叠合和压合过程与实施例1-a基本类似，不同之处在于其所用半固化片的边缘区域未加烘烤，整幅固化度均控制在47±1.5%。

实施例1-b：取边缘区域7±2mm范围内固化度为72±2%的7628半固化片，其中间区域树脂的固化度为47±1.5%，按5×7628叠构叠合板材厚度在1.0mm左右的覆铜板，在其两面覆上18微米厚度铜箔（以下简称为0.5OZ铜箔），送入层压机加温、加压，压制成型覆铜箔层压板。比较例1-b的叠合和压合过程与实施例1-b基本类似，不同之处在于其所用半固化片的边缘区域未加烘烤，整幅固化度均控制在47±1.5%。

在剪切板材流胶边即非工作区域后，获得出货尺寸为1016mm×1219.2mm（经×纬）成品板。以1英寸规格的千分尺检测以上条件下制备的两种厚度规格板材各30张左右，每张板材测试距板边缘1英寸处的厚度，每张板测6个点的数据并记录，以IPC-4101中相应标称厚度板材的三级公差厚度要求考量板材厚度的过程控制能力，使用minitab 15软件分析板厚CPK值，详见附图2～5。以下述表1中实施例和对比例制备板材的制程条件及厚度CPK值比较如下：

表1

如表1所示，DICY固化体系FR-4型两种厚度规格覆铜箔层压板，按本发明方案实施后，板材的流胶量显著减少，出货板材的厚度均匀性提高明显。

实施例二：参见图1，一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其工艺步骤包括：将多官能团环氧树脂、线性酚醛树脂、二苯基咪唑、填料和溶剂按一定比例加入、混制Phenolic Novolac固化体系胶液（以下简称为PN固化体系）；将开卷后的7628玻纤布放入胶槽内浸渍此胶液，通过计量辊控制胶液含量，经烘箱加热、烘干后直接连线剪床剪切，获得1050mm×1265mm(经×纬)的7628 RC44%的半固化片，其整幅半固化片的固化度控制在46±1.5%；在剪切时，通过热风加热烘烤装置进行局部烘烤，将半固化片四周25±3mm边缘区域树脂的固化度提高分别提高至64±2%和73±2%，烘烤后的半固化片如附图1所示。

实施例2-a：取边缘区域25±3mm范围内固化度为64±2%的7628半固化片，其中间区域树脂的固化度为46±1.5%，按1×7628叠构叠合绝缘层厚度在0.20mm左右的薄芯板，在其两面覆上1OZ铜箔，送入层压机加温、加压，压制成型覆金属箔层压板。比较例2-a的叠合和压合过程与实施例2-a基本类似，不同之处在于其所用半固化片的边缘区域未加烘烤，整幅固化度均控制在46±1.5%。

实施例2-b：取边缘区域25±3mm范围内固化度为73±2%的7628半固化片，其中间区域树脂的固化度为46±1.5%，按5×7628叠构叠合板材厚度在1.0mm左右的覆铜板，在其两面覆上0.5OZ铜箔，送入层压机加温、加压，压制成型覆铜箔层压板。比较例2-b的叠合和压合过程与实施例2-b基本类似，不同之处在于其所用半固化片的边缘区域未加烘烤，整幅固化度均控制在46±1.5%。

在剪切板材流胶边即非工作区域后，获得出货尺寸为965mm×1183.6mm（经×纬）成品板。以1英寸规格的千分尺检测以上条件下制备的两种厚度规格板材各30张左右，每张板材测试据板边缘1英寸处的厚度数据6个点并记录，以IPC-4101中相应标称厚度板材的三级公差厚度要求考量板材厚度的过程控制能力，使用minitab 15软件分析板厚CPK值，详见附图6～9。以下述表1中实施例和对比例制备板材的制程条件及厚度CPK值比较如下：

表2

如表2所示，PN固化体系FR-4型两种厚度规格覆铜箔层压板，按本发明方案实施后，板材的流胶量显著减少，出货板材的厚度均匀性提高明显。

Claims (3)

1. 一种提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其工艺步骤包括：将开卷后的玻纤布放入胶槽内浸渍胶液，通过计量辊控制胶液含量，经烘箱加热、烘干后，收卷成卷状料再连线剪床剪切或直接连线剪床剪切，获得指定尺寸的半固化片，将一张或多张半固化片叠合，在其一面或两面覆上铜箔或其它金属箔，送入层压机加温、加压，压制成型覆金属箔层压板，其特征在于：在半固化片收卷前或连线剪床剪切时，分别沿经、纬向设置加热烘烤或辐射装置进行局部烘烤，将片状半固化片四周边缘区域树脂的固化度提高至60%～80%，所述四周边缘区域的宽度为5～30mm。

2. 根据权利要求1所述的提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其特征在于：所述加热烘烤或辐射装置分别与半固化片的经、纬向平行设置，根据覆金属箔层压板使用面积和要求，在距半固化片四周边缘5～20mm范围内位置可调。

3. 根据权利要求1所述的提高绝缘层厚度均匀性的覆金属箔层压板制造方法，其特征在于：所述加热烘烤或辐射装置与剪切装置同步运动，采用扫描或接触方式实现对半固化片四周边缘区域的局部烘烤。

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