CN105259204A - 一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法，包括如下组分：(1)取待检测的玻纤布基层压板作为样品，去除铜箔，清洗、烘干，沿基材的经向边或纬向边的不同位置处获取测试样品块；(2)分别检测测试样品块中玻纤布的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积；然后计算出该样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₁；(3)取与步骤(1)相同的玻纤布作为标准样片，计算出该标准样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₂；(4)将σ₁和σ₂作对比，根据拟定的标准评价判定玻纤布基层压板尺寸涨缩情况。本发明可以满足于生产制造过程中快速、精确测试和表征基材尺寸稳定性的质量控制要求。

Description

一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，涉及一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法。

背景技术

随着电子产品日趋朝小型化或大型化、轻量化、薄型化和智能化的方向发展，推动着PCB板（PrintedCircuitBoard，印制电路板）向高密度化、多层化和薄型化方向发展，HDI（HighDensityInterconnect，高密度互连）PCB制造技术因此而蓬勃发展。在HDIPCB板材的加工过程中，通常采用多次压合工艺，因此，其所用玻纤布基层压板尺寸涨缩的一致性对PCB板材钻孔孔位精度、外层图形制作精度及后续装配精度的影响甚大。

近年来，随着智能手机、平板电脑和可穿戴式设备的方兴未艾，高密度互连印制电路板技术不断提升，要求PCB的孔位精度不断上升、导电层和绝缘层的厚度不断下降；同时提升PCB的层数，容纳更多的元器件。这对玻纤布基层压板材料的尺寸涨缩一致性提出了更高的挑战。

玻璃纤维增强层压板（以下简称为玻纤布基层压板）是指采用环氧树脂或酚醛改性环氧树脂作为粘合剂，以电子级玻璃纤维布（以下简称为玻纤布）作为增强材料，两面或单面覆以电解铜箔，经热压成型的一种板状材料。覆铜板行业一般全部采用平纹结构的电子级玻纤布作为增强体。平纹组织中，经纬纱垂直交织联结而成，形成“田”字型结构，经纱和纬纱交织处即为织节点。玻璃纤维增强层压板的工艺流程一般为：将以环氧树脂等热固性树脂为主要成份的树脂混合物作为胶液，将玻纤布开卷后行进至胶槽内浸渍所述胶液，通过计量辊精确控制树脂含量，经烘箱加热、烘干，制得半固化片。将半固化片按工艺规范组合后，上下覆盖铜箔，各叠层之间使用镜面钢板隔开，送至真空层压机中，在一定的温度、压力和真空度下制得片状层压板。玻纤布在开卷、浸胶、烘烤、收卷、剪切和层压压合等加工过程受到拉伸、挤压、剪切等外力作用以及热固化、流动剪切等应力作用，导致作为增强体的玻纤布其经纱、纬纱在加工过程中产生不同程度的变形。因此，经固化、冷却后层压板基材内应力重新分布，部分内应力以基材微观结构形变的方式残留下来，在PCB多次积层压合过程中，基材中内应力得以释放、重排而导致基材宏观尺寸上涨缩变形。

现有技术中，IPC-TM-6502.4.39标准规定了“玻璃纤维增强薄层压板尺寸稳定性”的测试方法，通过测试尺寸为300mm×280mm（经×纬）薄型层压板样品的基材经E-4/105和E-2/150两种处理条件下，样品尺寸在热应力作用前后的变化来评价材料尺寸涨缩的一致性以及在不同等级多层PCB板材中的适用性。考虑到样品基材制备过程中暴露于空气中吸潮，烘烤处理无法完全消除水气影响而造成尺寸膨胀的不良影响；以及因样品尺寸过大，依照IPC-TM-6502.4.39标准测量的基板尺寸稳定性数据实际为300mm×280mm范围内的平均值，无法精确观察出薄型玻纤布基层压板在狭小局部范围内尺寸涨缩的波动。由此可见，上述标准方法已经无法应用于高端HDIPCB对薄型和超薄型玻纤布基层压板尺寸涨缩评价和筛选的要求。

现有技术中，中国发明专利申请CN101979751A公开了一种基于图像分析的织物尺寸稳定性检测方法，提供了一种检测精度高、检测信息量丰富、可操控性强以及便于操作的基于图像分析的织物尺寸稳定性检测方法。该方法包括以下步骤：1)获取织物的彩色图像；2)对步骤1)所获取的彩色图像进行前景与背景的分离并丢弃背景；3)采集前景的变形数据并用以表征织物的变形特征。该技术方案主要是针对目前国内评估和测量服装尺寸稳定性包括弹性变形、塑性变形、折皱变形、收缩变形等，普遍采用GB/T8628标准测量织物缩水处理前后的尺寸变化，存在信息量少、测量过程繁琐、仅有织物长宽（经纬）方向的简单变化率。然而，此技术方案存在以下问题：1）织物测试样品测试前需做好标记点，经水洗、烘干处理后与处理前尺寸的差异，以表征织物的收缩均匀性、收缩幅度、收缩率以及收缩形态特征；玻纤布基覆铜箔层压板的工艺流程长，无法实现在玻纤布织节点上做标识再对比基材中标识点变化的一一对应关系；2）该方案仅满足检测织物在经向或纬向（长边或短边）单个一维方向上的收缩变化量、变化率、收缩均匀性以及形态特征，无法检知在经和纬两个方向上膨胀和收缩两种状态下的变化，以及经纬纱交互作用下其在二维平面上的整体变化情况；3）该技术方案中强调通过前景与背景去离技术而获取织物的彩色图像，无法解决透过基材表面的绝缘树脂层而直接观察玻纤布织节点形态和面积的目的。由此可见，上述技术方案完全无法应用于全面、准确表征玻纤布基层压板在各处的尺寸稳定性或涨缩变化情况，因此无法使用在玻纤布基覆铜板层压板领域。

因此，开发一种玻纤布基层压板尤其是薄型玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法，以满足玻纤布基覆铜板层压板领域，显然具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法，包括如下组分：

(1)取待检测的玻纤布基层压板作为样品，去除其单面或两面包覆的铜箔，清洗、烘干，然后，沿基材的经向边或纬向边的不同位置处获取测试样品块；

(2)检测上述测试样品块中玻纤布的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积；

然后根据上述玻纤布经纬纱织节点的面积，计算出该样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₁；

(3)取与步骤(1)相同的玻纤布作为标准样片，然后，沿其经向边或纬向边的不同位置处获取标准测试样品块；

检测上述玻纤布标准测试样品中的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积；然后根据上述多个玻纤布经纬纱织节点的面积，计算出该标准样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₂；

(4)将上述σ₁和σ₂作对比，根据拟定的标准评价判定上述待检测的玻纤布基层压板尺寸涨缩情况。

上文中，所述标准差按照如下公式计算：

。其中，σ是标准差，x_i是不同的测试值，i表示数量，N表示总数，μ是这些测试值的平均值。

评判控制等级的标准差变化率=（测试样品标准差-标准标准差）/标准标准差×100%。

上文中，所述相同的玻纤布特指玻纤布厂商、规格和型号均相同。

所述步骤(2)可以采用如下方法：将测试样片块直接或经处理后置于光学仪器下，分析基材中玻纤布的经纬纱结构，所述光学仪器包括放大镜、CCD摄像头、金相显微镜或扫描电镜。

所述步骤(1)中去除其单面或两面包覆的铜箔，是分别针对单面覆箔和双面覆箔。

优选的，所述步骤(1)中，检测10~30组上述测试样品块中玻纤布的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，待检测的玻纤布基层压板样品包覆的铜箔采用腐蚀法去除。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，沿基材的经向边或纬向边的不同位置处的测试样品块采用冲压的方法获取。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，待检测的玻纤布基层压板样品在去除其单面或两面包覆的铜箔，清洗、烘干之后，进行烘烤处理，然后再沿基材的经向边或纬向边的不同位置处获取测试样品块。

烘烤处理是根据评估需要，对样品进行额外的处理，以此评判玻纤布基层压板尺寸涨缩的优劣。

上述技术方案中，所述烘烤处理的温度为材料的玻璃化转变温度Tg-10℃至Tg+20℃。

上述技术方案中，所述步骤(1)中，去除包覆的铜箔之后的基材的厚度为0.02~0.24mm。

上述技术方案中，所述玻纤布基层压板由单张玻纤布叠构而成。

上述技术方案中，所述步骤(4)中，当A的绝对值小于2.5%时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性优异；

当A的绝对值在2.5%~5%之间时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性良好优异；

当A的绝对值大于5%时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性较差；

所述A=（σ₁－σ₂）/σ₂×100%。

即根据玻纤布使用前后织节点面积变化率来判断玻纤布基层压板的尺寸稳定性；若面积变化率小于2.5%时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性优异；若面积变化率控制在2.5%~5%之间，则认为尺寸稳定性良好；若面积变化率超过5%，则认为玻纤布基层压板尺寸稳定性较差。

或者，根据客户的实际需求以及各产品、各玻纤布规格的实际表现，进一步优化玻纤布在加工前后织节点面积变化率的控制范围和评价等级。

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．本发明开发了一种专门针对玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法，本技术方案的取样面积小，仅需保证测试样品每边尺寸不小于10mm即可，不必按照IPC-TM6502.4.39标准规定“玻璃纤维增强薄层压板尺寸稳定性”的测试方法，抽检6PC以上测试尺寸为300mm×280mm的样品，因而避免了取样成本偏高的问题；此外，通过取样位置的调整和取样尺寸的控制，可有效降低玻纤布基层压板尺寸稳定性的测试成本；

2．实验证明：本发明的取样和检测方法简单易行，既可以满足考察研究过程中对测试点的精准定位、大量取样测试的试验要求，同时又可以满足于生产制造过程中快速、精确测试和表征基材尺寸稳定性的质量控制要求；

3．本发明的方法不仅有玻纤布织节点经纬向方向上以及整体面积上的前后变化的数据，同时保存有放大镜或显微镜拍摄的玻纤布结构图片，有利于追溯和分析玻纤布基层压板各处尺寸稳定性变化的原因；

4．本发明的方法可延伸至观察半固化片内玻纤纱的形态和织节点面积的变化，以便于分析玻璃纤维布在上胶加工过程中所受外力和内应力的影响，进一步拓展了研究范围。

附图说明

附图1是实施例一中玻纤布编织结构示意图。

附图2是实施例一中加工制造后的玻纤布编织结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述。

实施例一

参见附图1~2所示，一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法，

所述玻纤布基覆铜箔层压板的制造工艺包括如下步骤：将台湾休贝尔、型号为7628（基重210g/m²）的玻纤布开卷后行进至胶槽内，浸渍由环氧树脂等热固性树脂为主要成份的树脂混合物，通过计量辊精确控制树脂含量，经烘箱加热、烘干，制得半固化片；将单张7628半固化片按工艺规范组合后，上下覆盖1OZ铜箔，各叠层之间使用镜面钢板隔开，送至真空层压机中，在一定的温度、压力和真空度下制得片状层压板，基材厚度为0.20mm，两面覆以1OZ铜。

取待检测的0.201/1薄型玻纤布基层压板的样品，化学法蚀去两面包覆的1OZ铜箔后清洗、烘干，沿基材的经向边或纬向边不同位置处冲取测试样品块，在CCD镜头下读取10组基材中玻纤布经纬向的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布织节点的面积；将随机读取的连续十组织节点面积数据Minitab分析软件中，求出此块测试样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₁；参见图2所示，是加工制造后的玻纤布编织结构示意图；

进一步，将玻纤布基层压板中玻纤布织节点面积标准差与此厂商7628规格玻纤布使用前经纬纱织节点面积的标准差σ₂比对；参见图1所示，是玻纤布编织结构示意图；

按以下标准评判：7628玻纤布使用前后织节点面积变化率控制在小于2.5%以内，则认为此玻纤布基层压板的尺寸稳定性优异；若面积变化率控制在2.5%~5%之间，则认为尺寸稳定性良好；若面积变化率超过5%，则认为薄芯板尺寸稳定性较差。

图1为玻纤布编织结构示意图，图2是加工制造后的玻纤布编织结构示意图。其中：F₀和W₀表示原玻纤布织节点经纱和纬纱的宽度，F₁和W₁表示加工制造后玻纤布织节点经纱和纬纱的宽度。

相关测试数据及评估标准见下表1所示。

表10.201/1薄型玻纤布基层压板尺寸稳定性评价数据汇总表

由表1可见，基材左、中、右位置处7628玻纤布织节点面积的标准差与此规格7628玻纤布织节点的原始面积标准差的差异分别在1.29%、1.81%和1.22%，其膨胀变化率均在2.5%范围以内。按相关规格评判，据此认为此规格0.201/1基材的尺寸稳定性表现优异，因而适用于高多层印制电路板的使用要求。

实施例二

本实施例与实施例一基本相类似，不同点在于：开卷上海宏和、型号为106的玻纤布制作106半固化片，采用单张106压制0.05mm厚度的基材，两面覆以1/3OZ（简写为TOZ，下同）铜箔。

采用与实施例一相同的方法评价0.05T/T基板尺寸稳定性的表现，相关测试数据及评估标准见下表2所示。

表20.05T/T薄型玻纤布基层压板尺寸稳定性评价数据汇总表

由表2可见，0.05T/T基材左、中、右位置处106玻纤布织节点面积的标准差与此规格106玻纤布织的原始面积标准差的差异分别在3.09%、2.15%和1.08%，其中左边基材中106玻纤布织节点面积膨胀了3.09%，处于2.5%~5%之间；基材中间和右边处106玻纤布的织节点面积变化率<2.5%，满足尺寸稳定性优异的评判标准。按相关规格评判，据此认为此规格0.05T/T基材整体的尺寸稳定性表现良好，选择性满足于部分多层板的使用需求。

实施例三

在实施例一的基础上，对测试样品进行烘烤处理，所述烘烤处理温度是材料的玻璃化转变温度Tg+5℃，即烘烤温度155℃，烘烤时间2h。具体如下：

取待检测的薄型玻纤布基层压板的样品，化学法蚀去两面包覆的铜箔后，清洗、烘干，进行烘烤处理，沿基材的经向边或纬向边不同位置处冲取测试样品块；

在CCD镜头下读取10组基材中玻纤布经纬向的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布织节点的面积；将随机读取的连续十组织节点面积数据Minitab分析软件中，求出此块测试样品中玻纤布织节点面积的标准差；

进一步，将玻纤布基层压板中玻纤布织节点面积标准差与此厂商相同规格玻纤布使用前经纬纱织节点面积的标准差比对；

按本技术方案测试的相关数据及评估标准见下表3所示。

表30.201/1薄型玻纤布基层压板烘烤处理后尺寸稳定性评价数据汇总表

经烘烤处理后，基材左、中、右位置处7628玻纤布织节点面积的标准差与此规格7628玻纤布织节点的原始面积标准差的差异分别在-1.9%、-1.38%和-1.23%，负号表示测试样品中7628玻纤布织节点面积整体呈现收缩，但其变化率均在2.5%范围以内。按相关评判标准，据此认为此规格0.201/1基材的尺寸稳定性表现优异，适用于高多层印制电路板的使用要求。进一步分析可见，此规格0.201/1基板在烘烤处理前后，基材中7628玻纤布织节点的面积分别处理处于膨胀和收缩状态，但测试数据均符合尺寸稳定性表现优异的评判标准范围以内。

由此可见，测试方式适用于0.201/1基材尺寸稳定性的评价和表征，其数据与测试过程中限定的烘烤处理条件有关，但其评估结果与限定范围内的处理条件无关。

以上实施例，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种玻纤布基层压板尺寸涨缩的评价方法，其特征在于，包括如下组分：

(1)取待检测的玻纤布基层压板作为样品，去除其单面或两面包覆的铜箔，清洗、烘干，然后，沿基材的经向边或纬向边的不同位置处获取测试样品块；

(2)检测上述测试样品块中玻纤布的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积；

然后根据上述玻纤布经纬纱织节点的面积，计算出该样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₁；

(3)取与步骤(1)相同的玻纤布作为标准样品，然后，沿其经向边或纬向边的不同位置处获取标准测试样品块；

检测上述玻纤布标准测试样品中的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积；然后根据上述玻纤布经纬纱织节点的面积，计算出该标准样品中玻纤布织节点面积的标准差σ₂；

(4)将上述σ₁和σ₂作对比，根据拟定的标准评价判定上述待检测的玻纤布基层压板尺寸涨缩情况。

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤(2)中，检测10~30组测试样品块中玻纤布的纱宽、纱距数据，进而计算玻纤布经纬纱织节点的面积。

3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中，待检测的玻纤布基层压板样品包覆的铜箔采用腐蚀法去除。

4.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中，沿基材的经向边或纬向边的不同位置处的测试样品块采用冲压的方法获取。

5.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中，待检测的玻纤布基层压板样品在去除其单面或两面包覆的铜箔，清洗、烘干之后，进行烘烤处理，然后再沿基材的经向边或纬向边的不同位置处获取测试样品块。

6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于：所述烘烤处理的温度为材料的玻璃化转变温度Tg-10℃至Tg+20℃。

7.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中，去除包覆的铜箔之后的基材的厚度为0.02~0.24mm。

8.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述玻纤布基层压板由单张玻纤布叠构而成。

9.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：所述步骤(4)中，当A的绝对值小于2.5%时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性优异；

当A的绝对值在2.5%~5%之间时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性良好优异；

当A的绝对值大于5%时，则认为玻纤布基层压板的尺寸稳定性较差；

所述A=（σ₁－σ₂）/σ₂×100%。