CN113630990B - 一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及印制线路板压板技术领域，特别涉及一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺。通过本申请的压板工艺可以有效控制压板时半固化片的合适流胶量，既能保证完全填满内层线路之间的间隙、排除空气，又能避免在、内层薄芯板压板多层半固化片时流胶过大拉扯造成层偏、涨缩、板厚均匀性控制困难等问题，同时避免流胶过小导致板厚的问题，通过控制合适的流胶量保证板厚均匀度，使得各内层芯板以及铜箔能完全粘合，进而固化合成一整块多层板，确保无分层爆板，蚀刻检查板面无织纹显露、无白点、无缺胶、无气泡等现象，实现准确控制最终保证多层板具有良好的电气性能和机械性能。

Description

一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺
技术领域
本发明涉及印制线路板压板技术领域，特别涉及一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺。
背景技术
在印制线路板制作过程中，压板工艺是在真空环境下，利用高温高压后的半固化片上的环氧树脂受热后从半固化状态-熔融-固化，填满线路之间的间隙而将一块或多块内层蚀刻后的芯板以及外层铜箔紧密粘合成一块多层板的制程，半固化片受高温高压而完全固化使多层板各层结合在一起，保证多层板的电气性能和机械性能。
然而，在压板工艺中，在内层芯板之间设置多张半固化片的组合结构，因为半固化片的张数较多，压合过程中由于半固化片的树脂向板边四周流动，流动过程拉扯容易造成内层芯板的整体滑移层偏，和局部涨缩、以及整体板厚均匀性控制困难等问题，最终导致多层板的电气性能和机械性能无法满足产品设计需求的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺，包括以下步骤：
S100、将铜箔层、第一外层半固化片、第一内层芯板、4～6张内层半固化片、第二内层芯板、第二外层半固化片和铜箔层自下而上依次叠置，构成一组多层板组件；
S200、将若干层所述多层板组件进行叠置和排版，任意两层所述多层板组件通过钢板隔开，且在最上层和最下层均设置有钢板；
S300、对所述多层板组件进行压合和加热，加热温度设定为140～160℃，压合压力为100～250 psi，以0.7～1.0℃/min的升温速率将所述多层板组件加热至80℃；
S400、将所述多层板组件加热至80℃后，设置加热温度为180～210℃，压合压力为300～320 psi，以1.1～1.35℃/min的升温速率将所述多层板组件加热至140℃；
S500、将所述多层板组件加热至140℃后，设置加热温度为205～210℃，压合压力为300～320 psi，以1.1～1.3℃/min的升温速率将所述多层板组件加热至180℃，并保持45min以上，使得所述多层板组件固化构成一整块多层板。
优选的，在步骤S300中，将所述多层板组件加热至80℃包括如下步骤：
A301、设置加热温度为140～145℃，压合压力为100～110 psi，持续时间5～6min；
A302、设置加热温度为140～145℃，压合压力为150～160 psi，持续时间15～16min；
A303、设置加热温度为155～160℃，压合压力为250～260 psi，持续时间20～22min。
优选的，在步骤S400中，将所述多层板组件加热至125℃包括如下步骤：
B401、设置加热温度为180～185℃，压合压力为300～310 psi，持续时间20～22min；
B402、设置加热温度为195～200℃，压合压力为320～330 psi，持续时间15～16min；
B403、设置加热温度为210～215℃，压合压力为320～330 psi，持续时间10～11min。
优选的，在步骤S500中，将所述多层板组件固化构成一整块多层板包括如下步骤：
C501、设置加热温度为215～220℃，压合压力为320～330 psi，持续时间26～28min，使得所述多层板组件加热至180℃；
C502、设置加热温度为205～210℃，压合压力为300～310 psi，持续时间20～22min；
C503、设置加热温度为160～180℃，压合压力为200～210 psi，持续时间25～28min，使得所述多层板组件的温度大于180℃，并且保持时间大于45min。
优选的，在步骤S200中，将若干层所述多层板组件放置在压板机中进行叠置和排版，在压板机上位于若干层所述多层板组件的最底层自下而上依次放置有牛皮纸和钢板，在若干层所述多层板组件的最顶层自下而上依次放置有钢板和牛皮纸。
优选的，在压板机上排版两排组，每组叠置有8～10层所述多层板组件。
由上可知，应用本申请提供的可以得到以下有益效果：通过本申请的压板工艺可以有效控制压板时多层半固化片的流胶量，既能保证完全填满内层线路之间的间隙、排除空气，又能避免在、内层薄芯板压板多层半固化片时流胶过大拉扯造成层偏、涨缩、板厚均匀性控制困难等问题，同时避免流胶过小导致板厚的问题，通过控制合适的流胶量保证板厚均匀度，使得各内层芯板以及铜箔能完全粘合，进而固化合成一整块多层板，确保无分层爆板，蚀刻检查板面无织纹显露、无白点、无缺胶、无气泡等现象，实现准确控制最终得到的多层板的厚度，多层板的电气性能和机械性能高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请其中一实施例内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺流程框图；
图2为本申请实施例1将多层板组件加热至80℃的流程框图；
图3为本申请实施例1将多层板组件加热至140℃的流程框图；
图4为本申请实施例1将多层板组件加热至180℃的流程框图；
图5为本申请实施例1多层板组件结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
压板是利用高温高压后半固化片（pp）受热固化，进而将一块或多块内层蚀刻后的芯板以及铜箔粘合成一块多层板的工艺制程，借助半固化片把各层线路薄板粘合成整体的一种手段，然而在内层芯板之间设置6层数量的半固化片进行层压时，在压合过程中由于6层半固化片的流胶大，流胶拉扯造成的局部会发生层偏、涨缩，导致最终的多层板的板厚均匀性差，厚度难以准确控制，得到的多层板的电气性能和机械性能差的问题。
为了解决上述技术问题，本实施例提供一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺，如图1所示，包括以下步骤：
S100、将铜箔层、第一外层半固化片、第一内层芯板、至少六层内层半固化片层、第二内层芯板、第一外层半固化片和铜箔层自下而上依次叠置，构成一组多层板组件；
在该步骤中，如图5所示，将铜箔层1、第一外层半固化片2、第一内层芯板3、六层内层半固化片层4、第二内层芯板5、第二外层半固化片6和铜箔层1自下而上依次叠置构成一组多层板组件，通过铆钉的方法先将第一内层芯板3和第二内层芯板5进行预固定，确保各层线路不会错位而导致开路或短路。其中，铜箔层1的厚度为0.7mil，第一外层半固化片2和第二外层半固化片6的厚度为2.83mil，六层内层半固化片层4的总厚度为39.37mil，第一内层芯板3和第二内层芯板5的厚度为0.11mm，确保压板后整体厚度为1.5mm。铜箔层的抗剥离强度≥6 Lb/in，确保在浸锡288℃、时间10秒、次数6次的测试环境下，确保无分层爆板，蚀刻检查板面无织纹显露、无白点、无缺胶、无气泡等。其中，为了实现在层压时半固化片能填满内层线路间隙，排除叠片间的气体和挥发物，并保证制板要求的厚度及电气性能，如表1所示，为不同型号的PP材料的性能对比表，胶化时间长则树脂流失多，挥发份含量高则树脂流失多，树脂含量高则树脂流量高，为了保证制板要求的厚度及电气性能，优选的，第一外层半固化片2和第二外层半固化片6的材料型号为PP1080LG，内层半固化片层4的材料型号为PP7628LG。
Figure 326548DEST_PATH_IMAGE001
S200、将若干层多层板组件进行叠置和排版，任意两层多层板组件通过钢板隔开；
将若干层多层板组件放置在压板机中进行叠置和排版，其中多层板组件叠置有8层，并且在压板机上排版成两排组，在压板机上位于8层多层板组件的最底层自下而上依次放置有牛皮纸和钢板，在8层多层板组件的最顶层自下而上依次放置有钢板和牛皮纸。任意两层多层板组件通过钢板隔开。通过压板机同时压合排版后的8层多层板组件，压板机的热压板在压合的同时对顶层和底层的多层板组件进行加热，通过多层板组件之间的钢板可以确保各个多层板组件受到均匀的压力，同时利用牛皮纸的热阻及可压缩性来控制升温速率及平衡压力，使得各多层板组件受热受压均匀。为了实现实时检测各多层板组件的温度，在中间层的多层板组件以及外层（底层或顶层）的多层板组件设置温度传感器，进而实现检测中层多层板组件的中层温度和外层多层板组件的外层温度。
S300、对多层板组件进行压合和加热，加热温度为140～160℃，压合压力为100～250psi，以0.7～1.0℃/min的升温速率将多层板组件加热至80℃；
压板机的热压板对多层板组件进行压合和加热，以0.7～1.0℃/min的升温速率将多层板组件加热至80℃，其中，如图2所示，在该S300步骤中将多层板组件加热至80℃包括以下步骤：
A301、设置加热温度为140℃，压合压力为100 psi，持续时间5min；
A302、设置加热温度为140℃，压合压力为150 psi，持续时间15min；
A303、设置加热温度为160℃，压合压力为250 psi，持续时间20min。
如表2所示，如表2为本实施例中各步骤的温度、时间和压力的参数表，在该步骤中，对各多层板组件的压合压力和加热温度逐步增加，通过该步骤热压工艺实现中层多层板组件的温度加热至76℃，外层多层板组件的温度加热至72℃，中层多层板组件的升温速率为0.78℃/min,外层多层板组件的的升温速率为0.7℃/min。
Figure 881026DEST_PATH_IMAGE002
S400、将多层板组件加热至80℃后，设置加热温度为180～210℃，压合压力为300～320 psi，以1.1～1.35℃/min的升温速率将多层板组件加热至140℃；
在该步骤S400中，将多层板组件加热至140℃包括如下步骤：
B401、设置加热温度为180℃，压合压力为300 psi，持续时间20min；
B402、设置加热温度为195℃，压合压力为320 psi，持续时间15min；
B403、设置加热温度为210℃，压合压力为320 psi，持续时间10min。
由表2可知，在该步骤中，压合压力设置为300 psi的高压，热压机的加热温度从180℃逐步增加到210℃，通过该步骤热压工艺实现中层多层板组件的温度加热至140℃，外层多层板组件的温度加热至140℃。中层多层板组件的升温速率为1.1℃/min,外层多层板组件的的升温速率为1.15℃/min。在该过程中，多层板组件加热到140℃后，第一外层半固化片和内层半固化片层的半固化片中的树脂熔融成低粘度树脂，浸润全部粘合面并填充线路空隙，同时逐出气泡以及逐渐提高树脂的动态粘度，通过高压彻底完成排气，通过粘度较低熔融状态的半固化片将棕化后的第一内层芯板3、第二内层芯板4以及铜箔1粘结在一起。
S500、将多层板组件加热至140℃后，设置加热温度为205～210℃，压合压力为300～320 psi，以1.1～1.3℃/min的升温速率将多层板组件加热至180℃，并保持45min以，使得多层板组件固化构成一整块多层板。
在该步骤S500中，将所述多层板组件固化构成一整块多层板包括如下步骤：
C501、设置加热温度为215℃，压合压力为320 psi，持续时间26min，使得所述多层板组件加热至180℃；
C502、设置加热温度为205℃，压合压力为300 psi，持续时间20min；
C503、设置加热温度为160℃，压合压力为200 psi，持续时间25min。
由表2可知，中层多层板组件升至195℃的升温速率为1.15℃/min,外层多层板组件升至195℃的升温速率为1.15℃/min。通过上述步骤使得多层板组件的温度至180℃～200℃，并且保持时间45～50min，进而粘度较低熔融状态的半固化片继续吸收热量后粘度增大，最终固化，使得多层板组件固化合成一整块多层板，确保板件具有良好的电气性能。再通过后续的冷压使多层板在快速冷却时保持尺寸稳定。
Figure 14329DEST_PATH_IMAGE003
表3为实测板厚数值，由表2-3可知，最终的板边流胶情况为：长边8mm，短边10mm。由此可见，通过本申请的压板工艺的参数设置可以使得半固化片控制在合适的流胶量，避免流胶拉扯造成层偏、涨缩、板厚均匀性控制困难等问题，使得各内层芯板以及铜箔能完全粘合，由表3可知，实测板厚的平均值达到标准值1.5±0.1的范围内，实现准确控制最终得到的多层板的厚度，多层板的电气性能和机械性能高。
实施例2
以实施例1参照，在对多层板组件进行压合和加热时，在步骤S300-S500中，本实施例提供另一组压力、加热温度、加热时间的设置工艺参数，如表4所示。
Figure 559625DEST_PATH_IMAGE004
与实施例1相比，各步骤的加热温度和压力参数大致相同，不同的是各步骤的持续时间，半固化片转为玻璃态的温度为150℃，80℃到180℃温度会影响半固化片转化为玻璃态的速率，由表4的参数表中可以计算出，通过这组参数进行的压板工艺，从80℃加热到175℃中层多层板组件的升温速率为1.68℃/min,外层多层板组件的的升温速率为1.47℃/min，与实施例1相比升温速率较块，最终的板边流胶情况为：长边13mm，短边15mm，半固化片的流胶量大，从而导致压板层偏、板厚不均匀，实测板厚在1.44-1.47mm，板厚小于标准值1.5mm。
实施例3
以实施例1参照，在对多层板组件进行压合和加热时，在步骤S300-S500中，本实施例提供另一组压力、加热温度、加热时间的设置工艺参数，如表5所示。
Figure 858888DEST_PATH_IMAGE005
与实施例1相比，步骤S400中高压压力降低，加热温度相近，时间减少，半固化片转为玻璃态的温度为150℃，80℃到180℃温度会影响半固化片转化为玻璃态的速率，由表5的参数表中可以计算出，通过这组参数进行的压板工艺，从80℃加热到175℃中层多层板组件的升温速率为1.42℃/min,外层多层板组件的的升温速率为1.37℃/min，与实施例1相比升温速率较快，压力和加热温度影响升温速率，最终的板边流胶情况为：长边13mm，短边13mm，半固化片的流胶量较大，从而导致压板层偏、板厚不均匀，实测板厚小于标准值。
实施例4
以实施例1参照，在对多层板组件进行压合和加热时，在步骤S300-S500中，本实施例提供另一组压力、加热温度、加热时间的设置工艺参数，如表6所示。
Figure 413628DEST_PATH_IMAGE006
半固化片转为玻璃态的温度为150℃，由表6中的参数表可以计算出，通过这组参数进行的压板工艺，从80℃加热到180℃中层多层板组件的升温速率为1.38℃/min,外层多层板组件的的升温速率为1.33℃/min。与实施例1的升温速率较快，最终的板边流胶情况为：长边3mm，短边5mm，实测板厚大于标准值1.5mm，因此可以看出，并非流胶越短越好，当流胶量过小时，最终的板厚会较大。只有将板边流胶控制在合适的数值，即长边8mm，短边10mm时最终的板厚处于标准值1.5±0.1的范围内，板厚均匀合格，无分层爆板，蚀刻检查板面无织纹显露、无白点、无缺胶、无气泡等现象，电气性能和机械性能高。
综上所述，通过本申请的实施例1的压板工艺可以有效控制压板时半固化片的流胶量，既能保证完全填满内层线路之间的间隙、排除空气，又能避免在、内层薄芯板压板多层半固化片时流胶过大拉扯造成层偏、涨缩、板厚均匀性控制困难等问题，同时避免流胶过小导致板厚的问题，通过控制合适的流胶量保证板厚均匀度，使得各内层芯板以及铜箔能完全粘合，进而固化合成一整块多层板，确保无分层爆板，蚀刻检查板面无织纹显露、无白点、无缺胶、无气泡等现象，实现准确控制最终得到的多层板的厚度，多层板的电气性能和机械性能高。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S100、将铜箔层、第一外层半固化片、第一内层芯板、4～6张内层半固化片、第二内层芯板、第二外层半固化片和铜箔层自下而上依次叠置，构成一组多层板组件；其中，所述铜箔层的厚度为0.7mil，所述第一外层半固化片和第二外层半固化片的厚度为2.83mil，4～6张所述内层半固化片层的总厚度为39.37mil，所述第一内层芯板和第二内层芯板的厚度为0.11mm；
S200、将若干层所述多层板组件进行叠置和排版，任意两层所述多层板组件通过钢板隔开，且在最上层和最下层均设置有钢板；
S300、对所述多层板组件进行压合和加热，加热温度设定为140～160℃，压合压力为100～250 psi，以0.7～1.0℃/min的升温速率将所述多层板组件加热至80℃，包括以下步骤：
A301、设置加热温度为140～145℃，压合压力为100～110 psi，持续时间5～6min，
A302、设置加热温度为140～145℃，压合压力为150～160 psi，持续时间15～16min，
A303、设置加热温度为155～160℃，压合压力为250～260 psi，持续时间20～22min；
S400、将所述多层板组件加热至80℃后，设置加热温度为180～210℃，压合压力为300～320 psi，以1.1～1.35℃/min的升温速率将所述多层板组件加热至140℃，包括以下步骤：
B401、设置加热温度为180～185℃，压合压力为300～310 psi，持续时间20～22min，
B402、设置加热温度为195～200℃，压合压力为320～330 psi，持续时间15～16min，
B403、设置加热温度为210～215℃，压合压力为320～330 psi，持续时间10～11min；
S500、将所述多层板组件加热至140℃后，设置加热温度为205～210℃，压合压力为300～320 psi，以1.1～1.3℃/min的升温速率将所述多层板组件加热至180℃，并保持45min以上，使得所述多层板组件固化构成一整块多层板，包括以下步骤：
C501、设置加热温度为215～220℃，压合压力为320～330 psi，持续时间26～28min，使得所述多层板组件加热至180℃，
C502、设置加热温度为205～210℃，压合压力为300～310 psi，持续时间20～22min，
C503、设置加热温度为160～180℃，压合压力为200～210 psi，持续时间25～28min，使得所述多层板组件的温度180～200℃，并且保持时间45～50min。
2.根据权利要求1所述的内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺，其特征在于：在步骤S200中，将若干层所述多层板组件放置在压板机中进行叠置和排版，在压板机上位于若干层所述多层板组件的最底层自下而上依次放置有牛皮纸和钢板，在若干层所述多层板组件的最顶层自下而上依次放置有钢板和牛皮纸。
3.根据权利要求2所述的内层薄芯板与多层半固化片的组合压板工艺，其特征在于：在压板机上排版两排组，每组叠置有8～10层所述多层板组件。
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