覆銅板常見質(zhì)量問題及解決方法

　　1.剝離強度的測定

　　剝離強度是覆銅箔板中一個重要的質(zhì)量指標(biāo)，也是一項常規(guī)檢驗項目。它是覆銅板生產(chǎn)中常出現(xiàn)質(zhì)量問題的指標(biāo)。剝離強度低就會在印制版加工時或裝機焊接時出現(xiàn)銅箔脫落問題，甚至?xí)绊懻麄€電器的正常運行。按照國家標(biāo)準(zhǔn)，剝離強度測定方法，要模擬印制電路板在加工工藝過程中可能經(jīng)受的各種嚴酷條件，測定銅筒與基材間寬度的粘合力。這些模擬條件包括如下幾點。

　?、俑蔁岷?經(jīng)500 h);

　　②暴露于三氯乙烷蒸氣處理后;

　?、蹮釠_擊后(5s/260 'C);

　　④模擬電鍍條件暴露后;

　?、菰谌軇┲薪莺?浸沒溶劑10 min);

　　⑥高溫下做剝離強度試驗。

　　2. 對提高膠接強度的認識

　　膠接強度，一般由兩大部分決定:其一是粘合力，也就是銅宿膠粘劑和基材樹脂通過在壓制中受壓受熱，產(chǎn)生熔溶-交聯(lián)的作用力，及上述兩種樹脂的淚合物與增強材料之間作用力。其二，銅銷與增強材料樹脂的內(nèi)聚強度。這里指的樹脂雖然包括上膠過程中浸入的增強材料的主樹脂，也包括銅宿所涂膠粘劑，但關(guān)鍵是銅徊的膠粘劑。粘接很強的必要條件，是銅筒膠粘劑對銅箔粗化面的很好的濕潤。這種濕潤不但是在銅箔涂膠工序中均勻的涂膠，還有在壓制初期通過高壓高溫來實現(xiàn)。由于膠粘劑在靠銅箔一側(cè)能很好地濕潤、滲透到銅箔粗化面凹凸的表面層中，又在靠基材的一側(cè)與主樹脂很好地進行化學(xué)交聯(lián)，因而保證較高的覆銅板的剝離強度。前者的聯(lián)接，是固化之后是形成像許多小鉤子似的狀態(tài)，把膠粘劑和被粘物(銅錨)連接在一起。有人把這種形成的粘附力歸于機械作用，這種膠接理論為機械力結(jié)合理論。按這種理論，較高的表面能和高比表面積對膠接強度有利。

　　3. 抗剝力的破壞

　　從覆銅板的銅箔膠接結(jié)構(gòu)的斷面上看，是由基板層(樹脂和纖維增強材料的復(fù)合材料)、銅箔膠粘劑與樹脂的界面層、銅箔膠粘劑層，銅箔處理的粗化層，銅箔基本層五層結(jié)構(gòu)組成的。它們彼此的力學(xué)性能是相差很大的。例如:銅筒及其粗化處理層是剛性彈性體，而膠帖劑則是彈性體。因此，膠接接頭在承受外力作用時應(yīng)力分布是非常復(fù)雜的。由于各個材料的熱膨脹系數(shù)、固化收縮率不同，以及要受到水、溶劑、熱氧化等環(huán)境介質(zhì)的影響，都會生成膠接各層內(nèi)和之間的應(yīng)力，而且內(nèi)應(yīng)力的分布不均勻的。加之膠接結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷。在做剝離強度試驗中，抗剝力的破壞總是會發(fā)生的，只不過有抗剝力高、低之分。這種抗剝力的破壞有四種形式:

　?、倌z粘劑與樹脂界面的破壞;

　　②銅箔膠粘劑的內(nèi)聚力破壞;

　?、坫~箔粗化處理層破壞;

　　④混合破壞。

　　4 保證抗剝強度穩(wěn)定性的主要措施

　　保證剝離強度穩(wěn)定性包含有兩個含義:一方面，要達到剝離強度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項指標(biāo)。另一方面，剝離強度在覆銅板的各部位應(yīng)均勻一致。

　　達到上述要求，包括兩方面保證條件:較好的膠粘劑(耐熱性強;膠粘強度高;并且有一定內(nèi)聚強度;具有好的濕潤能力;抗化學(xué)藥品性好;耐潮性好;貯存穩(wěn)性好;與樹脂很好的匹配等)。另一方面，在板的加工生產(chǎn)中工藝技術(shù)得到保證。其中應(yīng)注意如下幾點。

　?、匐娊獯只~箔的粗化質(zhì)量穩(wěn)定、均勻、無劃傷、磨損。

　?、跇渲幸欢ǖ慕宦?lián)密度，與銅箔膠粘劑應(yīng)匹配。

　　③樹脂中的助劑(包括增塑劑、阻燃劑等) ，對膠粘劑與樹脂的固化交聯(lián)元削弱、破壞作用。

　?、茔~箔涂膠，紙的上膠其含量不能太小，可溶性、流動度不能太小，并且含量、可溶性均勻，保證半成品的貯存期。半成品的材料防止著水。

　　⑤壓制的預(yù)溫、熱壓保溫階段要在時間、溫度、壓力方面達到工藝要求。

　?、葶~箔膠粘劑要達到工藝要求。

　　三、翹幽度

　　1.翹曲度指標(biāo)的重要性及測定方法

　　(1)覆銅板翹曲度板的翹曲通常指弓曲和扭曲兩種變形。所謂弓曲是覆銅板的四個角都在同一個平面內(nèi)，其邊沿兩條直線邊在同一平面內(nèi)。所謂扭曲是覆銅板的三個角坐落在同一平面內(nèi)，而另一角懸起成翹曲。在研究板的翹曲問題時，又可把它分為靜態(tài)翹曲和動態(tài)翹曲，一些標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了靜態(tài)翹曲的測定方法。

　　(2) lEC標(biāo)準(zhǔn)推薦平臺測定法歐、美和世界不少國家均采用此法，我國國家標(biāo)準(zhǔn)也采用此法。其測試方法簡述如下:將覆銅板凹面向上，置于長、寬不小于460 mm 的平臺上。使直尺下邊輕輕接觸試樣兩端翹起的邊緣，從主尺上讀出跨距L (mm) ，并測量板與主尺上表面的最大距離h ， 用h 減去主尺厚度，即板的弓曲值D 。按下式換算成1000 mm 跨距時的弓曲值d ，

　　d=Dx1000 2/L2

　　由于國標(biāo)中翹曲度指標(biāo)d 較大ρ 此項指標(biāo)失去實際意義。一般還要尊重用戶的意見，達到更小的翹曲度。另一種測定方法是日本]IS 懸掛測量法。

　　單面覆銅板的弓曲值，銅宿在向上，且板呈凸形為正翹曲。反之，為負翹曲。

　　覆銅板的翹曲對于板使用質(zhì)量影響極大。在印制板加工過程中，若翹曲度大，就會影響加工流水線的定位孔的精度，會因翹曲在絲網(wǎng)漏印中把網(wǎng)拽破，甚至翹曲過大，還不能通過流水線。在沖孔加工中也會帶來麻煩。在整機組裝過程中，由于印制電路板翹曲大，會影響計算機控制的元器件的自動插裝;會影響過波峰焊時和元器件腿焊后自動砍頭時的質(zhì)量。甚至由于翹曲度很大，會造成過波峰焊時塌腰嚴重，焊錫流入非銅循面，使整個帶

　　元器件的印制電路板報廢。

　　2. 覆銅板翹曲的原因

　　(1)靜態(tài)翹曲與動態(tài)翹曲靜態(tài)翹曲是指生產(chǎn)出的覆銅板的本身翹曲。動態(tài)翹曲是指覆銅板在加工印制電路板過程中，受熱、受潮、受水影響以及在整機裝配時通過波峰焊接過程中，受瞬時熱沖擊影響造成的翹曲。要創(chuàng)造出高質(zhì)量、高水平的板，就要達到這些翹曲都小。從研究和解決兩大翹曲出發(fā)還可以將這兩大翹曲，分為以下幾種情況，見圖6-6-1 。圖中+ 表示一般為正翹曲，一表示為負翹曲。靜態(tài)翹曲是與增強材料、樹脂配方以及板在制造各工藝過程中情況有關(guān)，靜態(tài)翹曲盡量要小，因為這對于動態(tài)翹曲的減少有很大的好處，因此，對紙基覆銅箔板，生產(chǎn)后進行一次整平加工是十分必要的。

　　可以看出，一種覆銅板的動態(tài)翹曲包括四種不同的翹曲，而且翹曲方向不同。覆銅板從出廠到印制板加工后，中間經(jīng)過多道工序。主要是板面清潔及干燥;涂抗蝕劑及干燥;蝕刻及清洗抗蝕劑;涂阻焊劑及干燥;印字符(正反面)及干燥;預(yù)熱和沖孔，涂助焊劑及干燥等工藝過程。在這些過程中，由于板受冷、熱和溶液、溶劑的沖洗、浸泡等外界因素的影響，產(chǎn)生伸縮率不同，應(yīng)力各異的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，造成板的各類翹曲。將印制板加工后進入整機生產(chǎn)過程，先是裝插元器件，然后投入自動焊接(波峰焊)。在這個過程中板的翹曲度也在變化。上述各種加工過程印制板的翹曲方向并非向某一方向增大，而是板在不同加工過程向不同方向增大(或縮小)。動態(tài)翹曲的最理想的狀態(tài)是在印制板制成后和波峰焊結(jié)束后，板的翹曲度接近零。

　　(2) 翹曲產(chǎn)生的原因覆銅板的翹曲原因是一個十分復(fù)雜的問題?？傮w來講，有以下幾方面。

　?、俑层~板是由銅箔、樹脂、增強材料(有的板具有兩種不同增強材料)組成的復(fù)合材料。它們的熱傳導(dǎo)、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)收縮率相差很大，在固化成型、受熱、受潮的不同條件下，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成翹曲。

　?、趩蚊娓层~板是一種非對稱結(jié)構(gòu)的材料，更引起內(nèi)部存在的應(yīng)力含水率不均勻造成異向性變形。

　?、墼诩埌逯?，增強材料的縱、橫膨脹、收縮率不同，使板的橫向翹曲大于縱向翹曲。

　　3. 減少覆銅箔板翹曲應(yīng)注意的問題由于覆銅板翹曲問題比較復(fù)雜(特別是純紙基板)，影響因素是許多方面的。它包括增強材料、主樹脂配方，樹脂助劑，樹脂的制造，半成品浸漬干燥、壓制，后期處理以及產(chǎn)品的貯存包裝等。主要有以下幾方面。

　?、巽~箔方面伸長率大小;銅錨的厚度;上膠銅錨的含膠量及膠粘劑配方。

　?、谠鰪姴牧?主要指紙纖維) 紙漿類型;紙纖維α 纖維素含量;紙漿成分比;抄紙方式(長網(wǎng)或圓網(wǎng));紙的幅寬厚度均勻程度;紙的吸水高度及均勻一致性;紙的抗張強度縱向與橫向差;紙的熱收縮、浸水后膨脹的縱橫差異;紙的水分含量;紙的浸水膨脹，受熱收縮的情況。

　?、蹣渲瑯渲呐浞?樹脂的增韌性(增塑性);樹脂的固化交聯(lián)特性;樹脂的粘度與浸透性;二次樹脂的疏水性;助劑的影響(包括阻燃性、增塑劑、固化劑、固化促進劑等; )樹脂制造中的均勻性。

　?、馨氤善返慕ⅰ⒏稍锕に嚱n的程度、均勻性;揮發(fā)物、樹脂含量的影響。

　　⑤壓制工藝壓機熱板溫度的一致性;壓制升溫與冷卻的速度;配料的配置、搭配;各種半成品材料，鋼板的縱、橫方向的一致性;壓制時熱板內(nèi)通熱氣的方向與板坯方向的所致;壓制的溫度、時間、壓力;卸板溫度;墊紙的厚度和使用次數(shù);壓制中流膠情況。

　　⑥板的后期處理包裝;貯存條件;整平質(zhì)量。

　　上述幾方面的因素，要根據(jù)板的類型，樹脂的配方結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)條件找出關(guān)鍵的主要因素，加以解決。同時，要認識到翹曲問題總是多種因素交叉在一起構(gòu)成的，有時也需要綜合治理。

　　四、表面干花

　　板的表面形成局部或大面積的麻面，稱為表面干花。這種現(xiàn)象往往在薄板中易于出現(xiàn)。

　　1.產(chǎn)生原因

　?、偕夏z半成品的含膠量偏低，流動度(或可溶性)偏小，因而在壓制時樹脂的流動性差，不能很均勻的在層壓板表面成膜。

　?、趬褐茣r受熱不均勻，由于壓機熱板的邊緣特別是四角向周圍空氣的傳熱速率大，壓機預(yù)熱時熱板中央部位(芯部)和四角部位有時相差大，故坯料邊角的樹脂流動性差，若預(yù)熱時壓力跟不緊，形成邊角干花，若加熱的熱板內(nèi)汽路不暢，則局部溫度過低，形成條狀及片狀干花。

　?、蹓褐茣r預(yù)熱時間過長，而且壓力偏低。在樹脂反應(yīng)大部分進入B 、C 階段之前未能及時跟緊壓力。

　?、軌褐茣r受壓不均勻，由于熱板和托板(即魚頭板)多次磨擦，使托板與加熱板不免存在缺陷，使局部壓力偏低，形成干花。

　?、萦捎诶鋮s不充分，卸板后銅板溫度過高，又立即疊合下一模板，而且未能及時壓制，或者由于坯料在較高溫度下存留時間較長，在不受壓的情況下緩慢進行反應(yīng)，加之預(yù)熱時壓力偏低，也會造成表面干花。

　　2. 解決方法

　?、賯淞?、配料時要特別注意上膠半成品的流動度(或可溶性) ，不能偏低。一般的層壓板的上膠半成品均分為本體和表面兩種，即俗稱的里、面。在配薄板時，要選擇樹脂流動性好的表面紙，要注意上膠半成品的貯存期不可過長，夏季不得在較高溫度下貯存。

　?、诜桨复钆鋾r，要考慮薄板性能與相應(yīng)的厚板搭配一起生產(chǎn)，以增加坯料的彈性和傳熱受壓的緩沖，使受熱、受壓均勻。

　?、塾捎诋a(chǎn)品性能要求或產(chǎn)品規(guī)格的限制，薄板單獨壓制時，墊紙要厚一些，且要經(jīng)常更換。

　?、軌褐茣r預(yù)熱時間不可過長，要視流膠情況，將壓力跟緊，這樣不僅對減少表面干花且對層壓板的其他性能的提高也有幫助。

　　⑤不銹鋼板經(jīng)常研磨，四個角首先易偏薄。這樣，在壓制時四個角受壓偏低，也易出現(xiàn)干花，邊角花。如果檢測不銹鋼板四角偏薄過大，就要更換，不可繼續(xù)使用。