棕化 层压工艺规范

1、目的：规范层压工序制程能力的管控。

2、范围：适用于层压工序制程能力的管控。

3、职责：3.1层压工序工艺工程师按规范要求管控该工序制程能力；3.2技术中心负责该规范的编制与更新。

4、模块划分：5、制程目标5.1产品能力：详见附件三《层压工序产品能力参数表》5.2设备能力：详见附件二《层压工序设备能力参数表》5.3制程能力：详见附件四《层压工序制程能力参数表》5.4产品类型和工艺流程6、工序资源6.1设备资源：详见附件六《层压工序设备列表》6.2物料资源：详见附件五《层压工序物料列表》7、基本原理7.1棕化内层芯板经过棕化处理后，在铜面形成一层均匀的棕色有机金属膜，可增强铜面与半固化片的结合力，同时在高温压合过程中，阻止铜与半固化片的氨基发生反应。

产品实现的基本原理有药水作用原理、设备作用原理等。

7.1.1棕化反应机理酸洗的主要作用是去除铜表面氧化物，中和残余退膜液，粗化铜面，保证稳定的微蚀、成膜及着色。

酸洗段的主要成分为过硫酸钠（NaPS）、H2SO4。

其反应机理如下：Cu+CuO+H2SO4+Na2S2O8→2CuSO4+Na2SO4+H2O影响酸洗效果的因素及影响趋势如下：碱洗的主要作用是去除铜表面的油污、手指印、轻微氧化物及抗蚀剂残渣。

碱式O。

其反应过程是利用热碱溶液对油脂的皂化作用和乳除油剂主要成分为NaOH和H2化作用来进行除油。

影响碱洗效果的因素及趋势如下：棕化线在酸洗、碱洗、棕化之后均有水洗段，主要目的是去除酸洗、碱洗、棕化缸在板面残留的药水，避免污染下一道工序。

影响水洗效果的因素及趋势如下：预浸的主要作用是活化铜表面以利于棕化处理快速均匀，增强结合力。

预浸段的主要成分为活化剂（成分为苯并三唑，乙二醇单异丙基醚和水）。

影响预浸效果的因素及趋势如下：2 温度 根据阿伦尼乌斯方程：lnk=lnA-Ea/RT 。

其中k 为速率常数，Ea 为实验活化能，A 为指数因子。

当温度越高，速率常数越大，反应速率越大。

但温度过高，又不利于药水控制与维护。

3 时间 预浸活化需要一定的作用时间，预浸时间不够，活化效果不佳会影响后续棕化效果。

棕化的主要作用是粗化铜面并在铜表面形成一层均匀的棕色有机金属转化膜以增强多层板内层结合力。

棕化的主要成分为苯并三唑、硫酸和水。

其反应机理如下：2Cu+H 2SO 4+H 2O 2+nA+nB →CuSO 4+2H 2O+Cu[A+B]n有机物A 为：乙二醇单异丙基醚；其作用机理：1、参与半固化片环氧树脂聚合； 2、与含N 的杂环化合物B 和金属铜形成化学键。

杂环化合物B 为：苯并三唑其作用机理：1、与基体铜结合；2、通过有机物A 的桥键与环氧树脂结合；3、化合物B 分子之间通过Cu 2+以配位键形式连接，增加了棕化层的厚度和平整性。

影响棕化效果的因素及影响趋势如下：序号 影响因素 具体影响7.2烘板烘板的作用主要体现在以下两个方面：对于内层经过电镀的板棕化前烘板的主要作用为去除水分，此阶段的温度和时间可以按参数上限设置。

对于棕化后烘板的主要作用为①去除水分，防止后续层压板因内层芯板吸潮引起的分层等缺陷；②增强棕化膜与半固化片的结合力。

基本原理有设备作用原理。

7.3叠合（含预叠）棕化后需要对内层芯板进行预叠和叠合，预叠是通过邦定或铆合等定位方式把内层芯板、半固化片按ERP的叠层结构指示信息固定起来，防止后续压合过程滑动出现层间偏位。

铆合方式是通过铆钉将内层芯板、半固化片固定起来，而邦定方式则通过高频电磁波穿透内层铜网，加以邦定头施加的热量将半固化片熔合，在一定的压力下将内层芯板与半固化片固定在一起，其中邦定方式的定位作用强于铆钉铆合方式。

对内层芯板比较薄，对位精度要求高的板进行预叠时，优先采用邦定+铆合方式生产，而对超出邦定能力范围的、对位精度要求不高的板则可采用铆合方式生产。

叠合是以钢质载板为底盘，放入一定数量的缓冲材料，中间一层分离钢板一层预叠板，预叠板与预叠板、钢板与钢板之间上下左右需对准，再放入牛皮纸及盖板即完成一个开口的组合。

叠合产品实现的控制点为层间对位、板面清洁，基本原理有物料作用原理、设备作用原理等。

铆钉的主要作用是完成内层芯板与半固化片的固定，防止压合过程出现滑动。

影响该作用的因素及趋势如下：钢板的主要作用在于防止铜箔皱褶凹陷及拆板容易，影响该作用的因素及趋势如下：缓冲材料的主要作用在于均热均压、防滑。

一般的缓冲材料为牛皮纸。

特殊的缓冲材料有如：硅胶片（主要用于冷板压合，其可压缩性、均衡压力、温度的性能均优于牛皮纸）、pacopad（用于铝板厚度较大、形状较为复杂的冷板压合，可防止局部溢胶过多，其导热性及可压缩性均优于硅胶片）。

影响缓冲材料作用（主要为牛皮纸）的因素及趋势如下：蜡布的主要作用在于清洁铜箔和钢板，避免出现层压杂物和铜箔起皱缺陷。

蜡布质量不佳，掉蜡在铜箔上，引入新的杂物，多次使用后蜡布变脏会影响清洁效果，需及时更换。

7.4压合压合是在高温高压条件下利用树脂（半固化阶段）的流变行为，完成对内层线路空隙的填充，使各线路层粘结在一起，获得多层印制电路板。

产品的控制为层压板外观、厚度、内层对位精度、热性能、翘曲度，基本原理有物料作用原理、设备作用原理、产品设计影响。

半固化片作用是粘结各层线路层，并起绝缘层的作用。

其主要成分是树脂、填充物和玻璃纤维布。

（1）树脂是热固性材料，应用到PCB主要有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等，目前常用的是环氧树脂。

环氧树脂是泛指分子中有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，其环氧基团可以位于分子链的末端、中间或呈环状结构。

由于活泼环氧基团的存在，环氧树脂与固化剂在一定的条件下发生固化反应，生成立体网状结构的产物，从而显现出各种优良的性能。

最常用的环氧树脂是由溴化的丙二酚制成的耐燃性环氧树脂，称为FR-4环氧树脂。

其各组分的作用：①单体：常见的有双酚A、环氧氯丙烷等，与固化剂发生交联反应，成为固体聚合物。

如双酚A型单体结构如下：②固化剂：双氰胺、PN等固化剂，在有促进剂下和树脂发生固化反应。

常见的固化反应机理如下：双氰胺作为固化剂时：PN作为固化剂时：③促进剂：2-甲基咪唑等，加快单体与固化剂的交联反应④溶剂：二甲基甲酰胺、丙酮等.（2）填充物：碳酸钙、氢氧化铝等，其主要作用是增加阻燃效果、调整Tg和CTE 值。

（3）玻璃纤维布：一种无机物经过高温融合后冷却成一种坚硬的非晶态物，然后由经纬纱纵横交织的补强材料。

一般采用的玻璃纤维布均是采用平纹布。

相比其它布（如斜纱、锻纹等组织）具有断裂强度大，尺寸稳定性好，不易变形，重量厚度均匀的优点。

玻璃纤维布的基本性能有：经纬纱种类、织布密度、厚度、单位面积重量及断裂强度等。

半固化片在压合过程中，存在三个阶段：整个压制升温过程，是B-stage树脂从难以流动的粘弹态逐渐变为胶凝状的变化过程。

在这个过程中，树脂于高温下进行熔融和流动，并同时完成对玻璃纤维空隙的进一步浸润且赶出气泡。

树脂的流动性逐渐增加，随着分子链的不断增长，随即发生交联作用，而随着交联程度的不断增加，它的流动性又成指数规律下降，最后达到不再流动的固化态。

多层板生产中，半固化片必须满足填隙充分，排除空气及挥发物，保留一定的介质层厚度，主要的影响因素及影响趋势如下：铜箔是生产多层印制线路板不可缺少的原材料，是外层图形制作的基础。

按制造方法分为压延铜箔与电解铜箔。

由于电解铜箔对基材的附着力较强，故刚性板一般使用电解铜箔。

铜箔对压合作用的影响因素及趋势如下：离型膜是具有不粘性能和高温蠕动形变性能的塑料薄膜，其在压合过程中的主要作用是防粘、阻胶。

一般用于盲孔板、局部混压板及一些散热冷板的压合。

特殊离型膜如pacovia则用于局部混压，其阻胶性能优于一般的离型膜。

在此类板压合过程中，离型膜与铜箔对比的优缺点如下：离型膜对压合作用的影响因素及趋势如下：压机大多都采用液压系统提供各开口的闭合与加压。

即压机顶部的热盘固定于压机的主体结构上，其它各开口的热盘由液压系统推动闭合与加压。

如下图所示：压机系统可以分为以下5个系统，各系统的作用及影响趋势如下：工程设计是影响层压板质量的主要因素之一。

以下为图形设计项目不同对层压板质量的影响列表：7.5钻靶、铣边钻靶、铣边的作用是利用基材和铜透光性能差异及X-Ray的穿透性原理（P3为CCD抓靶）进行钻靶，进而通过机械加工获得标准尺寸的层压板。

为了满足钻靶、铣边的不同要求和得到尺寸精度良好的层压板，必须选择合适的钻靶、铣边设备。

设备名称 作用原理 影响因素钻靶机 利用基材和铜透光性能差异及X-Ray的穿透性原理（P3为CCD 抓靶）进行钻靶，为铣边、钻孔提供定位孔。

光学靶标如图： 1、钻靶精度，其影响定位孔精度。

定位孔精度不好，后续钻孔精度无法保证。

2、测量精度，其影响涨缩测试的准确性。

涨缩测试不准确，钻带准确性差，易致整板孔偏。

铣边机 利用钻靶机钻的三个定位孔通过机械加工得到标准尺寸的层压板。

铣边转速、行速是影响铣边效果的主要因素。

铣边转速及行速控制不佳时，铣边精度差，铣边时容易滑板，导致铣边进图形，同时毛刺多，严重时引起沉铜孔内铜瘤。

8、工艺原则8.1.参数设定原则（具体参数见附件一《层压工序生产参数表》） 参数类别 项目 设定原则设备参数酸洗压力 用棕化线最大制作尺寸的板，按正常参数过一遍，要求板面无氧化物。

碱洗压力 用棕化线最大制作尺寸的板，按正常参数过一遍，要求板面无手指印等油迹。

8.2生产控制原则①开线收线②药水控制③操作控制原则①操作控制原则①操作控制原则①操作控制原则8.2.5 钻靶①操作控制原则8.3特殊产品原则对于层压来说，特殊产品原则主要体现在压合参数的不同，其参数是根据特殊结构板制作方法及特殊结构基本性能参数所设定的，具体如下表：8.4前后工序关联①上工序影响②对后续流程影响9、工艺维护9.1工艺工程师根据生产线特点制定工艺维护计划和工艺控制表，交付审批实施；9.2工序员工执行工艺维护计划和工艺控制表规定的维护项目，工艺工程师需监控各项维护内容得到切实的执行。

9.3 对于工序关键维护保养项目，由工艺工程师执行或主导进行维护保养，维护情况记录在《层压工序制程状态监控表》。

9.4各段需维护保养内容9.5关键维护说明10、制程监控制程状态监控：制程工艺工程师需每天对工序的设备状态、药水状态、环境状态、维护保养情况、生产参数、产品品质状况进行检查，以确保制程处于受控状态，能够生产出满足质量标准的产品。

工艺工程师需将每周制程状态情况记录在《层压工序制程状态监控表》，由工艺负责人审核。

制程状态测试：测试制程能力，明确制程状态。

对于层压工序来说，具体的制程测试内容如下：。