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详解制造四层板


  四层印制板与双面印制板比较,其制造工艺更为复杂,技术要求也就更加严格。因此,在初次制造过程中,影响其产品质量的因素很多,例如黑化、蚀刻、定位、层压、钻孔、金属化、红外热熔等工序都比双面板复杂。制造工艺具有相当的难度。根据型号产品所采用四层印制板的特点,特制定如下工艺流程,见图1所示。
  照相底片
  ↓
  内层薄片下料  →  烘烤  →  钻定位孔  →  贴膜   → 曝光  →  显影  →  蚀刻  →  退膜
  化学清洗  →  黑化处理    →   层压  →  钻孔  →  烘烤  →  孔金属化  → 镀铜加厚
  ↑
  照相底片           半固化片+外层薄片
  制外层图形  →  图形电镀  →  图形电镀锡铅合金  →  退膜  →  蚀刻 → 热熔 →成型
  图1 四层印制板工艺流程
  经过研制生产出现比较多的问题,其中比较主要有以下几个方面,现简述如下:
  一. 红外热熔
  ⑴ 红外热熔工艺产生的质量问题-分层、起泡
  有的型号电子产品技术要求采用锡铅合金镀层,它不仅用作图形电镀抗蚀层,更主要的提供保护层和焊接层。目前所采用图形电镀-蚀刻工艺,图形蚀刻后印制板导线的两侧仍然是基体铜层,没有得到保护,时间长或在恶劣的工作环境条件,很容易产生氧化和腐蚀。另外由于在蚀刻过程中会产生侧蚀,而使锡铅镀层部分悬空产生悬挂层 ,而且还容易脱落,导造导线之间的“桥接”而发生短路。
  因此,采用热熔工艺后的印制板表面与孔内的焊料层重新再结晶呈现光亮,并且有效地保护导线的两侧露铜处,不但提高连接点的可焊性,又保证了元器件焊接的可靠性。但由于采用的红外热熔工艺热熔多层板表面与孔内焊接层时,由于温度比较高,层压板产生了层与层之间的分层和气泡,当时产品的成品率很低。为此,对所产生的质量问题进行了分析。
  ⑵ 红外热熔后基板分层起泡的分析
  当时重点的就是对压制过程进行分析,初始认为原因可能出自压制过程中气体没有完全驱除,因而在红外热熔过程中,由于气体的聚集,压力增大导致层与层之间分层起泡。因此首先对所使用的半固化片进行各种试验,结果表明经红外热熔后仍然发生分层起泡。后来又对粘结表面进行净化处理,确保表面干净无污染,还对铜表面进行适当的粗化、黑化及干燥处理,并严格的控制其工艺参数,目的是为了增加半固化片对铜表面有较大的粘结强度,于是对粘结温度及预压周期进行多次试验,结果还有相当部分的四层板仍然产生上述质量问题。经过反复研究和分析,最后发现聚集在钻孔周围的机率比较多,由此分析是由于钻孔时钻头向四周扩张挤压,同时又受热的情况下产生了内应力。另外还有一低频原因就是使用冲压下料时,基板四边都受到挤压而引起变惺笸目科淄夫而也产生了内应力。试验证明,后来采用消除应力的工艺对策是有效的。
  ⑶ 消除多层印制板红外热熔后分层起泡的工艺对策
  通过工艺试验法,结果证明采用加热的工艺方法对减少基板的内应力效果比较明显,而且简单易行。为此,根据基板材料的性质的特点,重新安排了工艺程序,选择了最佳温度和加热时间,在这种工艺条件下,高聚物的链段可以最充分地取得最有利的空间构相,使体系的能量保持最低,从而显著的降低了内应力。所采取的具体工艺措施如下:
  ① 将所使用的原材料下料后进行烘烤,目的是降低原材料的内应力。
  ② 在层压钻孔后烘板,其目的就是减少由于钻孔产生的内应力而导致气体聚集并降低层压过程中产生的内应力。
  采取上述工艺对策后,其四层板的成品率提高到98%以上。

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