探析PCB覆銅箔層壓板制造

一、PCB覆銅箔層壓板分類

PCB覆銅箔層壓板由銅箔、增強材料、粘合劑三部分組成。板材通常按增強材料類別和粘合劑類別或板材特性分類。

1.按增強材料分類PCB覆銅箔層壓板最常用的增強材料為無堿(堿金屬氧化物含量不超過0.5%)玻璃纖維制品(如玻璃布、玻璃氈)或紙(如木漿紙、漂白木漿紙、棉絨紙)等。因此，PCB覆銅箔層壓板可分為玻璃布基和紙基兩大類。

2.按粘合劑類型分類PCB覆箔板所用粘合劑主要有酚醛、環(huán)氧、聚酯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯樹脂等，因此，PCB覆箔板也相應(yīng)分成酚醛型、環(huán)氧型、聚酯型、聚酰亞胺型、聚四氟乙烯型PCB覆箔板。

3.按基材特性及用途分類根據(jù)基材在火焰中及離開火源以后的燃燒程度可分為通用型和自熄型;根據(jù)基材彎曲程度可分為剛性和撓性PCB覆箔板;根據(jù)基材的工作溫度和工作環(huán)境條件可分為耐熱型、抗輻射型、高頻用PCB覆箔板等。此外，還有在特殊場合使用的PCB覆箔板，例如預(yù)制內(nèi)層覆箔板、金屬基覆箔板以及根據(jù)箔材種類可分為銅箔、鎳箔、銀箔、鋁箔、康銅箔、鈹銅箔覆箔板。

4.常用PCB覆箔板型號按GB4721-1984規(guī)定，PCB覆銅箔層壓板一般由五個英文字母組合表示：第一個字母C表示覆的銅箔，第二、三兩個字母表示基材選用的粘合劑樹脂。例如：PE表示酚醛;EP表示環(huán)氧;uP表示不飽和聚酯;SI表示有機硅;TF表示聚四氟乙烯;PI表示聚酰亞胺。第四、五個字母表示基材選用的增強材料。例如：CP表示纖維素纖維紙;GC表示無堿玻璃纖維布;GM表示無堿玻璃纖維氈。

如PCB覆箔板的基材內(nèi)芯以纖維紙、纖維素為增強材料，兩面貼附無堿玻璃布者，可在CP之后加G.型號中橫線右面的兩位數(shù)字，表示同一類型而不同性能的產(chǎn)品編號。例如覆銅箔酚醛紙層壓板編號為O1～20，覆銅箔環(huán)氧紙層壓板編號為21～30;覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板編號為31～40.如在產(chǎn)品編號后加有字母F的，則表示該PCB覆箔板是自熄性的。

二、PCB覆銅箔層壓板制造方法

PCB覆銅箔層壓板的制造主要有樹脂溶液配制、增強材料浸膠和壓制成型三個步驟。

1.制造PCB覆銅箔層壓板的主要原材料制

造覆銅板的主要原材料為樹脂、紙、玻璃布、銅箔。

(1)樹脂PCB覆銅箔層壓板用的樹脂有酚醛、環(huán)氧、聚酯、聚酰亞胺等。其中以酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂用量最大。

酚醛樹脂是酚類和醛類在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)中縮聚而成的一類樹脂。其中，以苯酚和甲醛在堿性介質(zhì)中縮聚的樹脂是紙基PCB覆箔板的主要原材料。在紙基PCB覆箔板制造中，為了得到各種性能優(yōu)良的板材，往往需要對酚醛樹脂進行各種改性，并嚴格控制樹脂的游離酚和揮發(fā)物含量，以保證板材在熱沖擊下不分層、不起泡。

環(huán)氧樹脂是玻璃布基PCB覆箔板的主要原材料，它具有優(yōu)異的粘結(jié)性能和電氣、物理性能。比較常用的有E-20型、E-44型、E-51型及自熄性E-20、E-25型。為了提高PCB覆箔板基材的透明度，以便在印制板生產(chǎn)中檢查圖形缺陷，要求環(huán)氧樹脂應(yīng)有較淺色澤。

(2)浸漬紙常用的浸漬紙有棉絨紙、木漿紙和漂白木漿紙。棉絨紙是用纖維較短的棉纖維制成，其特點是樹脂的浸透性較好，制得板材的沖裁性和電性能也較好。木漿紙主要由木纖維制成，一般較棉絨紙價格低，而機械強度較高，使用漂白木漿紙可提高板材外觀。

為了提高板材性能，浸漬紙的厚度偏差、標重、斷裂強度和吸水性等指標需要得到保證。

(3)無堿玻璃布無堿玻璃布是玻璃布基PCB覆箔板的增強材料，對于特殊的高頻用途，可使用石英玻璃布。

對無堿玻璃布的含堿量(以Na20表示)，IEC標準規(guī)定不超過1%，JIS標準R3413-1978規(guī)定不超過0.8%，前蘇聯(lián)TOCT5937-68標準規(guī)定不大于0.5%，我國建工部標準JC-170-80規(guī)定不大于0.5%。

為了適應(yīng)通用型、薄型及多層印制板的需要，國外PCB覆箔板用的玻璃布型號已系列化。其厚度范圍為0.025～0.234mm.專門需要的玻璃布又都用偶聯(lián)進行后處理。為了提高環(huán)氧玻璃布基PCB覆箔板的機械加工性能及降低板材成本，近年來又發(fā)展了無紡玻璃纖維(亦稱玻璃氈)。

(4)銅箔PCB覆箔板的箔材可用銅、鎳、鋁等多種金屬箔。但從金屬箔的導(dǎo)電率、可焊性、延伸率、對基材的粘附能力及價格等因素出發(fā)，除特種用途外，以銅箔最為合適。

銅箔可分壓延銅箔和電解銅箔，壓延銅箔主要用在撓性印制電路及其他一些特殊用途上。在PCB覆箔板生產(chǎn)上，大量應(yīng)用的是電解銅箔。對銅的純度，IEC-249-34和我國標準都規(guī)定不得低于99.8%。

當(dāng)前，國內(nèi)印制板用銅箔厚度多為35um，50um的銅箔作為過渡產(chǎn)品，在高精度的孔金屬化雙面或多層板制造中，希望采用比35um更薄的銅箔，如18um、9um和5um.有些多層板內(nèi)層PCB覆箔板采用較厚的銅箔，如70um.為了提高銅箔對基材的粘合強度，通常使用氧化銅箔(即經(jīng)氧化處理，使銅箔表面生成一層氧化銅或氧化亞銅，由于極性作用，提高了銅箔和基材的粘合強度)或粗化銅箔(采用電化學(xué)方法使銅箔表面生成一層粗化層，增加了銅箔表面積，因粗化層對基材的拋錨效應(yīng)而提高了銅箔和基材的粘合強度)。

為了避免因銅氧化物粉末脫落而移到基材上去，銅箔表面的處理方法也不斷改進。例如，TW型銅箔是在銅箔粗化面上鍍一薄層鋅，這時銅箔表面呈灰色;TC型銅箔是在銅箔粗化面上鍍上一薄層銅鋅合金，這時銅箔表面呈金$.經(jīng)過特殊處理，銅箔的抗熱變色性、抗氧化性及在印制電路板制造中的耐氰化物能力都相應(yīng)提高。

銅箔的表面應(yīng)光潔，不得有明顯的皺折、氧化斑、劃痕、麻點、凹坑和玷污。305g/m2及以上銅箔的孔隙率要求在300ram×300mm面積內(nèi)滲透點不超過8個;在0.5m2面積上銅箔的孔隙總面積不超過直徑為0.125mm的圓面積。305g/m2以下銅箔的孔隙率和孔尺寸由供需雙方商定。

銅箔在投入使用前，必要時取樣作壓制試驗。壓制試驗可顯示出它的抗剝強度和一般表面質(zhì)量。

2.PCB覆銅箔層壓板制造工藝

PCB覆銅箔層壓板生產(chǎn)工藝流程如下：樹脂合成與膠液配制-增強材料浸膠與烘干-浸膠料剪切與檢驗-浸膠料與銅箔疊層-熱壓成型-裁剪-檢驗包裝。

樹脂溶液的合成與配制都是在反應(yīng)釜中進行的。紙基PCB覆箔板用的酚醛樹脂大多是由PCB覆箔板廠合成。

玻璃布基PCB覆箔板的生產(chǎn)是將原料廠提供的環(huán)氧樹脂與固化劑混合溶解于丙酮或二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚中，經(jīng)過攪拌使其成為均勻的樹脂溶液。樹脂溶液經(jīng)熟化8～24h后就可用于浸膠。

浸膠是在浸膠機上進行的。浸膠機分臥式和立式兩種。臥式浸膠主要用于浸漬紙，立式浸膠機主要用于浸漬強度較高的玻璃布。浸漬樹脂液的紙或玻璃布主，經(jīng)過擠膠輥進入烘道烘干后，剪切成一定的尺寸，經(jīng)檢驗合格后備用。