1、金寶科創(chuàng),CCL 銅箔基板及膠片教材資料,何謂CCL?,釋意:Copper Clad Laminate-銅箔基板 結(jié)構(gòu):如右所示 用途:供PCB,Cu-良好導(dǎo)體,Cu-良好導(dǎo)體,Core-絕緣體,.,3,銅箔基板功能?,銅箔基板(CCL)是製造印刷電路板(PCB)最關(guān)鍵的基礎(chǔ)材料。,而銅箔、玻纖布及樹脂則是組成CCL的靈魂，各自擔(dān)任導(dǎo)電材、補強材及黏合材的角色，構(gòu)成PCB產(chǎn)業(yè)整體供應(yīng)鍊。,以銅箔基板而言，原物料佔整體成本約7080%左右，其餘則為人工、水電及折舊等。,若再進一步細分各原物料成本比重，玻纖布約佔四成多、銅箔佔近三成、樹脂亦佔近三成。,銅箔基板組成原料?,銅箔基板 Copper C

2、lad Laminate,PCB之種類,CCL原料簡介,膠 Resin 玻璃纖維布 Glass Fabric 銅箔 Copper Foil,膠 Resin,常見之FR-4基板屬環(huán)氧樹脂epoxy類，單體為丙二酚及環(huán)氧氯丙烷配合Dicy架橋劑及其他次要溶劑混合反應(yīng)而成。 【生膠水】= varnish 樹脂單體 溶劑：二甲胺DMF、MCS等 催化劑：2-MI等 架橋劑：雙氰胺Dicy 稀釋劑：丙酮Aceston、丁酮MEK等 （以上配方視各膠商而定）,膠反應(yīng)三型態(tài),A-stage- Varnish B-stage- Prepreg or Bonding Sheet C-stage- Laminat

3、e,玻璃纖維布 Glass Fabric,矽原料玻纖絲紗束玻璃布 矽烷處理（各廠Know-How） 紗布表層覆上一偶合劑，其主要功用在連接膨脹係數(shù)相差約10倍的玻璃布與膠，並維持二者結(jié)合的強度。,.,9,1.高強度 2.高耐疲勞性 3.尺寸安定性佳 4.高導(dǎo)熱係數(shù) ( 快速散熱性) 5.耐化性佳 6.耐熱性佳(軟化點838 C) 7.極佳之電氣特性(較低之介電係數(shù)) 8.耐燃性佳 9.安全性高,玻纖布特性,玻璃布之製作流程,絲,紗,常用玻璃布種類,39mil基板,2116 50 x,7628 50 x,銅箔 Foil,硫酸銅溶液通過高電流的金屬滾輪極板，並從輪面上析出生箔。再經(jīng)瘤化處理（增加表

4、面積）、耐熱層處理（隔絕胺類引發(fā)之爆板）及鉻化處理（防銹防污）即為商品化之熟箔。,銅箔之製作流程,【HTE】Shiny Side,【HTE】Matte Side,【RSTF】Shiny Side,【RSTF】Matte Side,常用銅箔規(guī)格,*:1 oz/ft 28.45g/oz * ft / (12in) *in /(0.0254M ),CCL製造流程圖,CCL製程介紹-流程圖,將原膠（環(huán)氧樹脂）、化學(xué)品（如Dicy等）及溶劑（如MCS、Acetone等）依照標(biāo)準作業(yè)程序加入調(diào)膠槽中予以混合攪拌。 調(diào)膠完成後即成“生膠水”，須進行數(shù)小時的靜置（Aging），再進行凝膠時間（S/G，Solu

5、tion Gel Time）測試，合格者才可上線使用。 注意事項： 抽取原膠或溶劑，須實施接地作業(yè)。 調(diào)膠區(qū)內(nèi)皆為易燃品，故嚴禁煙火。 作業(yè)中應(yīng)防範(fàn)昆蟲、灰塵、水份、油份及其它雜質(zhì)混入。 生膠水：RMB 23.5萬元噸,調(diào)膠作業(yè)：,將玻璃纖維布含浸“生膠水”後，經(jīng)過計量滾筒(Metering Roller)控制含膠量，再拖行過垂直式烤箱，以烤箱溫度及 拖行速度來控制生膠水的化學(xué)反應(yīng)程度；最後經(jīng)過切邊， 再成卷成膠片（P/P）或裁切成壓片（B/S），即完成上 膠作業(yè)。 已完成之膠片或壓片，依測試取樣頻率規(guī)定，取樣一米至 IPQC實驗室進行膠含量R/C（Resin Content）、膠流量 R/F

6、（Resin Flow）及凝膠時間P/G（Prepreg Gel Time） 的測定，以調(diào)整計量滾筒的開度（GAP）及拖行速度（機 速）。 膠片（或壓片）正級品：USD$ 27元米 報廢品：USD$ 0.25元kg,上膠作業(yè)：,Treater上膠區(qū),目的: 將A-stage之Varnish轉(zhuǎn)化為B-stage之半成品(P/P or B/S)。 控制: 黏度,間隙roller開度,溫度,機速 特性檢測: T/W or R/C，P/G , R/F。,【 P/P生產(chǎn)流程】,原布,引入,緩衝裝置,PP 膠片,熱幅射、熱對流,上膠,.,24,把成疊裁切好的壓片，依照各基板不同厚度的需求，以特定 的張數(shù)逐

7、套交錯疊放成堆（如下圖），以利後續(xù)組合作業(yè)的 機械夾頭夾取。 在疊置作業(yè)時，除須注意張數(shù)是否正確外，並須將外觀不良 的壓片挑出（如有黑點、布污、蚊蟲等）。 疊置作業(yè)完成後，須再用烘槍將壓片四周予以烘邊熔化，以 防止後續(xù)作業(yè)時產(chǎn)生膠屑，污染基板。,疊置作業(yè)：,裁切,疊置,組合,【疊置作業(yè)】,【組合作業(yè)】,Sheet,【裁切作業(yè)】,【組合作業(yè)】,依照各基板不同厚度之需求，把成疊裁切好之壓片以特定之張數(shù)逐套交錯疊放成堆，以利後續(xù)組合作業(yè)的機械夾頭夾取。,【疊置作業(yè)】,利用自動迴流線將壓片、銅箔、鏡面鋼板、牛皮紙及蓋、底板如下圖堆成一落 ( 稱為Book或Open )。,裁切,疊置,組合,.,27,半

8、成品夾取,銅箔裁切搬送,半成品加銅箔加鋼板組合,.,28,將組合作業(yè)完成的每一BOOK送進暫存架，待組滿一鍋後再 送進真空熱壓機，接好感溫線即啟動抽真空，並開始加熱及 加壓，使壓片上的樹脂繼續(xù)反應(yīng)至硬化為止；然後待其冷卻 後取出即成基板。 本製程控制項目：溫度、壓力、真空度等。 熱壓機容量 20BOOK 一期 二臺熱壓機一臺冷壓機 8 20 張基板每BOOK 144 360張基板每鍋,壓合作業(yè)：,.,29,壓合機,控制箱,簡易工作站操作盤,Press 壓合區(qū),目的:將B-stage之半成品(B/S)轉(zhuǎn)化為C-stage之成品。 控制: 溫昇 , 壓力 , 上壓點 ,真空度。 檢測: 厚度 ,

9、外觀 , 基材有無異常。,【成檢作業(yè)】,熱壓機,基板,反應(yīng)中樹脂之溶融與黏度變化,膠片的流動性可以在壓板過程中觀察樹脂溶融黏度變化來說明： 加熱初期，黏度下降，融化對黏度的影響比反應(yīng)引起的黏度增加要大。 隨著樹脂加熱時間或溫度增加，樹脂的反應(yīng)建立了鍵結(jié)，黏度因反應(yīng)而上昇,反應(yīng)中樹脂之溶融與黏度變化,.,33,解板作業(yè)：,本作業(yè)主要是將完成壓合的基板、鏡面鋼板、蓋板及 底板分開。 分開之鏡面鋼板需重新經(jīng)過磨光、水洗、乾燥等過程 才可輸送至組合區(qū)重覆使用。,.,34,壓合完成的基板，因四邊仍留存被擠壓出的流膠，故需視標(biāo)準尺寸 予以裁切。 常見基板的標(biāo)準尺寸為36.8”48.8”、40.8”48.8

10、”、42.8”48.8”、 42.8”40.8”、 37”49”、41”49”、43”49”、等七種。,切邊作業(yè)：,.,35,每張壓合機出來經(jīng)過切邊後的基板，不論厚薄、尺寸皆全 部執(zhí)行厚度及外觀的檢驗，並依厚度及外觀缺點的判級後 而給予相對應(yīng)的等級別 ( 依基板基材外觀規(guī)格標(biāo)準/ 基板銅 面外觀規(guī)格 判級 ) 。 厚度 - 自動檢測儀、分釐卡 外觀 - 外觀等級、缺點種類 噴墨 - 基板之相關(guān)資料,檢驗作業(yè)：,1.於基板邊噴印生產(chǎn)批號、 規(guī)格便於後續(xù)產(chǎn)品追蹤,2. 自動測厚,4. 電腦紀錄圖,3. 人員檢測,【成檢作業(yè)】,每張壓合機出來經(jīng)過切邊後的基板，不論厚薄、尺寸皆全部執(zhí)行厚度及外觀的檢驗

11、，並依厚度及外觀缺點的判級後而給予相對應(yīng)的等級別。 厚度-自動檢測儀、分釐卡 外觀-外觀等級、缺點種類 噴墨-基板之相關(guān)資料,成檢,品質(zhì)檢驗,IQC原物料進檢 膠片外觀/特性檢驗 基板外觀/特性檢驗,IQC原物料進檢-膠,固含量% 黏度cps 凝膠時間 Gel time 比重,基重 經(jīng)緯紗數(shù) 幅寬 燒失重 拉力,IQC原物料進檢-玻璃布,基重 幅寬 銅皮孔破 拉力測試 Tensile Strength 伸率 Elongation,IQC原物料進檢-銅箔,PP外觀： 蚊蟲、異物、魚眼、異色、折痕、破洞、斷紗、彎緯、上膠不均等。,膠片外觀檢驗,膠片特性檢驗,膠含量（Resin Content） 單

12、位重量膠片內(nèi)，膠所佔的重量百分比。 R/C（PP重布重）PP重 x 100% 凝膠時間（Gel Time） 將生膠水或膠片粉置於171之熱板上，邊劃動膠粉邊測量膠從融解至固化（C-stage）的時間。,膠片特性檢驗,膠流量（Resin Flow） 1.取 4 x 4 膠片4張，稱重 2.壓合使之硬化 3.沖出直徑3.192 圓形板 4.計算R/F R/F（ x2） x100%,基板外觀檢驗,銅面外觀：凹點、刮傷、皺紋、外物痕跡、 亮點、厚度不合、氧化等。 基材外觀：白角、白邊、缺膠、白點、織紋 顯露、異物等。,基板特性檢驗,玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度 Tg 熱應(yīng)力 Thermal Stress 電性檢測

13、DkDf 尺寸安定性 Dimensional Stability 耐燃性 Flammability 板彎Bow、板扭Twist 銅箔抗撕強度 Peel Strength 厚度及公差,泛指聚合物因溫度逐漸升高而導(dǎo)致其物理性質(zhì)的變化。當(dāng)升溫經(jīng)過一狹窄溫度範(fàn)圍後，其物性產(chǎn)生了極大變化：硬度、脆性、熱膨脹係數(shù)、比熱及電氣性質(zhì)等。 Tg高時，耐熱性、Z軸膨脹、抗?jié)窨够缘葧觾?yōu)良。再者，板材受熱後白點及織紋現(xiàn)象亦較不易發(fā)生，機械強度、尺寸安定性也會較佳。,基板特性檢驗-Tg,DSC（Differential Scanning Calorimetry） 在一控溫的程序下，測量樣品的轉(zhuǎn)移溫度及在轉(zhuǎn)移過程中

14、，所發(fā)生的熱流變化與時間及溫度的函數(shù)關(guān)係。（比熱變化） DMA（Dynamic Mechanical Analyzer） 主要是利用物體本身因受熱，接受能量產(chǎn)生變化，再加上給以一機械外力，而使物體本身產(chǎn)生彈性與黏彈性之間微妙的變化。（黏彈性變化）,基板特性檢驗-Tg,TMA（Thermomechanical Analysis） 主要是在程序控溫下，利用儀器內(nèi)部的量測材料，因熱及機械荷重下所產(chǎn)生的尺寸(線性或體積)變化，為時間、溫度、力的函數(shù)關(guān)係。（熱膨脹係數(shù)變化）,基板特性檢驗-Tg,目的、意義 【測量方法】 爆板 試樣：4 x 4 （含銅、不含銅皆可） 方式：sample浸入288錫槽中，每

15、次10秒，3次 或以上結(jié)果判定。 PCT（壓力鍋） 試樣：4 x 4 （不含銅） 方式：sample放入1.055kgf/c之壓力容器內(nèi) 30min，取出後浸入260錫槽中20秒,基板特性檢驗-耐熱性,定義：每單位體積的絕緣物質(zhì)，在每單位電位梯度下，所能儲存靜電能量的多寡而言。 新義相對容電率r 當(dāng)板材之r愈大時，就愈難達到絕緣效果。相對的，訊號在銅導(dǎo)線中傳遞時，將造成訊號完整性之品質(zhì)不佳及傳播速率的減慢，漏失的能量亦會愈多。 Dk會隨工作頻率增高而降低。 目前材質(zhì)中以鐵氟龍（PTFE）在1MHz下測出之2.5為最好，F(xiàn)R-4約4.5，純水75。,基板特性檢驗-Dk/Df,銅箔基板的尺寸安定性

16、在PCB而言是相當(dāng)重要的，板子內(nèi)的原布、膠、銅箔以及製程都會影響最後的結(jié)果。 基板D/S優(yōu)劣之判別在於控制的能力，而非取決數(shù)值的大小。 一般而言，D/S數(shù)值之分佈範(fàn)圍與布種種類關(guān)係較大。,基板特性檢驗-D/S,試樣：12 (經(jīng)向) x 11 (緯向)，至少3片，四個角鑽孔當(dāng)作量測點。 未烘前（含銅），量測A 烘105 x 4hr後（不含銅），量測B 烘150 x 2hr後（不含銅），量測C 量測原始基板（A值）至烘完1502小時後（C值），經(jīng)緯之漲縮率變化。,基板特性檢驗-D/S,為了安全起見，電子產(chǎn)品均須達到難燃或抗燃的效果，以降低危險，故訂定之。 傳統(tǒng)FR-4環(huán)氧樹脂加入溴Br，會在高溫中

17、與氫H結(jié)合，達到難燃效果。 作法：0.5吋x5吋之不含銅基板，置於本生燈上方燒，每次燒10秒後移開，記錄基板燃燒時間，每樣品燒二次，共燒五樣品（10次），若總?cè)紵霐?shù)50秒，稱為V-0級；低於250秒，稱為V-1級。凡符合V-1級難燃性之epoxy，可稱為FR-4級樹脂。,基板特性檢驗-耐燃性,板彎(bow) 試樣：12 x 12，至少3片 方式：使四個板角接觸平臺,以高度規(guī)量取拱形的最高點再扣除板厚，再除板邊長，即得。 板扭(twist) 試樣：12 x 12，至少3片 使三個板角接觸平臺,以高度規(guī)量取四角中翹最高的一角，再除對角線長，即得。,基板特性檢驗-板彎/翹,機械應(yīng)力 當(dāng)內(nèi)層板經(jīng)過製

18、程裁切、磨刷等機械外力處理， 提供板材不可回復(fù)之應(yīng)力，產(chǎn)生不可回復(fù)之板彎翹。 熱應(yīng)力 當(dāng)板材瞬間於高溫製程下，遭受到熱衝擊，產(chǎn)生了 板彎翹，此種板彎翹可藉由再熱烘烤處理消除部分熱應(yīng)力方式，減少板彎板翹程度。,基板特性檢驗-板彎/翹,結(jié)構(gòu)應(yīng)力 1.膠片以不對稱種類、數(shù)量組合進行壓合。 2.膠片與內(nèi)層板之經(jīng)緯向以不對稱組合進行壓合。 3.銅箔不對稱壓合 。 4.線路殘銅比率分佈不均，造成結(jié)構(gòu)不對稱而產(chǎn)生 板彎翹。,基板特性檢驗-板彎/翹,目的、意義 【測量方法】 取一含銅基板，正反面皆蝕刻出0.125之細線至少2條。 在125，烘烤hr 撕起線路之一端（長度0.5），固定在拉力機上。 調(diào)整拉力機速率在2.0/min，啟動拉力機，至少須拉起1.0（如線路中途斷裂，則須重測）。,基板特性檢驗-P/S,一般基板厚度之量測大致有以下三種 1.分釐卡 2.切片 3.自動測厚儀 分釐卡與切片在量測基材的