(1)工艺流程简述
建设项目醇酸树脂合成主要采用溶剂法生产。溶剂法中常用二甲苯的蒸发带出酯化水,经过分水器的油水分离后重新流回反应釜,如此反复,推动聚酯化反应的进行,生成醇酸树脂。
先将油酸、甘油、苯酐等和回流二甲苯(单体总量的8,)全部加入反应釜,加入少量抗氧剂,开慢速搅拌(搅拌应遵从先慢后快的原则,使聚合平稳、顺利进行),用2h升温至180?;保温1h;二甲苯得加入量影响脱水速率,二甲苯用量提高,虽然可加大回流量,但同时也降低了反应温度,因此回流二甲苯用量一般不超过8,,而且随着反应进行,当出水速率降低时,要逐步放出一些二甲苯,以提高温度,进一步促进反应进行。
然后用2h升温至200,220?,保温2h,抽样测酸值达10mgKOH/g、黏度(加氏管)达到10s为反应终点。如果达不到,继续保温,每30min抽样复测;聚酯化易采取逐步升温工艺,保持正常出水速率,应避免反应过于剧烈造成物料夹带,影响单体配比和树脂结构。保温温度及时间随配方而定,而且与油品和油度有关。
达到终点后,停止加热,冷却后将兑稀溶剂缓慢加入反应釜中。聚酯化反应要关注出水速率和出水量,并按规定时间取样,测定酸值和黏度,达到规定后降温、稀释,经过过滤,制得漆料。
最后搅拌均匀(30min),60,70?过滤,收于贮罐。
(2)工艺流程方框图
醇酸树脂的生产工艺流程方框图如下:
图2-3 醇酸树脂生产工艺流程图
(3)化学反应方程式
醇酸树脂生产化学反应式如下:
2、丙烯酸树脂
(1)工艺流程简述
本项目采用溶剂法生产丙稀酸树脂,自由基由引发剂还原而来;溶剂采用二甲苯。具体工艺流程如下:
?根据配方计算量,称量出底料溶剂,用真空泵抽入反应釜中,打开搅拌开关
后,用燃油炉加热导热油打循环,使底料升温到138,142?。通过冷凝器下液管视镜观察,回流后停止加热,保温10分钟。反应釜挥发的二甲苯蒸汽,上升至冷凝器,经冷却水冷凝后返回反应釜。
?根据配方计算量,称量出各单体、引发剂和溶剂,用真空泵抽入高位槽混匀备用。
?待反应釜有回流后,将混合好的单体和引发剂通过输送泵经流量计向反应釜内滴加,开启反应釜夹套内的循环冷却水。控制反应釜温度138,142?。4h左右滴完。然后保温3h。
?检验粘度和酸值,合格后将温度降至60,70?,经袋式过滤机过滤后,所得成品丙烯酸树脂装桶入库。
(2)工艺流程方框图
生产过程常压,反应时间为7,9h。丙稀酸树酯流程方框图如下:
图2-4 丙烯酸树脂生产工艺流程图
(3)反应方程式
油气回收工艺流程
油气回收工艺流程
油气回收施工流程:
进站通知单——现场围护——清洗油罐——可燃气体检测(对可能有爆炸危险区域)——规定范围内(超标不可进行)——相关资料审查合格(不合格退回)——办理相关票证——双方监护人在场——开始作业
临时设施、机械设备现场作业流程:
1、材料堆放有序——动火作业离开危险区域18M以上——临时配电柜接地完好,并有防雨设施——确认切割机、焊机为防爆用具——爆炸危险区域作业必须使用防止产生火花的钢制工具——切割前对隐蔽部分进行探测——回收旧管料,在指定区域进行焊接——入地管坡度?1%——隐蔽签证签字同意
2、工艺管线安装:
管线安装——下料——场外焊接——管道入地——气密性、防漏性试验——液阻试验——隐蔽签证
粗笨回收工艺流程
粗笨回收工艺流程(水洗氨工艺)
3焦炉煤气经冷鼓系统冷却加压后进入洗氨工序, 含氨6-8g/ m 的煤气从1#塔(洗氨塔)
底部进入塔内, 从塔上部逸出, 再进入2#洗氨塔底部, 从2#洗氨塔上部逸出的煤气含氨量降
3至0.13 g/ m以下, 温度为25-28℃, 煤气送入洗苯塔. 来自软水槽的软水, 和蒸氨后的废水经
软水泵送入2#洗氨塔顶部喷淋,2#氨水循环泵抽2#氨水池内氨水, 送往2#氨水冷却器(螺旋板) 降温至(20-25℃) 送往2#洗氨塔上部喷洒, 吸氨后的氨水从塔底部自流入2#氨水循环池内,1#氨水循环泵抽1#氨水循环池内氨水送入1#氨水冷却器(螺旋板) 降温20-25℃后, 到1#洗氨塔上部喷洒, 吸氨后的氨水自流入1#氨水池, 通过1#氨水池与富氨水池连通口, 循环氨水自流进富氨水池, 含氨1.0-1.2﹪, 经富氨水泵送往蒸氨工序脱氨. 在二塔内均匀喷洒与煤气逆向
3 充分接触, 吸收煤气中的氨气, 使煤气中含氨量降至0.03g/m以下.
洗苯工艺流程
3 自2#洗氨塔顶部排出的温度20-28℃, 含苯30-40 g/ m的煤气, 从洗苯塔下部进入塔内,
自下而上流动, 来自脱苯工段的温度90-110℃, 含苯量0.5﹪以下的贫油, 经串联的两台冷却器(螺旋) 冷却降温至27-30℃, 进入脱苯塔, 从塔顶喷洒与煤气逆向接触, 煤气中苯气被贫油吸收,
3 煤气从塔顶排出, 含苯降至2-4 g/ m, 洗苯后的煤气, 即为净煤气送往各用户.
3 贫油吸苯后即为富油, 含苯2-3 g/ m经富油泵送往脱苯工序, 根据洗苯塔洗油量, 逐步添
加新洗油, 达到洗油条件.
脱苯工序工艺说明
3 3 本工艺使按产量30万焦化工程, 煤气处理量13000-15000N m , 洗苯, 洗油循环量20-30 m
/n做脱苯处理, 苯产量约2500吨/y-3000吨/y,(以上参考数因炼焦煤种而异).
工艺流程
从洗苯来的富油(含苯2-3﹪) 经油气换热器加热到70-80℃, 再入贫富油换热器加热到120℃, 后经管式炉加热至180℃, 送脱苯塔中部, 苯从热洗油中蒸发, 塔底用来自管式炉的400℃过热蒸汽加热吹蒸, 经塔中的填料层及上部的泡罩塔板分离, 本蒸汽油塔顶逸出至油气换热器及粗笨冷凝冷却器, 用富油及冷冻水(新鲜水) 冷却成粗笨和水,经油水分离器,控制分离器将粗笨和水分离,水送水处理工序,部分粗笨送计量槽,作产品计量后送粗笨贮槽,装车外售,部分粗笨经回流泵送至塔顶部作为回流,控制塔顶温度为95℃.
主要工艺参数及消耗定额
温度:1.富油入塔温度 180℃.
2. 脱苯塔顶部油气温度 95℃.
3. 冷凝冷却器后粗笨温度 25-30℃.
4. 萘油侧线切取温度 125-135℃.
5. 再生器底部温度 220-200℃.
6. 再生器顶部温度 >180℃.
7. 过热蒸汽温度 350-400℃.
8. 贫富油换热器出口温度 110-130℃.
9. 脱泵塔底部温度 175-185℃. 压力:1.管式炉富油出口压力 不大于0.16mpa
2. 入工段蒸汽压力 不小于0.4mpa
3. 再生器顶部压力 不大于0.05mpa
4. 脱苯塔底部压力 不大于0.035mpa
5. 出管式炉过热蒸汽压力 不小于0.25mpa
6. 入管式炉粗煤气压力 不小于4kpa
消耗定额:以生产1吨180℃前粗笨为基准。
1. 蒸汽 1.5-1.8
2. 洗油消耗量 0.1-0.12吨
33. 煤气消耗量 400-500N m
4. 冷冻水或低温新鲜水 50-60吨/n
5. 电 15-20度/n
分析:1、萘油含荼 45—50%
2、粗苯(180℃前粗苯) ≥93%
3、贫油含苯 0.5—0.7%
4、富油含苯 2—3%
5、再生器处理油量后循环油量 1—2%
6、回流比 2—3%
7、萘油采出率 80—100kg/吨180℃前苯
装置特点:
1、 流程短,生产一种苯(粗苯)工艺结构紧凑,操作方便,关键电采用自动控制及报
警装置,保证了稳定安全生产。
2、 采用塔顶水分离,节约蒸汽,提交脱苯塔效率。
3、 采用高校的螺旋板换器,占地小,效率高。
4、 采用相应塔板放出苯油,降低了循环洗油的含苯量,提高了洗苯效力。
5、 脱苯塔采用高效填料,与泡罩塔板混合结构,提高了蒸馏效率,保证了产品质量。
6、 将大部分静止设备放于塔框架,减少了占地,缩短管线,节约了投资。
安全注意
除按有关规程规范进行设备名管道安装,请注意以下几点:
1、 粗笨油水分离器,塔顶油水分离器,控制分离器,在框架上安装。受框架层交所限,建
议分节制作,现场组对,保证其各部结构尺寸,管口方位合符要求。
2、 对粗笨油管,法兰接口(含设备及阀门法兰)要采用垫片跨接,以防静电。
3、 所有设备需做接地保护。
安全生产
粗笨是淡黄色透明的液体,密度为0.871-0.900 g/ m不溶于水,易燃、易爆,闪点12℃
其蒸汽在空气中浓度达到1.45-7.5%(体积)时会形成爆炸性混合物,所以本工序的安全生产是头等重要的。以下有关安全生产条款供厂方制定本工序安全生产规程是参考。 安全规程(摘要)
(一)、安全管理
1、坚守岗位,提交警惕,严防坏人破坏
2、未经上级批准,各岗位不得接待外来人员。
3、严格贯彻执行下列安全制度。
85%,均匀性>90%时,表铜最小25 μm ,则按理论推算电镀极差最小能达到10 μm ,再经后面制作包覆铜和通孔电镀过程中,电镀极差甚至有可能达到20 μm ~ 25 μm ,在制作蚀刻线路过程中就存在蚀刻不净等问题,制作精细线路存在很大风险。
4 试验过程及结果
4.1 铜厚极差试验及结果
图2 板面均匀性测试图
取457 mm×406 mm 10 PNL和609 mm×457 mm 6 PNL两种尺寸板;
制作流程:上工序→钻孔→沉铜→全板电镀(一次性镀够孔铜)→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板1→测量铜厚→减铜→测量铜厚→砂带磨板2→测量铜厚→下工序
测试板要求电镀条件及孔铜板厚相同,压合采
3 试验方案设计
3.1 试验项目及条件
本试验项目是为了测试树脂塞孔一次镀孔流程优化,考虑电镀深度能力及均匀性问题,试验条件
-38-
用12 μm (1/3 oz)铜箔,其中457 mm×406 mm 10 PNL和609 mm×457 mm 3PNL经棕化和退棕化后铜厚为6.5 μm ~ 7 μm ;609 mm×457 mm 3PNL未过棕化铜厚为11 μm ,全板电镀要求孔铜需达到最小18 μm ,表铜无要求;减铜磨板后要求表铜17.1 μm (1/2 oz),电镀后铜厚数据如图3所示。
测量数据:每面测量9个点,如表1所示。由以上数据知就整体而言609 mm×457 mm均匀性好于457 mm×406 mm均匀性;减铜后表铜均匀
性最差,完成整个流程后表铜457 mm×406 mm在24.6 μm ~ 15.9 μm ,极差8.7 μm ,609 mm×457 mm过棕化在17.5 μm ~ 12.5 μm ,极差5.0 μm ,609 mm×457 mm未过棕化在25.7~18.0,极差7.7 μm 。
由以上测试结果可知609 mm×457 mm极差值相对较小,后续测试流程选用此尺寸的测试板试验一次镀孔流程。
5.2 树脂塞孔镀孔试验及结果
图3 电镀后铜厚测量数据图
表1 根据表1生产条件测试铜厚极差数据
457 mm×406 mm 609 mm×457 mm 过棕化 609 mm×457 mm 未过棕化
全板电镀 砂带磨板1 减铜 砂带磨板2 全板电镀 砂带磨板1 减铜 砂带磨板2 全板电镀 砂带磨板1 减铜 砂带磨板2
48.9 39.2 45.7 35.8 25.7 14.7 23.5 16.9 37.9 35.1 34.4 31.6 17.3 12.8 16.8 12.8 46.7 41.2 38.7 33.8 26.6 17.2 25.6 18.0
9.7 9.9 11.0 6.6 2.8 2.8 4.5 4.0 5.5 4.9 9.4 7.6
50.1 46.4 26.6 24.6 37.3 34.4 16.6 17.5 48.9 39.8 28.3 25.7
38.8 36.6 15.7 15.9 36.0 31.9 13.1 12.5 41.8 32.4 20.8 19.1
11.3 9.8 10.9 8.7 1.3 2.5 3.5 5.0 7.1 7.4 7.5 6.6
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表2 树脂塞孔镀孔试验参数表
2 3 4 5
外层PTH 铜厚 25.4 /μm 表铜 (35~50) μm(1/2oz) 15 μm 线宽/线隙 (0.120/0.120) mm /线宽/线隙公差 20% /
5.2.1 试验条件
609 mm×457 mm的板,板厚2.0 mm,其它条件如表2。
5.2.2 试验过程
(1)按流程②测试一次板电镀够孔铜厚度,树脂塞孔有包裹铜正片流程制作结果如图4。
图4 按流程②设计的试验过程分析图
-40-
按流程②设计制作,以底铜厚度预大线路,蚀刻合格,说明一次镀孔流程能满足要求。
(2)按流程③测试一次板电镀够孔铜厚度,有包裹铜要求负片流程,结果如表3。
按流程③设计,线宽0.12 mm,表铜厚度>35 μm ,正常预大后,负片无法满足蚀刻要求,测试存在线小,后续测试加大间隙到0.18 mm制作合格。
(3)按流程④测试一次板电镀够孔铜厚度,无包裹铜要求,负片流程制作结果如表4。
按流程④设计,无包裹铜要求,直接树脂塞孔和通孔一起制作负片,线宽0.12 mm,表铜厚度>35 μm ,正常预大后,负片无法满足蚀刻要求,测试存在线小风险,后续测试加大间隙到0.15 mm制作合格。
5.3 试验得出可选用流程结论
根据以上测试结果采用树脂塞孔一次镀孔流程,结合现有条件下的均匀性问题,得出满足一次镀孔流程的结果选用如表5。
6 成本分析
通过对测试板完全由生产管控,得到了满意的生产品质。因此,对于满足一定要求的树脂塞孔板,采用一次性镀够树脂塞孔孔铜是切实可行的,这不仅缩短了生产周期,提升生产效率,也降低了生产成本。其节约成本(A )如式(1):
A=S ×Q (1)式中:S ——生产面积,m 2;
Q ——优化流程相对原流程所节约的单位成本,元/m2。
以本次测试板面积为1.99 m2计算,采用一次镀孔流程,与流程①对比,单位节约成本为21.50元/m2;
5.2.3 测试结果
可靠性测试结果见图3。
表3 按流程③设计的试验过程分析表
2 外层沉铜 2 μm 2 μm 3 全板电镀(一次镀够) 孔铜最小:25.4 μm 孔铜最小:33.6 μm 表铜控制:42 μm 表铜:(40.9~62.2) μm 4 树脂塞孔 塞孔饱满 塞孔饱满5 砂带磨板1 去除铜表面残留树脂 铜表面树脂削磨干净,去铜量为:1 μm 6 减铜 减铜至14 μm 最小表铜厚13.5 μm 7 砂带磨板2 保证最小表铜厚11 μm 最小表铜厚为11 μm 8 外层钻孔 / /9 外层沉铜(2) / /10 全板电镀(2) 满足最小孔铜25.0 μm 最小孔铜25.4 μm 最小表铜35 μm 表铜厚(37.2~50.8)μm
外层蚀刻 线宽/线距 按现有铜厚预大,负片蚀刻无法满足11
0.120 mm/0.12 mm ±20% 0.12 mm 的间距,蚀刻后存在线小等风险
表4 按流程④设计的试验过程分析表
1 钻通孔和树脂塞孔 0.25 mm 0.25 mm 2 全板电镀(一次镀够) 孔铜最小:20 μm 孔铜最小: 22 μm 表铜:(45~53) μm 3 树脂塞孔,用铝片选择性塞孔 塞孔饱满 塞孔饱满4 砂带磨板1 去除铜表面残留树脂 铜表面树脂削磨干净,表铜厚(37~46) μm 需测表铜厚 5 外层负片蚀刻 线宽/线距 按现有铜厚预大,负片蚀刻无法满足 0.120 mm/0.12 mm ±20% 0.12 mm 的间距,蚀刻后存在线小等风险
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图3 一次板电到孔铜厚度流程可靠性测试结果
因此,总体节约成本为:1.99×21.50=42.79元。采用一次镀孔流程,省去了外层镀孔图形流程,节约了大量的干膜、药水的使用,不仅节约了成本,并且在一定程度上起到了节能环保的作用。
7 总结
通过试验结果可知:
(1)根据线宽、线距及包裹铜的特点,选择以上设计流程制作一次镀孔流程,不仅能满足客户的孔铜和表铜要求,而且能节省流程周转时间,提高生产效率;
(2)对树脂塞孔板流程优化后的成品可靠性测试可知,一次性镀够树脂塞孔孔铜在经受多层回流焊或漂锡之后,无孔壁分离现象,满足可靠性要求;
(3)树脂塞孔板走一次镀孔流程生产成本相对于走外层镀孔图形流程要底,在现有条件下人工成本和物料成本上升的情况下,能为公司效益提升做出不小的贡献。
参考文献
[1]叶应才. PCB树脂塞孔工艺技术浅析[C]. 印制电
路信息, 2010/Z1.
[2]欧植夫. 一种提升树脂、阻焊塞孔良率的新工艺
方法应用推广[C]. 印制电路信息, 2010/Z1.[3]刘秋华, 牟冬, 方庆玲, 丁杨, 罗琳, 许梦. 高厚径比多
种孔径选择性树脂塞孔工艺研究[J]. 印制电路信息, 2015/07.
[4]刘俊, 刘中山, 高勇. 树脂塞孔工艺不良解析与改善
探讨[J]. 印制电路信息, 2015/06.
第一作者简介
王佐,研发工程师,从事印制电路板高端产品及瓶颈技术研发工作4年,主要负责HDI 板及新产品技
术开发工作。
表5 不同流程下流程选择条件
流程① 流程② 流程③ 0.5 mm~7.5 mm / <3.0 mm
/ / / / 原有镀孔+树脂塞孔流程线宽≥0.12
间隙≥0.12 / / ≥8:1 正片,真空机塞孔线宽≥0.12
间隙≥0.18 / / ≥8:1 负片,真空机塞孔
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树脂塞孔工艺流程浅析
The Technology Description of Resin plugging PCB Products
PCB 树脂塞孔工艺技术浅析
叶应才
深圳崇达多层线路板有限公司
电话:+86-755-26068047,传真:+86-755-26068048,Email:ycye@suntakpcb.com
作者简介:
2002年毕业于北京理工大学,已从事8年线路板工艺技术和
研发工作,主导多类PCB 特别产品的研发和转量产工作,熟悉PCB
产品的应用和设计原理,以及产品的可靠性评估原理手法。
文章摘要:
随着装配元器件微小型化的发展,PCB 的布线面积,图案设计面积也在随之不断的减小。为了适应这一发展趋势,PCB 设计和制造者们也在不断的更新设计理念和工艺的制作方法。树脂塞孔的工艺也是人们在缩小PCB 设计尺寸,配合装配元器件而发明的一种技术方法。其大胆的设计构思和可规模化的生产确实在PCB 的制作领域发挥了极大的推动力,有效的提高了HDI 、厚铜、背板等产品的可靠性和制作工艺能力。了解和有效利用这一技术,也是许多PCB 业者正在努力进行中的工作。 文章概述了树脂塞孔的出现,发展和制作的技术方法,谨供大家参考。 关键词:树脂塞孔、盲孔填胶、埋孔填胶、叠层 Abstract:
Along with the development of the small dimension chip assembled, PCB ’s area of trace distribution and drawing design has become smaller and smaller with the new technologies. In order to keep up with this change, PCB’s designer and manufacturer are all renewing the design concept and technology of fabrication continuously. Resin plugged is one of technologies invented to reduce the size of PCB and fix to the chip assembly. The innovative concept and large-scale of operation of this technology really plays a integral role in the PCB ’s fabricated field, it can effectively improve the reliability and capability of the PCB product such as HDI, heavy copper, backplane, etc. Learning and using this kind of technology is an important role in utilizing new cutting edge applications. This article explains the advantages, appearance and development of the utilization of resin filled technology.
Key words: resin filling/plugged, blind via plugged, bury via plugged, stack up structure
1. 前言:
树脂塞孔的工艺流程近年来在PCB 产业里面的应用越来越广泛,尤其是在一些层数高,板子厚度较大的产品上面更是备受青睐。人们希望使用树脂塞孔来解决一系列使用绿油塞孔或者压合填树脂所不能解决的问题。然而,因为这种工艺所使用的树脂本身的特性的缘故,在制作上需要克服许多的困难,方能取得良好的树脂塞孔产品的品质。 2.树脂塞孔的由来 2.1电子芯片的发展
随着电子产品技术的不断更新,电子芯片的结构和安装方式也在不断的改善和变革。其发展基本上是从具有插件脚的零部件发展到了采用球型矩阵排布焊点的高度密集集成电路模块。从下图可以看到零部件的发展历程:
最早的CPU 286 CPU(插件脚) 奔腾系列CPU(插件脚)
球型排列的双核CPU 服务器CPU 2.2 两个人的相遇成就了树脂塞孔技术
在PCB 产业里边,许多的工艺方法都已经在行业内被广泛的应用,人们对于某一些工艺方法的由来基本上都已经不太关心。其实早在球型矩阵排列的电子芯片刚上市的时候,人们一直在为这种小型的芯片贴装元器件出谋划策,期望能从构造上缩小其成品的尺寸。
20世纪90年代,山荣公司(San-ei)开发了一种树脂,直接将孔塞住,然后在表面镀铜,主要是为了解决绿油塞孔容易出现的空内吹气的问题。因特尔将此种工艺应用到因特尔的电子产品中,诞生了所谓的Via in pad (部分厂也叫Via on pad)工艺。
从2002年以后的时间里,山荣公司生产的PHP-900系列树脂塞孔油墨被广泛的应用到因特尔和西门子等著名公司的网络服务器的产品当中。随着时间的推移,此种工艺逐渐被推广并不断的有新的应用。
3. 树脂塞孔的应用
当前,树脂塞孔的工艺主要应用于下列的几种产品中: 3. 1 Via in pad技术的树脂塞孔。 3.1.1 技术原理
A. 利用树脂将导通孔塞住,然后在孔表面进行镀铜。如下图:
传统设计 VIP设计(例图) B. 切片实例:
3.1.2 Via in pad 技术的优点 ● ●
缩小孔与孔间距,减小板的面积, 解决导线与布线的问题,提高布线密度。
3.2 内层树脂塞孔用 3.2.1 技术原理
使用树脂将内层的埋孔塞住,然后在进行压合。这种工艺平衡了压合的介质层厚度控制与内层埋孔填胶设计之间的矛盾。
● ●
如果内层埋孔没有被树脂填满,在过热冲击时板子会出现爆板的问题而直接报废; 如果不采用树脂塞孔,则需要多张PP 进行压合以满足填胶的需求,可是如此一来,层与层之间的介质层厚度会因为PP 片的增加而导致厚度偏厚。
3.2.2 例图
内层树脂填充
3.2.3 内层树脂塞孔的应用
● ● ●
内层树脂塞孔广泛的被应用于HDI 的产品中,以满足HDI 产品薄介质层需求的设计要求; 对于内层有埋孔设计的盲埋孔产品,因为中间结合的介质设计偏薄,往往也需要增加内层树脂塞孔的流程。
部分盲孔产品因为盲孔层的厚度大于0.5mm ,压合填胶不能把盲孔填满,也需要进行树脂塞孔将盲孔填满,避免后续流程中盲孔出现孔无铜的问题。
3.3 通孔树脂塞孔
在部分的3G 产品中,因为板子的厚度达到3.2mm 以上,人们为了或者提高产品的可靠性问题,或者为了改善绿油塞孔带来的可靠性问题,在成本的允许下,也采用树脂将通孔塞住。这是近段时间以来树脂塞孔工艺得以推广的一大产品类别。
4. 树脂塞孔的工艺制作方法 4.1 制作流程
以上介绍的3种类型的树脂塞孔具有不同的流程,分别如下: 4.1.1 Via in pad类型的产品
开料→钻孔→沉铜→板电→板电(加厚铜)→树脂塞孔→打磨→钻通孔→沉铜→板电→外层图形→图形电镀→蚀刻→阻焊→表面处理→成型→电测→FQC →出货 4.1.2 内层树脂塞孔类型产品
开料→埋孔内层图形→AOI →压合→钻孔→沉铜→板电→板电(加厚铜)→树脂塞孔→打磨→内层图形→AOI →压合→钻通孔→沉铜→板电→外层图形→图形电镀→蚀刻→阻焊→表面处理→成型→电测→FQC →出货 4.1.3 通孔树脂塞孔类型
开料→钻孔→沉铜→板电→板电(加厚铜)→树脂塞孔→打磨→外层图形→图形电镀→蚀刻→阻焊→表面处理→成型→电测→FQC →出货 4.2 流程中特别的地方 ●
从以上流程中,我们明显发现流程有所不同。一般我们的理解是,“树脂塞孔”以后紧接着就是“钻通孔和沉铜板电”流程的产品,我们都认为是Via in pad的产品;如果“树脂塞孔”以后紧接着的流程是“内层图形”,则我们认为是内层树脂塞孔产品;如果“树脂塞孔”以后紧接着的流程是“外层图形”; ●
以上不同种类的产品在流程上是有严格界定的,不能走错流程;
4.3 流程的改进
A. 对于采用树脂塞孔的产品,为了改善产品的品质,人们也在不断的进行流程的调整来简化他的生产流程,提高其生产的良率;
B. 尤其是对于内层塞孔的产品,为了降低打磨之后内层线路开路的报废率,人们采用了线路之后再塞孔的工艺流程进行制作,先完成内层线路制作,树脂塞孔后对树脂进行预固化,然后利用压合阶段的高温对树脂进行固化。
C. 在最开始的时候,对于内层塞孔,人们使用的是UV 预固+热固型的油墨,目前更多的时候直接选用了热固性的树脂,比较有效的提高了内层树脂塞孔的热性能。
4.4 树脂塞孔的工艺方法 4.4.1 树脂塞孔使用的油墨
A. 目前市场上使用于树脂塞孔工艺的油墨的种类也有很多。常见的有San-Ei ,Perters, Taiyo 等供应商的品牌。
B. 油墨的性能指标参数
4.4.2 树脂塞孔的工艺条件
A. 树脂塞孔的孔动则上万个,而且要保证不能有一个孔不饱满。这种万分之一的缺陷就会导致报废的几率,必然要求在工艺上进行严谨的思考和规范。
B. 良好的塞孔设备是必然的要求。目前使用于树脂塞孔的丝印机可以分为两大类,即真空塞孔机和非真空塞孔机。
图例:
真空丝印机 普通丝印机 4.4.3 普通丝印机的塞孔工艺
A. 丝印机的选择着重要考虑最大的气缸压力,抬网方式,刀架的平稳性以及水平度等;
B. 丝印的刮刀需要使用2CM 厚度,70-80度硬度的刮刀,当然,一定要具备耐强酸、强碱的特性; C. 丝印的网版选择可以选择丝网,也可以选择铝片;所要控制的是根据塞孔工艺条件的要求,选
择合适的丝网目数以及针对孔径的开窗大小;
D. 树脂塞孔所用的垫板有多种讲究,但是往往被工程师所忽略。垫板不仅起到导气的作用,还起
着支撑的作用。对于密集孔的区域,我们把垫板钻完了以后,整个区域都是空的,在这一位置,垫板出现弓起或形变,对于板的支撑力最差,这样会造成该位置塞孔的饱满度很差。所以在垫板制作的时候,要想办法克服大面积的空位的问题,目前最好的做法是使用只钻2/3深度的垫板。 E. 在印刷的过程中,最重要的是控制好印刷的压力与速度,一般来说,纵横比越大,孔径越小的
板,要求的速度越慢,压力要求越大。控制较慢的速度对于塞孔气泡的改善而言效果最好。 4.4.4 真空树脂塞孔机的塞孔工艺
由于真空树脂塞孔机昂贵的价格,以及其设备使用和维护技术的保密性,目前能够使用这种技术的PCB 厂家屈指可数。
VCP真空树脂塞孔机的塞孔技术主要是它有一个油墨夹和两个可以横动的塞控头,塞孔头里有许多的小孔。在设备抽好真空后,用活塞将油墨夹里的油墨推至塞孔头里的小孔,两个横动塞孔头先夹紧板子,然后通过塞孔头里许多小孔把油墨填入板子上的通孔或盲孔。板子垂直挂在真空厢内,
横动的塞孔头可以向下移动,直到把板里面的孔填满树脂为止。可以调节塞孔头与油墨的压力来满足塞孔饱满度的要求,不同的板子尺寸可以使用不同大小的塞孔头来塞孔。塞孔完成后,可以用刮刀浆塞孔油墨刮下再添加入塞孔油墨夹,重复利用。
目前还有一类真空塞孔机是借助于丝网进行印刷,采用CCD 对位系统对位,其操作类似于普通丝印,但是多了一道真空塞孔的流程。此类塞孔机塞孔的效果最好,但是因为昂贵的设备投资,目前还没有得到广泛的应用。
使用真空塞孔机对于解决树脂的气泡问题无疑是最好的方法,塞孔油墨的选择基本上也不会受工艺所限制。但是因为整板面都有树脂,给树脂的清除造成了很大的困难。需要借助良好的打磨机共同使用。
4.4.5 树脂塞孔后的打磨
A. 不织布磨板机或者砂带研磨机是做树脂塞孔的必不可少的设备,一方面要求设备要能有效的除掉板面的树脂,另一方面也要求铜面的粗糙度不能有擦花、刮痕等问题。
不织布研磨机 砂带研磨机 5. 树脂塞孔常见的品质问题及其改进方法 5.1 对于Via in pad产品 5.1.1 常见的问题 A. 孔口气泡 B. 塞孔不饱满 C. 树脂与铜分层
5.1.2 导致的后果
孔口气泡 塞孔不饱满 树脂与铜分层
A. 孔口上面没有办法做出焊盘;孔口藏气,芯片贴装吹气,也叫out-gassing B. 孔内无铜
C. 焊盘突起,导致贴不上元器件或元器件脱落
5.1.3 预防改善措施
A. 选用合适的塞孔油墨,控制油墨的存放条件和保质期,
B. 规范的检查流程,避免贴片位孔口有空洞的出现。即便能倚靠过硬的塞孔技术和良好的丝印条
件来提高塞孔的良率,但是万分之一的几率也能导致产品报废,有时仅仅因为一个孔的空洞造成孔上没有焊盘而报废实在可惜。这就只能通过检查来找出空洞的位置并进行修理的动作。当然,检查树脂塞孔的空洞问题历来也被人们所探讨,但似乎目前还没有什么好的设备能解决这一问题。而如何能让人工检查判断的准确性更高,也有许多不同的做法。
C. 选择合适的树脂,尤其是材料Tg 和膨胀系数的选择,合适的生产流程以及合适的除胶参数,方
能避免焊盘与树脂受热后脱离的问题。
D. 对于树脂与铜分层的问题,我们发现孔表面的铜厚厚度大于15um 时,此类树脂与铜分层的问题
可以得到极大的改善。(如下图)
铜厚<15um (1次回流焊) 铜厚≥15um (3次回流焊) 5.2 内层埋孔, 盲孔塞孔树脂塞孔 5.2.1 常见的问题 A. 爆板
B. 盲孔树脂突起 C. 孔无铜
树脂突起 孔无铜
5.2.2 导致的后果
不用说,以上的几个问题都直接导致产品的报废。树脂的突起往往造成线路不平而导致开短路问题。
5.2.3 预防改善措施
A. 控制内层塞孔的饱满度是预防爆板的必要条件;如果选用在线路以后进行塞孔,则要控制好塞孔到压合之间的时间和板面的清洁性。
B. 树脂的突起控制需要控制好树脂的打磨和压平;
5.3 对于通孔的塞孔,问题相对少一些,在此不做特别讨论。 6.树脂塞孔技术的推广
随着树脂塞孔技术应用的熟练度不断的提高,以及类似于气泡等顽固问题的有效解决,树脂塞孔技术在不断的被推广。例如HDI 盲孔进行树脂塞孔填胶,叠层HDI 结果的内层埋孔VIP 工艺等等。
埋孔塞孔 盲孔塞孔 导电胶积层工艺
目前在行业通行的标准(IPC-6012-D )里面,似乎还没有给出对于树脂塞孔的孔上面铜厚的要求,潜在的风险是,一旦树脂塞孔的孔上面电镀的铜厚偏薄,经过内层线路的表面处理,棕化处理以后,孔口上面的薄薄的铜会有被激光钻孔钻穿的可能,而且在电测试时是无法判定其有问题的。但这层薄薄的铜在耐高压等方面的品质着实让人担忧。
在此问题上,根据我们的实验数据,如能保证埋孔上面的铜厚大于15um ,符合Hoz 的完成铜厚要求,一般不会出现品质异常。当然,如果客户有更高的导通要求,则另当别论。 6. 结论
树脂塞孔的技术经过多年的发展,已经逐渐的被许多用户所接受,并不断的在一些高端产品上发挥其不可或缺的作用。尤其是在盲埋孔、HDI 、厚铜等产品上已经在广泛的应用,这些产品涉及到了通讯、军事、航空、电源、网络等等行业。作为PCB 产品的制造者,了解了树脂塞孔工艺的工艺特点,应用方法,我们还需要不断的提高树脂塞孔产品的工艺能力,提升产品的品质,
解决此类产品的相关工艺问题,真正用好并推广此类技术,实现更高技术难度PCB 产品的制作。
参考文献:
1. San-ei, Taiyo, Peters树脂塞孔油墨的data sheet