覆銅板常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及解決方法

　　1.剝離強(qiáng)度的測(cè)定

　　剝離強(qiáng)度是覆銅箔板中一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，也是一項(xiàng)常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目。它是覆銅板生產(chǎn)中常出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的指標(biāo)。剝離強(qiáng)度低就會(huì)在印制版加工時(shí)或裝機(jī)焊接時(shí)出現(xiàn)銅箔脫落問(wèn)題，甚至?xí)绊懻麄€(gè)電器的正常運(yùn)行。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，剝離強(qiáng)度測(cè)定方法，要模擬印制電路板在加工工藝過(guò)程中可能經(jīng)受的各種嚴(yán)酷條件，測(cè)定銅筒與基材間寬度的粘合力。這些模擬條件包括如下幾點(diǎn)。

　　①干熱后(經(jīng)500 h);

　?、诒┞队谌纫彝檎魵馓幚砗?

　?、蹮釠_擊后(5s/260 'C);

　　④模擬電鍍條件暴露后;

　?、菰谌軇┲薪莺?浸沒(méi)溶劑10 min);

　?、薷邷叵伦鰟冸x強(qiáng)度試驗(yàn)。

　　2. 對(duì)提高膠接強(qiáng)度的認(rèn)識(shí)

　　膠接強(qiáng)度，一般由兩大部分決定:其一是粘合力，也就是銅宿膠粘劑和基材樹(shù)脂通過(guò)在壓制中受壓受熱，產(chǎn)生熔溶-交聯(lián)的作用力，及上述兩種樹(shù)脂的淚合物與增強(qiáng)材料之間作用力。其二，銅銷與增強(qiáng)材料樹(shù)脂的內(nèi)聚強(qiáng)度。這里指的樹(shù)脂雖然包括上膠過(guò)程中浸入的增強(qiáng)材料的主樹(shù)脂，也包括銅宿所涂膠粘劑，但關(guān)鍵是銅徊的膠粘劑。粘接很強(qiáng)的必要條件，是銅筒膠粘劑對(duì)銅箔粗化面的很好的濕潤(rùn)。這種濕潤(rùn)不但是在銅箔涂膠工序中均勻的涂膠，還有在壓制初期通過(guò)高壓高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于膠粘劑在靠銅箔一側(cè)能很好地濕潤(rùn)、滲透到銅箔粗化面凹凸的表面層中，又在靠基材的一側(cè)與主樹(shù)脂很好地進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)，因而保證較高的覆銅板的剝離強(qiáng)度。前者的聯(lián)接，是固化之后是形成像許多小鉤子似的狀態(tài)，把膠粘劑和被粘物(銅錨)連接在一起。有人把這種形成的粘附力歸于機(jī)械作用，這種膠接理論為機(jī)械力結(jié)合理論。按這種理論，較高的表面能和高比表面積對(duì)膠接強(qiáng)度有利。

　　3. 抗剝力的破壞

　　從覆銅板的銅箔膠接結(jié)構(gòu)的斷面上看，是由基板層(樹(shù)脂和纖維增強(qiáng)材料的復(fù)合材料)、銅箔膠粘劑與樹(shù)脂的界面層、銅箔膠粘劑層，銅箔處理的粗化層，銅箔基本層五層結(jié)構(gòu)組成的。它們彼此的力學(xué)性能是相差很大的。例如:銅筒及其粗化處理層是剛性彈性體，而膠帖劑則是彈性體。因此，膠接接頭在承受外力作用時(shí)應(yīng)力分布是非常復(fù)雜的。由于各個(gè)材料的熱膨脹系數(shù)、固化收縮率不同，以及要受到水、溶劑、熱氧化等環(huán)境介質(zhì)的影響，都會(huì)生成膠接各層內(nèi)和之間的應(yīng)力，而且內(nèi)應(yīng)力的分布不均勻的。加之膠接結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷。在做剝離強(qiáng)度試驗(yàn)中，抗剝力的破壞總是會(huì)發(fā)生的，只不過(guò)有抗剝力高、低之分。這種抗剝力的破壞有四種形式:

　?、倌z粘劑與樹(shù)脂界面的破壞;

　　②銅箔膠粘劑的內(nèi)聚力破壞;

　?、坫~箔粗化處理層破壞;

　?、芑旌掀茐摹?/p>

　　4 保證抗剝強(qiáng)度穩(wěn)定性的主要措施

　　保證剝離強(qiáng)度穩(wěn)定性包含有兩個(gè)含義:一方面，要達(dá)到剝離強(qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)。另一方面，剝離強(qiáng)度在覆銅板的各部位應(yīng)均勻一致。

　　達(dá)到上述要求，包括兩方面保證條件:較好的膠粘劑(耐熱性強(qiáng);膠粘強(qiáng)度高;并且有一定內(nèi)聚強(qiáng)度;具有好的濕潤(rùn)能力;抗化學(xué)藥品性好;耐潮性好;貯存穩(wěn)性好;與樹(shù)脂很好的匹配等)。另一方面，在板的加工生產(chǎn)中工藝技術(shù)得到保證。其中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。

　?、匐娊獯只~箔的粗化質(zhì)量穩(wěn)定、均勻、無(wú)劃傷、磨損。

　?、跇?shù)脂要有一定的交聯(lián)密度，與銅箔膠粘劑應(yīng)匹配。

　?、蹣?shù)脂中的助劑(包括增塑劑、阻燃劑等) ，對(duì)膠粘劑與樹(shù)脂的固化交聯(lián)元削弱、破壞作用。

　?、茔~箔涂膠，紙的上膠其含量不能太小，可溶性、流動(dòng)度不能太小，并且含量、可溶性均勻，保證半成品的貯存期。半成品的材料防止著水。

　　⑤壓制的預(yù)溫、熱壓保溫階段要在時(shí)間、溫度、壓力方面達(dá)到工藝要求。

　　⑤銅箔膠粘劑要達(dá)到工藝要求。

　　三、翹幽度

　　1.翹曲度指標(biāo)的重要性及測(cè)定方法

　　(1)覆銅板翹曲度板的翹曲通常指弓曲和扭曲兩種變形。所謂弓曲是覆銅板的四個(gè)角都在同一個(gè)平面內(nèi)，其邊沿兩條直線邊在同一平面內(nèi)。所謂扭曲是覆銅板的三個(gè)角坐落在同一平面內(nèi)，而另一角懸起成翹曲。在研究板的翹曲問(wèn)題時(shí)，又可把它分為靜態(tài)翹曲和動(dòng)態(tài)翹曲，一些標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了靜態(tài)翹曲的測(cè)定方法。

　　(2) lEC標(biāo)準(zhǔn)推薦平臺(tái)測(cè)定法歐、美和世界不少國(guó)家均采用此法，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也采用此法。其測(cè)試方法簡(jiǎn)述如下:將覆銅板凹面向上，置于長(zhǎng)、寬不小于460 mm 的平臺(tái)上。使直尺下邊輕輕接觸試樣兩端翹起的邊緣，從主尺上讀出跨距L (mm) ，并測(cè)量板與主尺上表面的最大距離h ， 用h 減去主尺厚度，即板的弓曲值D 。按下式換算成1000 mm 跨距時(shí)的弓曲值d ，

　　d=Dx1000 2/L2

　　由于國(guó)標(biāo)中翹曲度指標(biāo)d 較大ρ 此項(xiàng)指標(biāo)失去實(shí)際意義。一般還要尊重用戶的意見(jiàn)，達(dá)到更小的翹曲度。另一種測(cè)定方法是日本]IS 懸掛測(cè)量法。

　　單面覆銅板的弓曲值，銅宿在向上，且板呈凸形為正翹曲。反之，為負(fù)翹曲。

　　覆銅板的翹曲對(duì)于板使用質(zhì)量影響極大。在印制板加工過(guò)程中，若翹曲度大，就會(huì)影響加工流水線的定位孔的精度，會(huì)因翹曲在絲網(wǎng)漏印中把網(wǎng)拽破，甚至翹曲過(guò)大，還不能通過(guò)流水線。在沖孔加工中也會(huì)帶來(lái)麻煩。在整機(jī)組裝過(guò)程中，由于印制電路板翹曲大，會(huì)影響計(jì)算機(jī)控制的元器件的自動(dòng)插裝;會(huì)影響過(guò)波峰焊時(shí)和元器件腿焊后自動(dòng)砍頭時(shí)的質(zhì)量。甚至由于翹曲度很大，會(huì)造成過(guò)波峰焊時(shí)塌腰嚴(yán)重，焊錫流入非銅循面，使整個(gè)帶

　　元器件的印制電路板報(bào)廢。

　　2. 覆銅板翹曲的原因

　　(1)靜態(tài)翹曲與動(dòng)態(tài)翹曲靜態(tài)翹曲是指生產(chǎn)出的覆銅板的本身翹曲。動(dòng)態(tài)翹曲是指覆銅板在加工印制電路板過(guò)程中，受熱、受潮、受水影響以及在整機(jī)裝配時(shí)通過(guò)波峰焊接過(guò)程中，受瞬時(shí)熱沖擊影響造成的翹曲。要?jiǎng)?chuàng)造出高質(zhì)量、高水平的板，就要達(dá)到這些翹曲都小。從研究和解決兩大翹曲出發(fā)還可以將這兩大翹曲，分為以下幾種情況，見(jiàn)圖6-6-1 。圖中+ 表示一般為正翹曲，一表示為負(fù)翹曲。靜態(tài)翹曲是與增強(qiáng)材料、樹(shù)脂配方以及板在制造各工藝過(guò)程中情況有關(guān)，靜態(tài)翹曲盡量要小，因?yàn)檫@對(duì)于動(dòng)態(tài)翹曲的減少有很大的好處，因此，對(duì)紙基覆銅箔板，生產(chǎn)后進(jìn)行一次整平加工是十分必要的。

　　可以看出，一種覆銅板的動(dòng)態(tài)翹曲包括四種不同的翹曲，而且翹曲方向不同。覆銅板從出廠到印制板加工后，中間經(jīng)過(guò)多道工序。主要是板面清潔及干燥;涂抗蝕劑及干燥;蝕刻及清洗抗蝕劑;涂阻焊劑及干燥;印字符(正反面)及干燥;預(yù)熱和沖孔，涂助焊劑及干燥等工藝過(guò)程。在這些過(guò)程中，由于板受冷、熱和溶液、溶劑的沖洗、浸泡等外界因素的影響，產(chǎn)生伸縮率不同，應(yīng)力各異的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，造成板的各類翹曲。將印制板加工后進(jìn)入整機(jī)生產(chǎn)過(guò)程，先是裝插元器件，然后投入自動(dòng)焊接(波峰焊)。在這個(gè)過(guò)程中板的翹曲度也在變化。上述各種加工過(guò)程印制板的翹曲方向并非向某一方向增大，而是板在不同加工過(guò)程向不同方向增大(或縮小)。動(dòng)態(tài)翹曲的最理想的狀態(tài)是在印制板制成后和波峰焊結(jié)束后，板的翹曲度接近零。

　　(2) 翹曲產(chǎn)生的原因覆銅板的翹曲原因是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題?？傮w來(lái)講，有以下幾方面。

　　①覆銅板是由銅箔、樹(shù)脂、增強(qiáng)材料(有的板具有兩種不同增強(qiáng)材料)組成的復(fù)合材料。它們的熱傳導(dǎo)、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)收縮率相差很大，在固化成型、受熱、受潮的不同條件下，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成翹曲。

　?、趩蚊娓层~板是一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的材料，更引起內(nèi)部存在的應(yīng)力含水率不均勻造成異向性變形。

　　③在紙板中，增強(qiáng)材料的縱、橫膨脹、收縮率不同，使板的橫向翹曲大于縱向翹曲。

　　3. 減少覆銅箔板翹曲應(yīng)注意的問(wèn)題由于覆銅板翹曲問(wèn)題比較復(fù)雜(特別是純紙基板)，影響因素是許多方面的。它包括增強(qiáng)材料、主樹(shù)脂配方，樹(shù)脂助劑，樹(shù)脂的制造，半成品浸漬干燥、壓制，后期處理以及產(chǎn)品的貯存包裝等。主要有以下幾方面。

　　①銅箔方面伸長(zhǎng)率大小;銅錨的厚度;上膠銅錨的含膠量及膠粘劑配方。

　?、谠鰪?qiáng)材料(主要指紙纖維) 紙漿類型;紙纖維α 纖維素含量;紙漿成分比;抄紙方式(長(zhǎng)網(wǎng)或圓網(wǎng));紙的幅寬厚度均勻程度;紙的吸水高度及均勻一致性;紙的抗張強(qiáng)度縱向與橫向差;紙的熱收縮、浸水后膨脹的縱橫差異;紙的水分含量;紙的浸水膨脹，受熱收縮的情況。

　?、蹣?shù)脂樹(shù)脂的配方;樹(shù)脂的增韌性(增塑性);樹(shù)脂的固化交聯(lián)特性;樹(shù)脂的粘度與浸透性;二次樹(shù)脂的疏水性;助劑的影響(包括阻燃性、增塑劑、固化劑、固化促進(jìn)劑等; )樹(shù)脂制造中的均勻性。

　?、馨氤善返慕ⅰ⒏稍锕に嚱n的程度、均勻性;揮發(fā)物、樹(shù)脂含量的影響。

　?、輭褐乒に噳簷C(jī)熱板溫度的一致性;壓制升溫與冷卻的速度;配料的配置、搭配;各種半成品材料，鋼板的縱、橫方向的一致性;壓制時(shí)熱板內(nèi)通熱氣的方向與板坯方向的所致;壓制的溫度、時(shí)間、壓力;卸板溫度;墊紙的厚度和使用次數(shù);壓制中流膠情況。

　?、薨宓暮笃谔幚戆b;貯存條件;整平質(zhì)量。

　　上述幾方面的因素，要根據(jù)板的類型，樹(shù)脂的配方結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)條件找出關(guān)鍵的主要因素，加以解決。同時(shí)，要認(rèn)識(shí)到翹曲問(wèn)題總是多種因素交叉在一起構(gòu)成的，有時(shí)也需要綜合治理。

　　四、表面干花

　　板的表面形成局部或大面積的麻面，稱為表面干花。這種現(xiàn)象往往在薄板中易于出現(xiàn)。

　　1.產(chǎn)生原因

　?、偕夏z半成品的含膠量偏低，流動(dòng)度(或可溶性)偏小，因而在壓制時(shí)樹(shù)脂的流動(dòng)性差，不能很均勻的在層壓板表面成膜。

　?、趬褐茣r(shí)受熱不均勻，由于壓機(jī)熱板的邊緣特別是四角向周圍空氣的傳熱速率大，壓機(jī)預(yù)熱時(shí)熱板中央部位(芯部)和四角部位有時(shí)相差大，故坯料邊角的樹(shù)脂流動(dòng)性差，若預(yù)熱時(shí)壓力跟不緊，形成邊角干花，若加熱的熱板內(nèi)汽路不暢，則局部溫度過(guò)低，形成條狀及片狀干花。

　?、蹓褐茣r(shí)預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而且壓力偏低。在樹(shù)脂反應(yīng)大部分進(jìn)入B 、C 階段之前未能及時(shí)跟緊壓力。

　?、軌褐茣r(shí)受壓不均勻，由于熱板和托板(即魚頭板)多次磨擦，使托板與加熱板不免存在缺陷，使局部壓力偏低，形成干花。

　　⑤由于冷卻不充分，卸板后銅板溫度過(guò)高，又立即疊合下一模板，而且未能及時(shí)壓制，或者由于坯料在較高溫度下存留時(shí)間較長(zhǎng)，在不受壓的情況下緩慢進(jìn)行反應(yīng)，加之預(yù)熱時(shí)壓力偏低，也會(huì)造成表面干花。

　　2. 解決方法

　　①備料、配料時(shí)要特別注意上膠半成品的流動(dòng)度(或可溶性) ，不能偏低。一般的層壓板的上膠半成品均分為本體和表面兩種，即俗稱的里、面。在配薄板時(shí)，要選擇樹(shù)脂流動(dòng)性好的表面紙，要注意上膠半成品的貯存期不可過(guò)長(zhǎng)，夏季不得在較高溫度下貯存。

　?、诜桨复钆鋾r(shí)，要考慮薄板性能與相應(yīng)的厚板搭配一起生產(chǎn)，以增加坯料的彈性和傳熱受壓的緩沖，使受熱、受壓均勻。

　?、塾捎诋a(chǎn)品性能要求或產(chǎn)品規(guī)格的限制，薄板單獨(dú)壓制時(shí)，墊紙要厚一些，且要經(jīng)常更換。

　　④壓制時(shí)預(yù)熱時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，要視流膠情況，將壓力跟緊，這樣不僅對(duì)減少表面干花且對(duì)層壓板的其他性能的提高也有幫助。

　?、莶讳P鋼板經(jīng)常研磨，四個(gè)角首先易偏薄。這樣，在壓制時(shí)四個(gè)角受壓偏低，也易出現(xiàn)干花，邊角花。如果檢測(cè)不銹鋼板四角偏薄過(guò)大，就要更換，不可繼續(xù)使用。