发布时间 : 星期一 文章棕化、层压工艺规范 - 图文更新完毕开始阅读024d67f00912a216147929f2
1、目的：规范层压工序制程能力的管控。 2、范围：适用于层压工序制程能力的管控。 3、职责：
内容 工序产品能力、设备能力、制程能力、产品类型及工艺流程 工序设备物料资源 工序药水反应机理、设备作用原理 工序参数设定原则、生产控制原则及特殊产品要求 工序维护保养内容方法和标准 工序制程监控内容及制程测试方法和标准 制程状态改善方法和途径 规范和生产实际偏差的处理方法和途径。
3.1层压工序工艺工程师按规范要求管控该工序制程能力； 3.2技术中心负责该规范的编制与更新。 4、模块划分： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 5、制程目标
5.1产品能力：详见附件三《层压工序产品能力参数表》 5.2设备能力：详见附件二《层压工序设备能力参数表》 5.3制程能力：详见附件四《层压工序制程能力参数表》 5.4产品类型和工艺流程 产品类型 常规板 内层底铜大于等于20Z板，盲孔板、高频板 内层过电镀的板
6、工序资源
6.1设备资源：详见附件六《层压工序设备列表》 6.2物料资源：详见附件五《层压工序物料列表》
7、基本原理 7.1棕化
内层芯板经过棕化处理后，在铜面形成一层均匀的棕色有机金属膜，可增强铜面与半固化片的结合力，同时在高温压合过程中，阻止铜与半固化片的氨基发生反应。产品实现的基本原理有药水作用原理、设备作用原理等。 7.1.1棕化反应机理 7.1.1.1酸洗
酸洗的主要作用是去除铜表面氧化物，中和残余退膜液，粗化铜面，保证稳定的微蚀、成膜及着色。酸洗段的主要成分为过硫酸钠（NaPS）、H2SO4。其反应机理如下：
Cu+CuO+H2SO4+Na2S2O8→2CuSO4+Na2SO4+H2O
工艺制作流程 来板→棕化→预叠→叠合→压合→X-Ray钻靶→铣边→出板 来板→棕化→烘板→预叠→叠合→压合→X-Ray钻靶→铣边→出板 来板→烘板→棕化→烘板→预叠→叠合→压合→X-Ray钻靶→铣边→出板 规范模块 制程目标 工序资源 基本原理 工艺原则 工艺维护 制程监控 制程改善 偏差处理 影响酸洗效果的因素及影响趋势如下：
序号 1 2 影响因素 NaPS浓度 H2SO4浓度 具体影响 NaPS浓度是影响酸洗段效果的主要影响因素，随着NaPS浓度的增大，微蚀量增大，NaPS浓度过高会影响内层铜厚及线宽的控制。 H2SO4浓度是影响酸洗效果的因素之一，H2SO4浓度过低，酸洗效果不佳会导致棕化不良。 根据阿伦尼乌斯方程：lnk=lnA-Ea/RT。其中k为速率常数，Ea为实验活化能，A为指数3 温度 因子。当温度越高，速率常数越大，反应速率越大。但温度过高，又不利于药水控制与维护。 喷淋压力影响药水交换速率，喷淋压力过低，酸洗效果不佳会导致棕化不良。喷淋压力过高，易损伤板面。 除氧化物、微蚀需要一定的作用时间，酸洗时间过短，酸洗效果不佳会导致棕化不良。 4 5
喷淋压力 时间 7.1.1.2碱洗
碱洗的主要作用是去除铜表面的油污、手指印、轻微氧化物及抗蚀剂残渣。碱式除油剂主要成分为NaOH和H2O。其反应过程是利用热碱溶液对油脂的皂化作用和乳化作用来进行除油。 影响碱洗效果的因素及趋势如下： 序号 1 影响因素 除油剂浓度 棕化不良。 温度对于碱洗段除油效果影响较大，温度升高虽有助于除油剂皂化作用和乳化作用的发2 温度 挥，但随温度升高除油剂本身在高温下挥发并且除油剂中的表面活性剂将出现浊点，导致除油效果反而降低。 3 4 7.1.1.3水洗
棕化线在酸洗、碱洗、棕化之后均有水洗段，主要目的是去除酸洗、碱洗、棕化缸在板面残留的药水，避免污染下一道工序。
影响水洗效果的因素及趋势如下： 序号 1 2 3 7.1.1.4预浸
预浸的主要作用是活化铜表面以利于棕化处理快速均匀，增强结合力。预浸段的主要成分为活化剂（成分为苯并三唑，乙二醇单异丙基醚和水）。
影响预浸效果的因素及趋势如下： 序号 影响因素 具体影响 影响因素 DI水电导率 水洗时间 喷淋压力 来离子污染。 水洗需要一定的时间去作用，水洗时间不够，则无法去除板面残留药水，从而引起缸与缸之间的药水污染。 采用喷淋水洗主要是为了全面去除板面各个位置的残留药水，若水洗压力不当，则会导致局部区域水洗效果不佳，引发污染。 具体影响 水洗用水必须具备一定的纯净度，即对电导率有要求，当电导率超过一定范围，则会带喷淋压力 时间 喷淋压力影响药水交换速率，喷淋压力过低，酸洗效果不佳会导致棕化不良。喷淋压力过高，易损伤板面。 除油需要一定的作用时间，碱洗时间过短，碱洗效果不佳会导致棕化不良。 具体影响 除油剂浓度是影响碱洗段效果的主要影响因素，除油剂浓度过低，碱洗效果不佳会导致
1 活化剂浓度 活化剂浓度是影响预浸段的主要影响因素，浓度过低，活化效果不佳会影响后续棕化效果。 根据阿伦尼乌斯方程：lnk=lnA-Ea/RT。其中k为速率常数，Ea为实验活化能，A为指数因子。当温度越高，速率常数越大，反应速率越大。但温度过高，又不利于药水控制与维护。 预浸活化需要一定的作用时间，预浸时间不够，活化效果不佳会影响后续棕化效果。 2 3
7.1.1.5棕化
温度 时间 棕化的主要作用是粗化铜面并在铜表面形成一层均匀的棕色有机金属转化膜以增强多层板内层结合力。棕化的主要成分为苯并三唑、硫酸和水。其反应机理如下：
2Cu+H2SO4+H2O2+nA+nB→CuSO4+2H2O+Cu[A+B]n
有机物A为：乙二醇单异丙基醚；
其作用机理：1、参与半固化片环氧树脂聚合； 2、与含N的杂环化合物B和金属铜形成化学键。
杂环化合物B为：苯并三唑
其作用机理：1、与基体铜结合；2、通过有机物A的桥键与环氧树脂结合；3、化合物B分子之间通过Cu2+以配位键形式连接，增加了棕化层的厚度和平整性。
影响棕化效果的因素及影响趋势如下： 序号 影响因素 具体影响 H2SO4浓度影响微蚀速率和棕化剥离强度，随着H2SO4浓度的增大，微蚀速率增大，H2SO41 H2SO4浓度 浓度过低，微蚀速率低，微观粗糙度小，剥离强度低，H2SO4浓度过高，溶液PH值高，不利于棕化膜在铜面沉积。 H2O2浓度是影响影响微蚀速率、棕化剥离强度的关键因素，随着H2O2浓度的增大，微蚀2 H2O2浓度 速率增大，H2O2浓度过低，微蚀速率低，微观粗糙度小，剥离强度低，H2O2浓度过高，蚀铜量大，不利于内层铜厚和线宽控制，棕化膜发红，耐化学性下降。 棕化剂浓度影响棕化膜的质量、棕化剥离强度，随着棕化剂浓度的增大，剥离强度增大，3 序号 4 影响因素 2+棕化剂浓度 棕化剂浓度过低，棕化膜在铜面覆盖率低，剥离强度低，棕化剂浓度过高，剥离强度不再增大，药水成本增加。 具体影响 Cu浓度影响影响棕化膜的质量、棕化剥离强度，Cu浓度过低，不利于棕化膜在铜面沉2+Cu浓度 2+积，所以新开缸时需保留部分原液，保持一定的Cu浓度；Cu浓度过过高，缸底或缸壁析出黑色结晶, 药水消耗量大，成本增加，且剥离强度下降。 温度影响微蚀速率，根据阿伦尼乌斯方程：lnk=lnA-Ea/RT。其中k为速率常数，Ea为2+2+5 温度 实验活化能，A为指数因子。当温度越高，速率常数越大，微蚀速率越大。温度过低，微蚀速率低，微观粗糙度小，剥离强度低；温度过高不利于药水控制与维护。
棕化时间影响微蚀量和棕化剥离强度，时间过短，微蚀量小，微观粗糙度小，棕化膜不6
时间 致密，剥离强度低；时间过长，蚀铜量大，不利于内层铜厚和线宽控制，棕化膜发红，耐化学性下降，孔口易形成粉红圈。 7.1.2棕化设备作用原理 系统名称 温控系统 保证棕化温度参数的准确性 过滤系统 将药水中的杂物、结晶等滤去，防止喷嘴堵塞，同时防止杂物附在板面导致棕化不良 自动控制药水添加，保证药水浓度的准确性。其主要有： 自动添加系统 1、计片添加系统：设定单次药水添加量，根据电眼感应到的做板数量添加药水 2、比重添加系统：设定比重控制范围，低于比重控制添加点时添加棕化药水 传送系统 7.2烘板
烘板的作用主要体现在以下两个方面：对于内层经过电镀的板棕化前烘板的主要作用为去除水分，此阶段的温度和时间可以按参数上限设置。对于棕化后烘板的主要作用为①去除水分，防止后续层压板因内层芯板吸潮引起的分层等缺陷；②增强棕化膜与半固化片的结合力。基本原理有设备作用原理。 项目 主要设备 烘箱 作用 1、去除水分； 2、增强棕化膜与半固化片的结合力。 1、温度：温度偏低，除水效果不好；温度偏高，结合力、耐酸性下降； 影响因素 2、时间：时间偏短，除水效果不好；时间偏长，结合力下降，生产效率降低； 3、温度均匀性：均匀性差会导致温度差，产生应力。 7.3叠合（含预叠）
棕化后需要对内层芯板进行预叠和叠合，预叠是通过邦定或铆合等定位方式把内层芯板、半固化片按ERP的叠层结构指示信息固定起来，防止后续压合过程滑动出现层间偏位。
铆合方式是通过铆钉将内层芯板、半固化片固定起来，而邦定方式则通过高频电磁波穿透内层铜网，加以邦定头施加的热量将半固化片熔合，在一定的压力下将内层芯板与半固化片固定在一起，其中邦定方式的定位作用强于铆钉铆合方式。对内层芯板比较薄，对位精度要求高的板进行预叠时，优先采用邦定+铆合方式生产，而对超出邦定能力范围的、对位精度要求不高的板则可采用铆合方式生产。
叠合是以钢质载板为底盘，放入一定数量的缓冲材料，中间一层分离钢板一层预叠板，预叠板与预叠板、钢板与钢板之间上下左右需对准，再放入牛皮纸及盖板即完成一个开口的组合。
叠合产品实现的控制点为层间对位、板面清洁，基本原理有物料作用原理、设备作用原理等。 7.3.1物料作用原理 7.3.1.1铆钉
铆钉的主要作用是完成内层芯板与半固化片的固定，防止压合过程出现滑动。影响该作用的因素及趋势如下：
作用原理 作用缸体/段 酸洗缸、碱洗缸、预浸缸、棕化缸、烘干段 酸洗缸、碱洗缸、预浸缸、棕化缸、水洗缸 酸洗缸、碱洗缸、水洗缸 喷淋系统 减少板中间和板边、上下板面的除氧化物、除油等清洗效果差异 酸洗缸、碱洗缸、预浸缸、棕化缸 传送产品的主要载体，传送感应电眼还可用于记录过板数量和卡板警报 所有缸体 具体内容 基本原理 烘箱通过电能使加热管加热，并通过电机通过风道送风使烘箱内部温度达到均匀。