覆銅板常見質(zhì)量問題及解決方法

一、耐漫焊性

　　1.耐浸焊性的重要性

　　耐浸焊性是目前國內(nèi)普遍存在的問題。也是許多生產(chǎn)廠家十分注重的工藝技術(shù)問題。電子產(chǎn)品的性能可靠性在相當大的程度上取決于印制電路板的質(zhì)量可靠性。電器部件插裝在印制電路板上以后，要進行自動焊接(波峰焊或浸焊)。在這些過程中若出現(xiàn)銅箔的起泡，甚至是焊盤、銅筒線條翹起以及導(dǎo)線脫落，除與印制電路板加工工藝不合理有關(guān)外，還與覆銅板耐浸焊性有關(guān)。國內(nèi)波峰焊的時間和溫度的上限為5 5/260 c ，通常采用2.5~4.5

　　5/230 - 250 c ，最佳條件一般在3 5/240 c附近，按照我國國家標準一般紙基覆銅板的耐浸焊性的指標是10 5/260 c ，即在10 5 以內(nèi)不分層、不起泡。

　　提高和穩(wěn)定覆銅板的耐浸焊性的重要性有如下幾點。

　?、匐娨暀C、錄音機等大部分的元器件等都插裝在印制電路板上，若因板的耐浸焊性差或不穩(wěn)定，就會使整個元器件以及印制板損壞或報廢并影響整個組裝生產(chǎn)線正常進行。

　?、谌粼谧詣雍附雍笪礄z查出印制板的該質(zhì)量問題，就會在整機組裝后，甚至自動焊接后未檢查出印制板的該質(zhì)量問題，造成更大的浪費和損失。

　?、塾行┱麢C廠發(fā)現(xiàn)一些印制板在過波峰焊中出現(xiàn)該質(zhì)量問題，有時就不得不采取降低焊接溫度、降低波峰沒人板的深度等措施。使焊料不能充分接觸焊盤，焊料流動性差，造成潤濕不良的缺陷，導(dǎo)致整機的質(zhì)量穩(wěn)定性降低。各覆銅板生產(chǎn)廠對浸焊性的質(zhì)量問題是非常重視的。這項性能的穩(wěn)定與平整度幾乎成為衡量同類紙基覆銅板質(zhì)量的兩大敏感性的重要項目。它直接嚴重影響著各生產(chǎn)廠的產(chǎn)品聲譽。

　　2. 在熱沖擊條件下，覆銅板起泡是界面嚴重破壞的結(jié)果紙基覆銅板是由溶液或熔融狀態(tài)的樹脂通過上膠(包括對粗化銅筒的涂膠)、壓制，與紙纖維強材料，銅箔固化成型在一起的復(fù)合材料。從板的結(jié)構(gòu)看，通過上述加工后，多種組分，就形成多種界面結(jié)構(gòu)。所指的界面，是樹脂與紙纖維增強材料的界面，膠粘劑與銅箔的界面，以及樹脂和膠粘劑通過熱壓產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)的整體與增強材料、銅錨各為一側(cè)的界面。

　　當樹脂與增強材料固化成一體時，樹脂基本會產(chǎn)生收縮，而且樹脂與紙纖維、銅箔的熱膨脹系數(shù)也相差很大，因此，在固化過程中各個界面上就會產(chǎn)生附加應(yīng)力。另一方面，巳固化成型的紙板，也會在外力、受熱作用下，產(chǎn)生板內(nèi)的應(yīng)力分布不均勻的情況，甚至在界面上某些部位集中了較高的應(yīng)力。所產(chǎn)生的上述兩種應(yīng)力，會使界面局部的化學(xué)鍵遭到破壞，引起板的內(nèi)部材料形成微裂紋。

　　在制板過程中，殘留在板界面的孔隙中的水分子以及一些低分子物也對界面的破壞造成很大的促進。

　　上述界面產(chǎn)生的附加應(yīng)力和界面間由于殘留的低分子物而產(chǎn)生的界面的裂紋孔隙，在熱沖擊條件下(即放入高溫的焊錫中) ，就會產(chǎn)生更大的集中應(yīng)力，破壞界面間化學(xué)鍵或機械嵌合，使界面的粘接強度很快下降，而界面間殘留的低分子揮發(fā)氣體體積不斷增大，活動能量也不斷得到補充和加強。這時，己遭到破壞的界面上的粘接力抵抗不住這些揮發(fā)氣體通過界面上裂紋、孔隙向外散發(fā)的內(nèi)部破壞的力，就會在薄弱的界面上發(fā)生銅箔和基板，或基板層間的局部分層、起泡。

　　紙基覆銅板在熱沖擊條件下，出現(xiàn)起泡問題，是界面遭受到嚴重破壞的結(jié)果。根據(jù)板的類型，樹脂配方，制造工藝條件不同，界面結(jié)構(gòu)的破壞形式略有差異。在做耐浸焊實驗中，其起泡的形狀、分布瞬時發(fā)生的變化也是不同的。當用的樹脂分子量分布或固化交聯(lián)較均勻，樹脂較純清時，其板內(nèi)界面應(yīng)該是均勻的，試樣放入焊錫中維持不起泡的時間是較為一致，起泡一般出現(xiàn)個別的大泡，起泡瞬間伴有響聲，爆發(fā)力大。樹脂中含有少量雜質(zhì)時，測浸焊時會出現(xiàn)個別大的泡。雜質(zhì)破壞了連續(xù)的界面層，甚至可把上膠紙層面墊起一個深深的凹陷，在它的周圍空隙中易聚積較多的氣體和應(yīng)力，造成界面較大的缺陷，測定數(shù)據(jù)分散性較大。增強材料含有較大的雜質(zhì)(如不榕的化學(xué)纖維塊，較大較硬的紙漿塊等)也會出現(xiàn)這種破壞界面層現(xiàn)象。若在測浸焊過程中試樣銅錮在同一瞬間普遍出現(xiàn)均勻分布，直徑差異不大的泡，一般是界面存有低分子(揮發(fā)物)太多;或者是樹脂普遍固化交聯(lián)不好，層間粘接力差。這樣以來化學(xué)鍵在高溫條件下沒有什么抵抗其破壞應(yīng)力的能力，界面結(jié)構(gòu)很快被嚴重破壞了。在測浸焊中，若試樣在邊緣有一排小泡出現(xiàn)，可能是由于板的半成品或成品吸潮，界面孔隙中進入水分引起的。進入的水分子不但擴大了孔隙的空間，而且在熱沖擊條件下，產(chǎn)生蒸汽使界面上的孔隙發(fā)生傾向于增大、擴展的變化。有的試樣放入較小的焊錫槽測定時，出現(xiàn)焊錫溫度突然下降2-3 'c的情況，可能是該板界面的裂紋、孔隙較多，受熱后迅速擴展應(yīng)力，吸收活動能量而造成的。一般這種板其耐浸焊性偏低且不穩(wěn)定。研究上述板在熱沖擊下界面遭到嚴重破壞即起泡的不同特點，對于我們分析、找出諸破壞因素的主要因素，調(diào)整或改變生產(chǎn)工藝條件，以及新產(chǎn)品板的樹脂配方的設(shè)計都是有很大的幫助和啟發(fā)。

　　3. 提高和穩(wěn)定耐浸焊性的一些措施

　　提高和穩(wěn)定紙基覆銅板的耐浸焊性，就要盡量消除和減少在板的成型和高溫下會破壞各界面結(jié)構(gòu)的諸因素。在制造覆銅板過程中，應(yīng)注意以下各點。

　?、巽~箔要有穩(wěn)定的較好的粗化處理層。

　?、阢~箔膠粘劑要有一定的耐熱性和高粘合性。有時兩者在膠粘劑配方選擇、研制中是相互矛盾的，但兩者都要達到一定高的程度。

　　③樹脂在固化交聯(lián)時要均勻性好，縮合水產(chǎn)生的少，低分子揮發(fā)物少。并應(yīng)有較高的

　　交聯(lián)密度，為此采用兩種或兩種以上的復(fù)合催化劑為宜，且樹脂制造工藝應(yīng)嚴格控制，在樹脂制造過程中，尤其在熱加工脫水時一定不要將膠液抽到冷凝器中，使冷凝器堵塞。如果冷凝器堵塞或部分堵塞，脫水時間非常長，這時上層水很難脫出，進而造成膠包水、水包膠，如果用這種樹脂去上膠壓板，不僅影響耐浸焊性，同時覆銅板也會產(chǎn)生嚴重翹曲。如何解決這個問題?辦法一是，樹脂操作時操作者一定精心操作，不可有絲毫麻痹，而將膠液抽到冷凝器中;辦法二是，在反應(yīng)釜蒸發(fā)器上安裝一個阻膠器或在回流裝置上安裝一個緩沖罐;辦法三是，經(jīng)常檢查冷凝器，看一看是否有膠液堵塞現(xiàn)象，如遇有堵塞現(xiàn)象，及時疏通清理干凈。若采用兩次上膠工藝，其一次上膠紙揮發(fā)物要盡量控制低，二次必須是疏水性的。

　?、軜渲械闹鷦?主要是阻燃劑、增塑劑、固化促進劑等) ，要選擇揮發(fā)性小，耐熱性高的。阻燃劑中反應(yīng)型優(yōu)于添加型，可選擇合適的偶聯(lián)劑加入樹脂中，以提高耐熱性或提高濕態(tài)粘合性。

　　⑤要考慮樹脂和銅箔膠粘劑固化時間(膠化時間) ，反應(yīng)交聯(lián)的匹配。有兩側(cè)加上膠玻纖布的紙基覆銅板，還應(yīng)注意兩種樹脂的膠化時間和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的匹配。

　?、萆夏z紙揮發(fā)物的大小，對板的耐浸焊性有很大的影響。要保證上膠紙有較低的揮發(fā)物指標，但同時也不能一味壓低揮發(fā)物，而把可溶性(或流動度)控制得太小，影響界面的粘合性。上膠烘箱溫度設(shè)計，要有較適宜不同樹脂特點的溫度層次。同時要注意上膠紙浸清、干燥的均勻性，并防止殘留雜物。

　?、弑ＷC上膠紙的貯存條件(一般溫度應(yīng)在20-25 'c ，相對濕度在35% 以下為宜) ，減少貯存期。含有一定極性基團的酣醒樹脂的上膠紙在貯存期間吸收空氣中的水分子(吸潮, )直觀表現(xiàn)在其上膠紙揮發(fā)物的增大，對板的耐浸焊性會造成很大的威脅。

　?、鄻渲圃?、上膠紙的生產(chǎn)以及壓制工序中配料、疊合過程都要防止雜質(zhì)的混入。生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的凈化清潔，對產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量也至關(guān)重要。

　?、釅褐七^程中的壓力、溫度要合適。壓制溫度過高，會破壞界面的化學(xué)鍵，造成熱分解反應(yīng)。壓制溫度低、壓力小，會造成固化交聯(lián)不好，它們都會影響板的耐浸焊性。壓制時還要注意壓機熱板中部和周邊的溫度應(yīng)基本保持一致。在夏季潮濕氣候條件下，配好的料坯，不及時壓制，也會造成料邊緣吸潮，影響耐浸焊性。

　?、鈨蓚?cè)加上膠玻纖布的紙基覆銅板，其浸焊性有獨特的性質(zhì):其一，此類板的脫蠟玻纖布與紙纖維之間的樹脂界面，主要是通過點、格狀形式粘接交聯(lián)的，這種樣式比起紙板的片、層狀粘接附著力是偏弱的。其二，脫蠟布易吸潮。玻纖布的浸透性不如紙纖維。其三，上膠玻纖布和上膠紙一般為兩種配方樹脂，要達到樹脂整個界面的均勻一致是有限的。由于上述原因，此類板在制成成品后，在潮濕條件下，板的耐浸焊性下降幅度大。因此一方面要注意包裝防潮，又要注意將此類板耐浸焊性的實測值要做出高于指標的幾倍，以有保險余量。