层压机是当前覆铜板生产必不可少的设备,叠合在一起的粘结片和铜箔在层压机中受热受压,粘结片上面的胶粘剂融熔而将粘结片与铜箔粘结成一个整体。当前玻纤布覆铜板多数以环氧树脂作粘结剂,而纸基覆铜板多数以酚醛系树脂作为粘结剂。
环氧树脂是分子式中含有2个或2个以上环氧基-ch-ch的一类高分子化合物。由于环氧树脂分子结构中含有环氧基、羟基,使其具有很强的反应活性和粘合性。环氧树脂固化是由环氧基开环交联,属于加成聚合反应,理论上,其固化过程没有水和低分子物产生。酚醛树脂是由酚类物质(最常用苯酚)和甲醛缩聚而成,其固化过程是分子间羟甲基脱 去一个水分子以次甲基键连接,属于缩聚反应。由于酚醛树脂合成过程是一个很复杂的反应过程,聚合物中含有相当比例的未反应的酚类和醛类物质(称为游离酚和游离醛)及部分低分子物。这些成分在酚醛树脂固化过程中不参加反应,加上固化过程缩合出来的水,都要释放出来,这些成分称之为挥发份。挥发份对覆铜板性能有很大负面影响,特别是覆铜板在热态下或进行焊锡处理时,会产生基材分层或铜箔鼓泡、脱离等严重质量事故。因此,在覆铜板生产过程中基材上胶及层压工艺,都采取一系列工艺措施,以保证生产出来覆铜板性能符合pcb制程要求。如基材上胶,粘结片挥发分需控制在某一技术指标以下。在层压过程中,施以较高压力,让融熔胶粘剂更多地渗入到增强材料纤维中去,也同时把纤维间残存气体、水分及胶粘剂上易挥发成分及树脂固化过程中缩合出来的水气排除出去。由于酚醛类树脂含有较多的挥发份,固化过程又有水产生,所以层压时需要用更高压力。通常,环氧玻纤布基覆铜板压制单位面积压力在4.5-6mpa,而酚醛纸基覆铜板压制单位面积压力需要10-12mpa,以尽量把挥发份赶走或压缩凝聚起来,使基板各层间有紧密的粘接,使其不存在孔洞、气隙,使产品机械性能、电性能及pcb制程工艺性能得到切实保证。但过高的层压压力,会增加层压制品内应力,会增大基板翘曲度,甚至会把基材压裂。当采用真空层压机来压制覆铜板时,由于挥发份,低分子物较易排除,产品成型压制压力可以大大降低,而基板层间粘合性仍非常好,基板机械性能、电性能、pcb工艺性能均有所提高。而且由于压制压力降低,减少了基板内应力,提高了基板的平整度。因此真空层压机被广泛地应用于玻纤布基覆铜板压合及pcb多层板压合。如fr-4产品采用真空层压机压制,其压制单位面积压力可以降低到2-3mpa,比非真空层压机压制压力低了一半,基材性能,平整度比非真空层压生产产品有所提高。由于真空层压有如此明显的优点,使国内好些fr-4覆铜板生产厂将非真空层压机改成真空层压机。但目前国内ccl行业用真空层压机来生产纸基覆铜板厂家仍很少。这与传统观念认为纸基覆铜板比较低值,真空层压机比较昂贵等有一定的关系。
纸基覆铜板在压制成型时,为了便于水气和低分子等易挥发成分排除,在到达高压前有些厂采用"卸压"放气工艺,即将压力松掉甚至将已闭合压机略为松开,然后马上"回压"让制品中挥发份排出,在压机松压时可以听到气体被骤然释放而产生的甚大的声音--"啪",这充家不赞同采用"卸压"放气这种做法,认为这种做法对压机的管路和阀件损害较大。为了解决这一问题,好些新型层压机都设置有"脉动"功能,它可以进入层压菜单中,在脉动功能启动时,它通过数次自动压力下降、回升过程,让制品中可能存在的水气、低分子物排除出去。起到既排气又不损伤设备目的。而且"卸压"放气是在层压进程接近高压点进行的,为了避免板面出现干花等质量问题,操作过程需快速操作,操作者应很熟练。如果采用具有"脉动"功能层压机,就不用担心这一问题了。
当前纸基覆铜板层压有二种形式,一种是镜面板略大于粘结片,这种形式与fr-4层压形式相类似。一种是镜面板小于粘结片,在八十年代我国引进日本纸基覆铜板生产技术时,带来这一种层压形式并被不少厂家所采用。采用这种层压形式时,为了使基板不产生白边角和把挥发份排除,更需较高的成型压力。但过高成型压力会破坏增强材料纤维结构,很容易产生基材被压裂现象,对基板平整度也带来负面影响。因此,纸基覆铜板层压成型也很有必要采用真空层压技术,以使酚醛系树脂在固化进程产生的水气、低分子物易于排除和降低成型压力,提高基板平整度。在日常产品质量检验中发现,用非真空层压机压制的产品,基板耐焊性是中间部位高于四周部分,而且相差比较大。这与粘结片在热压成型过程中,树脂流动是从板中心向四周呈辐射形相关,在高压下,随着树脂的流动,大部分未排除到板外的水气和低分子物被凝聚在基板四周,而造成基板边缘部位耐焊性低于基板中间部位。如果采用真空层压机压制,则在压制过程中被挤到基板边缘部位的水