黄信泉压板程序参数对管位的影响.docx
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黄信泉压板程序参数对管位的影响
依利安达（广州）电子有限公司
第四届培训工程师
毕业论文
题目：
压板程序参数对管位的影响
作者：
黄信泉
导师：
关心元
日期：
2001/12/27
目录
前言…………………………………………………………………….3
实验部分…………………………………………………………………4
1.实验方案的设计………………………………………………………4
2.实验……………………………………………………………………6
2.1试验制作中的要求………………………………………….………6
2.2试验设计中应用的压板程序参数…………………………………7
2.3结果分析……………………………………………………………9
2.4制板的品质………………………………………………………14
2.4.1制板的表面品质情况…………………………………………14
2.4.2制板的Tg值……………………………………………….……15
2.5小结……………………………………………………………15
2.6建议及改善措施……………………………………………………15
致谢…………………………………………………………………16
前言
以电子计算机为核心，以微电子技术为依托的电子信息产业迅速发展，使得整个电子行业突飞猛进。
九十年代后期，全世界电子产品在年增长率为13%左右这一万众瞩目的现实下，使电子产业成为世界上最大产业。
目前电子产品正向着“簿轻短小”化、多功能化、高性能化、低成本化发展。
电子产品和电路组装技术的发展，推动了印制电路板制造技术向着高密度布线和高层板方向发展，同时也向着图形精细，孔径微小和导线窄间距发展。
随着客户要求不段上升，公司的制造技术水平也在不断地上升、发展，为了在制作过程中有效地控制制板的质量和合格率，以及为各个工序提供一个制作尺寸标准，从双面板到四层板直至高层板的制作中，制板的尺寸稳定性成了我们制作过程中控制的主要参数之一。
目前，通过ID孔来衡量制板的尺寸稳定性，制板的尺寸变化直接的反映在管位的变化。
因此，管位问题也就成为公司目前制作过程中的一个主要控制因素。
对于制板管位问题的控制，一直以来是在内层制作过程中的难点，尤其是近年来，高层板的订单增加和公司旧线压机的老化等问题的出现，使得管位问题成为一个不稳定因素。
当然，影响管位的因素有很多，材料的膨胀系数、铜箔的膨胀系数、prepreg的膨胀系数以及材料和prepreg在纵横方向上的膨胀率不同等因素影响到制作过程中出现的材料收缩不同，同时在公司制作流程上药水、机器参数的设定等也可能对材料的收缩有影响。
目前内层对于管位不合格的制板，采用的处理方式为试钻，这既影响公司的正常制作，又影响到生产效率等。
为了有效地控制制板的管位问题尤其是在压板过程中对管位影响规律进行探索，提出了本论文的目的，就是期望通过本次实验设计能够掌握到压板程序对管位的影响因素，探索在制作过程中的有效控制管位的最佳参数组合，来作为内层PS工序制作中参数设定的依据，使得管位收缩问题成为一个可受控参数。
实验部分
1.实验方案的设计
在实验过程中，对管位的影响因素进行确定，为了避免机器的不稳定因素对实验结果影响，全部实验都在新压板线进行。
我们摸索到在压板过程中对材料尤其是树脂的特性在压板过程中的变化有影响，确定了以下四因素为影响因素：
1）在压制过程中物料的升温速率。
物料的升温速度表述为物料的温度从80℃上升到130℃所需要时间的比值。
随着升温速率不同的物料在压板的过程中出现的特性（流胶、凝胶时间不同）这样就可能影响到材料的收缩性。
2）施加饱压时物料的温度。
通过设定物料的升温速率情况，在制作过程中，依据在一定的物料温度下进行加压。
3）饱压的大小。
物料受到饱压大小影响物料在该阶段树脂流动性好坏。
4）冷压时间。
当制板从热压炉热压完毕后进入冷压机进行冷压，设定不同的冷压时间，使制板在不同的时间内冷却，考察冷却时间对管位的影响有多大。
根据以上四因素设定两个水平进行实验设计，采用DOE设计方法，考虑到1）、2）、3）之间可能存在相互影响，选用L8（24）表进行试验设计。
表1为L8（24）正交表。
其中：
A表示升温速度；B表示施饱压时物料的温度；C表示饱压的大小；D表示冷压时间。
表2为相应的4水准的两水平实验的参数表。
表1.L8（24）试验设计表
试验序号
A
B
C
D
AB
AC
BC
1
-1
-1
-1
-1
+1
+1
+1
2
-1
-1
+1
+1
+1
-1
-1
3
-1
+1
-1
+1
-1
+1
-1
4
-1
+1
+1
-1
-1
-1
+1
5
+1
-1
-1
+1
-1
-1
+1
6
+1
-1
+1
-1
-1
+1
-1
7
+1
+1
-1
-1
+1
-1
-1
8
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
表2.在本试验设计中的表头设计
A
B
C
D
升温速度
℃/min
施饱压时物料的温度℃
饱压的大小N/qcm
冷压时间
min
-1
+1
-1
+1
-1
+1
-1
+1
1.50
2.0
100
120
220
320
30
60
2实验
依据前面的DOE试验设计，分别进行了以上的8个试验。
2．1试验制作中的要求
2.1.1试验所用的的制板为P42560C01，板料供应商为PIM。
2.1.2排版方式为H4L*27.5（1/1）4L*2H，prepreg供应商为PIC。
2.1.3排板要求为：
在新线压机压板，采用1排2方式，上下个20张牛皮纸，在压制过程中安装测温探头对物料的温度进行测量。
2.1.4压板后用808机钻长边和宽边的ID孔，用编程机测量ID孔的距离。
2.2试验设计中应用的压板程序参数
根据前面的DOE设计的4因素2水平，在压板过程中，采用了如表3的程序参数组合进行压板。
表3压板参数程序组合表
参数
步骤
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
时间
min
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
温度
℃
-1
140
150
160
170
180
190
210
200
200
200
170
130
1
140
155
170
185
200
210
200
200
200
200
170
130
物料温
度与饱
压大小
N/qcm
-1，-1
60
100
150
220
220
220
220
220
220
220
220
220
-1，+1
60
100
200
320
320
320
320
320
320
320
320
320
+1，-1
60
100
150
150
220
220
220
220
220
220
220
220
+1，+1
60
100
150
200
320
320
320
320
320
320
320
320
冷压
bar
-1
100
100
100
1
100
100
100
100
100
100
在试验中对每个试验的升温情况进行了跟踪测试。
图1为第7号实验的升温、加压及物料实际温度曲线图，图2为第3号实验曲线图。
从图1中可以看出，该试验设定的升温速率为2.0℃/min，实际测到的物料升温速率为1.92℃/min，同时可以看出当压力达到饱压220N/qcm时物料的温度为113℃。
从图2可以看出实际升温度速度为1.72℃/min，施加饱压时物料的温度为122℃。
图1第7号试验升温曲线、加压曲线和plant温度曲线图
图2第3号试验升温曲线、加压曲线和plant温度曲线图
注：
紫色曲线为物料的实际温度曲线红色曲线为实际压力曲线
浅蓝色曲线为设定的plant温度曲线绿色曲线为设定的压力曲线
兰色曲线为实际plant温度曲线黄色曲线为真空曲线
从图1和图2的升温曲线趋势可以知道在试验中的实际因素水平为A：
升温速度为1.72℃/min、1.92℃/min
B：
施加饱压时物料的温度分为升温速度为2.00℃/min时，温度为113℃、96℃；在物料升温速度为1.72℃/min时，物料温度分别为122℃、104℃。
2.3结果分析
将12块编号制板进行压制后测管位，比较压板前后板管位变化值，同时将12块板的数据进行处理。
表4为2号试验数据处理示例。
同理将其他7个试验的数据处理得到压板前后管位变化值及相对于压板前的变化百分率列于DOE试验设计表格中。
如表5、表6所示。
表4第2号试验数据
制板号
BO后ID孔宽边长
PS后宽边长
前后变化
相对BO变化百分率
2面
3面
（2+3）/2
1
15.7645
15.7631
15.7638
15.7613
0.0025
0.0159
2
15.7636
15.7628
15.7632
15.7590
0.0042
0.0266
3
15.7637
15.7632
15.7635
15.7619
0.0015
0.0098
4
15.7634
15.7636
15.7635
15.7616
0.0019
0.0121
5
15.7638
15.7634
15.7636
15.7624
0.0012
0.0076
6
15.7640
15.7632
15.7636
15.7599
0.0037
0.0235
7
15.7643
15.7630
15.7637
15.7611
0.0025
0.0162
8
15.7639
15.7631
15.7635
15.7597
0.0038
0.0241
9
15.7642
15.7635
15.7639
15.7612
0.0027
0.0168
10
15.7634
15.7643
15.7639
15.7610
0.0029
0.0181
11
15.7632
15.7637
15.7635
15.7620
0.0014
0.0092
12
15.7636
15.7630
15.7633
15.7608
0.0025
0.0159
Max
15.7643
15.7643
15.7639
15.7624
0.0042
0.0266
Min
15.7632
15.7628
15.7632
15.7590
0.0012
0.0076
Max-min
0.0011
0.0015
0.0007
0.0034
0.0030
0.0190
Average
15.7637
15.7633
15.7635
15.7610
0.0026
0.0163
表4第2号试验数据（续表）
制板号
BO后ID孔长边长
PS后长边长L
前后变化
相对于BO后百分率
2面
3面
（2+3）/2
1
17.6677
17.6677
17.6677
17.6656
0.0021
0.0119
2
17.6677
17.6678
17.6678
17.6658
0.0019
0.0110
3
17.6672
17.6675
17.6674
17.6665
0.0008
0.0048
4
17.6684
17.6676
17.6680
17.6669
0.0011
0.0062
5
17.6678
17.6678
17.6678
17.6666
0.0012
0.0068
6
17.6683
17.6679
17.6681
17.6656
0.0025
0.0141
7
17.6682
17.6683
17.6683
17.6673
0.0009
0.0054
8
17.6680
17.6679
17.6680
17.6657
0.0022
0.0127
9
17.6684
17.6679
17.6682
17.6676
0.0005
0.0031
10
17.6676
17.6677
17.6677
17.6676
0.0001
0.0003
11
17.6664
17.6659
17.6662
17.6659
0.0003
0.0014
12
17.6660
17.6660
17.6660
17.6659
0.0001
0.0006
Max
17.6684
17.6683
17.6683
17.6676
0.0025
0.0141
Min
17.6660
17.6659
17.6660
17.6656
0.0001
0.0003
Max-min
0.0024
0.0024
0.0023
0.0020
0.0024
0.0139
Average
17.6676
17.6675
17.6676
17.6665
0.0011
0.0071
由表5可以看出因素D冷压对宽边管位变化影响最大为显著因素，AB之间存在显著相互影响关系。
由表6可以看出因素D冷压对长边管位变化影响最大为显著因素，AC之间存在显著相互影响关系。
造成上述原因，与物料本身的性质有关。
基材和玻璃纤维布的横向和纵向膨胀系数不同，造成了收缩不同。
当物料从热压机中的高温130℃，转移到温度为20℃的冷压机冷压，随着冷压时间的不同物料最终降到温度也就不同，冷压时间不同物料降温速度就不同，从表5、表6中可以看出60min的冷压时间更有利于降低物料温度，降温速度慢。
从物料内部的应力来说，降温速度慢物料的内应力可以得到充分的释放，使物料的变化降低到最小即管位变化最小。
故延长冷却时间有利于稳定制板的管位。
对于各因素之间的相互影响，热压和冷压是在两个不同阶段进行的，认为在这两个不同阶段之间各因素相互影响很小，可以将冷压视为独立的因素。
而在热压过程中，物料的升温速率、饱压及饱压时物料的温度之间存在一定的相互影响关系。
从表5中可以看出在影响宽边的管位变化因素中相互影响最为显著为AB即物料的升温速度与饱压时物料的温度之间存在明显的相互作用。
而在表6中可以看出在影响长边的管位变化因素中相互影响最显著为AC即升温速度与饱压时间存在明显相互作用。
具体的原因将在后期的试验中进行探讨。
从各组实验设计所得的结果，从表5可以看出对制板宽边管位变化率最小组合实验第6号试验。
从表6可以看出对制板长边管位变化率最小的组合实验为第5号实验。
在综合考虑长边和宽边变化率可以选定第5号实验为最佳组合实验，即在升温速度为1.72℃/min、加饱压时物料的温度为102℃、饱压大小为220N/qcm和冷压时间为60min时制板的管位变化率最小。
2.4制板的品质
为了评价实验设定程序参数制板的品质情况是否达到要求，对每个实验制板的表面品质和制板的耐热性能进行了测试。
2.4.1制板的表面品质情况
对所有实验制板表面进行观察，发现所有制板表面品质无板皱、白点、席纹和气泡等板面表面缺陷。
2.4.2制板的Tg值
将每个实验制板送实验室测制板的Tg值和热冲击性实验，实验结果如表7所示。
表7各实验制板的Tg值
从表7中可以看出所有实验制板Tg均在135℃以上，且同一实验制板的△Tg值不超过4℃，可以看出制板是可以接受的。
同时对制板进行热冲击爆板试验，结果显示在本次试验中的所有制板的热冲击爆板试验结果是可以接受，是达到要求的。
从上述制板的两种性质合格来看，本次试验设计中程序参数设定是可以接受的。
2．5小结
2.5.1在压板程序参数设定中，对制板管位变化影响最显著的因素为冷压时间的长短，冷压时间的增长有利于改善制板的管位变化。
2.5.2在压板程序参数的设定中，升温速度、饱压时物料的温度及饱压的大小因素之间存在相互影响的关系。
2．6建议及改善措施
针对本次试验的结果，对于目前在生产线上的压板程序参数提出下列建议和改善：
1）根据实验的结论，增加冷压时间有利于制板的管位稳定。
目前在实际生产中的冷压时间为50min，这是比较合理。
要求生产部在生产制作中不可随意的减少冷压时间，以保证有效控制制板的管位稳定性。
2）在设定压板程序时，设定的升温速度不宜太快，速度过快对制板的管位有影响。
同时对于目前的压板程序的升温速度进行跟踪测试，通过试验制定升温速度的控制范围。
目前在新线常用的Rambus程序的升温速度为1.67℃/min。
3）对改善制板管位，要在整个制作过程中进行管位的控制，从菲林的制作到压板等各个工序必须做到对管位的情况进行控制和跟踪测试，以便及时的将管位不合格的制板在第一时间进行处理，以降低后工序的管位压力。
致谢
在本次论文的进行中，得到了导师关心元、郑贵江的悉心指导，两位导师不但在工作上给予我帮助，而且还在生活上给予我无微不至的关怀，在此表示深深感谢。
同时我还要感谢在生产实习到论文的试验进行中给予我帮助的刘天文先生。
最后，我感谢各位同事在工作中给我的帮助。
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