外层压不流胶半固化片板制作方法的研究.pdf
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1、2023春季国际PCB技术/信息论坛374智能制造与机械加工技术 Intelligent manufacturing and Machining technology 外层压不流胶半固化片板制作方法的研究Paper Code:S-084汪 升 李宇健(生益电子股份有限公司,广东 东莞 523127)摘 要 客户为解决电源控制板3500V以上耐压,要求外层焊接面压合不流胶半固化片替代阻焊油墨设计,该类产品板设计在溢胶/偏移量控制、图形填胶能力及PP粉控制方面带来极大的挑战。实验表明,使用凝胶时间10s的不流胶半固化片,在一定的压合条件下,可有效地控制溢胶上焊盘和避免图形填胶空洞问题;此外,使用不
2、铆合的铆钉在压合排板时固定不流胶半固化片,可有效地减少PP粉产生,从而降低焊盘上残留PP粉缺陷比例。关键词 不流胶半固化片;溢胶/偏移量;PP粉;压合空洞 中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2023)增刊-0374-11 Study on the manufacturing method of no flow PP board with outer pressureWang Sheng Li YuJian Abstract In order to solve the withstand voltage of power control board above
3、3500V,the customer requires the outer pattern surface to press no flow PP instead of the solder resist ink design.This type of product board design brings great challenges in the aspects of glue overflow/offset control,pattern glue filling ability and PP powder control.The test shows that using no f
4、low PP with a gel time of 10s can effectively control the glue spilled on the pad and avoid the problem of pressing void in the pattern under certain pressing conditions.In addition,the use of non riveting rivets to fix PP sheets when pressing the plates can effectively reduce the generation of PP p
5、owder so as to reduce the rate of residual PP powder defects on the pad.Key words No Flow PP;Glue Overflow/offset;PP Powder;Pressing Void0 引言随着电动汽车不断地发展,其与燃油车最大的区别是使用电池供电来驱动驾驶,而如何高效、智能化的支配与管理电池,需使用到电源控制线路板。该产品板与常规的消费类或通信类板最大的区别在于对表面绝缘有着较高的品质要求,以保证电动汽车驾驶者的人身安全。常规板对绝缘性能要求出其自身层与层之间的介质耐压和不同网络PTH孔壁之间、PTH
6、孔壁与导体之间以及导体与导体之间的绝缘阻值要求,而此产品板受外界高电势位与自身低电势位之间的电势差,需承受3500V以上表层介质耐压。客户鉴于外层阻焊难以满足此要求,故要求焊接面图形通过压合PP替代阻焊油墨,而此类设计之前未有相关研究,处于行业空白领域,完全出于客户提出的一种创新设计,给PCB制造厂带来一种新的机遇与挑战。375智能制造与机械加工技术 Intelligent manufacturing and Machining technology2023春季国际PCB技术/信息论坛由于此类板之前厂内未有相关加工经验,根据材料供应商提供的压合参数,首次打样先试投4块板(压炉一开口数量),发现
7、有填胶空洞和焊盘上PP粉残留问题,见图1和图2,缺陷比例均为100%。图1 压合空洞缺陷(左侧为表观图,右侧为纵切片图)图2 焊盘上残留PP粉缺陷1 原因分析1.1 设计分析1.1.1 产品设计信息如图3,此板焊接面除插件孔及其焊环、光点标记和NPTH孔外,其余位置图形包含PTH过孔均处于PP覆盖区域,PP覆盖图形边缘距离B=0.2 mm,PP边缘距离插件孔焊环A=1.0 mm,PP边缘与阻焊油墨边缘相切,PP覆盖区域的过孔均采用树脂塞孔设计,外层要求使用1080 PP,外层面铜厚设计55 m。1.1.2 产品关键流程设计树脂塞孔外层线路外层AOI/VRS阻焊大板电测PP激光外形棕化压合去棕化
8、膜沉金二钻1.1.3 产品设计难点及策划方案根据外层压不流胶半固化片特殊特性设计,此产品设计难点及策划方案见表1。1.2 鱼骨图分析1.2.1 压合空洞鱼骨图如图4,针对压合空洞的可能原因从人员、设备、物料、方法、环境五方面进行头脑风暴分析。1.2.2 焊盘上残留PP粉鱼骨图如图5,针对焊盘上残留PP粉的可能原因从人员、设备、物料、方法、环境五方面进行头脑风暴分析。2023春季国际PCB技术/信息论坛376智能制造与机械加工技术 Intelligent manufacturing and Machining technology 1.3 要因排查1.3.1 压合空洞关关键键控控制制项项目目 设
9、设计计难难点点 策策划划方方案案 溢胶上焊盘和填胶空洞 PP边缘距离插件孔焊环A=1.0 mm,外层设计面铜厚55 m,而外层图形之间填胶与边缘溢胶呈正相关性,即填胶效果越好,溢胶量越大,如何权衡溢胶和填胶困难 1)使用A(NF10)_1080_RC67%PP(NF10指No FlowPP凝胶时间10 s);2)压合参数:升温速率(2.0-2.5)/min,转压点(80-100),最大压力400 psi,高温持续时间60 min;3)PP采用小块预叠+铆钉铆合;焊盘上残留PP粉 外层焊接面压合PP和插件孔焊盘与PP覆盖区域存在高低差,压合排板清洁困难 1)使用高固化度的PP;2)采用UV切割P
10、P外形;3)过程搬运PP需使用胶框平放,PP之间采用离型膜隔开;4)铆合和排板时采用腊布+黏尘辘复合清 洁。表1 产品设计难点及策划方案图3 产品结构及相关设计示意图图4 压合空洞鱼骨图377智能制造与机械加工技术 Intelligent manufacturing and Machining technology2023春季国际PCB技术/信息论坛结合过程关键控制点跟进,对压合空洞缺陷产生的可能原因进行逐步排查,具体见表2。表2 压合空洞要因排查图5 焊盘上残留PP粉鱼骨图表2压合空洞要因排查序序号号可可能能原原因因确确认认内内容容检检查查结结果果是是否否需需验验证证1温湿度异常压合无尘室温
11、湿度是否在管控范围内检查温湿度表,均在管制范围内否2压合参数设计不合理通过板面四角一中缺陷分布和溢胶/偏移量大小,以及料温曲线和切片分析存在压合空洞问题,插件孔位置最大溢胶量0.397 mm是3PP 规格设计不合理切片分析奶油层是否足够,导体之间或基材位是否存在填胶不良无奶油层不足问题,因与压合参数相关联,需进一步排查是4缓冲材料设计不合理排版方式 18 张牛皮纸+钢板+三合一+铝片+铜箔+线路板+铜箔+铝片+钢板+18 张牛皮纸和覆形效果是否异常有一定的覆形效果,三合一选用较厚的150 m(说明:覆形效果太好会影响介厚均匀性,从而影响介质耐压)否5压合无排气通道切片分析有无气泡型空洞无气泡型
12、空洞否6PP流胶度不够PP有无过期、RF值和凝胶时间是否覆盖IQC检测规格要求范围内PP无过期,RF值和凝胶时间均符合要求否7面铜镀过厚设计面铜55 m实际切片铜厚(5060)m,符合要求否8排板叠层高度错误排板高度是否高出摁压状态下的防滑夹高度排板高度高出摁压状态下的防滑夹高度+两三块钢板厚度否9压合程式选错压合程式与设计程序是否相同压合程式与设计程序相同否10PP叠错检测PP来料树脂含量、RF、凝胶时间是否符合PP来料树脂含量、RF、凝胶时间均符合否11热盘传热不良检查料温曲线温度是否异常温度无异常否12压机液压系统故障检查料温曲线压力是否异常压力无异常否13压接真空度异常检查压机参数是否
13、异常真空度无异常否2023春季国际PCB技术/信息论坛378智能制造与机械加工技术 Intelligent manufacturing and Machining technology 1.3.2 焊盘上残留PP粉结合过程关键控制点跟进,对焊盘上残留PP粉缺陷产生的可能原因进行逐步排查,具体见表3。表3 焊盘上残留PP粉要因排查综上,影响压合空洞的可能要因为压合参数设计不合理和PP规格设计不合理;影响焊盘上残留PP粉的可能要因为无尘室颗粒物超标、铆合预叠方式不合理、棕化表面吸附力强、板面存在高低差,压合排板清洁困难、未按要求清洁、铆机吸尘不足。2 实验验证序序号号可可能能原原因因确确认认内内容
14、容检检查查结结果果是是否否需需验验证证1无尘室颗粒物超标压合无尘室铆机房 PP 粉是否有悬浮在空中压合无尘室铆机房 PP 粉有悬浮在空中,交叉污染严重,刚用酒精布清洁的台面,使用黏尘辘后仍有PP粉粘附是2PP 运输工具不合理PP UV切割后是否使用胶框平放和内层平台车运输PP UV切割后有使用胶框平放和内层平台车运输否3铆合预叠方式不合理1)PP是否有铆偏后拱起,铆合时是否使用销钉固定未铆合孔;2)铆钉开花和铆钉帽的位置是否有PP粉末1)因铆机台面是铁氟龙材质的横条隔空,打第一颗铆钉时其它位置的销钉容易被顶撞横条或人员漏放,导致 PP铆偏后拱起;2)在铆钉开花和铆钉帽的位置使用黏尘辘清洁后,有
15、明显的 PP粉粘附在黏尘滚辘上是4棕化表面吸附力强将 PP 粉撒在棕化铜面上,然后叠放板一段时间后使用腊布+黏尘辘清洁黏尘辘第二次清洁仍有 PP粉黏附是5来料 PP粉末多材料商运输过来的 PP 表面上或边缘是否有明显 PP粉残留PP边缘有轻微的 PP粉残留否6板 面 存在 高 低差,压合排板清洁困难插件孔位置是否可使用黏尘辘清洁因1080 PP较薄且脆,黏尘辘清洁时容易将PP黏起或脆化发白是7未按要求清洁压合排板时,元件面是否有使用黏尘辘横竖交叉两次清洁;焊接面是否使用腊布+黏尘辘复合清洁元件面有使用黏尘辘横竖交叉两次清洁;焊接面实际未做清洁(说明:使用黏尘辘会将 PP黏起或脆化发白,使用腊布
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