覆銅板表面油點(diǎn)缺陷成因分析

2020-05-19 12:01:49 248

覆銅板表面油狀污點(diǎn)，是覆銅板表觀(guān)的重要缺陷，此缺陷是影響PCB客戶(hù)使用質(zhì)量的重要隱患之一。本文基于覆銅板表面油狀污點(diǎn)缺陷的認識，從形成機理和形成過(guò)程探討此缺陷的形成，并探討解決方法。

1 前言

覆銅板（CCL）是由基板、銅箔和粘合劑構成的，基板是由高分子合成樹(shù)脂和增強材料組成的絕緣層板；在基板的表面覆蓋著(zhù)一層導電率較高、焊接性良好的純銅箔。覆銅板是印制板的基本材料之一。覆銅板的質(zhì)量對印制板使用有明顯影響，印制板對覆銅板的性能要求主要來(lái)自印制電路板加工性能要求，元器件安裝方面的性能要求，整機產(chǎn)品運行方面的性能要求?？梢哉f(shuō)，覆銅板的性能對印制板有非常重要的影響。覆銅板的性能包括表觀(guān)質(zhì)量、耐熱性、翹曲、熱傳導性、環(huán)境特性等等，最基本的是覆銅板的表觀(guān)質(zhì)量。表觀(guān)質(zhì)量的好壞，會(huì )影響印制板的合格率、開(kāi)路、短路等。例如覆銅板表面膠跡會(huì )影響印制板蝕刻不盡和短路；凹點(diǎn)會(huì )影響印制板斷開(kāi)路等等。

近期，我們發(fā)現一種覆銅板表觀(guān)很少見(jiàn)的缺陷，在覆銅板表觀(guān)上呈現點(diǎn)狀的印跡，此缺陷的存在，不僅會(huì )增加生產(chǎn)人員消除此缺陷所要進(jìn)行的額外勞動(dòng)，同時(shí)影響印制板的使用質(zhì)量。此缺陷的存在是一個(gè)很有有趣的事情，在此，從形成機理和形成過(guò)程探討此缺陷的形成。

2 覆銅板表面缺陷形成探討

2.1 缺陷是什么物質(zhì)

覆銅板表面疑似印跡油點(diǎn)缺陷，平時(shí)非常少見(jiàn)，此缺陷存在于覆銅板銅箔面。肉眼觀(guān)察此缺陷，在銅箔面呈現疑似油點(diǎn)形狀。此缺陷使用10倍放大鏡觀(guān)察，缺陷表現為不規則，類(lèi)似水印的印跡，此印跡顏色和銅箔顏色有差異，具體可以見(jiàn)下圖。


觀(guān)察缺陷的性狀，初步懷疑為油點(diǎn)，但此油點(diǎn)是什么物質(zhì)，確實(shí)不是非常了解。因此設計一些實(shí)驗來(lái)確認此缺陷的物質(zhì)。我們將吸油面紙用膠帶固定覆銅板分發(fā)的各個(gè)區域，靜置十五分鐘，收集疑似油點(diǎn)的物質(zhì)。靜置十五分鐘后，可以在吸油紙上收集到和覆銅板表觀(guān)疑似油點(diǎn)印跡的缺陷一樣的物質(zhì)，具體見(jiàn)下圖。將收集到的疑似油點(diǎn)物質(zhì)進(jìn)行元素測試，由于很難進(jìn)行測試，因此不能通過(guò)此方式鑒別疑似油點(diǎn)的物質(zhì)。

我們只有通過(guò)和維修人員進(jìn)行性狀分析，同時(shí)對生產(chǎn)現場(chǎng)進(jìn)行排查，基本可以確認此疑似油點(diǎn)的物質(zhì)確實(shí)是油點(diǎn)，此油點(diǎn)是為層壓機加熱使用的導熱油。


2.2 試驗過(guò)程

導熱油是用于間接傳遞熱量的一類(lèi)熱穩定性較好的專(zhuān)用油品，具有加熱均勻，調溫控制準確，傳熱效果好的優(yōu)點(diǎn)。我們使用的導熱油，主要是為層壓機傳遞熱量，對覆銅板進(jìn)行加熱的作用，只給層壓機使用，為什么會(huì )轉移到覆銅板表面，形成缺陷，確實(shí)是一個(gè)很疑惑的問(wèn)題。

覆銅板經(jīng)過(guò)層壓機壓合后，進(jìn)行分發(fā)。覆銅板表面油點(diǎn)缺陷，在覆銅板分發(fā)后就可以發(fā)現，也就是板材放置在分發(fā)大堂時(shí)，放置一段時(shí)間，就可以看到覆銅板表面有少量的油點(diǎn)缺陷。我們可以通過(guò)在分發(fā)大堂和壓機附近區域放置吸油紙，了解油點(diǎn)會(huì )在什么區域出現。試驗發(fā)現，在分發(fā)大堂和層壓機附近都可以收集到油點(diǎn)，具體見(jiàn)下圖。

通過(guò)分析，造成覆銅板表面油點(diǎn)缺陷的油點(diǎn)，在層壓機附近和分發(fā)大堂都可以找到，說(shuō)明油點(diǎn)在整個(gè)區域都會(huì )出現。分析層壓機和分發(fā)大堂的氣流情況，發(fā)現整個(gè)層壓機和分發(fā)大堂區域的氣流實(shí)際是形成一個(gè)簡(jiǎn)單的回流區域，具體見(jiàn)下圖。這可以解釋為什么油點(diǎn)在這些區域出現。

靜電無(wú)處不在，我們生產(chǎn)現場(chǎng)也或多或少會(huì )存在一些靜電。油點(diǎn)為什么會(huì )落到覆銅板表面，是否和靜電有一定的關(guān)系。在此，我們設計一些實(shí)驗，對此問(wèn)題進(jìn)行分析。

在層壓機附近，我們放置兩張銅箔，在銅箔下方放置絕緣材料，通過(guò)摩擦的方式，使銅箔分別帶+0.05 kV和+0.33 kV左右的靜電，分別靜止15 min。實(shí)驗結果，帶+0.33 kV左右的靜電的銅箔吸附的油點(diǎn)數量明顯比銅箔帶+0.05 kV靜電的銅箔多一點(diǎn)。此試驗說(shuō)明，靜電對油點(diǎn)有一定的影響。

2.3 缺陷形成機理和形成過(guò)程探討

覆銅板表面油點(diǎn)缺陷，實(shí)際上是由層壓機導熱油粘附在覆銅板表面形成的一種缺陷。導熱油如何粘附到覆銅板表面，通過(guò)前期的實(shí)驗，形成初步結論供探討。

通常液霧的噴射霧化過(guò)程分為三個(gè)階段：一是液體在噴嘴內部流動(dòng)階段；二是液體噴出后由液柱分裂為霧滴的階段；三是霧滴在氣體中進(jìn)一步破碎階段[1]。導熱油受熱后體積膨脹顯著(zhù)，當層壓機導熱油管道有輕微滲漏時(shí)，由于溫度的作用，導熱油膨脹，致使導熱油會(huì )從滲漏口滲出，此緩慢的瀉出過(guò)程，可以比喻成一個(gè)噴嘴噴射的過(guò)程。也就是導熱油從滲漏口滲出后，形成了霧化狀態(tài)。液體霧化的物理本質(zhì)是：在外加能量的作用下，先將燃料油擴展成很薄的液膜或很細的射流，然后利用各種擾動(dòng)，或在運動(dòng)中由于動(dòng)力的作用，使液膜或射流失穩，進(jìn)而碎裂成絲條和大的液滴，最后破碎成小液滴[2]。霧化形成的小油滴，在層壓機和分發(fā)區域回流氣流的作用下，霧化的油霧會(huì )滲透到層壓機和分發(fā)區域的各個(gè)角落。由于霧化的油霧表面會(huì )帶一些電荷，通過(guò)自由落體和異性相吸的作用，霧化的油霧會(huì )粘度在覆銅板表面，進(jìn)而形成覆銅板表面的油點(diǎn)缺陷。我們可以通過(guò)一個(gè)模型圖對覆銅板表面油點(diǎn)缺陷形成機理和形成過(guò)程進(jìn)行描述，具體見(jiàn)下圖。

通過(guò)覆銅板表面油點(diǎn)缺陷形成機理和形成過(guò)程進(jìn)行推理，我們尋找導熱油形成油霧的源點(diǎn)，發(fā)現層壓機熱油閥閥體頂部與電控頭連接部分有熱油滲出，閥體的加熱作用，熱油以氣體形式向周邊環(huán)境滲出，導致油霧產(chǎn)生。通過(guò)更換滲漏部分的器件，杜絕油霧的形成，可以解決覆銅板表面油點(diǎn)缺陷的發(fā)生。

3 結語(yǔ)

覆銅板表觀(guān)油點(diǎn)缺陷是很少見(jiàn)的覆銅板缺陷，本文研究通過(guò)導熱油霧化，氣流流向、靜電作用，通過(guò)模型分析覆銅板表面油點(diǎn)缺陷形成機理和形成過(guò)程。為解決覆銅板和復合材料表觀(guān)油點(diǎn)缺陷提供了一種很好的解決思路。