覆銅板表面油點缺陷成因分析

2020-05-19 12:01:49 254

覆銅板表面油狀污點，是覆銅板表觀的重要缺陷，此缺陷是影響PCB客戶使用質(zhì)量的重要隱患之一。本文基于覆銅板表面油狀污點缺陷的認識，從形成機理和形成過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(gòu)成的，基板是由高分子合成樹脂和增強材料組成的絕緣層板；在基板的表面覆蓋著一層導(dǎo)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。可以說，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質(zhì)量、耐熱性、翹曲、熱傳導(dǎo)性、環(huán)境特性等等，最基本的是覆銅板的表觀質(zhì)量。表觀質(zhì)量的好壞，會影響印制板的合格率、開路、短路等。例如覆銅板表面膠跡會影響印制板蝕刻不盡和短路；凹點會影響印制板斷開路等等。

近期，我們發(fā)現(xiàn)一種覆銅板表觀很少見的缺陷，在覆銅板表觀上呈現(xiàn)點狀的印跡，此缺陷的存在，不僅會增加生產(chǎn)人員消除此缺陷所要進行的額外勞動，同時影響印制板的使用質(zhì)量。此缺陷的存在是一個很有有趣的事情，在此，從形成機理和形成過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缺陷，平時非常少見，此缺陷存在于覆銅板銅箔面。肉眼觀察此缺陷，在銅箔面呈現(xiàn)疑似油點形狀。此缺陷使用10倍放大鏡觀察，缺陷表現(xiàn)為不規(guī)則，類似水印的印跡，此印跡顏色和銅箔顏色有差異，具體可以見下圖。


觀察缺陷的性狀，初步懷疑為油點，但此油點是什么物質(zhì)，確實不是非常了解。因此設(shè)計一些實驗來確認此缺陷的物質(zhì)。我們將吸油面紙用膠帶固定覆銅板分發(fā)的各個區(qū)域，靜置十五分鐘，收集疑似油點的物質(zhì)。靜置十五分鐘后，可以在吸油紙上收集到和覆銅板表觀疑似油點印跡的缺陷一樣的物質(zhì)，具體見下圖。將收集到的疑似油點物質(zhì)進行元素測試，由于很難進行測試，因此不能通過此方式鑒別疑似油點的物質(zhì)。

我們只有通過和維修人員進行性狀分析，同時對生產(chǎn)現(xiàn)場進行排查，基本可以確認此疑似油點的物質(zhì)確實是油點，此油點是為層壓機加熱使用的導(dǎo)熱油。


2.2 試驗過程

導(dǎo)熱油是用于間接傳遞熱量的一類熱穩(wěn)定性較好的專用油品，具有加熱均勻，調(diào)溫控制準確，傳熱效果好的優(yōu)點。我們使用的導(dǎo)熱油，主要是為層壓機傳遞熱量，對覆銅板進行加熱的作用，只給層壓機使用，為什么會轉(zhuǎn)移到覆銅板表面，形成缺陷，確實是一個很疑惑的問題。

覆銅板經(jīng)過層壓機壓合后，進行分發(fā)。覆銅板表面油點缺陷，在覆銅板分發(fā)后就可以發(fā)現(xiàn)，也就是板材放置在分發(fā)大堂時，放置一段時間，就可以看到覆銅板表面有少量的油點缺陷。我們可以通過在分發(fā)大堂和壓機附近區(qū)域放置吸油紙，了解油點會在什么區(qū)域出現(xiàn)。試驗發(fā)現(xiàn)，在分發(fā)大堂和層壓機附近都可以收集到油點，具體見下圖。

通過分析，造成覆銅板表面油點缺陷的油點，在層壓機附近和分發(fā)大堂都可以找到，說明油點在整個區(qū)域都會出現(xiàn)。分析層壓機和分發(fā)大堂的氣流情況，發(fā)現(xiàn)整個層壓機和分發(fā)大堂區(qū)域的氣流實際是形成一個簡單的回流區(qū)域，具體見下圖。這可以解釋為什么油點在這些區(qū)域出現(xiàn)。

靜電無處不在，我們生產(chǎn)現(xiàn)場也或多或少會存在一些靜電。油點為什么會落到覆銅板表面，是否和靜電有一定的關(guān)系。在此，我們設(shè)計一些實驗，對此問題進行分析。

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。實驗結(jié)果，帶+0.33 kV左右的靜電的銅箔吸附的油點數(shù)量明顯比銅箔帶+0.05 kV靜電的銅箔多一點。此試驗說明，靜電對油點有一定的影響。

2.3 缺陷形成機理和形成過程探討

覆銅板表面油點缺陷，實際上是由層壓機導(dǎo)熱油粘附在覆銅板表面形成的一種缺陷。導(dǎo)熱油如何粘附到覆銅板表面，通過前期的實驗，形成初步結(jié)論供探討。

通常液霧的噴射霧化過程分為三個階段：一是液體在噴嘴內(nèi)部流動階段；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一步破碎階段[1]。導(dǎo)熱油受熱后體積膨脹顯著，當層壓機導(dǎo)熱油管道有輕微滲漏時，由于溫度的作用，導(dǎo)熱油膨脹，致使導(dǎo)熱油會從滲漏口滲出，此緩慢的瀉出過程，可以比喻成一個噴嘴噴射的過程。也就是導(dǎo)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，或在運動中由于動力的作用，使液膜或射流失穩(wěn)，進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(qū)域回流氣流的作用下，霧化的油霧會滲透到層壓機和分發(fā)區(qū)域的各個角落。由于霧化的油霧表面會帶一些電荷，通過自由落體和異性相吸的作用，霧化的油霧會粘度在覆銅板表面，進而形成覆銅板表面的油點缺陷。我們可以通過一個模型圖對覆銅板表面油點缺陷形成機理和形成過程進行描述，具體見下圖。

通過覆銅板表面油點缺陷形成機理和形成過程進行推理，我們尋找導(dǎo)熱油形成油霧的源點，發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致油霧產(chǎn)生。通過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缺陷的發(fā)生。

3 結(jié)語

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