PTFE板材烘板后剝離強度衰減原因分析及改善方法

周軼人 張 華 楊 濤 黃偉壯 王燦滿

（廣東生益科技股份有限公司，廣東 東莞 523000）

0 前言

在印制電路板（PCB）加工過程中，需要采用烘板工藝除去板材中的水分，避免后續加工和使用過程中發生分層爆板等異常問題。但使用聚四氟乙烯（PTFE）板材測試后發現，整板帶銅在200 ℃熱風烘箱烘烤2 h后，板邊20 mm范圍內出現剝離強度衰減現象，從原有的1.5～2.0 N/mm衰減到0.21～0.8 N/mm，故隨機取樣4組進行重復驗證試壓，測試結果見表1所示。

表1 PTFE高溫烘板后剝離強度測試

PTFE板材的剝離強度一般在1.2～1.8 N/mm區間，以上重復驗證數據表明，在高溫熱風烘烤后剝離強度下降到了0.4～0.5 N/mm區間，確實出現明顯衰減的現象。同時在后面的實驗過程中，發現板邊和板中位置的失效程度不一樣、不同材料之間的搭配失效程度也不一樣，故判斷導致失效影響因素可能較多。

板材的剝離強度過低，會導致后續加工過程中出現掉線、掉盤等問題，是不能被接受。

1 剝離強度失效影響因素考察

PTFE由于其材料的特殊性，本身需要高溫才能壓合。而壓合后板材的剝離強度并沒有問題，因此主要影響因素在于烘板和壓合條件的差異。經對比，烘板和壓合過程的主要差異如表2所示。同時結合烘板溫度越高、時間越長，PTFE板材剝離強度失效越嚴重的實際情況，可以判斷主要是壓力和真空對剝離強度失效有較大關聯。

表2 烘板和壓合的加工差異

（1）壓力影響考察。取壓合好且剝離強度測試合格的PTFE板材一塊，在實驗壓機中，采用加壓（非真空）烘板（熱板加熱）。然后測試其板邊剝離強度，發現板邊依然存在剝離強度衰減問題，從原有1.93/1.91 N/mm減少成0.52/0.55 N/mm。

實驗表明，即使在有壓力的條件下烘板，PTFE板邊剝離強度依然出現明顯衰減，說明PTFE板材剝離強度失效跟壓力關系不大。

（2）真空度影響考察。真空和非真空的主要區別是空氣中氧氣，相關資料表明，氧氣對銅箔及處理劑有氧化作用，故安排真空烘箱和非真空烘箱加熱同一塊板材的四個小樣，以考察空氣的影響，結果如表3所示。

表3 真空度對烘板后剝離強度的影響考察

數據表明，同一張板的4個樣品，其中兩組真空加熱的情況下，板邊剝離強度基本沒有衰減；而另外兩組在非真空加熱的情況下，剝離強度出現明顯降低。因此說明在烘板過程中，由于氧化作用，導致了剝離強度失效。同時如果采用浸錫的方式進行烘板，也會發現浸在錫液中的部分沒有剝離強度失效問題，而暴露在空氣中的部分則存在剝離強度衰減問題，也說明烘板時，主要是空氣對PTFE板材的剝離強度影響較大。

2 PTFE板邊剝離強度容易失效的原因分析

在PTFE板整板帶銅烘板時，只有板邊發現存在剝離強度失效，板中間則基本沒有該問題。因此對其差異性進行考察。經分析，認為主要可能與壓合時板邊壓力偏小和氧化過程有關。

2.1 PTFE壓合壓力均勻性對板邊氧化失效的影響考察

根據CCL生產工藝特性，層壓過程中，板材邊緣因流膠后厚度變薄、緩沖材料移位、工裝邊緣磨損等因素，板邊區域的壓力值相對中間區域會偏低。而PTFE板材烘板時，均是邊緣出現剝離強度衰減問題，因此可能為層壓時板邊壓力過小，導致剝離強度不足而容易被氧化并失效。故隨機取三塊板材，整板分經緯向均勻取16個樣品進行加熱后測試板邊剝離強度（經緯兩個值），其測試數據如表4所示。數據表明，將板材分成多塊后再加熱，原處于板中間位置的剝離強度也出現失效問題，并不是只有之前發現的板邊位置有失效問題，因此說明板邊位置剝離強度失效和壓合時板邊位置壓力偏小相關性較小。

表4 PTFE板材整板取樣加熱剝離強度分布情況

2.2 PTFE板材高溫氧化過程考察

鑒于PTFE整板帶銅烘板時，板邊和板中剝離強度相差很大，因此取一塊較大的樣品，先帶銅烘板，然后從邊緣至中間密集蝕刻線路并測試剝離強度，同時觀察基材是否差異，情況如圖1所示。

圖1 PTFE烘板后剝離強度失效趨勢

經觀察和測試，越靠近板邊，基材和銅箔剝離后因應力導致的發白區域顏色越弱，即剝離強度失效越明顯，由此說明失效是從板邊逐步深入板材中間，板中位置由于有銅箔的保護隔絕了氧氣，因此板中沒有失效問題。

3 改善措施

基于前文的實驗考察結果，針對PTFE板材高溫烘板后剝離強度失效問題，可以采用的改善措施有：

（1）改變烘板環境或不烘板。測試結果表明，PTFE板材高溫后剝離強度失效主要和氧氣有關，而真空條件下烘板則沒有問題，因此可以考慮真空烘板或充氮氣烘板的方式；

（2）降低烘烤條件。根據考察，PTFE在高溫后剝離強度失效是一個較慢的過程，而目前200 ℃烘烤1 h的條件比較苛刻，如果能降低烘板條件可以減緩此問題。根據考察，不同烘烤條件下，剝離強度失效差異比較大，具體如表5測試數據。因此如果能根據實際加工條件降低PTFE板材的烘烤條件，也可以改善剝離強度失效問題。

表5 降低烘烤條件對剝離強度（N/mm）失效的影響

4 總結

隨著CCL產品的種類的不斷增加，同時為達到相同的性能參數采用的工藝方法也變多，因此PCB加工過程中，需要根據產品特性及時調整加工工藝，才能避免批量異常的發生。