覆铜板表面油点缺陷成因分析
2020-05-19 12:01:49
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1 前言
覆铜板（CCL）是由基板、铜箔和粘合剂构成的，基板是由高分子合成树脂和增强材料组成的绝缘层板；在基板的表面覆盖着一层导电率较高、焊接性良好的纯铜箔。覆铜板是印制板的基本材料之一。覆铜板的质量对印制板使用有明显影响，印制板对覆铜板的性能要求主要来自印制电路板加工性能要求，元器件安装方面的性能要求，整机产品运行方面的性能要求。可以说，覆铜板的性能对印制板有非常重要的影响。覆铜板的性能包括表观质量、耐热性、翘曲、热传导性、环境特性等等，最基本的是覆铜板的表观质量。表观质量的好坏，会影响印制板的合格率、开路、短路等。例如覆铜板表面胶迹会影响印制板蚀刻不尽和短路；凹点会影响印制板断开路等等。
近期，我们发现一种覆铜板表观很少见的缺陷，在覆铜板表观上呈现点状的印迹，此缺陷的存在，不仅会增加生产人员消除此缺陷所要进行的额外劳动，同时影响印制板的使用质量。此缺陷的存在是一个很有有趣的事情，在此，从形成机理和形成过程探讨此缺陷的形成。
2 覆铜板表面缺陷形成探讨
2.1 缺陷是什么物质
覆铜板表面疑似印迹油点缺陷，平时非常少见，此缺陷存在于覆铜板铜箔面。肉眼观察此缺陷，在铜箔面呈现疑似油点形状。此缺陷使用10倍放大镜观察，缺陷表现为不规则，类似水印的印迹，此印迹颜色和铜箔颜色有差异，具体可以见下图。
观察缺陷的性状，初步怀疑为油点，但此油点是什么物质，确实不是非常了解。因此设计一些实验来确认此缺陷的物质。我们将吸油面纸用胶带固定覆铜板分发的各个区域，静置十五分钟，收集疑似油点的物质。静置十五分钟后，可以在吸油纸上收集到和覆铜板表观疑似油点印迹的缺陷一样的物质，具体见下图。将收集到的疑似油点物质进行元素测试，由于很难进行测试，因此不能通过此方式鉴别疑似油点的物质。
我们只有通过和维修人员进行性状分析，同时对生产现场进行排查，基本可以确认此疑似油点的物质确实是油点，此油点是为层压机加热使用的导热油。
2.2 试验过程
导热油是用于间接传递热量的一类热稳定性较好的专用油品，具有加热均匀，调温控制准确，传热效果好的优点。我们使用的导热油，主要是为层压机传递热量，对覆铜板进行加热的作用，只给层压机使用，为什么会转移到覆铜板表面，形成缺陷，确实是一个很疑惑的问题。
覆铜板经过层压机压合后，进行分发。覆铜板表面油点缺陷，在覆铜板分发后就可以发现，也就是板材放置在分发大堂时，放置一段时间，就可以看到覆铜板表面有少量的油点缺陷。我们可以通过在分发大堂和压机附近区域放置吸油纸，了解油点会在什么区域出现。试验发现，在分发大堂和层压机附近都可以收集到油点，具体见下图。
在层压机附近，我们放置两张铜箔，在铜箔下方放置绝缘材料，通过摩擦的方式，使铜箔分别带+0.05 kV和+0.33 kV左右的静电，分别静止15 min。实验结果，带+0.33 kV左右的静电的铜箔吸附的油点数量明显比铜箔带+0.05 kV静电的铜箔多一点。此试验说明，静电对油点有一定的影响。
2.3 缺陷形成机理和形成过程探讨
覆铜板表面油点缺陷，实际上是由层压机导热油粘附在覆铜板表面形成的一种缺陷。导热油如何粘附到覆铜板表面，通过前期的实验，形成初步结论供探讨。
通常液雾的喷射雾化过程分为三个阶段：一是液体在喷嘴内部流动阶段；二是液体喷出后由液柱分裂为雾滴的阶段；三是雾滴在气体中进一步破碎阶段[1]。导热油受热后体积膨胀显著，当层压机导热油管道有轻微渗漏时，由于温度的作用，导热油膨胀，致使导热油会从渗漏口渗出，此缓慢的泻出过程，可以比喻成一个喷嘴喷射的过程。也就是导热油从渗漏口渗出后，形成了雾化状态。液体雾化的物理本质是：在外加能量的作用下，先将燃料油扩展成很薄的液膜或很细的射流，然后利用各种扰动，或在运动中由于动力的作用，使液膜或射流失稳，进而碎裂成丝条和大的液滴，最后破碎成小液滴[2]。雾化形成的小油滴，在层压机和分发区域回流气流的作用下，雾化的油雾会渗透到层压机和分发区域的各个角落。由于雾化的油雾表面会带一些电荷，通过自由落体和异性相吸的作用，雾化的油雾会粘度在覆铜板表面，进而形成覆铜板表面的油点缺陷。我们可以通过一个模型图对覆铜板表面油点缺陷形成机理和形成过程进行描述，具体见下图。
3 结语
覆铜板表观油点缺陷是很少见的覆铜板缺陷，本文研究通过导热油雾化，气流流向、静电作用，通过模型分析覆铜板表面油点缺陷形成机理和形成过程。为解决覆铜板和复合材料表观油点缺陷提供了一种很好的解决思路。
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