pcb制造流程介紹-資料下載頁

【導(dǎo)讀】PCB的功能為提供完成第一層級構(gòu)裝的元件與其它必須的電子電路零件接合的基地，以組成一個具特定功能的模組或成品。PCB在整個電子產(chǎn)品中，扮演了整合連結(jié)總其成所有功能的角色，也因此時常電子產(chǎn)品功能故障時，最先被質(zhì)疑往往就是PCB。是電子構(gòu)裝層級區(qū)分示意。1903年Mr.AlbertHanson首創(chuàng)利用"線路"觀念應(yīng)用於電話交換機系統(tǒng)。它是用金屬箔予以切割成線路導(dǎo)體，將之黏。著於石蠟紙上，上面同樣貼上一層石蠟紙，成了現(xiàn)今PCB的機構(gòu)雛型。而今日之print-etch的技術(shù)，就。是沿襲其發(fā)明而來的。在材料、層次、製程上的多樣化以適合不同的電子產(chǎn)品及其特殊需求。以下就歸納一些通用的區(qū)別辦法，來簡單介紹PCB的分。鋁、CopperInver-copper、ceramic等皆屬之。主要取其散熱功能。另有一種射出成型的立體PCB，因使用少，不在此介紹。這些額外資料，廠商須自行判斷其重要性，以免誤了商機。因此，PCB工廠之製前設(shè)計人員，應(yīng)和客戶密切溝通，以使連片Layout的尺寸能在排版成工作P

　　

【正文】 0 度 。 對已有線路起伏之板面上的印 綠漆及文字 ,則需用較軟之 60－ 70度。 第三點是刮刀的長度，須比圖案的寬度每側(cè)長出 3/4－ 1 吋左右。 刮刀在使用一段時間後其銳利的直角會變圓，與網(wǎng)布接觸的面積增大， 就 無法印出邊緣畢直的細條，需要將刮刀重新磨利才行，需且刮刀刃線上 不 可出現(xiàn)缺口，否則會造成印刷的缺陷。 (3). 對位及試印 －此步驟主要是要將三個定位 pin 固定在印刷機臺面上 ,調(diào)整網(wǎng)版及離板間隙 (Off Contact Distance)( 指版膜到基板銅面的距離，應(yīng)保持在 2m/m－ 5m/m 做為網(wǎng)布彈回的應(yīng)有距離 ),然後覆 墨試印 .若有不準(zhǔn)再做微調(diào) . －若是自動印刷作業(yè)則是靠邊 , pinning 及 ccd 等方式對位 .因其產(chǎn)量大 ,適合 極大量的單一機種生產(chǎn) . (4). 烘烤 不同製程會選擇不同油墨 , 烘烤條件也完全不一樣 ,須 follow廠商提供的 data sheet,再依廠內(nèi)製程條件的差異而加以 modify.一般因油墨組成不一， 烘烤方式有風(fēng)乾 ,UV,IR等．烤箱須注意換氣循環(huán)，溫控，時控等 . (5). 注意事項 不管是機印或手印皆要注意下列幾個重點 －括 刀行進的角度，包括與版面及ｘｙ平面的角度， －須不須要回墨 . －固定片數(shù)要洗紙 ,避免陰影 . －待印板面要保持清潔 PCB 制造流程及說明 15 －每印刷固定片數(shù)要抽檢一片依 check list 檢驗品質(zhì) . 乾膜法 更詳細製程解說請參讀外層製作 .本節(jié)就幾個內(nèi)層製作上應(yīng)注意事項加以分析 . A. 一般壓膜機 (Laminator)對於 厚以上的薄板還不成問題 ,只是膜皺要多 注意 B. 曝光時注意真空度 C. 曝光機臺的平坦度 D. 顯影時 Break point 維持 50~70% ,溫度 30+_2,須 auto dosing. 蝕刻 現(xiàn)業(yè)界用於蝕刻的化學(xué)藥液種類，常見者有兩種，一是酸性氯化銅 (CaCl2)、 蝕刻液，一種是鹼性氨水蝕刻液。 Ａ．兩種化學(xué)藥液的比較，見表氨水蝕刻液 amp。 氯化銅蝕刻液比較 兩種藥液的選擇，視影像轉(zhuǎn)移製程中， Resist 是抗電鍍之用或抗蝕刻之用。在內(nèi)層製程中 D/F或油墨是作為抗蝕刻之用，因此大部份選擇酸性蝕刻。外層製程中，若為傳統(tǒng)負片流程， D/F 僅是抗電鍍，在蝕 刻前會被剝除。其抗蝕刻層是鍚鉛合金或純鍚，故一定要用鹼性蝕刻液，以免傷及抗蝕刻金屬層。 B．操作條件 見表為兩種蝕刻液的操作條件 C. 設(shè)備及藥液控制 兩種 Etchant 對大部份的金屬都是具腐蝕性，所以蝕刻槽通常都用塑膠，如 PVC (Poly Vinyl chloride)或 PP (Poly Propylene)。唯一可使用之金屬是 鈦 (Ti)。為了得到很好的蝕刻品質(zhì)－最筆直的線路側(cè)壁 ,(衡量標(biāo)準(zhǔn)為蝕刻因子 etching factor 其定義見圖 )，不同的理論有不同的觀點， 且可能相衝突。 但有一點卻是不變的基本觀念，那就是以最快速度的讓欲蝕刻銅表面接觸愈多 新鮮的蝕刻液。因為作用之蝕刻液 Cu+濃度增高降低了蝕刻速度，須迅速補充 新液以維持速度。在做良好的設(shè)備設(shè)計規(guī)劃之前，就必須先了解及分析蝕銅過 程的化學(xué)反應(yīng)。本章為內(nèi)層製作所以探討酸性蝕刻 ,鹼性蝕刻則於第十章再介 紹 . a. CuCl2 酸性蝕刻反應(yīng)過程之分析 銅可以三種氧化狀態(tài)存在，原子形成 Cu176。, 藍色離子的 Cu++以及較不常見 的亞銅離子 Cu+。金屬銅可在銅溶液中被氧化而溶解，見下面反應(yīng)式（ 1） Cu176。+Cu++→ 2 Cu+ (1) 在酸性蝕刻的再生系統(tǒng)，就是將 Cu+氧化成 Cu++,因此使蝕刻液能將更多的 金屬銅咬蝕掉。 以下是更詳細的反應(yīng)機構(gòu)的說明。 b. 反應(yīng)機構(gòu) 直覺的聯(lián)想，在氯化銅酸性蝕刻液中， Cu++ 及 Cu+應(yīng)是以 CuCl2 及 CuCl 存 在才對，但事實非完全正確，兩者事實上是以和 HCl 形成的一龐大錯化物存 在的： Cu176。 + H2CuCl4 + 2HCl → 2H2CuCl3 (2) 金屬銅 銅離子 亞銅離子 其中 H2CuCl4 實際是 CuCl2 + 2HCl 2H2CuCl3 實際是 CuCl + 2HCl 在反應(yīng)式 (2)中可知 HCl 是消耗品。即使 (2)式已有些複雜，但它仍是以下兩 個反應(yīng)式的簡式而已。 Cu176。+ H2CuCl4 → 2H2CuCl3 + CuCl (不溶 ) (3) CuCl + 2HCl → 2H2CuCl3 (可溶 ) (4) 式中因產(chǎn)生 CuCl 沈澱，會阻止蝕刻反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，但因 HCl的存在溶解 CuCl，維持了蝕刻的進行。由此可看出 HCl是氯化銅蝕刻中的消耗品，而且 是蝕刻速度控制的重要化學(xué)品。 雖然增加 HCl 的濃度往往可加快蝕刻速度，但亦可能發(fā)生下述的缺點。 1. 側(cè)蝕 (undercut ) 增大，或者 etching factor 降低。 PCB 制造流程及說明 16 2. 若補充藥液是使用氯化鈉，則有可能產(chǎn)生氯氣，對人體有害。 3. 有可能因此補充過多的氧化劑 (H2O2)，而攻擊鈦金屬 H2O2 。 . 目前使用 CuCl2 酸性蝕銅水平設(shè)備者 ,大半都裝置 Auto dosing 設(shè)備 ,以維持 蝕銅速率 ,控制因子有五 : 1. 比重 2. HCl 3. H2O2 4. 溫度 5. 蝕刻速度 剝膜 剝膜在 pcb製程中，有兩個 step 會使用，一是內(nèi)層線路蝕刻後之 D/F剝除，二 是外層線路蝕刻前 D/F剝除 (若外層製作為負片製程 )D/F的剝除是一單純簡易 的製程，一般皆使用連線水平 設(shè)備，其使用之化學(xué)藥液多為 NaOH 或 KOH 濃 度在 1~3%重量比。注意事項如下： A. 硬化後之乾膜在此溶液下部份溶解，部份剝成片狀，為維持藥液的效果及後水洗能徹底，過濾系統(tǒng)的效能非常重要 . B. 有些設(shè)備設(shè)計了輕刷或超音波攪拌來確保剝膜的徹底，尤其是在外層蝕刻後 的剝膜 , 線路邊被二次銅微微卡住的乾膜必須被徹底剝下，以免影響線路 品質(zhì)。所以也有在溶液中加入 BCS 幫助溶解，但有違環(huán)保，且對人體有 害。 C. 有文獻指 K(鉀 )會攻擊錫，因此外層線路蝕刻前之剝膜液之選擇須謹(jǐn)慎評 估。剝膜 液為鹼性，因此水洗的徹底與否，非常重要，內(nèi)層之剝膜後有加 酸洗中和，也有防銅面氧化而做氧化處理者。 對位系統(tǒng) 傳統(tǒng)方式 A. 四層板內(nèi)層以三明治方式，將 層底片事先對準(zhǔn) ,黏貼於一壓條上 (和內(nèi)層同厚 ), 緊貼於曝光檯面上，己壓膜內(nèi)層則放進二底片間 , 靠邊即可進行曝光。見圖 B. 內(nèi)層先鑽 (6 層以上 )粗對位工具孔 (含對位孔及方向孔，板內(nèi)監(jiān)測孔等 ), 再以雙面曝光方式進行內(nèi)層線路之製作。兩者的對位度好壞，影響成品良率極大，也是 M/L 對關(guān)鍵。 蝕後沖 孔 (post Etch Punch)方式 A. Pin Lam 理論 此方法的原理極為簡單，內(nèi)層預(yù)先沖出 4 個 Slot 孔，見圖 ，包括底片， prepreq 都沿用此沖孔系統(tǒng)，此 4 個 SLOT 孔，相對兩組，有一組不對稱， 可防止套反。每個 SLOT 孔當(dāng)置放圓 PIN 後，因受溫壓會有變形時，仍能 自由的左右、上下伸展，但中心不變，故不會有應(yīng)力產(chǎn)生。待冷卻，壓力釋 放後，又回復(fù)原尺寸，是一頗佳的對位系統(tǒng)。 B. Mass Lam System 沿用上一觀念 Multiline 發(fā)展出 蝕後沖孔 式的 PPS系統(tǒng)，其作業(yè)重點如下： CAM 在工作底片長方向邊緣處做兩 光學(xué)靶點 (Optical Target)以及四 角落之 pads 見圖 、下底片仔細對準(zhǔn)固定後，如三明治做法，做曝光、顯影蝕刻， 剝膜等步驟。 ，放進 Optiline PE 機器上，讓 CCD 瞄準(zhǔn) 該光學(xué)靶點，依各廠自行設(shè)定，沖出板邊 4 個 Slot孔或其它圖形工具孔。 如圖 、即當(dāng)做鉚釘孔，內(nèi)層黑化後，即可以鉚釘將內(nèi)層及膠片 鉚合 成冊，再去進行無梢壓板。 各層間的對準(zhǔn)度 A. 同心圓的觀念 a. 利用輔助同心圓，可 check 內(nèi)層上、下的對位度 b. 不同內(nèi)層同心圓的偏位表示壓合時候的 Shift 滑動 B. 設(shè)計原則 所示 PCB 制造流程及說明 17 ，其間距為 4mil，亦是各層間可容許的對位偏差 ,若超出同心圓以外，則此片可能不良。 Resin Cure 過程故 pattern 必須有預(yù)先放大的設(shè)計才能符合最終產(chǎn)品尺寸需求。 內(nèi)層檢測 AOI(簡單線路採目視 ) →電測→ (修補 )→確認 內(nèi)層板線路成完後 ,必須保證通路及絕緣的完整性 (integrity),即如同單面板一樣先要仔細檢查。因一旦完成壓合後 ,不幸仍有缺陷時 ,則已為時太晚 ,對於高層次板子而言更是必須先逐一保證其各層品質(zhì)之良好 ,始能進行壓合 , 由於高層板漸多 ,內(nèi)層板的負擔(dān)加重 ,且線路愈來愈細 ,萬一有漏失將會造成壓合後的昂貴損失 .傳統(tǒng)目視外 ,自動光學(xué)檢查 (AOI)之使用在大廠中已非常普遍 , 利用電腦將原圖案牢記 ,再配合特殊波長光線的掃瞄 ,而快速完美對各層板詳作檢查。但 AOI 有其極限 ,例如細斷路及漏電 (Leakage)很難找出 ,故各廠漸增加短、斷路電性測試。 AOI 及測試後面有專題 ,在此不詳述 . 內(nèi)層製作至此完成 , 下一流程為壓合 . 五 .壓合 . 製程目的 : 將銅箔 (Copper Foil),膠片 (Prepreg)與氧化處理 (Oxidation)後的內(nèi)層線路板 ,壓合成多層基板 .本章仍介紹氧化處理 ,但未來因成本及縮短流程考量 ,取代製程會逐漸普遍 . . 壓合流程 ,如下圖 : . 各製程說明 內(nèi)層氧化處理 (Black/Brown Oxide Treatment) . 氧化反應(yīng) A. 增加與樹脂接觸的表面積 ,加強二者 之間的附著力 (Adhesion). B. 增加銅面對流動樹脂之潤濕性 ,使樹脂能流入各死角而在硬化後有更強的抓地力。 C. 在裸銅表面產(chǎn)生一層緻密的鈍化層 (Passivation)以阻絕高溫下液態(tài)樹脂中胺類 (Amine)對銅面的影響。 . 還原反應(yīng) 目的在增加氣化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當(dāng)水準(zhǔn)以使樹脂易於填充並能減少粉紅圈 ( pink ring ) 的發(fā)生。 . 黑化及棕化標(biāo)準(zhǔn)配方 : 表一般配方及其操作條件 上表中之亞氯酸鈉為主要氧化劑 ,其餘二者為安定劑 ,其 氧化反應(yīng)式。 此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態(tài)氧先生成中間體氧化亞銅 ,2Cu+[O] → Cu2O,再繼續(xù)反應(yīng)成為氧化銅 CuO,若反應(yīng)能徹底到達二價銅的境界 ,則呈現(xiàn)黑巧克力色之 棕氧化 層 ,若層膜中尚含有部份一價亞銅時則呈現(xiàn)無光澤的墨黑色的 黑氧化 層。 . 製程操作條件 ( 一般代表 ),典型氧化流程及條件。 棕化與黑化的比較 A. 黑化層因液中存有高鹼度而雜 有 Cu2O,此物容易形成長針狀或羽毛狀結(jié)晶。此種亞銅之長針在高溫下容易折斷而大大影響銅與樹脂間的附著力 ,並隨流膠而使黑點流散在板中形成電性問題 ,而且也容易出現(xiàn)水份而形成高熱後局部的分層爆板。棕化層則呈碎石狀瘤狀結(jié)晶貼銅面 ,其結(jié)構(gòu)緊密無疏孔 ,與膠片間附著力遠超過黑化層 ,不受高溫高壓的影響 ,成為聚亞醯胺多層板必須的製程。 B. 黑化層較厚 ,經(jīng) PTH 後常會發(fā)生粉紅圈 (Pink ring),這是因 PTH 中的微蝕或活化或速化液攻入黑化層而將之還原露出原銅色之故。棕化層則因厚度很薄 .較不會生成粉紅圈。內(nèi)層基板銅箔毛 面經(jīng)鋅化處理與底材抓的很牢 ,但光面的黑化層卻容易受酸液之側(cè)攻而現(xiàn)出銅之