pcb材質與制造流程-資料下載頁

　　

【正文】 　B. 設計原則 　　　　 所示 　　　　 ，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。 　　　　 Cure過程故pattern必須有預先放大的設計才能符合最終產品尺寸需求。 內層檢測 　　AOI(簡單線路采目視) →電測→(修補)→確認 內層板線路成完后,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。因一旦完成壓合后,不幸仍有缺陷時,則已為時太晚,對于高層次板子而言更是必須先逐一保證其各層品質之良好,始能進行壓合, 由于高層板漸多,內層板的負擔加重,且線路愈來愈細,自動光學檢查(AOI)之使用在大廠中已非常普遍, 利用計算機將原圖案牢記,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及測試后面有專題,在此不詳述. 　　內層制作至此完成, 下一流程為壓合.. 制程目的:　　將銅箔(Copper Foil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)后的內層線路板,但未來因成本及縮短流程考量,取代制程會逐漸普遍. . 壓合流程,:. 各制程說明 內層氧化處理(Black/Brown Oxide Treatment) 氧化反應 　　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后有更強的抓地力。　　C. 在裸銅表面產生一層致密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態樹脂中胺類(Amine)對銅面的影響。. 還原反應 　　目的在增加氣化層之抗酸性，并剪短絨毛高度至恰當水準以使樹脂易于填充并能減少粉紅圈( pink ring ) 的發生。. 黑化及棕化標準配方: 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,其余二者為安定劑,其氧化反應式。此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態氧先生成中間體氧化亞銅,2Cu+[O] →Cu2O,再繼續反應成為氧化銅CuO,若反應能徹底到達二價銅的境界,則呈現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無光澤的墨黑色的黑氧化層。. 制程操作條件( 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堿度而雜有Cu2O,此物容易形成長針狀或羽毛狀結晶。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,并隨流膠而使黑點流散在板中形成電性問題,而且也容易出現水份而形成高熱后局部的分層爆板。棕化層則呈碎石狀瘤狀結晶貼銅面,其結構緊密無疏孔,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制程。 B. 黑化層較厚,經PTH后常會發生粉紅圈(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。內層基板銅箔毛面經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攻而現出銅之原色,. C. 黑化因結晶較長厚度較厚故其覆蓋性比棕化要好,一般銅面的瑕疪較容易蓋過去而能得到色澤 均勻的外表　。棕化則常因銅面前處理不夠完美而出現斑駁不齊的外觀,常不為品管人員所認同。不過處理時間長或溫度高一些會比較均勻。事實上此種外觀之不均勻并不會影響其優良之剝離強度(Peel Strength). 一般商品常加有厚度仰制劑(SelfLimiting)及防止紅圈之封護劑 (Sealer)使能耐酸等,則棕化之性能會更形突出。　,不同濃度氧化槽液,其氧化層顏色,顆粒大小及厚度變化 　　內層板完成蝕刻后需用堿液除去干膜或油墨阻劑,經烘干后要做檢修,測試,之后才進入氧化制程。此制程主要有堿洗、酸浸,微蝕、預浸、氧化,還原,抗氧化及后清洗吹干等步驟,現分述于后: 　A. 堿性清洗 ,能清除手指紋、油脂,scum或有機物。　B. 酸浸調整板面PH,若之前為酸洗,則可跳過此步驟.　C. 微蝕 微蝕主要目的是蝕出銅箔之柱狀結晶組織(grain structure)來增加表面積,增加氧化 后對膠片的抓地力。通常此一微蝕深度以5070微英吋為宜。微蝕對棕化層的顏色均勻上非 常重要, 　D. 預浸中和 板子經徹底水洗后,在進入高溫強堿之氧化處理前宜先做板面調整 ,使新鮮的銅 面生成 暗紅色的預處理,并能檢查到是否仍有殘膜未除盡的亮點存在。 　E. 氧化處理市售的商品多分為兩液,其一為氧化劑常含以亞氯酸鈉為主,另一為氫氧化鈉及添 加物,使用時按比例調配加水加溫即可。通常氫氧化鈉在高溫及攪動下容易與空氣中的二氧化 碳形成碳酸鈉而顯現出消耗很多的情況,因堿度的降低常使棕化的顏色變淺或不均勻,宜分析 及補充其不足。溫度的均勻性也是影響顏色原因之一,加熱器不能用石英,因高溫強堿會使硅 化物溶解。操作時最好讓槽液能合理的流動及交換。 　F. 還原－此步驟的應用影響后面壓合成敗甚巨. 　G. 抗氧化－此步驟能讓板子的信賴度更好,但視產品層次,不一定都有此步驟. 　H. 后清洗及干燥要將完成處理的板子立即浸入熱水清洗,以防止殘留藥液在空氣中干涸在板面 上而不易洗掉,經熱水徹底洗凈后,才真正完工。 設備　　氧化處理并非制程中最大的瓶頸,大部分仍用傳統的浸槽式獨臂或龍門吊車的輸送。所建立的槽液無需太大量,以便于更換或補充,建槽材料以CPVC或PP都可以。　　水平連續自動輸送的處理方式,對于薄板很適合,(Spray)及溢流法(Flood),前者的設備昂貴,溫度控制不易,又因大量與空氣混合造成更容易沉淀的現象,為縮短板子在噴室停留的時間,氧化液中多加有加速劑(Accelerator) . 　　 (o/w)之測定〔管制范圍：177。（mg/cm2）〕　　　 (1) 取一試片9cm10cm 1oz規格厚度之銅片，隨流程做氧化處理。 　　　 (2) 將氧化處理后之試片置于130℃，置于密閉容器冷卻至室溫，稱重得重量－w1(g)。 　　　 (3) 試片置于20%H2SO4中約10min去除氧化表層，重復上一步驟，稱重得重量－w2(g) 　　　 (4) 計算公式： O/W = （W1W2／9102）1000　　　　　 又稱weight gain,一般在InprocessQC會用此法 　　 ( Peel Strength )之測定　（管制范圍：4~8 lb/in）　　　 (1) 取一試片1oz規格厚度之銅箔基板，做氧化處理后圖做迭板( lay up )后做壓合處理。 　　　 (2) 取一1cm寬之試片，做剝離拉力測試，得出剝離強度( 依使用設備計算 ).　　(Etch Amount) 之測定（管制范圍：70177。30u in）　　　 (1) 取一試片9cm10cm 1oz規格厚度之銅片，置于130℃之烤箱中烘烤10min去除水份，置于密閉容器中冷卻至室溫，稱重量得－w1(g) 　　　 (2) 將試片置于微蝕槽中約239。18(依各廠實際作業時間)，做水洗處理后，重復上一個步驟，稱得重量－w2(g)。 　　　 (3) 計算公式：　 　　 迭板 　　進壓合機之前,需將各多層板使用原料準備好,以便迭板(Layup),尚需膠片(Prepreg),銅箔(Copper foil),以下就敘述其規格種類及作業: P/P(Prepreg)之規格　P/P的選用要考慮下列事項: 　－絕緣層厚度 　　－內層銅厚 　　－樹脂含量 　　－內層各層殘留銅面積 　　－對稱 　　 　最重要還是要替客戶節省成本 　　P/P主要的三種性質為膠流量(Resin Flow)、膠化時間(Gel time)及膠含量(Resin Content)其進料測試方式及其它特性介紹如下所述: A. 膠流量(Resin Flow)　　 1,流量試驗法Flow test與經緯斜切截取4吋見方的膠片四張精稱后再按原經向對經向或 緯 對緯的上下迭在一起,在已預熱到170176。177。176。之壓床用200177。25PSI去壓10分鐘,待其熔 合 及冷卻后,精稱此圓片重量,然后計算膠流之百分 流量為: 　　　式中分子相減之差即表示流出去的膠量,因原面積為16m2,而壓后所沖之圓片面積為(247。 2)2　　　　　2=, 故可以解釋為壓后圓片以外的東西是流出去的 。　　 2,比例流量Scaled flow test是指面積大時用大的壓力強度,面積小時用小的壓力強度其作法 是正切膠片成　　　7in,薄膠片(104,106,108)者要 1820張,中度者()切10張,比116更厚者就不太準了。熱板先預熱到150176。177。20 ℃并加上脫膜紙,將膠放上以31PSI或840磅177。5%在8吋見方的壓床上壓10177。1分鐘,冷卻后 對角切開,并以測微卡尺量對角線的厚度,其計算如下: 　　　　 ho=[Wo/n(102)Wg]102　　　　 ho每張膠片原應有的厚度,Wo原樣片的總重,Wg單位面積上之玻璃布重(g/in2),n張數。 B. 膠化時間 (Gel time or Tack Time)　　膠片中的樹脂為半硬化的 BStage 材料,在受到高溫后即會軟化及流動,經過一段軟化而流動 的時間后,又逐漸吸收能量而發生聚合反應使得黏度增大再真正的硬化成為 CStage 材料。 上述在壓力下可以流動的時間,或稱為可以做趕氣及填隙之工作時間,稱為膠化時間或可流膠 時間。當此時段太長時會造成板中應有的膠流出太多, 不但厚度變薄浪費成本而且造成銅箔 直接壓到玻璃上使結構強度及抗化性不良。但此時間太短時則又無法在趕完板藏氣之前因黏 度太大無法流動而形成氣泡 (air bubble) 現象。 C. 膠含量 (Resin Content)　　 是指膠片中除了玻璃布以外之膠所占之重量比。可以用以下兩種方法測量之 　　 c1　 燒完法 (Burn Out) 　　 c2 　處理重量法 (Treated Weight) 　　　其它尚有注意事項如下 D. 用偏光鏡 (Polarizing Filter) 檢查膠片中的硬化劑 dicy 是否大量的集中, 以防其發生 再結晶現象, 因再結晶后會吸水則會有爆板的危險。將膠片在光源經兩片互相垂直的偏光鏡 而可以看到膠片中的dicy 的集中再結晶現象。 E. 檢查膠片中的玻璃紗束數目是否正確, 可將膠片放在焚爐中在540℃下燒15分鐘除去樹脂露 出玻璃布,在 20X 顯微鏡下計數每吋中的經緯紗束是否合乎規范。 F. 揮發成份 (Volatile), 在膠片卷上斜切下4 吋4 吋的樣片 4 片, 在天平上精稱到 1mg, 然 后置入163 176。177。℃通風良好的烤箱中烤15 177。1分鐘, 再取出放入密閉的干燥皿中冷到 室 溫,再迅速重稱烤后重量。其失重與原重之比值以百分法表示之即為揮發成份含量。. P/P的切割 , 　 機械方向就是經向,可要求廠商于不同Prepreg膠卷側邊上不同顏色做為辨識 銅箔規格　 詳細銅箔資料請見39。基板39。章節 ，常見銅箔厚度及其重要規格表。 迭板作業　　壓板方式一般區分兩種:一是Caplamination,一是Foillamination，本節僅討論Foillamination. A. 組合的原則　 組合的方法依客戶之規格要求有多種選擇,考量對稱,銅厚,樹脂含量,流量等以最低成本達品質 要求: (a) 其基本原則是兩銅箔或導體層間的絕緣介質層至少要兩張膠片所組成,而且其壓合后之厚度不 mil(已有更尖端板的要求更薄于此),以防銅箔直接壓在玻璃布上形成介電常數太 大之絕緣不良情形,而且附著力也不好。 (b) 為使流膠能夠填滿板內的空隙 ,又不要因膠量太多造成偏滑或以后Z方向的過度膨脹,與銅面 接觸的膠片,其原始厚度至少要銅厚的兩倍以上才行。最外層與次外層至少要有5 mil以保證 絕緣的良好。(c) 薄基板及膠片的經緯方向不可混錯,必須經對經,緯對緯,以免造成后來的板翹板扭無法補救的 結果。膠片的張數一定要上下對稱,以平衡所產生的應力。少用已經硬化CStage的材料來墊 補厚度,此點尤其對厚多層板最為要緊,以防界面處受熱后分離。在不得及使用時要注意其水 份的烘烤及表面的粗化以增附著力。(d) 要求阻抗 (Impedance)控制的特殊板,應改用低棱線(Low Profile)的銅箔,使其毛面(Matte side)之峰谷間垂直相差在6微米以下,傳統銅皮之差距則達12微米。使用薄銅箔時與其接壤 的膠片流量不可太大,以防無梢大面積壓板后可能發常生的皺折(Wrinkle)。銅箔迭上后要用 除塵布在光面上輕輕均勻的擦動,一則趕走空間氣減少皺折,二則消除銅面的雜質外物減少后 來板面上的凹陷。但務必注意不可觸及毛面以免附著力不良。 (e) 選擇好組合方式, 的選擇(長度,深度材質),以及鉚釘機的操作(固定的緊密程度)等. C. 迭板環境及人員迭板現場溫度要控制在20176。177。2℃,相對濕度應在50% 177。5%, ,人員要穿著連身裝之抗靜電服裝、戴罩帽、手套、口罩(目的在防止皮膚接觸及濕氣),布鞋, 進入室內前要先經空氣吹浴30秒,私人物品不宜帶入,入口處更要在地面上設一膠墊以黏鞋 底污物。膠片自冷藏庫取出及剪裁完成后要在室內穩定至少24小時才能用做迭置。完成迭 置的組合要在1小時以內完成上機壓合。若有抽真空裝置 ,應在壓合前先抽一段時間,以趕走水氣。膠片中濕氣太大時會造成Tg降低及不易硬化現象。 (a) 無梢壓板法此法每一個開口中每個隔板間的多層板散冊要