PCB工藝與制作學生版課件

1.1PCB的作用與地位

PCB在整個電子產(chǎn)品中，扮演了整合連結(jié)集成所有功能的角色。

電氣連接、電氣絕緣、支撐骨架、散熱阻燃1.2PCB的演變PCB雛型誕生：1903年Mr.AlbertHanson在電話交換機系統(tǒng)中用金屬箔切割成線路，粘在石蠟紙上。見圖1.2PCB技術(shù)成熟：上世紀40年代前，出現(xiàn)多種PCB制造方法：涂料法（用導電涂料繪制線路）、模壓法（用線路形狀模具熱壓銅箔）、粉末燒結(jié)法（將金屬粉末燒結(jié)固化形成線路）、噴涂法（用熔化金屬噴涂到基板形成線路）、真空鍍膜法（金屬真空陰極蒸發(fā)）、化學沉積法（銀鹽沉積還原）等。1936DrPaulEisner真正發(fā)明了PCB?，F(xiàn)在的影像轉(zhuǎn)移(photoimagetransfer)技術(shù)，就是沿襲其發(fā)明而來的。第一章PCB技術(shù)概論2023/2/60在材料、層次、制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的分類以及它的制造方法。1.3.1PCB種類A.以材質(zhì)分a.有機材質(zhì)酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂等。b.無機材質(zhì)

鋁、Copper-invar-copper、ceramic等皆屬之。主要取其散熱功能B.以成品軟硬區(qū)分a.剛性板

RigidPCBb.撓性板FlexiblePCB見圖1.3c.剛撓結(jié)合板Rigid-FlexPCB見圖1.4C.以結(jié)構(gòu)分單面板

b.雙面板

c.多層板D.依用途分：通信/消費類電子/軍用/計算機/半導體/電測板E.新技術(shù)類：立體PCB（MID)、印制電子電路（PEC），后面再具體介紹。1.3PCB種類及制法2023/2/61減除法，其流程見圖1.9B.加成法，又可分半加成與全加成法，見圖1.101.11C.尚有其它因應IC封裝的變革延伸而出的一些先進制程，本課程僅提及但不詳加介紹，因有許多尚屬機密也不易取得，或者成熟度尚不夠。本課程以傳統(tǒng)負片多層板的制程為主軸，深入淺出的介紹各個制程，再輔以先進技術(shù)的觀念來探討未來的PCB走勢。1.3.2制造方法介紹2023/2/62

大陸PCB產(chǎn)業(yè)屬性，就是受客戶委托制作空板（BareBoard）而已，不像美國，很多PCB廠商是包括了線路設計，空板制作以及裝配(Assembly)的業(yè)務。以前，只要客戶提供的原始數(shù)據(jù)，再以手動翻片、排版、打帶等作業(yè)，即可進行制作，但近年由于電子產(chǎn)品日趨輕薄短小，PCB的制造面臨了幾個挑戰(zhàn):（1）薄板（2）高密度（3）高性能（4）高速(5)產(chǎn)品周期縮短（6）降低成本等。以往以燈桌、筆刀、貼圖及照相機做為制前工具，現(xiàn)在己被計算機、工作軟件及激光繪圖機所取代。過去，以手工排版，或者還需要修正尺寸等費時耗工的作業(yè)，今天只要在CAM(ComputerAidedManufacturing)工作人員取得客戶的設計資料，可能幾小時內(nèi)，就可以依設計規(guī)則或DFM(DesignForManufacturing)自動排版并變化不同的生產(chǎn)條件。同時可以輸出如鉆孔、成型、測試治具等資料。第二章PCB工藝流程2023/2/642.1.1客戶必須提供的數(shù)據(jù)：

電子廠或裝配工廠，委托PCBSHOP生產(chǎn)空板（BareBoard）時，必須提供下列數(shù)據(jù)以供制作。見表料號資料表-供制前設計使用.2.1.2.資料審查面對這么多的數(shù)據(jù)，制前設計工程師接下來所要進行的工作程序與重點，如下所述。A.

審查客戶的產(chǎn)品規(guī)格，是否廠內(nèi)制程能力可及，審查項目見承接料號制程能力檢查表.2.1.制前設計流程2023/2/65B.原物料需求（BOM-Bill

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Material）資料審查分析后，由BOM來決定原物料的廠牌、種類及規(guī)格。主要的原物料包括了：基板（Laminate）、膠片（Prepreg）、銅箔（Copperfoil）、防焊油墨（SolderMask）、文字油墨（Legend）等。另外客戶對于表面處理的規(guī)定,將影響流程的選擇,當然會有不同的物料需求與規(guī)格，例如：軟、硬金、噴錫、OSP(有機保焊膜)等。C.排版排版的尺寸選擇將影響該項目的利潤。因為基板是主要原料成本（排版最佳化，可減少板材浪費）；而適當排版可提高成品率并降低不良率。2.2.3著手設計所有數(shù)據(jù)檢核齊全后，開始分工設計：設計工程師要決定最合適的流程步驟。傳統(tǒng)多層板的制作流程可分作兩個部分:內(nèi)層制作和外層制作.以下是一種代表性簡易流程.2023/2/66DFM－Design

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manufacturing.很多PCB工程在Lay-out線路時，僅考慮電性、邏輯、尺寸等。PCB制前必須從生產(chǎn)力，良率等考慮而修正一些線路特性，如圓形接線焊盤修正淚滴狀，見圖2.5。但是制前工程師的修正，有時卻會影響客戶產(chǎn)品的特性甚或性能。PCB廠必須有一套規(guī)范，除了改善產(chǎn)品良率以及提升生產(chǎn)力外，也可做為和PCB線路布局人員的溝通語言，見圖2.6.C.Tooling指AOI（自動光學檢測）與電測Netlist文檔..AOI由CADreference文件產(chǎn)生AOI系統(tǒng)可接受的數(shù)據(jù)、且含容差，而電測Netlist檔則用來制作電測治具Fixture返回2023/2/68印刷電路板是以銅箔基板做為原料而制造成的電器的重要機構(gòu)組件,這里從基板種類、如何制造、用途,優(yōu)劣點等幾個方面介紹，以便選擇適當?shù)幕?下表簡單列出不同基板的適用場合.2.2.基板PCB種類應用領域酚醛樹脂(FR&FR2)電視、電源、音響、復印機、錄放機、電話、鍵盤環(huán)氧樹脂復合基材(CEM1,CEM3）電視,顯示器、電源供應器、高級音響、電話機、游戲機、汽車用電子產(chǎn)品、鼠標、電子計事簿玻纖布環(huán)氧樹脂板單、雙面板適配卡、計算機接口設備、通訊設備、無線電話機、

手表、文書處理玻纖布環(huán)氧樹脂多層板計算機、硬蝶機、文書處理機、呼叫器,手機、IC卡、數(shù)字電視音響、傳真機、軍用設備、汽車工業(yè)等.2023/2/69基板工業(yè)是一種材料的基礎工業(yè)，是由介電層（樹脂Resin，玻璃纖維Glassfiber)，及高純度的導體(銅箔Copperfoil)二者所構(gòu)成的復合材料構(gòu)成，起到導電、絕緣、支撐的作用.PCB的性能、質(zhì)量、制造中的加工性、制造成本及制造水平等，在很大程度上取決于基板材料介電層

1.紙基覆銅板常用的樹脂

目前已使用于線路板的樹脂類別很多,如酚醛樹脂（FR2）、環(huán)氧樹脂（FR3）、聚亞酰胺樹脂（Polyimide）、聚四氟乙烯（PTFE或稱TEFLON），B一三氮樹脂（BismaleimideTriazine簡稱BT）等均為熱固型的樹脂（ThermosettedPlasticResin）。2023/2/610玻璃纖維材料的優(yōu)點：a.高強度：和其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強度。在某些應用上，其強度/重量比甚至超過鐵絲。b.抗熱與火：玻璃纖維為無機物，因此不會燃燒c.抗化性：可耐大部份的化學品，也不為霉菌，細菌的滲入及昆蟲的攻擊。d.防潮：玻璃并不吸水，即使在很潮濕的環(huán)境，依然保持它的機械強度。e.熱性質(zhì)：玻纖有很低的熬線性膨脹系數(shù)，及高的熱導系數(shù)，因此在高溫環(huán)境下有極佳的表現(xiàn)。f.電性：由于玻璃纖維的不導電性，是一個很好的絕緣物質(zhì)的選擇。PCB基材所選擇使用的E級玻璃纖維，最主要的是其非常優(yōu)秀的抗水性。因此在非常潮濕，惡劣的環(huán)境下，仍然保有非常好的電性及物性一如尺寸穩(wěn)定度。2023/2/612早期線路的設計粗粗寬寬的,厚度要求不高,但到目前線寬3,4mil,甚至更細(現(xiàn)國內(nèi)已有工廠開發(fā)1mil線寬),線路電氣特性要求越來越高。1.傳統(tǒng)銅箔1.1輾軋法(Rolled-orWroughtMethod)是將銅塊經(jīng)多次輾軋制作而成，所輾出的寬度受到技術(shù)限制而難達到標準尺寸基板的要求,而且很容易在輾制過程中報廢，因表面粗糙度不夠,所以與樹脂結(jié)合能力不好，而且制造過程中所受應力需要做熱處理之回火軔化,故成本較高。A.優(yōu)點.a.延展性Ductility高,對FPC使用于動態(tài)環(huán)境下,信賴度極佳.b.低的表面棱線Low-pro,利于一些Microwave電子應用.B.缺點.a.和基材的附著力不好.b.成本較高.c.因技術(shù)問題,寬度受限.

銅箔(copperfoil)2023/2/613最常使用于基板上的銅箔就是ED銅.利用各種銅熔解成硫酸銅鍍液，在特殊深入地下的大型鍍槽中，陰陽極距非常短,以非常高的速度沖動鍍液，以高電流密度，將柱狀結(jié)晶的銅層鍍在表面非常光滑又經(jīng)鈍化的不銹鋼大桶狀轉(zhuǎn)輪上，因鈍化處理過的不銹鋼輪對銅層附著力并不好，故鍍面可自轉(zhuǎn)輪上撕下，如此鍍得的連續(xù)銅層,可由轉(zhuǎn)輪速度，電流密度而得不同厚度的銅箔，貼轉(zhuǎn)輪的光滑銅箔表面稱為光面(Drumside),另一面是鍍液的粗糙結(jié)晶表面稱為毛面(Matteside).特點:價格便宜，可有各種尺寸與厚度，但延展性差,

應力極高無法撓曲又很容易折斷.1.2電鍍法(ElectrodepositedMethod)2023/2/614對薄銅箔超細線路而言，導體與絕緣基材之間的接觸面非常狹小，如何能耐得住二者之間熱膨脹系數(shù)的巨大差異而仍維持足夠的附著力，完全依賴銅箔毛面上的粗化處理是不夠的，而且高速鍍銅箔的結(jié)晶結(jié)構(gòu)粗糙在高溫焊接時容易造成XY的斷裂也是一項難以解決的問題。輾軋銅箔除了細晶之外還有另一項長處那就是應力很低。電鍍銅箔應力高，但后來線路板業(yè)者所鍍上的一次銅或二次銅的應力就沒有那么高。于是造成二者在溫度變化時使細線易斷.因此輾軋銅箔是一解決之途。國際制造銅箔大廠多致力于開發(fā)輾軋銅箔細晶產(chǎn)品以解決此問題.2.輾軋銅箔2023/2/616A.傳統(tǒng)處理法ED銅箔從載體撕下后，會繼續(xù)下面的處理步驟：在粗面(MatteSide)上再以高電流極短時間內(nèi)快速鍍上銅，其長相如瘤，稱“瘤化處理”目的在增加表面積b.瘤化完成后再鍍一層黃銅(Brass，是Gould公司專利，稱為JTC處理)，或鋅(Zinc是Yates公司專利，稱為TW處理)。也可鍍鎳處理，其作用是做為耐熱層。樹脂中的Dicy于高溫時會攻擊銅面而生成胺類與水份，一旦生水份時，會導致附著力降底。此層的作用即是防止上述反應發(fā)生c.耐熱處理后，再進行最后的“鉻化處理“(Chromation)，光面與粗面同時進行做為防污防銹的作用，也稱“鈍化處理“或"抗氧化處理"3.銅箔的表面處理2023/2/617B.新式處理法a.兩面處理(Doubletreatment)：指光面及粗面皆做粗化處理．在光面也進行上述的傳統(tǒng)處理方式，如此應用于內(nèi)層基板上，可以省掉壓膜前的銅面理處理以及黑/棕化步驟。美國一家Polyclad銅箔基板公司，發(fā)展出來的一種處理方式，稱為DST銅箔。該法是在光面做粗化處理，該面就壓在膠片上，所做成基板的銅面為粗面。b.硅化處理(Lowprofile)：傳統(tǒng)銅箔粗面處理的棱線粗糙度不利于細線路制造，因此必須設法降低棱線的高度。上述Polyclad的DST銅箔，以光面做處理，改善了這個問題，另外，一種叫“有機硅處理”（OrganicSilaneTreatment），加入傳統(tǒng)處理方式之后，也可有此效果。它同時產(chǎn)生一種化學鍵，對于附著力有幫助。2023/2/618發(fā)料就是依制前設計所規(guī)劃的工作尺寸來裁切基材，以下幾點須注意：A.裁切方式-會影響下料尺寸B.磨邊與圓角的考慮-影響影像轉(zhuǎn)移質(zhì)量C.方向要一致-即經(jīng)向?qū)?jīng)向，緯向?qū)曄駾.下制程前的烘烤-尺寸安定性考慮2.1銅面處理PCB制程中任何一個步驟，銅面的清潔與粗化的效果，都關系下一制程的成敗。A.須要銅面處理的制程有以下幾個a.干膜壓膜；b.內(nèi)層氧化處理前；c.鉆孔后；d.化學銅前；e.鍍銅前；f.綠漆前；g.噴錫(或其它焊墊處理流程)前；h.金手指鍍鎳前。本節(jié)針對a.c.f.g.等制程來探討最好的處理方式(其余皆屬制程自動化中的一部份)2.0、發(fā)料2023/2/620B.處理方法現(xiàn)行銅面處理方式可分三種：刷磨法(Brush)、

噴砂法(Pumice)、

化學法(Microetch)C.刷磨法刷磨原理圖,見圖4.1所示.表4.1是銅面刷磨法的比較表注意事項：a.刷輪有效長度都需均勻使用到,否則易造成刷輪表面高低不均b.須做刷痕實驗，以確定刷深及均勻性優(yōu)點:a.成本低;b.制程簡單缺點：a.薄板細線路板不易進行b.基材拉長，不適內(nèi)層薄板c.刷痕深時易造成D/F附著不易而滲鍍d.有殘膠的潛在可能2023/2/621D.噴砂法以不同材質(zhì)的細石(俗稱pumice)為研磨材料優(yōu)點：a.表面粗糙均勻程度較刷磨方式好；b.尺寸安定性較好；c.可用于薄板及細線缺點：Pumice容易沾留板面，機器維護不易E.化學法(微蝕法)化學法有幾種選擇，見表：幾種不同藥劑銅面化學處理.F.結(jié)綸使用何種銅面處理方式，各廠應以產(chǎn)品的層次及制程能力來決定，但可預知的是化學處理法會更普遍，因細線薄板的比例愈來愈高。2023/2/622現(xiàn)業(yè)界用于蝕刻的化學藥液種類，常見者有兩種，一是酸性氯化銅(CuCl2)、蝕刻液，一種是堿性氨水蝕刻液。還有近年開始使用的高價氯酸鹽制劑等。兩種藥液的選擇，視影像轉(zhuǎn)移制程中，阻劑是抗電鍍之用或抗蝕刻之用。在內(nèi)層制程中干膜或油墨是作為抗蝕刻之用，因此大部份選擇酸性蝕刻。外層制程中，若為傳統(tǒng)負片流程，D/F僅是抗電鍍，在蝕刻前會被剝除。其抗蝕刻層是錫鉛合金或純錫，故一定要用堿性蝕液，以免傷及抗蝕刻金屬層。還有不同藥劑的側(cè)蝕不同也是選擇標準（如下圖）。2.4剝膜剝膜在pcb制程中有兩次使用，一是內(nèi)層線路蝕刻后之干膜剝除，二是外層線路蝕刻前干膜剝除(若外層制作為負片制程)干膜的剝除是一單純簡易的制程，一般皆使用聯(lián)機水平設備，其使用之化學藥液多為NaOH或KOH濃度在1~3%重量比。2.3蝕刻2023/2/624AOI(簡單線路采目視)→電測→(修補)→確認內(nèi)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質(zhì)量之良好,始能進行壓合,由于高層板漸多,內(nèi)層板的負擔加重,且線路愈來愈細,萬一有漏失將會造成壓合后的昂貴損失.傳統(tǒng)目視外,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.3內(nèi)層檢測返回2023/2/6251.制程目的:將銅箔(CopperFoil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)后的內(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慮,取代制程會逐漸普遍.2.壓合流程,如下圖5.1:3.各制程說明3.1內(nèi)層氧化處理(Black/BrownOxideTreatment)3.1.1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(chǎn)生一層致密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態(tài)樹脂中胺類(Amine)對銅面的影響。內(nèi)層氧化處理迭板壓合后處理圖5.12.4.壓合2023/2/626進壓合機之前,需將各多層板使用原料準備好,以便迭板(Lay-up)作業(yè).除已氧化處理之內(nèi)層外,尚需膠片(Prepreg),銅箔(Copperfoil),以下就敘述其規(guī)格種類及作業(yè):3.2.1膠片規(guī)格膠片的選用要考慮下列事項:－絕緣層厚度－內(nèi)層銅厚－樹脂含量－內(nèi)層各層殘留銅面積－對稱最重要還是要替客戶節(jié)省成本3.2迭板2023/2/6283.2.2迭板作業(yè)壓板方式一般區(qū)分兩種:一是帽式壓合法Cap-lamination,一是銅箔壓板法Foil-lamination，本節(jié)僅討論Foil-lamination.A.組合的原則組合的方法依客戶規(guī)格要求有多種選擇,考慮對稱,銅厚,樹脂含量,流量等以最低成本達質(zhì)量要求:B.迭板環(huán)境及人員迭板現(xiàn)場溫度要控制在20°±2℃,相對濕度應在50%±5%,人員要穿著連身抗靜電服裝、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(nèi)前要先經(jīng)空氣吹浴30秒,并清除鞋底污物。膠片自冷藏庫取出及剪裁完成后要在室內(nèi)穩(wěn)定至少24小時才能用做迭置。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(xiàn)象。2023/2/629C.迭板法無梢壓板法-此法每一個開口中每個隔板間的多層板散冊要上下左右對準,而且各隔板間也絕對要上下對準,自然整個壓床之各開口間也要對準在中心位置。(b)有梢套孔迭置-將已精準鉆出的工具孔的內(nèi)層一一套在下方鋁載板定位梢上,并套上沖孔較大的膠片、牛皮紙、脫模紙、隔皮等。(c)壓力艙式迭置法-將板冊內(nèi)容按上無梢法迭在鋁載板上,此載板與液壓法不同,其反面有導氣的井字形溝槽,正面平坦用以承載板冊,連同隔板以多孔性的毯子包住放在導氣板上,外面再包以兩層防漏絕氣特殊隔膜,最后以有彈性可耐壓的特殊膠帶將隔膜四周貼合氣板上,推入壓力艙內(nèi),關上門后先把包裹內(nèi)抽至極低之氣壓使板冊死處的藏氣都被抽出,再于艙內(nèi)壓入高溫的二氧化碳或氮氣至150-200PSI,進行真空壓合。2023/2/630壓板原理：利用半固化片從B階向C-階的轉(zhuǎn)換過程將各線路層粘結(jié)成一體。3.3.1壓合機種類壓合機可分為三大類:A.艙壓式壓合機(Autoclave):壓合機構(gòu)造為密閉艙體，外艙加壓、內(nèi)袋抽真空受熱壓合成型，各層板材所承受的熱力與壓力，來自加壓加溫惰性氣體，其基本構(gòu)造如圖5.4優(yōu)點:因壓力熱力來自于四面八方，故其成品板厚均勻、流膠小。缺點:設備構(gòu)造復雜，成本高，且產(chǎn)量小。3.3壓合制程操作2023/2/631B.液壓式壓合機（Hydraulic）液壓式壓合機構(gòu)造有真空式與常壓式，其各層開口的板材夾于上下兩熱壓盤間，壓力由下往上壓，熱力由上下熱壓盤加熱傳至板材。其基本構(gòu)造如下圖5.5優(yōu)點:設備構(gòu)造簡單，成本低，且產(chǎn)量大。

可加裝真空設備，有利排氣及流膠缺點:板邊流膠量較大，板厚較不均勻。2023/2/632C.Cedal壓合機：在一密閉真空艙體中，利用連續(xù)卷狀銅箔迭板，在兩端通電流,因其電阻使銅箔產(chǎn)生高溫,加熱膠片，用熱傳系數(shù)低的材質(zhì)做壓盤，借由上方加壓，達到壓合效果，因其利用夾層中的銅箔加熱，所以受熱均勻，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖5.6CedalAdara壓合機優(yōu)點:a.利用上下夾層的銅板箔通電加熱，省能源，操作成本低。b.內(nèi)外層溫差小、受熱均勻，產(chǎn)品質(zhì)量佳。c.可加裝真空設備，有利排氣及流膠。d.流程時間短，約4O分鐘，作業(yè)空間減小很多.缺點:設備構(gòu)造復雜，成本高，且單機產(chǎn)量小迭板耗時。2023/2/633A.電熱式:于壓合機各開口中的壓盤內(nèi)，安置電加熱器，直接加熱。優(yōu)點:設備構(gòu)造簡單，成本低，保養(yǎng)簡易。缺點:

a.電力消耗大。b.加熱器易產(chǎn)生局部高溫，使溫度分布不均。B.加熱軟水使其產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，直接通入熱壓盤。優(yōu)點:因水蒸汽的熱傳系數(shù)大，熱媒為水較便宜。缺點:

a.蒸氣鍋爐必需專人操作，設備構(gòu)造復雜且易銹蝕,保養(yǎng)麻煩。b.高溫高壓操作，危險性高。3.3.2.壓合機熱源方式:2023/2/634C.由耐熱性油類當熱媒，以強制對流方式輸送，將熱量以間接方式傳至熱壓盤。優(yōu)點:升溫速率及溫度分布皆不錯，操作危險性較蒸汽式操作低。缺點:設備構(gòu)造復雜，價格不便宜，保養(yǎng)也不易。D.通電流式:利用連續(xù)卷狀銅箔迭板，在兩端通電流因其電阻使銅箔產(chǎn)生高溫加熱Prepreg，用熱傳系數(shù)低的材質(zhì)做壓盤，減少熱流失。優(yōu)點:

a.升溫速率快(35℃/min.)、內(nèi)外層溫差小，及溫度分布均勻。b.省能源，操作成本低廉。缺點:

a.構(gòu)造復雜，設備成本高。b.產(chǎn)量少。2023/2/6353.3.3.壓合時升溫速率與升壓速率對板子的影響典型Profile見圖5.11A.溫度:a.升溫段:以最適當?shù)纳郎厮俾?，控制流膠。b.恒溫段:提供硬化所需之能量及時間。c.降溫段:逐步冷卻以降低內(nèi)應力(Internalstress)減少板彎、板翹(Warp、Twist)。B.壓力:a.初壓(吻壓Kisspressure):每冊(Book)緊密接合傳熱,驅(qū)趕揮發(fā)物及殘余氣體。b.第二段壓:使膠液順利填充并驅(qū)趕膠內(nèi)氣泡，同時防止一次壓力過高導致的皺折及應力。c.第三段壓:產(chǎn)生聚合反應，使材料硬化而達到C-stage。d.第四段壓:降溫段仍保持適當?shù)膲毫?，減少因冷卻伴隨而來的內(nèi)應力。2023/2/636A.后烤(postcure,postlamination)

通常后烤條件是150℃,4小時以上.如果先前壓合步驟修復很完整,可不做后烤,否則反而有害(降低Tg).可以測量Tg,判斷修復是否完整.后烤的目的有如下三個:a.讓聚合更完全.b.若外表有彎翹,則可使之平整.c.消除內(nèi)部應力并可改善對位.3.4后處理作業(yè)2023/2/637B.銑靶,打靶手動作業(yè):將板置于普通的單軸鉆床下用既定深度的平頭銑刀銑出箭靶及去掉原貼的耐熱膠帶,再置于有投影燈的單軸鉆床或由下向上沖的沖床上沖出靶心的定位孔,再用此定位孔定在鉆床上即行鉆孔作業(yè)。X射線透視打靶:有單軸及雙軸,雙軸可自動補償取均值,減少公差.C.剪邊(電腦數(shù)控裁板)完成壓合的板子其邊緣都會有溢膠,必須用剪床裁掉以便在后續(xù)制程中作業(yè)方便及避免造成人員的傷害,剪邊最好沿著邊緣直線內(nèi)1公分處切下,切太多會造成電鍍夾點的困擾,最好再用磨邊機將四個角落磨圓及邊緣毛頭磨掉,以減少板子互相間的刮傷及對槽液的污染。或者現(xiàn)在很普遍直接以CNC成型機做裁邊的作業(yè)。返回2023/2/638單面或雙面板的制作都是在下料之后直接進行非導通孔或?qū)椎你@孔,多層板則是在完成壓板之后才去鉆孔。傳統(tǒng)孔的種類除以導通與否簡單的區(qū)分外,以功能的不同尚可分:零件孔,工具孔,通孔(Via),盲孔(Blindhole),埋孔(Buriedhole)近年電子產(chǎn)品‘輕.薄.短.小.快.’的發(fā)展趨勢,使得鉆孔技術(shù)一日千里,機鉆,雷射燒孔,感光成孔等,不同設備技術(shù)應用于不同層次板子。傳統(tǒng)機械鉆孔工藝1

機鉆流程上鉆孔→鉆孔→檢查2.5鉆孔2023/2/6392上鉆孔作業(yè)

鉆孔作業(yè)時除了鉆盲孔、高層次板孔位精準度要求很嚴時,用單片鉆之外,通常都以多片鉆.至于幾片一鉆則根據(jù)：1.板子要求精度2.最小孔徑3.總厚度4.總銅層數(shù).來加以考慮。因為多片一鉆,所以鉆之前先以銷將每片板子固定住,此動作由上銷機執(zhí)行。雙面板很簡單,大半用靠邊方式,上打孔、打孔連續(xù)動作一次完成.多層板比較復雜,另須多層板專用上打孔機作業(yè).3.鉆孔3.1鉆孔機：鉆孔機的類型及配備功能種類非常多鉆孔機房環(huán)境要求A.溫濕度控制B.干凈的環(huán)境C.地板承受的重量

D.絕緣接地的考慮E.外界振動干擾3.2物料介紹鉆孔作業(yè)中會使用的物料有鉆針(DrillBit),墊板(Back-upboard),蓋板(Entryboard)等.

圖6.1為鉆孔作業(yè)中幾種物料的示意圖.2023/2/6403.3操作3.3.1CNC控制現(xiàn)有CAD/CAM工作站都可直接轉(zhuǎn)換鉆孔機接受的語言。只要設定一些參數(shù)，如各孔號代表的孔徑等即可.大部分工廠鉆孔機數(shù)量動輒幾十臺連網(wǎng)作業(yè)，由工作站直接指示.若加上自動裝載源板，則人員可減至最少.3.3.2作業(yè)條件鉆孔最重要兩大條件就是進刀速度及旋轉(zhuǎn)速度A.進刀速度(Feeds):每分鐘鉆入的深度，多以吋／分(IPM)表示。也可用“排屑量”(ChipLoad)取代，鉆針之所以能刺進材料中心須要退出相同體積的鉆屑才行，其表示的方法是以鉆針每旋轉(zhuǎn)一周后所能刺進的吋數(shù)(in/R)。2023/2/641B.旋轉(zhuǎn)速度(Speeds)一每分鐘所旋轉(zhuǎn)圈數(shù)(RevolutionPerMinuteRPM)通常轉(zhuǎn)數(shù)約為６萬－８萬RPM，轉(zhuǎn)速太高時會造成積熱及磨損鉆針。當進刀速度約為120in/min左右，轉(zhuǎn)速為６萬RPM時，其每一轉(zhuǎn)所能刺入的深度為其排屑量排屑量高表示鉆針快進快出而與孔壁接觸時間短，反之排屑量低時表示鉆針進出緩慢與孔壁磨擦時間增長以致孔溫升高。設定排屑量高或低隨下列條件有所不同:1.孔徑大小2.基板材料3.層數(shù)4.厚度2023/2/642隨著PCB向微型和高密度互連的方向發(fā)展，越來越多制板采用微導孔的連接方式實現(xiàn)高密度互連，而目前制作微導孔的主要方法是laserdrill。如何利用現(xiàn)有鐳射鉆機制作出各種高質(zhì)量的microvia，是現(xiàn)在PCB制造的迫切任務。激光鉆孔工藝2023/2/643１、常見的LASER激發(fā)方式LASER類型——UV激發(fā)介質(zhì)——YAG激發(fā)能量——發(fā)光二極管LASER類型——IR（RF-RadioFrequency）激發(fā)介質(zhì)——密封CO2氣體激發(fā)能量——高頻電壓LASER類型——IR（橫波激勵）激發(fā)介質(zhì)——外供CO2氣體激發(fā)能量——高壓電極2、激光光路原理2023/2/6443、激光成孔原理利用紅外線的熱能，當溫度升高或能量增加到一定程度后，如有機物的熔點、燃點或沸點時，則有機物分子的相互作用力或束縛力將大為減小到使有機物分子相互脫離成自由態(tài)或游離態(tài)，由于激光的不斷提供能量，而使有機分子逸出或者與空氣中的氧氣燃燒而成為二氧化碳或水氣體而散離去，由于激光是以一定直徑的紅外光束來加工的，因而形成微小孔。3.2、UV的成孔原理（蝕孔）固態(tài)Nd：YAG紫外激光器發(fā)射的是高能量的紫外光光束，利用其光學能(高能量光子)，破壞了有機物的分子鍵(如共價鍵)，金屬晶體(如金屬鍵)等，形成懸浮顆?；蛟訄F、分子團或原子、分子而逸散離出，最后形成盲孔。3.1、CO2的成孔原理（燒孔）4、不同材料對波長的吸收情況

由于不同材料對各類激光的吸收不同，導致激光加工混合材料困難。

2023/2/6451

制程目的雙面板以上完成鉆孔后即進行鍍通孔(PlatedThroughHole,PTH)步驟，其目的使孔壁上之非導體部份之樹脂及玻纖束進行金屬化(metalization),以進行后來之電鍍銅制程,完成足夠?qū)щ娂昂附又饘倏妆凇?986年，美國有一家化學公司Hunt宣布PTH不再需要傳統(tǒng)的貴金屬及無電銅的金屬化制程,可用碳粉的涂布成為通電的媒介，商名為"Blackhole"。之后陸續(xù)有其它不同base產(chǎn)品上市,國內(nèi)使用者非常多.除傳統(tǒng)PTH外,直接電鍍directplating)本章節(jié)也會述及.2

制造流程去毛頭→除膠渣→PTH&一次銅2.1.去巴里(deburr)鉆完孔后,若是鉆孔條件不適當,孔邊緣有1.未切斷銅絲2.未切斷玻纖的殘留,稱為burr.因其要斷不斷,而且粗糙,若不將之去除,可能造成通孔不良及孔小,因此鉆孔后會有deburr制程.也有deburr是放在除膠渣之后才作業(yè).一般deburr是用機器刷磨,且會加入超音波及高壓沖洗的應用.2.6鍍通孔2023/2/646A.目的:a.Desmearb.微糙化增加附著力B.Smear產(chǎn)生的原因:由于鉆孔時造成的高溫樹脂超過Tg值，而形成融熔狀，終致產(chǎn)生膠渣。此膠渣生于內(nèi)層銅邊緣及孔壁區(qū)，會造成不良內(nèi)層連接。C.Desmear的四種方法:硫酸法(SulfericAcid)、電漿法(Plasma)、鉻酸法(CromicAcid)、高錳酸鉀法(Permanganate).2.2.除膠渣(Desmear)2023/2/647PTH系統(tǒng)概分為酸性及堿性系統(tǒng)。2.3.1酸性系統(tǒng)：A.基本制程：整孔Conditioner→微蝕

Microetch→預活化

Catalpretreatment→活化Cataldeposit→速化Accelerator→化學銅沉積ElectrolessDeposit2.3.2、堿性系統(tǒng)：A.基本制程：整孔Conditioner→蝕洗EtchCleaner→預活化

Catalpretreatment→活化Activator→還原Reducer→無電銅ElectrolessCopper2.4一次銅(Panelplating)非導體的孔壁經(jīng)PTH金屬化后，立即進行電鍍銅制程,其目的是鍍上200~500微英吋以保護僅有20~40微英吋厚的化學銅被后制程破壞而造成孔破(Void)。有關銅電鍍基本理論及實際作業(yè)請參看二次銅更詳細的解說.2.3化學銅(PTH)2023/2/648

傳統(tǒng)金屬化之化學銅的厚度僅約20~30微吋，無法單獨存在于制程中，必須再做一次全板面的電鍍銅始能進行圖形的轉(zhuǎn)移如印刷或干膜。但若能把化學銅層的厚度提高到100微吋左右，則自然可以直接做線路轉(zhuǎn)移的工作，無需再一道全板的電鍍銅步驟而省卻了設備，藥水、人力、及時間，并達簡化制程減少問題的良好目標。因此有厚化銅制程出現(xiàn)，此方式已經(jīng)實際生產(chǎn)在線進行十多年，由于鍍液管理困難，分析添加的設備需要較高層次技術(shù)，成本居高不下等,此制程已經(jīng)無優(yōu)勢。厚化銅的領域又可分為:A."半加成Semi-Additive"式是完全為了取代全板面電鍍銅制程.B."全加成FullyAdditive"式則是用于制造加成法線路板所用的。日本某些商用消費性電子產(chǎn)品用24小時以上的長時間的全加成鍍銅，而且只鍍在孔及線路部份.3.厚化銅2023/2/649由于化學銅的制程中，有很多對人體健康有害的成份(如甲醛會致癌)，以及廢水處理有不良影響的成份，因此早在10多年前就有取代傳統(tǒng)PTH所謂DirectPlating(不須靠化學銅的銅當導體)商品出現(xiàn)，至今在臺灣量產(chǎn)有很多條線。但在國外，除歐洲應用者很多以外，美、日(尤其是美國)并不普遍，一些大的電子公司(如制造計算機、手機等)并不贊成直接電鍍制程，這也是國內(nèi)此制程普及率尚低的原因之一。4.1直接電鍍種類大致上可歸為三種替代銅的導體A.Carbon-碳粉(Graphite同)B.ConductivePolymer-導體高分子C.Palladium-鈀金屬4.2直接電鍍后續(xù)制程有兩種方式:A.一次鍍銅后,再做影像轉(zhuǎn)移及二銅B.直接做影像轉(zhuǎn)移及線路電鍍4直接電鍍(Directplating)返回2023/2/6501制程目的經(jīng)鉆孔及通孔電鍍后,內(nèi)外層已連通,本制程再制作外層線路,以達到電性能的完整.2制作流程銅面處理→壓膜→曝光→顯像2.1銅面處理與內(nèi)層制作銅面處理相似.2.2壓膜2.7

外層2023/2/6512.2.1干膜（dryfilm）介紹1968年杜邦公司開發(fā)感旋光性聚合物的干膜，到1984年末杜邦的專利到期后日本的HITACHI也有自己的品牌問世。爾后就陸續(xù)有其它廠牌加入此一戰(zhàn)場.依干膜發(fā)展的歷史可分下列三種:－溶劑顯像型－半水溶液顯像型－堿水溶液顯像型現(xiàn)在幾乎是后者的天下,所以本章僅探討此類干膜.A.干膜組成水溶性干膜主要是由于其組成中含有機酸根，會與強堿反應使成為有機酸的鹽類，可被水溶掉。水溶性干膜最早以碳酸鈉顯像，用稀氫氧化鈉剝膜，當然經(jīng)不斷改進才有今日成熟而完整的產(chǎn)品線B.制程步驟干膜作業(yè)的環(huán)境，需要在黃色照明,通風良好,溫濕度控制的無塵室中操作，以減少污染，提高阻劑的質(zhì)量。其主要的步驟如下：壓膜─停置─曝光─停置─顯像2023/2/6522.2.2壓膜(Lamination)作業(yè)A.壓膜機壓膜機可分手動及自動兩種,有收集聚烯類隔層的卷輪，干膜主輪，加熱輪，抽風設備等四主要部份,進行連續(xù)作業(yè)a.傳統(tǒng)手動壓膜機須兩人作業(yè)，一人在機前送板，一人在機后收板并切斷干膜，此方式用在樣品、小量多料號適合，對人力、物料的耗用浪費頗多。b.自動壓膜機的機械操作在板前緣粘壓干膜方式及壓膜后緣切膜動作上多有不同，但都朝產(chǎn)速加快，節(jié)省干膜以及粘貼能力上在改進。c.干膜在上述之溫度下達到其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點而具有流動性及填充性，而能覆蓋銅面。但溫度不可太高，否則會引起干膜的聚合而造成顯像的困難。壓膜前板子若能預熱,可增強其附著力。d.為達到細線路高密度板的高質(zhì)量，必須從環(huán)境及設備上著手，干膜壓膜需要在無塵室中進行（10K級以上），環(huán)境溫度應控制在23°±3℃，相對濕度應保持50％RH±5％左右。操作人員也要帶手套及抗靜電無塵衣帽。2023/2/6538.2.3.1曝光機種類－手動與自動－平行光與非平行光－激光直接曝光手動曝光機，是將欲曝光板子上下底片手動對位后，送入機器臺面，吸真空后曝光。B.自動曝機一般含裝載、卸載，須在板子外框上先做好工具孔，做初步定位再由機臺上對位，并做微調(diào)后送入曝光區(qū)曝光。C.曝光機的平行度:D.非平行光與平行光的差異，平行光可降低凹割

。做細線路(4mil以下)非得用平行光曝光機。E.另有一種LDI(LaserDirectImaging)激光直接感光設備與感光方式。是利用特殊感光膜涂抹在板面，不須底片直接利用激光掃描曝光，其細線可做到2mil以內(nèi)。利用多光束方式，18in×24in的板子，曝光時間不到30秒。2.3曝光Exposure2023/2/6542.4.顯像Developing2.4.1顯像液成份及作業(yè)條件溶液配方１－２％之碳酸鈉（重量比）溫度30+_2℃噴壓15－20PSIpH10.5－10.7，2.4.2作業(yè)注意事項A.顯像是把尚未發(fā)生聚合反應的區(qū)域用顯像液將之沖洗掉，已感光部份則因已發(fā)生聚合反應而洗不掉仍留在銅面上成為蝕刻或電鍍的阻劑膜。B.顯像良好的側(cè)壁應為直壁式，顯像不足時容易發(fā)生膜渣(Scum)造成蝕刻板的短路、銅碎、及鋸齒突出線邊，顯像機噴液系統(tǒng)過濾不良時也會造成此種缺點。檢查膜渣的方法可用５％氯化銅溶液或氯化銨溶液浸泡，若銅面上仍有鮮亮的銅色時，即可判斷有膜渣殘留C.顯像完成的板子切記不可迭放,須用支架插立.返回2023/2/655此制程或稱線路電鍍(PatternPlating),有別于全板電鍍(PanelPlating)制作流程銅面前處理→鍍銅→鍍錫(鉛)1銅面前處理二銅制程之鍍銅前處理都是化學處理方式。一般的流程為:脫脂→水洗→微蝕→水洗→酸浸→鍍銅→水洗…此前處理的重點在于如何將前一制程（外層線路制作）所可能留在板面上的氧化,指紋等板面不潔加以處理,并予以表面的活化使鍍銅的附著力良好.2.8.二次銅2023/2/6562鍍銅法拉第定律：第一定律：在鍍液進行電鍍時,陰極上所沉積(deposit)的金屬量與所通過的電量成正比。第二定律：在不同鍍液中以相同的電量進行電鍍時，其各自附積出來的重量與其化學當量成正比。非導體的孔壁在PTH金屬化而鍍上一層薄無電銅后，立即進行電鍍銅。鍍銅液配槽簡單,后制程蝕刻亦是輕而易舉,再加上廢液(硫酸銅)處理容易,因此銅被大量使用.裝配由傳統(tǒng)的波峰焊改成由錫膏(SolderPaste)或樹脂膠類定位，使得孔中不再進行灌錫，由孔銅負起導電的任務，因此對鍍銅的質(zhì)量要求更嚴苛。而小孔徑的趨勢，使得孔壁的縱橫比(AspectRatio)值愈來愈大，而今的集成制程帶來更大的挑戰(zhàn),如兩面盲孔等,鍍液及電流都不易深入，必須設法改善使技術(shù)升級。2023/2/657鍍銅技術(shù)的發(fā)展a.傳統(tǒng)式硫酸銅這是屬高銅低酸的傳統(tǒng)銅液,其分布力(ThrowingPower)很不好,故在板面上的厚度分布很不均勻，而且鍍層呈柱狀組織(Columnar),物理性質(zhì)也很不好，故很快被業(yè)界放棄。b.高分布力硫酸銅(HighThrowingPower)高分布力硫酸銅改用高酸量低銅量的方法，從基本配方上著手,改進通孔的特性。但由于添加劑是屬于有機染料類，其在鍍液中的裂解物不但使鍍液的顏色漸變,且使鍍層的延展性惡化。酸銅液原為藍色的，經(jīng)一段時間的操作后竟然會漸漸的轉(zhuǎn)變成為綠色，經(jīng)活性炭處理則又會回到應有的藍色。為了要在孔銅上有好的表現(xiàn)，加了較多的平整劑(levelingagent),使得延伸性(Elongation)不理想，無法耐得住基板在"Ｚ"方向的膨脹，而常在通孔的肩部或膝部發(fā)生斷裂，無法通過美軍規(guī)范中的熱應力(ThermalStress)測試。且對溫度敏感，高電流區(qū)容易燒焦、粗糙等毛病，因此也無法為業(yè)界接受.2023/2/658c.第三代的硫酸銅鍍液經(jīng)業(yè)者不斷的改進添加劑,舍棄染料系統(tǒng),而進入第三代的硫酸銅鍍液。此時之銅層性質(zhì)已大有改善，多能通過漂錫試驗。不管國內(nèi)外各廠牌,基本的配方都差不多。第三代硫酸銅雖然能符合目前的市場要求，但產(chǎn)速是一大問題,若要求在板子任何地方的孔壁要達到１mil厚度時，在25ASF，25℃的作業(yè)條件下,需60分鐘以上的電鍍時間，無法應付大量作業(yè)。加以近年來線路板的裝配方式起了革命，由傳統(tǒng)式的插孔裝配(DIP)進步到表面貼裝(SMT)，使得線路及孔徑都變得更細更小更密?？讖阶冃。v橫比加大，更不容易讓孔銅厚度符合規(guī)格。d.鍍銅的最新發(fā)展－高速鍍添加劑(Highspeedadditive)－脈沖電鍍(Pulseplating)－藥液快速沖擊(Impinge)設備2023/2/659二次銅后鍍錫鉛合金的目的：蝕刻阻劑,保護其所覆蓋的銅導體不會在堿性蝕銅時受到攻擊。由于鉛對人體有害,廢液處理不便宜，因此純錫電鍍已漸取代傳統(tǒng)錫鉛.純錫電鍍A.鍍純錫是一種極容易且廣泛應用于特定用途的電鍍，即使特殊形狀有凹孔的鍍件，也不需要特殊形狀的陽極來改善其電鍍分布B.商業(yè)化的錫鍍槽目前有四種，各為氟硼酸錫、酸鉀及鹵化錫氟C.光澤系統(tǒng)可用的有多種，如：蛋白質(zhì)(Peptone)、白明膠(Gelatin)、β-Naphthol、鄰苯二酚(Hydroquinone)等D.錫槽原則上不加空氣攪拌，以免產(chǎn)生錫氧化而生成白色沉淀，實際上錫陽極電流密度以不超過25為原則，以免因錫溶解過快而使槽內(nèi)錫濃度增高.3、鍍錫鉛2023/2/6604、小孔或深孔鍍銅電路板的裝配日趨緊密，其好處不外減少最后產(chǎn)品的體積及增加信息處理的容量及速度。對板子而言細線及小孔是必然要面對的問題。就小孔而言，受沖擊最大的就是鍍銅技術(shù)，要在孔的AspectRatio（縱橫比）很高時，既要得到１mil厚的孔壁，又不發(fā)生狗骨現(xiàn)象，而且鍍層的各種物性又要通過現(xiàn)有的各種規(guī)范，其中種種需待突破的困難實在不少。5、水平電鍍傳統(tǒng)垂直電鍍對小孔,高縱橫比,細線等極高密度板子無能為力，水平電鍍方式加上脈波整流器可徹底克服這個電鍍瓶頸。返回2023/2/6611

制程目的將線路電鍍，完成從電鍍設備取下的板子,做后加工完成線路:A.剝膜:將抗電鍍用途的干膜以藥水剝除B.線路蝕刻:把非導體部分的銅溶蝕掉C.剝錫(鉛):最后將抗蝕刻的錫(鉛)鍍層除去上述步驟是由流水線設備一次完工.2制造流程剝膜→線路蝕刻→剝錫鉛2.1剝膜剝膜在pcb制程中，有兩步會使用，一是內(nèi)層線路蝕刻后剝除，二是外層線路蝕刻前剝除(若外層制作為負片制程)。D/F的剝除是一單純簡易的制程，一般皆使用流水線設備，其使用的化學藥液多為NaOH或KOH，濃度為1~3%重量比。2.9

蝕刻2023/2/6622.2線路蝕刻本節(jié)中僅探討堿性蝕刻,酸性蝕刻則見內(nèi)層制作的蝕銅A.在堿性環(huán)境溶液中，銅離子非常容易形成氫氧化銅之沉淀，需加入足夠的氨水使產(chǎn)生氨銅的錯離子團，則可抑制其沉淀的發(fā)生，同時使原有多量的銅及繼續(xù)溶解的銅在液中形成非常安定的錯氨銅離子，此種二價的氨銅錯離子又可當成氧化劑使零價的金屬銅被氧化而溶解，不過氧化還原反應過程中會有一價亞銅離子)出現(xiàn)B.為使上述之蝕銅反應進行更為迅速，蝕液中多加有助劑，例如：a.加速劑Acceletator可促使上述氧化反應更為快速，并防止亞銅錯離子的沉淀。b.護岸劑(Bankingagent)減少側(cè)蝕.c.壓抑劑Suppressor抑制氨在高溫下的飛散，抑制銅的沉淀加速蝕銅的氧化反應。2.3剝錫(鉛)不管純錫或各成份比的錫鉛層,其鍍上的目的僅是抗蝕刻用,因此蝕刻完畢后,要將之剝除,所以此剝錫(鉛)步驟僅為加工,未產(chǎn)生附加價值.但仍須特別注意,否則成本增加是其次,好不容易完成的外層線路會在此處造成損壞.2023/2/663檢查方式1、電測2、目檢以放大鏡附圓形燈管來檢視線路質(zhì)量以及對位準確度,若是外層尚須檢視孔及鍍層質(zhì)量,通常備有10倍目鏡做進一步確認,這是很傳統(tǒng)的作業(yè)模式,所以人力的須求相當大.3、

AOI－AutomatedopticalInspection自動光學檢驗因線路密度逐漸的提高，要求規(guī)格也愈趨嚴苛，因此目視加上放大燈鏡已不足以檢查所有的缺點,因而AOI被大量應用。2.10、外層檢查2023/2/6643.1應用范圍A.板子型態(tài)－信號層，電源層，鉆孔后(即內(nèi)外層皆可)．－底片，干膜，銅層．(工作片,干膜顯像后,線路完成后)B.目前AOI的應用大部分還集中在內(nèi)層線路完成后的檢測,但更大的一個取代人力的制程是綠漆后已作焊墊表面加工(surfacefinish)的板子.尤其如BGA,板尺寸小,線又細,數(shù)量大,單人力的須求就非常驚人.可是應用于此領域有待技術(shù)上的突破.3.2原理一般業(yè)界所使用的“自動光學檢驗CCD及Laser兩種；前者主要是利用鹵素燈通光線，針對板面未黑化的銅面，利用其反光效果，進行斷、短路或碟陷的判讀。應用于黑化前的內(nèi)層或線漆前的外層。后者LaserAOI主要是針對板面的基材部份，利用對基材(成銅面)反射后產(chǎn)生熒光(Fluorescences)在強弱上的不同，而加以判讀。Laser自動光學檢驗技術(shù)的發(fā)展較成熟,是近年來AOI燈源的主力.現(xiàn)在更先進的激光技術(shù)AOI，利用激光熒光，光面金屬反射光，以及穿入孔中激光信號偵測，使得線路偵測的能力提高許多,其原理可由圖11.1簡單闡釋。2023/2/6651制程目的A.防焊：留出板上待焊的通孔及其pad，將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時造成的短路,并節(jié)省焊錫用量。B.護板：防止?jié)駳饧案鞣N電解質(zhì)的侵害使線路氧化而危害電氣性質(zhì)，并防止外來的機械傷害以維持板面良好的絕緣，C.絕緣：由于板子愈來愈薄,線寬距愈來愈細,故導體間的絕緣問題日形突顯,也增加防焊漆絕緣性質(zhì)的重要性.2

制作流程防焊漆,俗稱“綠漆”,(SoldermaskorSolderResist)，為便于肉眼檢查，故于主漆中多加入對眼睛有幫助的綠色顏料，其實防焊漆除了綠色之外還有黃色、白色、黑色等顏色.防焊的種類有傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂IR烘烤型,UV硬化型,液態(tài)感光型(LPISM-LiquidPhotoImagableSolderMask)等型油墨,以及干膜防焊型(DryFilm,SolderMask),其中液態(tài)感光型為目前制程主流.所以本單元只介紹液態(tài)感光作業(yè).其步驟如下所敘:銅面處理→印墨→預烤→曝光→顯影→后烤上述為網(wǎng)印式作業(yè),其它加膜方式如簾幕法

,噴涂法等有其不錯的發(fā)展?jié)摿?后面也有介紹.2.11

防焊2023/2/6662.1.銅面處理請參讀內(nèi)層制作2.2.印墨2.3.預烤A.主要目的趕走油墨內(nèi)的溶劑,使油墨部分硬化,不致在進行曝光時黏底片.B.溫度與時間的設定,須參照供貨商的資料表。雙面印與單面印的預烤條件是不一樣.(所謂雙面印,是指雙面印好同時預烤)C.烤箱的選擇須注意通風及過濾系統(tǒng)以防異物四沾.D.溫時的設定,必須有警報器,時間一到必須馬上拿出,否則固化過度會造成顯像不徹底.2.4.

曝光A.曝光機的選擇:7~10KW紅外光源,須有冷卻系統(tǒng)維持臺面溫度25~30°C.B.能量管理:

C.抽真空至牛頓環(huán)不會移動D.手動曝光機一般以定位孔對位,自動曝光機則以CCD對位,以現(xiàn)在高密度的板子設計,若沒有自動對位勢必無法達質(zhì)量要求.2023/2/6672.5.顯像A.顯像條件藥液1~2%Na2CO3

溫度30±2°C噴壓2.5~3Kg/cm2B.顯像時間因和厚度有關,通常在50~60sec,顯像點約在50~70%.2.6.后烤A.通常在顯像后墨硬度不足,會先進行UV硬化,增加其硬度以免做檢修時刮傷.B.后烤的目的主要讓油墨之環(huán)氧樹脂徹底硬化,文字印刷條件一般為150°C,30min.3

文字印刷目前業(yè)界有的將文字印刷放在噴錫后,也有放在噴錫前,不管何種程序要注意以下幾點:A.文字不可沾上PadB.文字油墨的選擇要和防焊油墨一致.C.文字要清析可辨識.返回2023/2/6681制程目的A.金手指(GoldFinger)設計的目的,在于使板能和其它電路插接實現(xiàn)對外連絡的出口連接器,因此須要金手指制程.之所以選擇金是因為它優(yōu)越的導電度及抗氧化性.但因為金的成本極高所以只應用于金手指,局部鍍或化學金.圖13.1是金手指示意圖.B.噴錫的目的,在保護銅表面并提供后續(xù)裝配制程的良好焊接基地.2制造流程金手指→噴錫2.1金手指A.步驟:貼膠→割膠→自動鍍鎳金→撕膠→水洗吹干2.12

金手指,噴錫(GoldFinger&HAL)2023/2/669B.金手指的質(zhì)量重點a.厚度b.硬度c.疏孔度(porosity)d.附著力Adhesion

e.外觀:針點,凹陷,刮傷,燒焦等.2.2噴錫HASL(HotAirSolderLeveling)早期制程,即所謂“滾錫”(Rolltinning)，板子輸送進表面沾有熔融態(tài)錫鉛的滾輪，而將一層薄的錫鉛轉(zhuǎn)移至板子銅表面。因有鍍通孔的發(fā)展及錫鉛平坦度問題，因此垂直將板子浸入熔解的熱錫爐中，再將多余錫鉛以高壓空氣將之吹除。此制程逐漸改良成今日的噴錫制程，同時解決表面平整和孔塞的問題。但是垂直噴錫有許多的缺點，例如受熱不平均焊盤下緣有錫垂(SolderSag)，銅溶出量太多等，因此，于1980年初期，水平噴錫被發(fā)展出來，其制程能力，較垂直噴錫好很多，有眾多的優(yōu)點，如細線路可到15mil以下，錫鉛厚度均勻也較易控制。2023/2/6701前言錫鉛長期以來扮演著保護銅面,維持焊性的角色,從熔錫板到噴錫板,數(shù)十年光陰至此,碰到幾個無法克服的難題,非得用替代制程不可:A.間距太細造成架橋(bridging)B.焊接面平坦要求日嚴C.COB(chiponboard)板大量設計使用D.環(huán)境污染2OSPOSP是OrganicSolderabilityPreservatives的簡稱,中譯為有機保焊膜,又稱護銅劑,英文也稱為Preflux.3化學鎳金3.1基本步驟脫脂→水洗→中和→水洗→微蝕→水洗→預浸→鈀活化→吹氣攪拌水洗→無電鎳→熱水洗→無電金→回收水洗→后處理水洗→干燥.2.13其它焊盤表面處理(OSP,化學鎳金,)返回2023/2/6711制程目的為了讓板子符合客戶所要求的規(guī)格尺寸，必須將外圍沒有用的邊框去除。若此板子是整版出貨（連片），往往須再進行一道程序，也就是所謂的V-cut，讓客戶在組裝前或后，可輕易的將整版折斷成小片。又若PCB是有金手指要求，為了使之容易插入連接槽溝，因此須有切斜邊（Beveling）的步驟。2制造流程外型成型(PunchingorRouting)→V-cut→

Beveling(倒角)→清洗3

金手指斜邊(Beveling)PCB須要金手指(Edgeconnectors)設計的，通常為Card類板子，它在裝配時，必須插入插槽，為使插入順利，因此須做斜邊，其設備有手動、半自動、自動三種。幾個重點規(guī)格須注意，見圖15.11，一般客戶圖紙會標清楚。A.θ°角一般為30°、45°、60°B.

Web寬度一般視板厚而定，若以板厚0.060in，則web約在0.020inC.

H、D可由公式推算，或客戶會在Drawing中寫清楚。2.14

成型(OutlineContour)2023/2/6724

清洗經(jīng)過機械成型加工后板面,孔內(nèi)及V-cut,slot槽內(nèi)會許多板屑,一定要將之清除干凈.一般清洗設備的流程如下:裝板→高壓沖洗→輕刷→水洗→吹干→烘干→冷卻→卸板15.4.1注意事項A.此道水洗步驟若是出貨前最后一次清洗則須將離子殘留考慮進去.B.因已進行V切割，須注意輕刷條件及輸送.C.小板輸送結(jié)構(gòu)設計須特別注意.返回2023/2/6731、前言在PCB的制造過程中，有三個階段，必須做測試1.內(nèi)層蝕刻后2.外層線路蝕刻后3.成品隨著線路密度及層次的發(fā)展，從簡單的測試治具，到今日的泛用治具測試及導電材料輔助測試，為的就是及早發(fā)現(xiàn)線路功能缺陷的板子，除了可返工，并可分析探討，改善制程管理，最終提高成品率，降低成本。2、為何要測試并非所有制程中的板子都是好的，若未將不良板區(qū)分出來，任其流入下制程，則勢必增加許多不必要的成本.縱觀PCB制造史，可以發(fā)現(xiàn)成品率一直在提高。2.15

電測2023/2/6743、測試不良種類A.短路見圖16.2B.斷路見圖16.3

(a,b)C.漏電(Leakage)不同回路的導體,發(fā)生某種程度的連通情形,屬于短路的一種。其發(fā)生原因,可能為離子污染及濕氣。4、電測種類與設備及其選擇電測方式常見有三種：1.專用型(dedicated)2.泛用型(universal)3.飛針型(movingprobe),下面會逐一介紹。決定何種型式，要考慮下列因素：1.待測數(shù)量2.不同料號數(shù)量3.版別變更類頻繁度4.技術(shù)難易度5.成本考慮。圖16.4是數(shù)量的多寡，測試種類及成本的關系圖16.5則是制程技術(shù)須求與測試方式種類的關系。另外有一些特殊測試方式.2023/2/675前言PCB制作至此，將進行最后的質(zhì)量檢驗，檢驗內(nèi)容可分以下幾個項目：A.電性測試B.尺寸C.外觀D.信賴性A項電測，己在前面介紹，這里針對后三項一般檢驗的項目，另外也列出國際間慣用的相關PCB制造的規(guī)范，供大家參考。1、尺寸的檢查項目外形尺寸、各尺寸與板邊、板厚、孔徑、線寬、孔環(huán)大小、板彎翹、各鍍層厚度2.16終檢2023/2/676“包裝”此道步驟在PCB廠中受重視程度，通常都不及其它制程，主要原因，一方面當然是因為它沒有產(chǎn)生附加價值，二方面是制造業(yè)長久以來，不注重產(chǎn)品的包裝所可帶來的無法評量的效益，所以特別將包裝獨立出來探討，以讓PCB業(yè)者知道小小的改善，可能會有大大的成效出現(xiàn)。再如FlexiblePCB通常都是小小一片，且數(shù)量極多，日本公司包裝方式，可能為了某個產(chǎn)品之形狀而特別開模做包裝容器，（見圖18.1），使用方便又有保護之用。有些含CMOS芯片的PCB還要防靜電包裝。2.17

包裝(Packaging)返回2023/2/677談到盲／埋孔，首先從傳統(tǒng)多層板說起。標準的多層板的結(jié)構(gòu)，是含內(nèi)層線路及外層線路，再利用鉆孔，以及孔內(nèi)金屬化的制程，來達到各層線路內(nèi)部連結(jié)功能。但是因為線路密度的增加，零件的封裝方式不斷的更新，為了讓有限的PCB面積，能放置更多更高性能的零件，除線路寬度愈細外，孔徑亦從DIP插孔孔徑1mm縮小為SMD的0.6mm，更進一步縮小為0.4mm以下。但是仍會占用表面積，因而又有埋孔及盲孔的出現(xiàn)，其定義如下：A.埋孔（BuriedVia）見圖示19.1，內(nèi)層間的通孔，壓合后，無法看到所以不必占用外層面積B.盲孔（BlindVia）見圖示19.1，應用于表面層和一個或多個內(nèi)層的連通1埋孔設計與制作埋孔的制作流程較傳統(tǒng)多層板復雜，成本也較高，圖19.2顯示傳統(tǒng)內(nèi)層與有埋孔之內(nèi)層制作上的差異.2.18

盲／埋孔2023/2/6782盲孔板設計與制作盲孔板的制作流程有三個不同的方法，如下所述Ａ．機械式定深鉆孔傳統(tǒng)多層板制程，壓合后，利用鉆孔機設定Ｚ軸深度，但此法產(chǎn)量非常低，臺面水平度要求嚴格，每個鉆深設定要一致。否則很難控制孔的深度，孔內(nèi)電鍍困難，尤其深度若大于孔徑，那幾乎不可能做好孔內(nèi)電鍍。上述幾個制程的限制，己使此法漸不被使用。Ｂ．逐次壓合法（Sequentiallamination）以八層板為例。首先將四片內(nèi)層板以一般雙面皮的方式線路及PTH做出（也可有其它組合；六層板+雙面板、上下兩雙面板＋內(nèi)四層板）再將四片一并壓合成四層板后，再進行全通孔的制作。此法流程長，成本更比其它做法要高，因此并不普遍。Ｃ．增層法（BuildupProcess）之非機鉆方式此法延用上述逐次壓合法的觀念，一層一層往板外增加，并以非機鉆式之盲孔做為增層間的互連。其法主要有三種：感光成孔、激光燒孔、干式電漿蝕孔2023/2/679PhotoDefind

感光成孔

利用感光阻劑，同時也是永久介質(zhì)層，然后針對特定的位置，以底片做曝光，顯影的動作，使露出底部銅墊，而成碗狀盲孔，再以化學銅及鍍銅全面加成。經(jīng)蝕刻后，即得外層線路與BlindVia，或不用鍍銅方式，改以銅膏或銀膏填入而完成導電。依同樣的原理，可一層一層的加上去。LaserAblation激光燒孔

常見ＣＯ2激光、Nd:YAG激光。干式電漿蝕孔（PlasmaEtching）這是Dyconex公司的專利，商業(yè)名稱為dyconstrate法。返回2023/2/6802.19HDI板制作流程由于高科技的發(fā)展迅速，大部分的電子產(chǎn)品都開始向輕薄短小的方向發(fā)展，而高密度互連板（HDI,HighDensityInterconnect）適應市場的要求，走到了PCB技術(shù)發(fā)展的前沿。傳統(tǒng)的PCB板的鉆孔由于受到鉆刀影響，當鉆孔孔徑達到0.15mm時，成本非常高，且很難再次改進。HDI板是利用激光鉆孔技術(shù)。HDI板的鉆孔孔徑一般為76-152um，線寬3-4mil(76-100um)，焊盤尺寸大幅減小，所以單位面積內(nèi)可以得到更多的線路分布，高密度互連由此而來。HDI技術(shù)的出現(xiàn)，適應并推進了PCB行業(yè)的發(fā)展。使得在HDI板內(nèi)可以排列上更加密集的BGA、QFP等。HDI絕緣材料常用RCC（ResinCoatedCopperfoil樹脂覆膜銅箔）

、FR4等。

2023/2/681材料準備影像轉(zhuǎn)移蝕刻層壓鉆孔除膠渣鍍銅塞孔鍍銅去溢膠2023/2/682層壓激光燒蝕機械鉆孔鍍銅線路制作阻焊鍍金布線電測、目測等線路制作2023/2/683第三章?lián)闲噪娐芳夹g(shù)撓性電路簡介撓性電路的優(yōu)點和應用撓性電路板材料撓性電路技術(shù)的實施撓性電路設計制作方法撓性電路制造工藝2023/2/684

一、撓性電路簡介撓性電路已經(jīng)發(fā)展了很長時間，而且有很豐富的歷史。托馬斯·愛迪生是撓性電路的先驅(qū)。他建議：在纖維素樹脂中加入石墨粉末，然后涂在亞麻布的紙上。雖然并沒有證據(jù)表明他的想法應用到實際生產(chǎn)，但這一想法與今天聚合物厚膜電路的概念很相近?，F(xiàn)在，聚合物厚膜電路在大范圍內(nèi)得到廣泛應用。直到第二次世界大戰(zhàn)時，撓性電路在電子、電氣產(chǎn)品中使用。在此期間，德國科學家在坦克的炮塔和V2火箭中應用了扁平導線技術(shù)。20世紀50年代初期，美國空間項目研究者對一架被繳獲的V2火箭進行研究，這使撓性電路的一部分技術(shù)傳到美國。在初期，撓性電路技術(shù)的發(fā)展比較慢，后來就加速發(fā)展起來了。撓性電路得到大批量的應用,應歸功于日本電子裝配工程師，他們發(fā)現(xiàn)了很多應用撓性技術(shù)的新方法。2023/2/685二、撓性電路種類與結(jié)構(gòu)單面撓性電路、露背撓性電路、雙面撓性電路、多層撓性電路、剛撓結(jié)合電路、雕刻撓性電路聚合物厚膜撓性電路（PTF）是在撓性基材上印制導電聚合物油墨形成電路。其典型的結(jié)構(gòu)是單層導電膜結(jié)構(gòu)，也可以利用絕緣介質(zhì)層繼續(xù)制成雙層或多層導電層。由于PTF的導電性比較低，因此主要應用在電壓較高而功率比較低的場合。目前，聚合物厚膜撓性電路廣泛應用在鍵盤上，不過由于其價格便宜，在其它領域的也有潛在的應用價值。三、撓性電路的優(yōu)點

減小安裝尺寸，減小安裝的重量，減少安裝時間，降低安裝成本，減少安裝差錯，增加系統(tǒng)的可靠性，簡化點到點的導線連接，優(yōu)良的動態(tài)撓曲性能，特性阻抗可控性高，改善氣流和散熱，三維互連和封裝，改善產(chǎn)品外觀，提高信號完整性。2023/2/686五、撓性電路板材料撓性電路基材需要具備的特征尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、抗撕裂強度、電性能、撓曲性、低吸濕性、耐化學品性能、批與批之間的一致性、原料有多方來源、成本低構(gòu)成撓性電路的基本元素基材、接合粘