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PCB製程簡介•健鼎科技(TripodTechnologyCorporation)PCB演變•1.1903年Mr.AlbertHanson首創利用“線路”(Circuit)觀念應用於電話交換機系統。•2.1936年，DrPaulEisner真正發明了PCB的製作技術，今日之print-etch(photoimagetransfer)的技術，就是沿襲其發明而來的。•3.PCB種類及製法:在材料、層次、製程上的多樣化以適合不同的電子產品及其特殊需求。以下就歸納一些通用的區別辦法，來簡單介紹PCB的分類以及它的製造方法。PCB種類•A.以材質分•a.有機材質:酚醛樹脂、玻璃纖維/環氧樹脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆屬之。•b.無機材質:鋁、Copper、ceramic等皆屬之。主要取其散熱功能•B.以成品軟硬區分硬板RigidPCB/軟板FlexiblePCB/軟硬復合板板Rigid-FlexPCB•C.以結構分單面板/雙面板/多層板製前準備PCB流程•一般負片流程:發料/裁板-內層-黑棕化/壓合-鉆孔-Deburr/Desmear+PTH/一次銅-外層乾膜-二次銅-防焊-加工-成型-測試-成檢-OQC-包裝•一般正片流程:發料/裁板-內層-黑棕化/壓合-鉆孔-Deburr/水平Desmear+PTH/水平電鍍銅-正片乾膜-防焊-加工-成型-測試-成檢-OQC-包裝基板CCL•印刷電路板是以銅箔基板（Copper-cladLaminate簡稱CCL）做為原料而製造的電器或電子的重要機構元件，是由:1.介電層（樹脂Resin，玻璃纖維Glassfiber）2.高純度的導體(銅箔Copperfoil)二者所構成的複合材料（Compositematerial）樹脂Resin•酚醛樹脂PhenolicResin•環氧樹脂EpoxyResin:目前印刷線路板業用途最廣•聚亞醯胺樹脂（Polyimide簡稱PI）•聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，簡稱PTFE或稱TEFLON）•B一三氮樹脂（BismaleimideTriazine簡稱BT）玻璃纖維(Fiberglass)•在PCB基板中的功用，是作為補強材料。•玻璃纖維的製成可分兩種，一種是連續式(Continuous)的纖維另一種則是不連續式(discontinuous)的纖維前者即用於織成玻璃布(Fabric)，後者則做成片狀之玻璃蓆(Mat)。FR4等基材，即是使用前者，CEM3基材，則採用後者玻璃蓆。•玻璃的等級可分四種商品：A級為高鹼性，C級為抗化性，E級為電子用途，S級為高強度。電路板中所用的就是E級玻璃，主要是其介電性質優於其它三種。銅箔(copperfoil)•A.輾軋法(Rolled-orWroughtMethod)•延展性Ductility高/低的表面稜線Low-profileSurface.•和基材的附著力差/成本高/因技術問題,寬度受限.•B.電鍍法(ElectrodepositedMethod)•價格便宜/可有各種尺寸與厚度.延展性差/應力極高無法撓曲又很容易折斷.C.超薄銅箔:3/8,1/4,1/8Oz•按IPC-CF-150將銅箔分為兩個類型，TYPEE表電鍍銅箔，TYPEW表輾軋銅箔,再將之分成八個等級，class1到class4是電鍍銅箔，class5到class8是輾軋銅箔.現將其型級及代號分列於後表:內層•1.發料裁板•2.內層前處理•3.涂佈•4.曝光•5.顯影/蝕刻/去膜•6.蝕後沖孔(Drill/PunchToolingorPinHole)•7.AOI內層檢修內層(I)內層前處理•目的:脫脂/去除銅面氧化/增加roughness•現行銅面處理方式可分三種：•a.刷磨法(Brush)•b.噴砂法(Pumice)•c.化學法(Microetch)1.APS2.SPS3.H2O2/H2SO4壓合•將銅箔(CopperFoil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)後的內層線路板,壓合成多層基板.流程如下:•1.內層氧化處理(Black/BrownOxideTreatment)•2.疊板:組合/鉚合/疊合•3.壓合:溫度/壓力•4.後處理作業:•A.後烤•B.銑靶,打靶•C.剪邊(CNC裁板)壓合(I)內層氧化處理(Black/BrownOxideTreatment)•A.增加銅面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.在裸銅表面產生一層緻密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態樹脂中胺類(Amine)對銅面的影響.•D.還原反應:目的在增加氣化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當水準以使樹脂易於填充並能減少粉紅圈(pinkring)的發生.•種類:還原法,溶解法,微蝕法(水平棕化)壓合(II)P/P的選用要考慮事項:•－絕緣層厚度•－內層銅厚•－樹脂含量•－內層各層殘留銅面積•－對稱•--Cost壓合(III)P/P主要的三種性質•膠流量(ResinFlow)•膠化時間(Geltime)•膠含量(ResinContent)壓合時升溫速率與升壓速率對板子之影響壓合(IV)溫度v.s.壓力•A.溫度:a.升溫段:以最適當的升溫速率，控制流膠。b.恆溫段: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,驅趕揮發物及殘餘氣體。b.第二段壓:使膠液順利填充並驅趕膠內氣泡，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:降溫段仍保持適當的壓力，減少因冷卻伴隨而來之內應力。鑽孔•1.上PIN•2.鑽孔•3.檢查•上PIN:鑽孔作業時除了鑽盲孔,或者非常高層次板孔位精準度要求很嚴,用單片鑽之外,通常都以多片鑽,意即每個stack兩片或以上.至於幾片一鑽則視1.板子要求精度2.最小孔徑3.總厚度4.總銅層數.來加以考量.因為多片一鑽,所以鑽之前先以pin將每片板子固定住,此動作由上pin機(pinningmaching)執行之.雙面板很簡單,大半用靠邊方式,打孔上pin連續動作一次完成.多層板比較複雜,另須多層板專用上PIN機作業.鑽孔(I)物料介紹•鑽針(DrillBit),或稱鑽頭:•a.硬度高耐磨性強的碳化鎢(TungstenCarbide,WC)94%•b.耐衝擊及硬度不錯的鈷(Cobalt)6%•c.有機黏著劑•蓋板EntryBoard(進料板)•墊板Back－upboard鑽孔(II)作業條件•A.進刀速度(Feeds):每分鐘鑽入的深度，多以吋／分(IPM)表示。上式已為排屑量(ChipLoad)取代，鑽針之所以能刺進材料中心須要退出相同體積的鑽屑才行，其表示的方法是以鑽針每旋轉一週後所能刺進的吋數(in/R)。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/4.厚度•B.旋轉速度(Speeds)一每分鐘所旋轉圈數(RevolutionPerMinuteRPM)鍍通孔(PTH)+一次銅製造流程:•去毛頭(De-burr)•除膠渣(De-smear)•PTH(Platingthroughhole)•一次銅(panelplating)Desmear的四種方法:•硫酸法(SulfericAcid)•電漿法(Plasma)•鉻酸法(CromicAcid)•高錳酸鉀法(Permanganate)1.A.膨鬆劑(Sweller)2.B.除膠劑(KMnO4)3.C.中和劑(Neutralizer)鍍通孔(PTH)•化學銅酸性系統:基本製程：Conditioner→Microetch→Pre-Catal→Catalyst→Accelerator→ElectrolessDeposit•化學銅鹼性系統:•直接電鍍(Directplating):1.A.Carbon-碳粉2.B.ConductivePolymer-導體高分子3.C.Palladium-鈀金屬外層•銅面處理Coppersurfacepre-treatment•壓膜Lamination•曝光Exposure•顯像Developing乾膜D/F•乾膜(dryfilm)的構造見圖8.1,1968年由杜邦公司開發出來這種感光性聚合物的乾膜後，PCB的製作就進入另一紀元,到1984年末杜邦的專利到期後日本的HITACHI也有自己的品牌問世.•目前鹼水溶液顯像型為主•製程步驟:壓膜─停置─曝光─停置─顯像曝光Exposure•曝光機種類:•手動與自動•平行光與非平行光•非平行光與平行光的差異，平行光可降低Under-Cut。做細線路(4mil以下)非得用平行光之曝光機。•LDI雷射直接曝光•鐳射直接感光之設備與感光方式。是利用特殊之感光膜coating在板面，不須底片直接利用鐳射掃描曝光。其細線可做到2mil以內防焊•製程目的:防焊/護板/絕緣.•製作流程:1.銅面處理2.印墨:印刷型(ScreenPrinting)簾塗型(CurtainCoating)/靜電噴塗(Spraycoating)3.預烤4.曝光5.顯影6.後烤7.文字防焊(I)•防焊漆,俗稱“綠漆”,(SoldermaskorSolderResist)，為便於肉眼檢查，故於主漆中多加入對眼睛有幫助的綠色顏料，其實防焊漆了綠色之外尚有黃色、白色、藍色、紅色、紫色、黑色、透明等顏色.•防焊的種類有傳統環氧樹脂IR烘烤型,UV硬化型,液態感光型(LPISM-LiquidPhotoImagableSolderMask)等型油墨,以及乾膜防焊型(DryFilm,SolderMask)Finish•金手指(GoldFinger)•噴錫HASL(HotAirSolderLeveling)•化學鎳金(ENIG)•OSP(OrganicSolderabilityPreservative)•化學銀(ImmersionSilver)•化學錫(ImmersionTin)成型(OutlineContour)•外型成型(PunchingorRouting)•V-cut•金手指斜邊(Beveling)•清洗:loading→高壓沖洗→輕刷→水洗→吹乾→烘乾→冷卻→unloading電測•在PCB的製造過程中，有三個階段，必須做測試:1.內層蝕刻後(AOI)2.外層線路蝕刻後(AOI)3.成品(O/Stest):A.專用型(dedicated)測試B.汎用型(UniversalonGrid)測試C.飛針測試(Movingprobe)•ImpedanceControl:testafterEtch/SM/Final終檢(尺寸,外觀)•尺寸(Dimension)1.外形尺寸OutlineDimension2.各尺寸與板邊HoletoEdge3.板厚BoardThickness4.孔徑HolesDiameter5.線寬Linewidth/space6.孔環大小AnnularRing7.板彎翹BowandTwist8.各鍍層厚度PlatingThickness外觀(FQC)基材(BaseMaterial)•1.白點Measling•2.白斑Crazing•3.局部分層或起泡Blistering•4.分層Delamination•5.織紋顯露WeaveExposure•6.玻璃維纖突出FiberExposure•7.白邊Haloing•表面•1.導體針孔Pinhole•2.孔破Void•3.孔塞HolePlug•4.露銅CopperExposure•5.異物Foreignparticle•6.S/M沾PADS/MonPad•7.多孔/少孔Extra/MissingHole•8.金手指缺點GoldFingerDefect•9