【正文】 C 表示可以冷沖加工（ cold punchable ）， FR 表示樹脂中加有不易著火的物質(zhì)使基板有難燃 (Flame Retardent) 或抗燃 (Flame resistance) 性。 b. FR1 Grade：電氣性、難燃性優(yōu)於 XPC Grade，廣泛使用於電流及電壓比 XPC Grade 稍高的電器用品，如彩色電視機(jī)、監(jiān)視器、VTR、家庭音響、洗衣機(jī)及吸塵器等等。 b1 基板材質(zhì) 1) 尺寸安定性： 除要留意 X、 Y 軸 (纖維方向與橫方向 )外，更要注意 Z 軸 (板材厚度方向 )，因熱脹冷縮及加熱減量因素容易造成銀膠導(dǎo)體的斷裂。 3) 移行性： 銀、銅都是金屬材質(zhì)，容易發(fā)性氧化、還原作用造成銹化及移行現(xiàn)象，因 電位差的不同，銀比銅在電位差趨動力下容易發(fā)生銀PCB 制造流程及說明 6 遷移 (Silver Migration)。 e. 抗漏電壓 (AntiTrack)用紙質(zhì)基板 人類的生活越趨精緻，對物品的要求且也就越講就短小輕薄，當(dāng)印刷電路板 的線路設(shè)計越密集，線距也就越小，且在高功能性的要求下，電流負(fù)載變大 了，那麼線路間就容易因發(fā)生電弧破壞基材的絕緣性而造成漏電，紙質(zhì)基板 業(yè)界 為解決該類問題，有供應(yīng)採用特殊背膠的銅箔所製成的抗漏電壓 用紙質(zhì)基板 環(huán)氧樹脂 Epoxy Resin 是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材?，F(xiàn)將產(chǎn)品之主要成份列於後 : 單體 Bisphenol A, Epichlorohydrin 架橋劑 (即硬化劑 ) 雙氰 Dicyandiamide 簡稱 Dicy 速化劑 (Accelerator)BenzylDimethylamine ( BDMA ) 及 2 Methylimidazole ( 2MI ) 溶劑 Ethylene glycol monomethy ether( EGMME ) Dimethy formamide (DMF) 及稀釋劑 Acetone ,MEK。見圖 NEMA 規(guī)範(fàn)中稱為 FR4。溶不掉自然難以在液態(tài)樹脂中發(fā)揮作用。傳統(tǒng) FR4 之 Tg 約在 115120℃之間，已被使用多年，但近年來由於電子產(chǎn)品各PCB 制造流程及說明 7 種性能要求愈來愈高 ,所以對材料的特性也要求日益嚴(yán)苛，如抗?jié)裥?、抗化性、抗溶劑性、抗熱? ,尺寸安定性等都要求改進(jìn) ,以適應(yīng)更廣泛的用途 , 而這些性質(zhì)都與樹脂的 Tg 有關(guān) , Tg 提 高之後上述各種性質(zhì)也都自然變好。因而近年來如何提高環(huán)氧樹脂之 Tg 是基板材所追求的 要務(wù)。 高性能環(huán)氧樹脂 (Multifunctional Epoxy) 傳統(tǒng)的 FR4 對今日高性能的線路板而 言已經(jīng)力不從心了， 故有各種不同的樹脂與原有的環(huán)氧樹脂混合以提升其基板之各種性質(zhì)， A. Novolac 最早被引進(jìn)的是酚醛樹脂中的一種叫 Novolac 者 ,由 Novolac 與環(huán)氧氯丙烷所形成的酯類稱為 Epoxy Novolacs，見圖 之反應(yīng)式 . 將此種聚合物 混入 FR4 之樹脂， 可大大改善其抗水性、抗化性及尺寸安定性 , Tg 也隨之提高，缺點是酚醛樹脂本身的硬度及脆性都很高而易鑽頭，加之抗化性能力增強(qiáng) ,對於因鑽孔而造成的膠渣 (Smear) 不易除去而造成多層板 PTH 製程之困擾。為保持多層板除膠渣的方便起見，此種四功能的基板在鑽孔後最好在烤箱中以 160 ℃烤 24 小時 , 使孔壁露出的樹脂產(chǎn)生氧化作用，氧化後的樹脂較容易被蝕除，而且也增加樹脂進(jìn)一步的架橋聚合 ,對後來的製程也有幫助。就 Z 方向而言可大大的減少孔壁銅層斷裂的機(jī)會。 (Varnish,又稱生膠水 ,液態(tài)樹脂稱之 )中所使用的溶劑之沸點較高，不易趕完，容易產(chǎn)生高溫下分層的現(xiàn)象。 由於玻璃束未能被樹脂填滿，很容易在做鍍通孔時造成玻璃中滲銅 (Wicking) 的出現(xiàn)，影響板子的可信賴度。其反應(yīng)式見圖 。 BT/EPOXY 高性能板材可克服此點。其反應(yīng)式如圖 。本節(jié)僅討論最大宗的玻璃纖維。真正大量做商用產(chǎn)品，則是由 OwenIllinois 及 Corning Glass PCB 制造流程及說明 9 Works 兩家公司其共同的研究努力後，組合成 OwensCorning Fiberglas Corporation 於 1939 年正式生產(chǎn)製造。按組成的不同 (見表 )，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(qiáng)度。 ：玻璃纖維為無機(jī)物，因此不會燃燒 ：可耐大部份的化學(xué)品，也不為黴菌，細(xì)菌的滲入及昆蟲的功擊。 PCB 基材所選擇使用的 E 級玻璃，最主要的是其非常優(yōu)秀的抗水性。所用之載體有兩類，一類是以傳統(tǒng) ED 銅箔為載體 ,厚約 ,厚度約 3 . 超薄銅箔最不易克服的問題就是 針孔 或 疏孔 (Porosity)，因厚度太薄 ,電鍍時無法將疏孔完全填滿 .補(bǔ)救之道是降低電流密度 ,讓結(jié)晶變細(xì) . 細(xì)線路 ,尤其是 5 mil 以下更需要超薄銅箔 ,以減少蝕刻時的過蝕與側(cè)蝕 . 輾軋銅箔 對薄銅箔超細(xì)線路而言，導(dǎo)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係數(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。若是成本的考量 ,Grade 2,EType的 highductility 或是 Grade 2,EType HTE 銅箔也是一種選擇 . 國際製造銅箔大廠多致力於開發(fā) ED細(xì)晶產(chǎn)品以解決此問題 . 銅箔的表面處理 A 傳統(tǒng)處理法 ED 銅箔從 Drum 撕下後，會繼續(xù)下面的處理步驟： a. Bonding Stage－在粗面 (Matte Side)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 Nodulization目的在增加表面積，其厚度約 2020~4000A b. Thermal barrier treatments瘤化完成後再於其上鍍一層黃銅 (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 )。 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，其處理方式有異曲同工之妙。它同時產(chǎn)生一種化學(xué)鍵，對於附著力有幫助。 儲放條件與壽命 大部份 EPOXY 系統(tǒng)之儲放溫度要求在 5℃以下，其壽命約在 3~6 個月，儲放超出此時間後須取出再做 的各種分析以判定是否可再使用。 美國是尖端科技領(lǐng)先國家，從其半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會所預(yù)估在 Chip 及 Package 方面的未來演變 見表 (a)與 (b)，可知基板面臨的挑戰(zhàn)頗為艱辛。 最後，表歸納出 PCB 一些特性的現(xiàn)在與未來演變的指標(biāo)。而原有四層板則多升級為六層板，當(dāng)然高層次多層板也因高密度裝配而日見增多 .本章將探討多層板之內(nèi)層製作及注意事宜 . 製作流程 依產(chǎn)品的不同現(xiàn)有三種流程 A. Print and Etch 發(fā)料→對位孔→銅面處理→影像轉(zhuǎn)移→蝕刻→剝膜 B. Postetch Punch 發(fā)料→銅面處理→影像轉(zhuǎn)移→蝕刻→剝膜→工具孔 C. Drill and Panelplate 發(fā)料→鑽孔→通孔→電鍍→影像轉(zhuǎn)移→蝕刻→剝膜 上述三種製程中 ,第三種是有埋孔 (buried hole)設(shè)計時的流程 ,將在 20章介紹 .本章則探討第二種 ( Postetch Punch)製程－高層次板子較普遍使用的流程 . PCB 制造流程及說明 12 發(fā)料 發(fā)料就是依製前設(shè)計所規(guī)劃的工作尺寸，依 BOM 來裁切基材，是一很單純的步驟，但以下幾點須注意： A. 裁切方式 會影響下料尺寸 B. 磨邊與圓角的考量 影響影像轉(zhuǎn)移良率製程 C. 方向要一致 即經(jīng)向?qū)?jīng)向，緯向?qū)曄? D. 下製程前的烘烤 尺寸安定性考量 銅面處理 在印刷電路板製程中，不管那一個 step，銅面的清潔與粗化的效果，關(guān)係著下 一製程的成敗，所以看似簡單，其實裡面的學(xué)問頗大。 由於近年電路板高密度 ,高精度的要求 ,印刷方法已無法達(dá)到規(guī)格需求 ,因此其應(yīng)用範(fàn)圍漸縮 ,而乾膜法已取代了大部分影像轉(zhuǎn)移製作方式 .下列是目前尚可以印刷法 cover 的製程 : a. 單面板之線路 ,防焊 ( 大量產(chǎn)多使用自動印刷 ,以下同 ) ,防焊 (Peelable ink) 除此之外 ,印刷技術(shù)員培養(yǎng)困難 ,工資高 .而乾膜法成本逐漸降低因此也使兩者消長明顯 . B. 絲網(wǎng)印刷法 (Screen Printing)簡介 絲網(wǎng)印刷中幾個重要基本原素 :網(wǎng)材 ,網(wǎng)版 ,乳劑 ,曝光機(jī) ,印刷機(jī) ,刮刀 ,油墨 ,烤箱等 ,以下逐一簡單介紹 . a. 網(wǎng)布材料 (1) 依材質(zhì)不同可分絲絹 (silk),尼龍 (nylon),聚酯 (Polyester,或稱特多龍 ),不銹鋼 ,等 .電路板常用者為後三者 . (2) 編織法 :最常用也最好用的是單絲平織法 Plain Weave. (3) 網(wǎng)目數(shù) (mesh),網(wǎng)布厚度 (thickness),線徑 (diameter),開口 (opening)的關(guān)係 見表常用的不銹鋼網(wǎng)布諸元素 開口 :見圖 所示 網(wǎng)目數(shù) :每 inch 或 cm 中的開口數(shù) 線徑 : 網(wǎng)布織絲的直徑 網(wǎng)布 厚度 :厚度規(guī)格有六 ,Slight(S),Medium(M),Thick(T),Half heavy duty(H),Heavy duty(HD),Super heavy duty(SHD) 圖 顯示印刷過程網(wǎng)布各元素扮演角色 . (Stencil)的種類 PCB 制造流程及說明 14 (1).直接網(wǎng)版 (Direct Stencil) 將感光乳膠調(diào)配均勻直接塗佈在網(wǎng)布上，烘乾後連框共同放置在曝光設(shè)備臺 面上並覆以原稿底片，再抽真空使其密接感光，經(jīng)顯像後即成為可印刷的網(wǎng) 版。 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。 Ａ．兩種化學(xué)藥液的比較，見表氨水蝕刻液 amp。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。 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。, 藍(lán)色離子的 Cu++以及較不常見 的亞銅離子 Cu+。 b. 反應(yīng)機(jī)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 → 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(jìn)行。 PCB 制造流程及說明 16 2. 若補(bǔ)充藥液是使用氯化鈉，則有可能產(chǎn)生氯氣，對人體有害。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。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(jìn)行內(nèi)層線路之製作。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)。 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。但 AOI 有其極限 ,例如細(xì)斷路及漏電 (Leakage)很難找出 ,故各廠漸增加短、斷路電性測試。 . 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。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