【導(dǎo)讀】PCB的功能為提供完成第一層級(jí)構(gòu)裝的組件與其它必須的電子電路零件接合的基地，以組成一個(gè)具特定功能的模塊或成品。所以PCB在整個(gè)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(shí)常電子產(chǎn)品功能故障時(shí)，最先被質(zhì)疑往往就是PCB。是電子構(gòu)裝層級(jí)區(qū)分示意。1903年Mr.AlbertHanson首創(chuàng)利用"線路"觀念應(yīng)用于電話交換機(jī)系統(tǒng)。了現(xiàn)今PCB的機(jī)構(gòu)雛型。日之print-etch的技術(shù)，就是沿襲其發(fā)明而來的。一些通用的區(qū)別辦法，來簡(jiǎn)單介紹PCB的分類以及它的制造方法。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。為主軸，深入淺出的介紹各個(gè)制程，再輔以先進(jìn)技術(shù)的觀念來探討未來的PCB走勢(shì)。已，不像美國(guó)，很多PCBShop是包括了線路設(shè)計(jì)，空板制作以及裝配的Turn-Key. 直接輸入繪圖機(jī)就可繪出Drawing或Film，因此GerberFormat成了電子業(yè)界的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。減少板材浪費(fèi)）；而適當(dāng)排版可提高生產(chǎn)力并降低不良率。

　　

【正文】 (2).以烘烤方式可分蒸發(fā)干燥型、化學(xué)反應(yīng)型及紫外線硬化型 (UV) (3).以用途可分抗蝕 ,抗鍍 ,防焊 ,文字 ,導(dǎo)電 ,及塞孔油墨 . 不同制程選用何種油墨 ,須視各廠相關(guān)制程種類來評(píng)估 ,如堿性蝕刻和酸性蝕刻 選擇之抗蝕油墨考慮方向就不一樣 . d. 印刷作業(yè) 網(wǎng)版印刷目前有三種方式 :手印、半自動(dòng)印及全 自動(dòng)印刷 . 手印機(jī)須要印刷熟 手操作 ,是最彈性與快速的選擇 ,尤以樣品制作 .較小工廠及協(xié)力廠仍有不少采 手印 . 半自動(dòng)印則除 loading/unloading 以人工操作外 ,印刷動(dòng)作由機(jī)器代勞 ,但 對(duì)位還是人工操作 .也有所謂3/4機(jī)印 ,意指 loading亦采自動(dòng) ,印好后人工放入 Rack中 . 全自動(dòng)印刷則是 loading/unloading及對(duì)位 ,印刷作業(yè)都是自動(dòng) .其對(duì)位 方式有靠邊 , pinning及 ccd三種 . 以下針對(duì)幾個(gè)要素加以解說 : (1) 張力 : 張力直接影響對(duì)位 ,因?yàn)橛∷⑦^ 程中對(duì)網(wǎng)布不斷拉扯 , 因此新網(wǎng)張力的要求非 常重要一 .般張力測(cè)試量五點(diǎn) ,即四角和中間 . (2) 刮刀 Squeege 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 22 刮刀的選擇考量有三， 第一是材料，常用者有聚氨酯類 (Polyurethane，簡(jiǎn)稱 PU)。 第二是刮刀的硬度，電路板多使用 Shore A 之硬度值 60 度－ 80 度者 .平坦基 板銅面上線路阻劑之印刷可用 70－ 80 度 。 對(duì)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(diǎn)是刮刀的長(zhǎng)度，須比圖案的寬度每側(cè)長(zhǎng)出 3/4－ 1 吋左右。 刮刀在使用一段時(shí)間后其銳利的直角會(huì)變圓，與網(wǎng)布接觸的面積增大， 就 無法印出邊緣畢直的細(xì)條，需要將刮刀重新磨利才行，需且刮刀刃在線 不 可出現(xiàn)缺口，否則會(huì)造成印刷的缺陷。 (3). 對(duì)位及試印 －此步驟主要是要將三個(gè)定位 pin固定在印刷機(jī)臺(tái)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 ),然后覆墨試印 .若有不準(zhǔn)再做微調(diào) . －若是自動(dòng)印刷作業(yè)則是靠邊 , pinning及 ccd 等方式對(duì)位 .因其產(chǎn)量大 ,適合 極大量的單一機(jī)種生產(chǎn) . (4). 烘烤 不同制程會(huì)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)制程條件的差異而加以 ， 烘烤方式有風(fēng)干 ,UV,IR 等．烤箱須注意換氣循環(huán)，溫控，時(shí)控等 . (5). 注意事項(xiàng) 不管是機(jī)印或手印皆要注意下列幾個(gè)重點(diǎn) －括刀行進(jìn)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 －每印刷固定片數(shù)要抽檢一片依 check list 檢驗(yàn)品質(zhì) . 干膜法 更詳細(xì)制程解說請(qǐng)參讀外層制作 .本節(jié)就幾個(gè)內(nèi)層制作上應(yīng)注意事項(xiàng)加以分析 . A. 一般壓膜機(jī) (Laminator)對(duì)于 ,只是膜皺要多 注意 B. 曝光時(shí)注意真空度 C. 曝光機(jī)臺(tái)的平坦度 D. 顯影時(shí) Break point 維持 50~70% ,溫度 30+_2,須 auto dosing. 蝕刻 現(xiàn)業(yè)界用于蝕刻的化學(xué)藥液種類，常見者有兩種，一是酸性氯化銅 (CaCl2)、 蝕刻液，一種是堿性氨水蝕刻液。 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)移制程中， Resist 是抗電鍍之用或抗蝕刻之用。在內(nèi)企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 23 層制程中 D/F 或油墨是作為抗蝕刻之用，因此大部份選擇酸性蝕刻。外層制程中，若為傳統(tǒng)負(fù)片流程， D/F 僅是抗電鍍，在蝕刻前會(huì)被剝除。其抗蝕刻層是钖鉛合金或純钖，故一定要用堿性蝕刻液，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(duì)大部份的金屬都是具腐蝕性，所以蝕刻槽通常都用塑料，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(diǎn)，且可能相沖突。 但有一點(diǎn)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?yàn)樽饔弥g刻液 Cu+濃度增高降低了蝕刻速度，須迅速補(bǔ)充 新液以維持速度。在做良好的設(shè)備設(shè)計(jì)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)層制作所以探討酸性蝕刻 ,堿性蝕刻則于第十章再介 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(lán)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(xì)的反應(yīng)機(jī)構(gòu)的說明。 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(duì)，但事實(shí)非完全正確，兩者事實(shí)上是以和 HCl 形成的一龐大錯(cuò)化物存 在的： Cu176。 + H2CuCl4 + 2HCl → 2H2CuCl3 (2) 金屬銅 銅離子 亞銅離子 其中 H2CuCl4 實(shí)際是 CuCl2 + 2HCl 2H2CuCl3 實(shí)際是 CuCl + 2HCl 在反應(yīng)式 (2)中可知 HCl 是消耗品。即使 (2)式已有些復(fù)雜，但它仍是以下兩 個(gè)反應(yīng)式的簡(jiǎn)式而已。 Cu176。+ H2CuCl4 → 2H2CuCl3 + CuCl (不溶 ) (3) CuCl + 2HCl → 2H2CuCl3 (可溶 ) (4) 式中因產(chǎn)生 CuCl 沈淀，會(huì)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。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(diǎn)。 1. 側(cè)蝕 (undercut ) 增大，或者 etching factor 降低。 2. 若補(bǔ)充藥液是使用氯化鈉，則有可能產(chǎn)生氯氣，對(duì)人體有害。 3. 有可能因此補(bǔ)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 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 24 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 制程中，有兩個(gè) step 會(huì)使用，一是內(nèi)層線路蝕刻后之 D/F 剝除，二 是外層線路蝕刻前 D/F 剝除 (若外層制作為負(fù)片制程 )D/F 的剝除是一單純簡(jiǎn)易 的制程，一般皆使用聯(lián)機(jī)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(xiàng)如下： A. 硬化后之干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后水洗能徹底，過濾系統(tǒng)的效能非常重要 . B. 有些設(shè)備設(shè)計(jì)了輕刷或超音波攪拌來確保剝膜的徹底，尤其是在外層蝕刻后 的剝膜 , 線路邊被二次銅微微卡住的干膜必須被徹底剝下，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(duì)人體有 害。 C. 有文獻(xiàn)指 K(鉀 )會(huì)攻擊錫，因此外層線路蝕刻前之剝膜液之選擇須謹(jǐn)慎評(píng) 估。剝膜液為堿性，因此水洗的徹底與否，非常重要，內(nèi)層之剝膜后有加 酸洗 中和，也有防銅面氧化而做氧化處理者。 對(duì)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(duì)準(zhǔn) ,黏貼于一壓條上 (和內(nèi)層同厚 ), 緊貼于曝光臺(tái)面上，己壓膜內(nèi)層則放進(jìn)二底片間 , 靠邊即可進(jìn)行曝光。見圖 B. 內(nèi)層先鉆 (6 層以上 )粗對(duì)位工具孔 (含對(duì)位孔及方向孔，板內(nèi)監(jiān)測(cè)孔等 ), 再以雙面曝光方式進(jìn)行內(nèi)層線路之制作。兩者的對(duì)位度好壞，影響成品良率極大，也是 M/L對(duì)關(guān)鍵。 蝕后沖孔 (post Etch Punch)方式 A. Pin Lam理論 此方法的原理極為簡(jiǎn)單，內(nèi)層預(yù)先沖出 4 個(gè) Slot 孔，見圖 ，包括底片， prepreq都沿用此沖孔系統(tǒng)，此 4 個(gè) SLOT 孔，相對(duì)兩組，有一組不對(duì)稱， 可防止套反。每個(gè) SLOT孔當(dāng)置放圓 PIN 后，因受溫壓會(huì)有變形時(shí)，仍能 自由的左右、上下伸展，但中心不變，故不會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生。待冷卻，壓力釋 放后，又回復(fù)原尺寸，是一頗佳的對(duì)位系統(tǒng)。 B. Mass Lam System 沿用上一觀念 Multiline 發(fā)展出 蝕后沖孔 式的 PPS 系統(tǒng)，其作業(yè)重點(diǎn)如下： CAM 在工作底片長(zhǎng)方向邊緣處做兩 光學(xué)靶點(diǎn) (Optical Target)以及四 角落企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 25 之 pads 見圖 、下底片仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)固定后，如三明治做法，做曝光、顯影蝕刻， 剝膜等步驟。 ，放進(jìn) Optiline PE 機(jī)器上，讓 CCD 瞄準(zhǔn) 該光學(xué)靶點(diǎn)，依各廠自行設(shè)定，沖出板邊 4 個(gè) Slot 孔或其它圖形工具孔。 如圖 、即當(dāng)做鉚釘孔，內(nèi)層黑化后，即可以鉚釘將內(nèi)層及膠片 鉚合成冊(cè)，再去進(jìn)行無梢壓板。 各層間的對(duì) 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(duì)位度 b. 不同內(nèi)層同心圓的偏位表示壓合時(shí)候的 Shift 滑動(dòng) B. 設(shè)計(jì)原則 所示 ，其間距為 4mil，亦是各層間可容許的對(duì)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(jì)才能符合最終產(chǎn)品尺寸需求。 內(nèi)層檢測(cè) AOI(簡(jiǎn)單線路采目視 ) →電 測(cè)→ (修補(bǔ) )→確認(rèn) 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(xì)檢查。因一旦完成壓合后 ,不幸仍有缺陷時(shí) ,則已為時(shí)太晚 ,對(duì)于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(jìn)行壓合 , 由于高層板漸多 ,內(nèi)層板的負(fù)擔(dān)加重 ,且線路愈來愈細(xì) ,萬(wàn)一有漏失將會(huì)造成壓合后的昂貴損失 .傳統(tǒng)目視外 ,自動(dòng)光學(xué)檢查 (AOI)之使用在大廠中已非常普遍 , 利用計(jì)算機(jī)將原圖案牢記 ,再配合特殊波長(zhǎng)光線的掃瞄 ,而快速完美對(duì)各層板詳作檢查。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(cè)試。 AOI 及測(cè)試后面有專題 ,在此不詳述 . 內(nèi)層制作至此完成 , 下一流程為壓合 . 五 .壓合 . 制程目的 : 將銅箔 (Copper Foil),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量 ,取代制程會(huì)逐漸普遍 . 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 26 . 壓合流程 ,如下圖 : . 各制程說明 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(qiáng)二者之間的附著力 (Adhesion). B. 增加銅面對(duì)流動(dòng)樹脂之潤(rùn)濕性 ,使樹脂能流入各死角而在硬化后有更強(qiáng)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(duì)銅面的影響。 . 還原反應(yīng)