【正文】 孔著重於解決膠渣 ( Smear )、 孔壁的表面粗糙度、刀具壽命等問題；對於小孔徑之鑽孔則著重於下列幾點(diǎn)： ? 鑽針需不易折斷 ? 孔位準(zhǔn)確度要良好 ? 孔內(nèi)壁之表面要十分帄滑 ? 刀具壽命時(shí)間長 ? 減少膠渣產(chǎn)生的程度 ? 進(jìn)刀 / 出刀口處的毛頭 (Burrs)要減少 由於小孔徑孔的縱橫比 (Aspect Ratio)較一般孔徑增加許多，因此斷針及孔位準(zhǔn)確度也由於鑽針撓性強(qiáng)度的降低及因退屑槽 (Flute)減小，排屑困難而變得更加重要。 2023/3/27 49 檢查及品質(zhì)重點(diǎn) 品質(zhì)重點(diǎn) 1. 少鑽 2. 漏鑽 3. 偏位 (上述以底片 check) 4. 孔壁粗糙 5. 釘頭 (切片 ) 6. 巴里 (burr) coupon設(shè)計(jì) (見 圖 ) 板邊設(shè)計(jì) coupon的用意如下 : 1. 檢查各孔徑是否正確 2. 檢查有否斷針漏孔 3. 可設(shè)定每 1000,2023,3000 hit鑽一孔來檢查孔壁品質(zhì) . 孔徑大小依序 圖 ? 成型線 2023/3/27 50 七 鍍通孔 雙面板以上完成鑽孔後即進(jìn)行鍍通孔 (Plated Through Hole ,PTH)步驟，其目的使孔壁上之非導(dǎo)體部份之樹脂及玻纖束進(jìn)行金屬化 ( metalization ),以進(jìn)行後來之電鍍銅製程 ,完成足夠?qū)щ娂昂附又饘倏妆凇? 去毛頭 → 除膠渣 → PTH 一次銅 . 去巴里 (deburr) 鑽完孔後 ,若是鑽孔條件不適當(dāng) ,孔邊緣有 纖的殘留 ,稱為 ,而且粗糙 ,若不將之去除 ,可能造成通孔不良及孔小 ,因此鑽孔後會(huì)有 deburr製程 .也有 deburr是放在Desmear之後才作業(yè) .一般 deburr是用機(jī)器刷磨 ,且會(huì)加入超音波及高壓沖洗的應(yīng)用 .可參考表 . 2023/3/27 51 高錳酸鹽之除膠渣 在多層板製造中，鑽孔時(shí)所產(chǎn)生的摩擦熱使得樹脂熔融，冷卻後會(huì)附著在孔壁上而成為膠糊渣 (Smear)。 若是出現(xiàn)在內(nèi)層銅導(dǎo)體斷面上，將會(huì)產(chǎn)生斷路或?qū)щ娬系K等不良現(xiàn)象，發(fā)生在樹脂及玻璃面上，會(huì)發(fā)鍍層與底材之附著力不強(qiáng)等缺點(diǎn)。為了確保此處電鍍層導(dǎo)通的信賴度，有必要做 desmear 或 etchback的處理。其他除膠渣方法： 一 .鉻酸法 二 .硫酸法 三 .電漿法 2023/3/27 52 高密度細(xì)線路技桁 電路板的密度以往主要受限於鑽孔的尺寸，因此似乎線路密度成長的迫切性也就沒有那麼高。細(xì)線路由於鑽孔技術(shù)的進(jìn)步及MCML技術(shù)的需求，近來備受重視。而運(yùn)用傳統(tǒng)的 Tenting Etching技術(shù)，想作到小於 1OOμm 的線路走十分困難的。 Additive process能降低甚至避免蝕刻的問題，只是必頇使用特定的物料與流程，因此在電子封裝領(lǐng)域較少被運(yùn)用。 A. Additive Process其銅線路是用電鍍光阻定義出線路區(qū)，以電鍍方式填入銅來達(dá)形成線路。此類製程分為 Semi Additive與Fully Additive兩類， Semi Additive 利用壓合薄銅於各類樹脂上，再以電鍍及蝕刻達(dá)到形成線路的目的。 Fully Additive則是利用樹脂表面粗化，其後塗布加強(qiáng)黏合層以改善無電銅與板面連結(jié)強(qiáng)度，之後以無電解銅長出線路。典型的線形式Subtractive/Semi Additive/Fully Additive示意如下圖：（ 圖 ） 圖 2023/3/27 53 小孔或深孔鍍銅 電路板的裝配日趨緊密，其好處不外減少最後產(chǎn)品的體積及增加資訊處理的容量及速度。對板子而言細(xì)線及小孔是必然要面對的問題。就小孔而言，受衝擊最大的就是鍍銅技術(shù)，要在孔的 Aspect Ratio很高時(shí)，既要得到１ mil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)範(fàn)，其中種種需待突破的困難實(shí)在不少。 水帄電鍍方式加上脈波整流器應(yīng)是徹底克服小孔 ,高縱橫比 ,細(xì)線等極高密度板子電鍍瓶頸 ,panel plating已不是問題反脈波電鍍 (InPulse Plating)法，以減少面銅與孔銅之間的差異，並增加銅層的延展性。 2023/3/27 54 八 外層 製程目的 經(jīng)鑽孔及通孔電鍍後 ,內(nèi)外層已連通 ,本製程在製作外層線路 ,以達(dá)電性的完整 . 製作流程 銅面處理 → 壓膜 → 曝光 → 顯像 銅面處理 詳細(xì)資料請參考 . 壓膜 2023/3/27 55 乾膜 (dry film)的構(gòu)造見 圖 壓膜 (Lamination)作業(yè) A. 壓膜機(jī)壓膜機(jī)可分手動(dòng)及自動(dòng)兩種 ,有收集聚烯類隔層的捲輪，乾膜主輪，加熱輪，抽風(fēng)設(shè)備等四主要部份 ,進(jìn)行連續(xù)作業(yè) ,其示意見 圖 圖 圖 2023/3/27 56 曝光 Exposure 曝光機(jī)種類 －手動(dòng)與自動(dòng) －帄行光與非帄行光 － LDI雷射直接暴光 A. 手動(dòng)曝光機(jī)，是將將欲曝板子上下底片以手動(dòng)定 PIN對位後， 送入機(jī)臺面，吸真空後曝光。 B. 自動(dòng)曝機(jī)一般含 Loading/unloading， 頇於板子外框先做好工 具孔，做初步定位再由機(jī)臺上之 CCD， Check底片與孔的對位 狀況，並做微調(diào)後入曝光區(qū)曝光。依目前的精密頇求程度， 不以視覺機(jī)器自動(dòng)對位，恐怕做不到好品質(zhì)的板子。 2023/3/27 57 圖 C. 非帄行光與帄行光的差異，帄行光可降低 UnderCut。 其差異 點(diǎn)，可見 圖 ，顯影後的比較。做細(xì)線路 (4mil以下 )非得用 帄行光之曝光機(jī)。 D. 另有一種 LDI(Laser Direct Imaging)鐳射直接感光之設(shè)備與 感光方式。是利用特殊之感光膜 coating在板面，不頇底片直 接利用鐳射掃描曝光。其細(xì)線可做到 2mil以內(nèi)，利用多 beam 方式 18in24in的板子，已有號稱曝光時(shí)間僅 30 秒。 2023/3/27 58 . 顯像 Developing A. 顯像是把尚未發(fā)生聚合反應(yīng)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(yīng)而洗不掉仍留在銅面上成為蝕 刻或電鍍之阻劑膜。注意在顯像前不可忘記把表面玻璃紙撕 掉。 B. 顯像點(diǎn) Break point (從設(shè)備透明外罩看到已經(jīng)完全顯現(xiàn)出圖 樣的該點(diǎn)的距離稱之 )應(yīng)落於 50~70%間，不及 ,銅面有 scun殘 留 ,太過 ,則線邊有膜屑或 undercut過大 .最好有自動(dòng)添加系統(tǒng) (autodosing).另外噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)良否也會(huì)影響顯像點(diǎn) . C. 顯像良好的側(cè)壁應(yīng)為直壁式者，顯像不足時(shí)容易發(fā)生膜渣 (Scum)造成蝕刻板的短路、銅碎、及鋸齒突出之線邊，顯像 機(jī)噴液系統(tǒng)之過濾不良時(shí)也會(huì)造成此種缺點(diǎn)。檢查 Scum的方 法可用５％之氯化銅溶液 (Cupric Chloride CuCl 2)或氯化 銨溶液浸泡，若銅面上仍有鮮亮的銅色時(shí)，即可判斷有 Scum 殘留 . D. 顯像完成板子切記不可疊放 ,頇用 Rack插立 . 2023/3/27 59 十一、外層檢查 一般 PWB製作會(huì)在兩個(gè)步驟完成後做全檢的作業(yè) :一是線路完成 (內(nèi)層與外層 )後二是成品 . －請參讀第 16章 以放大鏡附圓形燈管來檢視線路品質(zhì)以及對位準(zhǔn)確度 ,若是外層尚頇檢視孔及鍍層品質(zhì) ,通常會(huì)在備有 10倍目鏡做進(jìn)一步確認(rèn) ,這是很傳統(tǒng)的作業(yè)模式 ,所以人力的頇求相當(dāng)大 .但目前高密度設(shè)計(jì)的板子幾乎無法在用肉眼檢查 ,所以下面所介紹的 AOI會(huì)被大量的使用 . AOI－ Automated optical Inspection自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn) 因線路密度逐漸的提高，要求規(guī)格也愈趨嚴(yán)苛，因此目視加上放大燈鏡已不足以過濾所有的缺點(diǎn) ,因而有 AOI的應(yīng)用。 2023/3/27 60 A. 板子型態(tài) －信號層，電源層，鑽孔後 (即內(nèi)外層皆可 )〃 －底片，乾膜，銅層〃 (工作片 ,乾膜顯像後 ,線路完成後 ) B. 目前 AOI的應(yīng)用大部分還集中在內(nèi)層線路完成後的檢測 ,但更 大的一個(gè)取代人力的製程是綠漆後已作焊墊表面加工 (surface finish)的板子 .尤其如 BGA,板尺寸小 ,線又細(xì) ,數(shù)量 大 ,單人力的頇求就非常驚人 .可是應(yīng)用於這領(lǐng)域者仍有待技 術(shù)上的突破 . 原理 一般業(yè)界所使用的 自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn) CCD及 Laser兩種；前者主要是利用鹵素?zé)敉ü饩€，針對板面未黑化的銅面，利用其反光效果，進(jìn)行斷、短路或碟陷的判讀。應(yīng)用於黑化前的內(nèi)層或線漆前的外層。後者Laser AOI主要是針對板面的基材部份，利用對基材 (成銅面 )反射後產(chǎn)螢光 (Fluorescences)在強(qiáng)弱上的不同，而加以判讀?，F(xiàn)在更先進(jìn)的鐳射技術(shù)之 AOI， 利用鐳射螢光，光面金屬反射光，以及穿入孔中鐳射光之信號偵測，使得線路偵測的能力提高許多 ,其原理可由 圖 ,圖。 2023/3/27 61 圖 圖 2023/3/27 62 各廠牌的 capability， 由其 data sheet可得 .一般偵測項(xiàng)目如下 List A. 信號層線路缺點(diǎn) ,見 圖 B. 電源與接地層 ,見 圖 C. 孔 ,見 圖 D. SMT,見 圖 AOI是一種非常先進(jìn)的替代人工的檢驗(yàn)設(shè)備 ,它應(yīng)用了鐳射 ,光學(xué) ,智慧判斷軟體等技術(shù) ,理論來完成其動(dòng)作 . 圖 圖 TYPICAL SIGNAL LAYER DEFECTS DETECTED LONG WIDTH VIOLATION NICKS PROTRUSION DISHDOWN FINE OPEN SURFACE SHORT WIDE SHORT FINE SHORT SHAVED PAD SPACING WIDTH VIOLATION PINHOLE NICK OVERETCHED PAD COPPER SPLASH MISSING PAD Missing Junction Missing Open 2023/3/27 63 圖 圖 HOLES INSPECTION Up to three range of holes inspected with independent inspection criteria for each Partially plugged holes and breakout to conductor automatically inspected in all diameter ranges 2023/3/27 64 十二 防焊 製程目的 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(shí)造成的短路 ,並節(jié)省焊錫之用量 。 B. 護(hù)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)， 並防止外來的機(jī)械傷害以維持板面良好的絕緣， C. 絕緣：由於板子愈來愈薄 ,線寬距愈來愈細(xì) ,故導(dǎo)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 . 2023/3/27 65 防焊漆 ,俗稱 綠漆 ,(Solder mask or Solder Resist)， 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(shí)防焊漆了綠色之外尚有黃色、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 (LPISMLiquid Photo Imagable Solder Mask)等型油墨 ,以及乾膜防焊型 (Dry Film, Solder Mask),其中液態(tài)感光型為目前製程大宗 .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(yù)烤 → 曝光 → 顯影 → 後烤 上述為網(wǎng)印式作業(yè)