【正文】 些考慮的方向： 一般製作成本，直、間接原物料約佔(zhàn)總成本 30~60%，包含了基板、膠片、銅箔、防焊、乾膜、鑽頭、重金屬（銅、鍚、鉛、金），化學(xué)耗品等。大部份電子廠做線路 Layout 時(shí)，會(huì)做連片設(shè)計(jì)，以使裝配時(shí)能有最高的生產(chǎn)力。要計(jì)算最恰當(dāng)?shù)呐虐?，須考慮以下幾個(gè)因素。 、膠片與乾膜的使用尺寸與工作 PANEL 的尺寸須搭配良好，以免浪費(fèi)。 . 5 不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有不同製作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版間距須較大且有方向的考量，其測(cè)試治具或測(cè)試次序規(guī)定也不一樣。 －進(jìn)行 working Panel 的排版過(guò)程中，尚須考慮下列事項(xiàng)，以使製程順暢，表排版注意事項(xiàng) 。所須繪製的底片有內(nèi)外層之線路，外層之防焊，以及文字底片。表是傳統(tǒng)底片與玻璃底片的比較表。而底片製造商亦積極研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。 PCB 製前設(shè)計(jì)工程師因此必須從生產(chǎn)力，良率等考量而修正一些線路特性，如圓形接線 PAD 修正成淚滴狀，見(jiàn)圖 ,為的是製程中 PAD 一孔對(duì)位不準(zhǔn)時(shí)，尚能維持最小的墊環(huán)寬度。 PCB 廠必須有一套針對(duì)廠內(nèi)製程上的特性而編輯的規(guī)範(fàn)除了改善產(chǎn)品良率以及提昇生產(chǎn)力外，也可做為和 PCB 線路 Layout 人員的溝通語(yǔ)言，見(jiàn)圖 . C. Tooling 指 AOI 與電測(cè) Netlist 檔 ..AOI 由 CAD reference 檔產(chǎn)生 AOI 系統(tǒng)可接受的資料、且含容差，而電測(cè) Net list 檔則用來(lái)製作電測(cè)治Fixture。 以下即針對(duì)這二個(gè)主要組成做深入淺出的探討 . 介電層 樹(shù)脂 Resin 前言 目前已使用於線路板之樹(shù)脂類別很多 ,如酚醛樹(shù)脂（ Phoic ）、環(huán)氧樹(shù)脂（ Epoxy ）、聚亞醯胺樹(shù)脂（ Polyamide ）、聚四氟乙烯（ Polytetrafluorethylene，簡(jiǎn)稱 PTFE或稱 TEFLON）， B一三氮 樹(shù)脂（ Bismaleimide Triazine 簡(jiǎn)稱 BT ）等皆為熱固型的樹(shù)脂（ Thermosetted PCB 制造流程及說(shuō)明 5 Plastic Resin）。是由液態(tài)的酚（ phenol）及液態(tài)的甲醛（ Formaldehyde 俗稱 Formalin ）兩種便宜的化學(xué)品， 在酸性或鹼性的催化條件下發(fā)生立體架橋（ Crosslinkage ）的連續(xù)反應(yīng)而硬化成為固態(tài)的合成材料。 美國(guó)電子製造業(yè)協(xié)會(huì) (NEMANationl Electrical Manufacturers Association) 將不同的組合冠以不同的編號(hào)代字而為業(yè)者所廣用 , 現(xiàn)將酚醛樹(shù)脂之各產(chǎn)品代字列表，如表 NEMA 對(duì)於酚醛樹(shù)脂板的分類及代碼 表中紙質(zhì)基板代字的第一個(gè) X 是表示機(jī)械性用途，第二個(gè) X 是表示可用電性用途。 P 表示需要加熱才能沖板子（ Punchable ），否則材料會(huì)破裂， C 表示可以冷沖加工（ cold punchable ）， FR 表示樹(shù)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。以下介紹幾個(gè)較常使用紙質(zhì)基板及其特殊用途 : A 常使用紙質(zhì)基板 a. XPC Grade：通常應(yīng)用在低電壓、低電流不會(huì)引起火源的消費(fèi)性電子產(chǎn)品， 如玩具、手提收音機(jī)、電話機(jī)、計(jì)算機(jī)、遙控器及鐘錶等等。 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。 c. FR2 Grade：在與 FR1 比較下，除電氣性能要求稍高外，其他物性並沒(méi)有特別之處，近年來(lái)在紙質(zhì)基板業(yè)者努力研究改進(jìn) FR1技術(shù)， FR1 與 FR2 的性質(zhì)界線已漸 模糊 ,FR2 等級(jí)板材在不久將來(lái)可能會(huì)在偏高價(jià)格因素下被 FR1 所取代。 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。 導(dǎo)體材質(zhì) 1) 導(dǎo)體材質(zhì) 銀及碳墨貫孔印刷電路的 導(dǎo)電方式是利用銀及石墨微粒鑲嵌在聚合體內(nèi)， 藉由微粒的接觸來(lái)導(dǎo)電，而銅鍍通孔印刷電路板，則是借由銅本身是連貫的 結(jié)晶體而產(chǎn)生非常順暢的導(dǎo)電性。 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(dòng)力下容易發(fā)生銀PCB 制造流程及說(shuō)明 6 遷移 (Silver Migration)。 碳墨貫孔印刷電路板的負(fù)載電流通常設(shè)計(jì)的很低，所以業(yè)界大都採(cǎi)用 XPC 等級(jí)，至於厚度方面，在考慮輕、薄、短、小與印刷貫孔性因素下，常通選 用 、 或 厚板 材。 e. 抗漏電壓 (AntiTrack)用紙質(zhì)基板 人類的生活越趨精緻，對(duì)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(jì)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(wèn)題，有供應(yīng)採(cǎi)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(shù)脂 Epoxy Resin 是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材。 傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂的組成及其性質(zhì) 用於基板之環(huán)氧樹(shù)脂之單體一向都是 Bisphenol A 及 Epichlorohydrin 用 dicy 做為架橋劑所形成的聚合物。現(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(jiǎn)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。 填充劑可調(diào)整其 Tg. A. 單體及低分子量之樹(shù)脂 典型的傳統(tǒng)樹(shù)脂一般稱為雙功能的環(huán)氣樹(shù)脂 ( Difunctional Epoxy Resin),見(jiàn)圖 . 為了達(dá)到使用安全的目的， 特於樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中加入溴原子，使產(chǎn)生部份碳溴之結(jié)合而呈現(xiàn)難燃的效果。見(jiàn)圖 NEMA 規(guī)範(fàn)中稱為 FR4。 B. 架橋劑 (硬化劑 ) 環(huán)氧樹(shù)脂的架橋劑一向都是 Dicey,它是一種隱性的 (latent) 催化劑 , 在高溫 160℃之下才發(fā)揮其架橋作用，常溫中很安定，故多層板 Bstage 的膠片才不致無(wú)法儲(chǔ)存。溶不掉自然難以在液態(tài)樹(shù)脂中發(fā)揮作用。當(dāng)然現(xiàn)在的基板製造商都很清處它的嚴(yán)重性 ,因此已改善此點(diǎn) . C. 速化劑 用以加速 epoxy 與 dicey 之間的架 橋反應(yīng)， 最常用的有兩種即 BDMA 及 2MI。傳統(tǒng) FR4 之 Tg 約在 115120℃之間，已被使用多年，但近年來(lái)由於電子產(chǎn)品各PCB 制造流程及說(shuō)明 7 種性能要求愈來(lái)愈高 ,所以對(duì)材料的特性也要求日益嚴(yán)苛，如抗?jié)裥浴⒖够?、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(shù)脂的 Tg 有關(guān) , Tg 提 高之後上述各種性質(zhì)也都自然變好。 Z 方向的膨脹減小後，使得通孔之孔壁受熱後不易被底材所拉斷。因而近年來(lái)如何提高環(huán)氧樹(shù)脂之 Tg 是基板材所追求的 要?jiǎng)?wù)。若在其分子中以溴取代了氫的位置， 使可燃的碳?xì)滏I化合物一部份改換成不可燃的碳溴鍵化合物則可大大的降低其可燃性。 高性能環(huán)氧樹(shù)脂 (Multifunctional Epoxy) 傳統(tǒng)的 FR4 對(duì)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(shù)脂與原有的環(huán)氧樹(shù)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(shù)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(jiàn)圖 之反應(yīng)式 . 將此種聚合物 混入 FR4 之樹(shù)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(diǎn)是酚醛樹(shù)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(duì)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。最早是美國(guó)一家叫 Polyclad 的基板廠所引進(jìn)的。為保持多層板除膠渣的方便起見(jiàn)，此種四功能的基板在鑽孔後最好在烤箱中以 160 ℃烤 24 小時(shí) , 使孔壁露出的樹(shù)脂產(chǎn)生氧化作用，氧化後的樹(shù)脂較容易被蝕除，而且也增加樹(shù)脂進(jìn)一步的架橋聚合 ,對(duì)後來(lái)的製程也有幫助。鑽孔時(shí)不容易產(chǎn)生膠渣，對(duì)內(nèi)層與孔壁之接通性自然比 FR4 好。就 Z 方向而言可大大的減少孔壁銅層斷裂的機(jī)會(huì)。 ，或與銅箔之間的黏著力較差，不如環(huán)氧樹(shù)脂那麼強(qiáng)，而且撓性也較差。 (Varnish,又稱生膠水 ,液態(tài)樹(shù)脂稱之 )中所使用的溶劑之沸點(diǎn)較高，不易趕完，容易產(chǎn)生高溫下分層的現(xiàn)象。 FR4 的 23 倍，故只有軍用板或 Rigid Flex 板才用的起。 由於玻璃束未能被樹(shù)脂填滿，很容易在做鍍通孔時(shí)造成玻璃中滲銅 (Wicking) 的出現(xiàn)，影響板子的可信賴度。 表為四種不同樹(shù)脂製造的基板性質(zhì)的比較 . BT/EPOXY 樹(shù)脂 BT 樹(shù)脂也是一種熱固型樹(shù)脂，是日本三菱瓦斯化成公司 (Mitsubishi Gas Chemical Co.)在 1980 年研製成功。其反應(yīng)式見(jiàn)圖 。 A. 優(yōu)點(diǎn) a. Tg 點(diǎn)高達(dá) 180℃，耐熱性非常好， BT 作成之板材，銅箔的抗撕強(qiáng)度 (peel Strength)，撓性強(qiáng)度亦非常理想鉆孔後的膠渣 (Smear)甚少 b. 可進(jìn)行難燃處理，以達(dá)到 UL94V0 的要求 c. 介質(zhì)常數(shù)及散逸因數(shù)小，因此對(duì)於高頻及高速傳輸?shù)碾?路板非常有利。 BT/EPOXY 高性能板材可克服此點(diǎn)。這兩點(diǎn)也是 BT/EPOXY 板材可以避免的。其反應(yīng)式如圖 。 B. 問(wèn)題 a. 硬化後脆度高 . b. 對(duì)濕度敏感，甚至可能和水起反應(yīng) . 玻璃纖維 前言 玻璃纖維 (Fiberglass)在 PCB 基板中的功用，是作為補(bǔ)強(qiáng)材料。本節(jié)僅討論最大宗的玻璃纖維。此物質(zhì)的使用，已有數(shù)千年的歷史。真正大量做商用產(chǎn)品，則是由 OwenIllinois 及 Corning Glass PCB 制造流程及說(shuō)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。 FR4 等基材，即是使用前者， CEM3 基材，則採(cǎi)用後者玻璃蓆。按組成的不同 (見(jiàn)表 )，玻 璃的等級(jí)可分四種商品： A 級(jí)為高鹼性， C 級(jí)為抗化性， E 級(jí)為電子用途， S級(jí)為高強(qiáng)度。 －玻璃纖維一些共同的特性如下所述： ：和其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強(qiáng)度。 ：玻璃纖維為無(wú)機(jī)物，因此不會(huì)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。 性質(zhì)：玻纖有很低的熬線性膨脹係數(shù)，及高的熱導(dǎo)係數(shù)，因此在高溫環(huán)境下有極佳的表現(xiàn)。 PCB 基材所選擇使用的 E 級(jí)玻璃，最主要的是其非常優(yōu)秀的抗水性。 －玻纖布的製作： 玻璃纖維布的製作，是一係列專業(yè)且投資全額龐大的製程本章略而不談． 銅箔 (copper foil) 早期線路的設(shè)計(jì)粗粗寬寬的 ,厚度要求亦不挑剔 ,但演變至今日線寬 3,4mil,甚至更細(xì) (現(xiàn)國(guó)內(nèi)已有工廠開(kāi)發(fā) 1 mil線寬 ),電阻要求嚴(yán)苛 .抗撕強(qiáng)度 ,表面 Profile 等也都詳加規(guī)定 .所以對(duì)銅箔發(fā)展的現(xiàn)況及驅(qū)勢(shì)就必須進(jìn)一步了解 . 傳統(tǒng)銅箔 輾軋法 (Rolledor Wrought Method) 是將銅塊經(jīng)多次輾軋製作而成，其所輾出之寬度受到技術(shù)限制很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸基板的要求 (3 呎 *4 呎 ) ,而且很容易在輾製過(guò)程中造成報(bào)廢，因表面粗糙度不夠 ,所以與樹(shù)脂之結(jié)合能力比較不好，而且製造過(guò)程中所受應(yīng)力需要做熱處理之回火軔化 (Heat treatment or Annealing),故其成本較高。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(wèn)題就是 針孔 或 疏孔 (Porosity)，因厚度太薄 ,電鍍時(shí)無(wú)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(shí)的過(guò)蝕與側(cè)蝕 . 輾軋銅箔 對(duì)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