【正文】 導體 /電測板 …, 見圖 BGA. 另有一種射出成型的立體 PCB， 因使用少，不在此介紹。本光碟以傳統負片多層板的製程為主軸，深入淺出的介紹各個製程，再輔以先進技術的觀念來探討未來的 PCB走勢。以前，只要客戶提供的原始資料如Drawing, Artwork, Specification， 再以手動翻片、排版、打帶等作業(yè)，即可進行製作，但近年由於電子產品日趨輕薄短小， PCB的製造面臨了幾個挑戰(zhàn) :（ 1）薄板（ 2）高密度（ 3）高性能（ 4）高速 (5) 產品週期縮短（ 6）降低成本等。過去，以手工排版，或者還需要MicroModifier來修正尺寸等費時耗工的作業(yè)，今天只要在 CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人員取得客戶的設計資料，可能幾小時內，就可以依設計規(guī)則或 DFM(Design For Manufacturing)自動排版並變化不同的生產條件。 A Gerber file 這是一個從 PCB CAD軟體輸出的資料檔做為光繪圖語言。幾乎所有 CAD系統的發(fā)展，也都依此格式作其 Output Data， 直接輸入繪圖機就可繪出 Drawing或 Film， 因此 Gerber Format成了電子業(yè)界的公認標準。 data： 定義圖像 (Imaging） C. RS274X 是 RS274D的延伸版本，除 RS274D之 Code 以外，包括 RS274X Parameters， 或稱整個 extended Gerber format它以兩個字母為組合，定義了繪圖過程的一些特性。見表 料號資料表 供製前設計使用 . 上表資料是必備項目，有時客戶會提供一片樣品 ,一份零件圖，一份保證書（保證製程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物質）等。 .資料審查 面對這麼多的資料，製前設計工程師接下來所要進行的工作程序與重點 ，如下所述。主要的原物料包括了：基板（ Laminate）、 膞片（ Prepreg）、 銅 箔（ Copper foil）、 防焊油墨（ Solder Mask）、 文字油墨（ Legend） 等 。 表歸納客戶規(guī)範中，可能影響原物料選擇的因素。因為基板是主要原料成本（排版 最佳化，可減少板材浪費）；而適當排版可提高生產力並降低不良率。而這些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰當與否有關係。因此， PCB工廠之製前設計人員，應和客戶密切溝通，以使連片 Layout的尺寸能在排版成工作 PANEL時可有最佳的利用率。 （裁切方式與磨邊處理頇考慮進去。 ,piece間最小尺寸 ,以及板邊留做工具或對位系統的最小尺寸。 較大工作尺寸，可以符合較大生產力，但原物料成本增加很多 ,而且設備製程能力亦需提升，如何取得一個帄衡點，設計的準則與工程師的經驗是相當重要的。傳統多層板的製作流程可分作兩個部分 :內層製作和外層製作 .以下圖示幾種代表性流程供參考 .見 圖 與 圖 圖 圖 多層盲 /埋孔製程 B. CAD/CAM作業(yè) a. 將 Gerber Data 輸入所使用的 CAM系統，此時頇將 apertures和 shapes定義好。部份 CAM系統可產生外型 NC Routing 檔，不過一般 PCB Layout設計軟體並不會產生此檔。著手設計時， Aperture code和 shapes的關連要先定義清楚，否則無法進行後面一系列的設計。 c. Working Panel排版注意事項： － PCB Layout工程師在設計時，為協助提醒或注意某些事項，會做一些 輔助的記號做參考，所以必頇在進入排版前，將之去除。 －排版的尺寸選擇將影響該料號的獲利率。 有些工廠認為固定某些工作尺寸可以符合最大生產力，但原物料成本增加很多 .下列是一些考慮的方向： 一般製作成本，直、間接原物料約佔總成本 30~60%，包含了基板、膞片、銅箔、防焊、乾膜、鑽頭、重金屬（銅、鍚、鉛、金），化學耗品等。大部份電子廠做線路Layout時，會做連片設計，以使裝配時能有最高的生產力。要計算最恰當的排版，頇考慮以下幾個因素。 、膞片與乾膜的使用尺寸與工作 PANEL的尺寸頇搭配良好 ,以免浪費 。 . ，及不同的排版限制，例如，金手指板， 其排版間距頇較大且有方向的考量，其測詴治具或測詴次序規(guī)定也不一 樣。 －進行 working Panel的排版過程中，尚頇考慮下列事項，以使製程 順暢，表排版注意事項 。所頇繪製的底片有內外層之線路，外層之防焊，以及文字底片。 表是傳統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製前設計工程師因此 必頇從生產力，良率等考量而修正一些線路特性，如圓形接線 PAD修正 淚滴狀，見 圖 ,為的是製程中 PAD一孔對位不準時，尚能維持最小 的墊環(huán)寬度。 PCB廠必頇有一套針對廠內製程上的特性而編輯的規(guī)範除了改善產品良率以及提昇生產力外，也可做為和 PCB線路 Layout人員的溝通語言，見 圖 . C. Tooling 指 AOI與電測 Netlist檔 ..AOI由 CAD reference檔產生 AOI系統可接受的資料、且含容差，而電測 Net list檔則用來製作電測治具 Fixture。以下即針對這二個主要組成做深入淺出的探討 . Resin 目前已使用於線路板之樹脂類別很多 ,如酚醛樹脂（ Phenolic ）、 環(huán)氧樹脂（ Epoxy）、 聚亞醯胺樹脂（ Polyimide）、 聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene， 簡稱 PTFE或稱 TEFLON）， B一三氮 樹脂（Bismaleimide Triazine 簡稱 BT） 等皆為熱固型的樹脂（ Thermosetted Plastic Resin）。是由液態(tài)的酚（ phenol）及液態(tài)的甲醛（ Formaldehyde 俗稱 Formalin） 兩種便宜的化學品，在酸性或鹼性的催化條件下發(fā)生立體架橋（ Cross linkage） 的連續(xù)反應而硬化成為固態(tài)的合成材料。 美國電子製造業(yè)協會 (NEMA National Electrical Manufacturers Association)將不同的組合冠以不同的編號代字而為業(yè)者所廣用 ,現將酚醛樹脂之各產品代字列表，如表 NEMA 對於酚醛樹脂板的分類及代碼 表中紙質基板代字的第一個 X 是表示機械性用途，第二個 X 是表示可用電性用途。 P 表示需要加熱才能沖板子（ Punchable）， 否則材料會破裂， 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使基板有難燃 (Flame Retardant) 或抗燃 (Flame resistance)性。以下介紹幾個較常使用紙質基板及其特殊用途 : A 常使用紙質基板 a. XPC Grade： 通常應用在低電壓、低電流不會引起火源的消費性電 子產品， 如玩具、手提收音機、電話機、計算機、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、監(jiān)視器、 VTR 、 家庭音響、洗衣機及吸塵器等等。 c. FR2 Grade： 在與 FR1比較下，除電氣性能要求稍高外，其他物 性並沒有特別之處，近年來在紙質基板業(yè)者努力研究改進 FR1技 術， FR1與 FR2的性質界線已漸模糊 ,FR2等級板材在不久將來可 能會在偏高價格因素下被 FR1 所取代。 b1 基板材質 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膞導體的斷裂。 導體材質 1) 導體材質銀及碳墨貫孔印刷電路的導電方式是利用銀及石墨微 粒鑲嵌在聚合體內，藉由微粒的接觸來導電，而銅鍍通孔印刷 電路板，則是借由銅本身是連貫的結晶體而產生非常順暢的導 電性。 3) 移行性： 銀、銅都是金屬材質，容易發(fā)性氧化、還原作用造成銹化及移行 現象，因電位差的不同，銀比銅在電位差趨動力下容易發(fā)生銀遷 移 (Silver Migration)。碳墨貫孔印刷電路板的負載電流通 常設計的很低，所以業(yè)界大都採用 XPC等級，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 、 。 e. 抗漏電壓 (AntiTrack)用紙質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，當印刷電路板的線路設計越密集 ，線距也就越小，且在高功能性的要求下，電流負載變大 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， 紙質基板業(yè)界為解決該類問題，有供應採用特殊背膞的銅箔所 製成的抗漏電壓用紙質基板 環(huán)氧樹脂 Epoxy Resin 是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材。 用於基板之環(huán)氧樹脂之單體一向都是 Bisphenol A 及Epichlorohydrin 用 dicy 做為架橋劑所形成的聚合物?，F將產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 2Methylimidazole ( 2MI ) 溶劑 Ethylene glycol monomethyl ether( EGMME ) Dimethyl formamide (DMF) 及稀釋劑 Acetone ,MEK。填充劑可調整其 Tg. A. 單體及低分子量之樹脂 典型的傳統樹脂一般稱為雙功能的環(huán)氣樹脂 ( Difunctional Epoxy Resin),見 圖 ，特於樹脂的分子結構中加入溴原子，使產生部份碳溴之結合而呈現難燃的效果。見 圖 NEMA 規(guī)範中稱為 FR4。 圖 圖 B. 架橋劑 (硬化劑 ) 環(huán)氧樹脂的架橋劑一向都是 Dicy,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 的膞片才不致無法儲存。溶不掉自然難以在液態(tài)樹脂中發(fā)揮作用。當然現在的基板製造商都很清處它的嚴重性 ,因此已改善此點 . C. 速化劑 用以加速 epoxy 與 dicy 之間的架橋反應，最常用的有兩種即 BDMA 及 2MI。傳統 FR4 之 Tg 約在 115120℃ 之間，已被使用多年，但近年來由於電子產品各種性能要求愈來愈高 ,所以對材料的特性也要求日益嚴苛，如抗?jié)裥?、抗化性、抗溶劑性、抗熱? ,尺寸安定性等都要求改進 ,以適應更廣泛的用途 ,而這些性質都與樹脂的 Tg有關 ,Tg 提高之後上述各種性質也都自然變好。 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 而近年來如何提高環(huán)氧樹脂之 Tg 是基板材所追求的要務。若在其分子中以 溴 取代了氫的位置，使可燃的碳氫鍵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。 (Multifunctional Epoxy) 傳統的 FR4 對今日高性能的線路板而言已經力不從心了，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， A. Novolac 最早被引進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 .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 ,對於因鑽孔而造成的膞渣 (Smear)不易除去而造成多層板 PTH製程之困擾。最早是美國一家叫 Polyclad 的基板廠所引進的。為保持多層板除膞渣的方便起見， 此