PCB技術(shù)詳解手冊(cè)（精品） .ppt

pcb技術(shù)詳解手冊(cè) 中國(guó)pcb技術(shù)網(wǎng)整理上傳pcb論壇網(wǎng) 交流旺區(qū)pcb人才網(wǎng) 找工作 找人才好地方 p c b 製程綜覽 longwidthviolation nicks protrusion dishdown fineopen surfaceshort wideshort fineshort shavedpad spacingwidthviolation pinhole nick overetchedpad coppersplash missingpad missingjunction missingopen 一 pcb演變1 1pcb扮演的角色pcb的功能為提供完成第一層級(jí)構(gòu)裝的元件與其它必須的電子電路零件接合的基地 以組成一個(gè)具特定功能的模組或成品 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 圖1 1是電子構(gòu)裝層級(jí)區(qū)分示意 圖1 1 1 2pcb的演變1 早於1903年mr alberthanson首創(chuàng)利用 線路 circuit 觀念應(yīng)用於電話交換機(jī)系統(tǒng) 它是用金屬箔予以切割成線路導(dǎo)體 將之黏著於石蠟紙上 上面同樣貼上一層石蠟紙 成了現(xiàn)今pcb的機(jī)構(gòu)雛型 見(jiàn)圖1 22 至1936年 drpauleisner真正發(fā)明了pcb的製作技術(shù) 也發(fā)表多項(xiàng)專(zhuān)利 而今日之print etch photoimagetransfer 的技術(shù) 就是沿襲其發(fā)明而來(lái)的 圖1 2 1 3pcb種類(lèi)及製法在材料 層次 製程上的多樣化以適合不同的電子產(chǎn)品及其特殊需求 以下就歸納一些通用的區(qū)別辦法 來(lái)簡(jiǎn)單介紹pcb的分類(lèi)以及它的製造方法 1 3 1pcb種類(lèi)a 以材質(zhì)分a 有機(jī)材質(zhì)酚醛樹(shù)脂 玻璃纖維 環(huán)氧樹(shù)脂 polyimide bt epoxy等皆屬之 b 無(wú)機(jī)材質(zhì)鋁 copper invar copper ceramic等皆屬之 主要取其散熱功能b 以成品軟硬區(qū)分a 硬板rigidpcbb 軟板flexiblepcb見(jiàn)圖1 3c 軟硬板rigid flexpcb見(jiàn)圖1 4c 以結(jié)構(gòu)分a 單面板見(jiàn)圖1 5b 雙面板見(jiàn)圖1 6c 多層板見(jiàn)圖1 7 圖1 3 圖1 4 圖1 5 圖1 6 圖1 7 圖1 8 d 依用途分 通信 耗用性電子 軍用 電腦 半導(dǎo)體 電測(cè)板 見(jiàn)圖1 8bga 另有一種射出成型的立體pcb 因使用少 不在此介紹 1 3 2製造方法介紹a 減除法 其流程見(jiàn)圖1 9b 加成法 又可分半加成與全加成法 見(jiàn)圖1 101 11c 尚有其它因應(yīng)ic封裝的變革延伸而出的一些先進(jìn)製程 本光碟僅提及但不詳加介紹 因有許多尚屬機(jī)密也不易取得 或者成熟度尚不夠 本光碟以傳統(tǒng)負(fù)片多層板的製程為主軸 深入淺出的介紹各個(gè)製程 再輔以先進(jìn)技術(shù)的觀念來(lái)探討未來(lái)的pcb走勢(shì) 半加成法 二 製前準(zhǔn)備2 1 前言臺(tái)灣pcb產(chǎn)業(yè)屬性 幾乎是以 也就是受客戶委托製作空板 bareboard 而已 不像美國(guó) 很多pcbshop是包括了線路設(shè)計(jì) 空板製作以及裝配 assembly 的turn key業(yè)務(wù) 以前 只要客戶提供的原始資料如drawing artwork specification 再以手動(dòng)翻片 排版 打帶等作業(yè) 即可進(jìn)行製作 但近年由於電子產(chǎn)品日趨輕薄短小 pcb的製造面臨了幾個(gè)挑戰(zhàn) 1 薄板 2 高密度 3 高性能 4 高速 5 產(chǎn)品週期縮短 6 降低成本等 以往以燈桌 筆刀 貼圖及照相機(jī)做為製前工具 現(xiàn)在己被電腦 工作軟體及鐳射繪圖機(jī)所取代 過(guò)去 以手工排版 或者還需要micro modifier來(lái)修正尺寸等費(fèi)時(shí)耗工的作業(yè) 今天只要在cam computeraidedmanufacturing 工作人員取得客戶的設(shè)計(jì)資料 可能幾小時(shí)內(nèi) 就可以依設(shè)計(jì)規(guī)則或dfm designformanufacturing 自動(dòng)排版並變化不同的生產(chǎn)條件 同時(shí)可以output如鑽孔 成型 測(cè)試治具等資料 2 2 相關(guān)名詞的定義與解說(shuō)agerberfile這是一個(gè)從pcbcad軟體輸出的資料檔做為光繪圖語(yǔ)言 1960年代一家名叫g(shù)erberscientific 現(xiàn)在叫g(shù)erbersystem 專(zhuān)業(yè)做繪圖機(jī)的美國(guó)公司所發(fā)展出的格式 爾後二十年 行銷(xiāo)於世界四十多個(gè)國(guó)家 幾乎所有cad系統(tǒng)的發(fā)展 也都依此格式作其outputdata 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) b rs 274d是gerberformat的正式名稱(chēng) 正確稱(chēng)呼是eiastandardrs 274d electronicindustriesassociation 主要兩大組成 1 functioncode 如gcodes dcodes mcodes等 2 coordinatedata 定義圖像 imaging c rs 274x是rs 274d的延伸版本 除rs 274d之code以外 包括rs 274xparameters 或稱(chēng)整個(gè)extendedgerberformat它以兩個(gè)字母為組合 定義了繪圖過(guò)程的一些特性 d ipc 350ipc 350是ipc發(fā)展出來(lái)的一套neutralformat 可以很容易由pcbcad cam產(chǎn)生 然後依此系統(tǒng) pcbshop再產(chǎn)生ncdrillprogram netlist 並可直接輸入laserplotter繪製底片 e laserplotter見(jiàn)圖2 1 輸入gerberformat或ipc 350format以繪製artworkf aperturelistandd codes見(jiàn)表2 1及圖2 2 舉一簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)說(shuō)明兩者關(guān)係 aperture的定義亦見(jiàn)圖2 1 圖2 2 圖2 1 2 3 製前設(shè)計(jì)流程 2 3 1客戶必須提供的資料 電子廠或裝配工廠 委託pcbshop生產(chǎn)空板 bareboard 時(shí) 必須提供下列資料以供製作 見(jiàn)表料號(hào)資料表 供製前設(shè)計(jì)使用 上表資料是必備項(xiàng)目 有時(shí)客戶會(huì)提供一片樣品 一份零件圖 一份保證書(shū) 保證製程中使用之原物料 耗料等不含某些有毒物質(zhì) 等 這些額外資料 廠商須自行判斷其重要性 以免誤了商機(jī) 2 3 2 資料審查面對(duì)這麼多的資料 製前設(shè)計(jì)工程師接下來(lái)所要進(jìn)行的工作程序與重點(diǎn) 如下所述 a 審查客戶的產(chǎn)品規(guī)格 是否廠內(nèi)製程能力可及 審查項(xiàng)目見(jiàn)承接料號(hào)製程能力檢查表 b 原物料需求 bom billofmaterial 根據(jù)上述資料審查分析後 由bom的展開(kāi) 來(lái)決定原物料的廠牌 種類(lèi)及規(guī)格 主要的原物料包括了 基板 laminate 膠片 prepreg 銅箔 copperfoil 防焊油墨 soldermask 文字油墨 legend 等 另外客戶對(duì)於finish的規(guī)定 將影響流程的選擇 當(dāng)然會(huì)有不同的物料需求與規(guī)格 例如 軟 硬金 噴鍚 osp等 表歸納客戶規(guī)範(fàn)中 可能影響原物料選擇的因素 c 上述乃屬新資料的審查 審查完畢進(jìn)行樣品的製作 若是舊資料 則須check有無(wú)戶eco engineeringchangeorder 然後再進(jìn)行審查 d 排版排版的尺寸選擇將影響該料號(hào)的獲利率 因?yàn)榛迨侵饕铣杀?排版最佳化 可減少板材浪費(fèi) 而適當(dāng)排版可提高生產(chǎn)力並降低不良率 有些工廠認(rèn)為固定某些工作尺寸可以符合最大生產(chǎn)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(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 化學(xué)耗品等 而這些原物料的耗用 直接和排版尺寸恰當(dāng)與否有關(guān)係 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 因此 pcb工廠之製前設(shè)計(jì)人員 應(yīng)和客戶密切溝通 以使連片layout的尺寸能在排版成工作panel時(shí)可有最佳的利用率 要計(jì)算最恰當(dāng)?shù)呐虐?須考慮以下幾個(gè)因素 a 基材裁切最少刀數(shù)與最大使用率 裁切方式與磨邊處理須考慮進(jìn)去 b 銅箔 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) c 連片時(shí) piece間最小尺寸 以及板邊留做工具或?qū)ξ幌到y(tǒng)的最小尺寸 d 各製程可能的最大尺寸限制或有效工作區(qū)尺寸 e 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 較大工作尺寸 可以符合較大生產(chǎn)力 但原物料成本增加很多 而且設(shè)備製程能力亦需提升 如何取得一個(gè)平衡點(diǎn) 設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則與工程師的經(jīng)驗(yàn)是相當(dāng)重要的 2 3 3著手設(shè)計(jì)所有資料檢核齊全後 開(kāi)始分工設(shè)計(jì) a 流程的決定 flowchart 由資料審查的分析確認(rèn)後 設(shè)計(jì)工程師就要決定最適切的流程步驟 傳統(tǒng)多層板的製作流程可分作兩個(gè)部分 內(nèi)層製作和外層製作 以下圖示幾種代表性流程供參考 見(jiàn)圖2 3與圖2 4 圖2 3 圖2 4 多層盲 埋孔製程 b cad cam作業(yè)a 將gerberdata輸入所使用的cam系統(tǒng) 此時(shí)須將apertures和shapes定義好 目前 己有很多pcbcam系統(tǒng)可接受ipc 350的格式 部份cam系統(tǒng)可產(chǎn)生外型ncrouting檔 不過(guò)一般pcblayout設(shè)計(jì)軟體並不會(huì)產(chǎn)生此檔 有部份專(zhuān)業(yè)軟體或獨(dú)立或配合ncrouter 可設(shè)定參數(shù)直接輸出程式 shapes種類(lèi)有圓 正方 長(zhǎng)方 亦有較複雜形狀 如內(nèi)層之thermalpad等 著手設(shè)計(jì)時(shí) aperturecode和shapes的關(guān)連要先定義清楚 否則無(wú)法進(jìn)行後面一系列的設(shè)計(jì) b 設(shè)計(jì)時(shí)的checklist依據(jù)checklist審查後 當(dāng)可知道該製作料號(hào)可能的良率以及成本的預(yù)估 c workingpanel排版注意事項(xiàng) pcblayout工程師在設(shè)計(jì)時(shí) 為協(xié)助提醒或注意某些事項(xiàng) 會(huì)做一些輔助的記號(hào)做參考 所以必須在進(jìn)入排版前 將之去除 下表列舉數(shù)個(gè)項(xiàng)目 及其影響 排版的尺寸選擇將影響該料號(hào)的獲利率 因?yàn)榛迨侵饕铣杀?排版最佳化 可減少板材浪費(fèi) 而適當(dāng)排版可提高生產(chǎn)力並降低不良率 有些工廠認(rèn)為固定某些工作尺寸可以符合最大生產(chǎn)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(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 而這些原物料的耗用 直接和排版尺寸恰當(dāng)與否有關(guān)係 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 因此 pcb工廠之製前設(shè)計(jì)人員 應(yīng)和客戶密切溝通 以使連片layout的尺寸能在排版成工作panel時(shí)可有最佳的利用率 要計(jì)算最恰當(dāng)?shù)呐虐?須考慮以下幾個(gè)因素 1 基材裁切最少刀數(shù)與最大使用率 裁切方式與磨邊處理須考慮進(jìn)去 2 銅箔 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) 3 連片時(shí) piece間最小尺寸 以及板邊留做工具或?qū)ξ幌到y(tǒng)的最小尺寸 4 各製程可能的最大尺寸限制或有效工作區(qū)尺寸 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 較大工作尺寸 可以符合較大生產(chǎn)力 但原物料成本增加很多 而且設(shè)備製程能力亦需提升 如何取得一個(gè)平衡點(diǎn) 設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則與工程師的經(jīng)驗(yàn)是相當(dāng)重要的 進(jìn)行workingpanel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) d 底片與程式 底片artwork在cam系統(tǒng)編輯排版完成後 配合d code檔案 而由雷射繪圖機(jī) laserplotter 繪出底片 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 由於線路密度愈來(lái)愈高 容差要求越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn) 因此底片尺寸控制 是目前很多pcb廠的一大課題 表是傳統(tǒng)底片與玻璃底片的比較表 玻璃底片使用比例已有提高趨勢(shì) 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 例如乾式做法的鉍金屬底片 一般在保存以及使用傳統(tǒng)底片應(yīng)注意事項(xiàng)如下 1 環(huán)境的溫度與相對(duì)溫度的控制2 全新底片取出使用的前置適應(yīng)時(shí)間3 取用 傳遞以及保存方式4 置放或操作區(qū)域的清潔度 程式含一 二次孔鑽孔程式 以及外形routing程式其中ncrouting程式一般須另行處理e dfm designformanufacturing pcblay out工程師大半不太了解 pcb製作流程以及各製程需要注意的事項(xiàng) 所以在lay out線路時(shí) 僅考慮電性 邏輯 尺寸等 而甚少顧及其它 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修正淚滴狀 見(jiàn)圖2 5 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 圖2 5 但是製前工程師的修正 有時(shí)卻會(huì)影響客戶產(chǎn)品的特性甚或性能 所以不得不謹(jǐn)慎 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lay out人員的溝通語(yǔ)言 見(jiàn)圖2 6 c tooling指aoi與電測(cè)netlist檔 aoi由cadreference檔產(chǎn)生aoi系統(tǒng)可接受的資料 且含容差 而電測(cè)netlist檔則用來(lái)製作電測(cè)治具fixture 2 4結(jié)語(yǔ)頗多公司對(duì)於製前設(shè)計(jì)的工作重視的程度不若製程 這個(gè)觀念一定要改 因?yàn)殡S著電子產(chǎn)品的演變 pcb製作的技術(shù)層次愈困難 也愈須要和上游客戶做最密切的溝通 現(xiàn)在已不是任何一方把工作做好就表示組裝好的產(chǎn)品沒(méi)有問(wèn)題 產(chǎn)品的使用環(huán)境 材料的物 化性 線路lay out的電性 pcb的信賴(lài)性等 都會(huì)影響產(chǎn)品的功能發(fā)揮 所以不管軟體 硬體 功能設(shè)計(jì)上都有很好的進(jìn)展 人的觀念也要有所突破才行 圖2 6 三 基板印刷電路板是以銅箔基板 copper cladlaminate簡(jiǎn)稱(chēng)ccl 做為原料而製造的電器或電子的重要機(jī)構(gòu)元件 故從事電路板之上下游業(yè)者必須對(duì)基板有所瞭解 有那些種類(lèi)的基板 它們是如何製造出來(lái)的 使用於何種產(chǎn)品 它們各有那些優(yōu)劣點(diǎn) 如此才能選擇適當(dāng)?shù)幕?表3 1簡(jiǎn)單列出不同基板的適用場(chǎng)合 基板工業(yè)是一種材料的基礎(chǔ)工業(yè) 是由介電層 樹(shù)脂resin 玻璃纖維glassfiber 及高純度的導(dǎo)體 銅箔copperfoil 二者所構(gòu)成的複合材料 compositematerial 其所牽涉的理論及實(shí)務(wù)不輸於電路板本身的製作 以下即針對(duì)這二個(gè)主要組成做深入淺出的探討 3 1介電層3 1 1樹(shù)脂resin3 1 1 1前言目前已使用於線路板之樹(shù)脂類(lèi)別很多 如酚醛樹(shù)脂 phenolic 環(huán)氧樹(shù)脂 epoxy 聚亞醯胺樹(shù)脂 polyimide 聚四氟乙烯 polytetrafluorethylene 簡(jiǎn)稱(chēng)ptfe或稱(chēng)teflon b一三氮樹(shù)脂 bismaleimidetriazine簡(jiǎn)稱(chēng)bt 等皆為熱固型的樹(shù)脂 thermosettedplasticresin 3 1 1 2酚醛樹(shù)脂phenolicresin是人類(lèi)最早開(kāi)發(fā)成功而又商業(yè)化的聚合物 是由液態(tài)的酚 phenol 及液態(tài)的甲醛 formaldehyde俗稱(chēng)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 其反應(yīng)化學(xué)式見(jiàn)圖3 11910年有一家叫bakelite公司加入帆布纖維而做成一種堅(jiān)硬強(qiáng)固 絕緣性又好的材料稱(chēng)為bakelite 俗名為電木板或尿素板 美國(guó)電子製造業(yè)協(xié)會(huì) nema nationalelectricalmanufacturersassociation 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(lèi)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 第三個(gè) x 是表示可用有無(wú)線電波及高濕度的場(chǎng)所 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 coldpunchable fr 表示樹(shù)脂中加有不易著火的物質(zhì)使基板有難燃 flameretardant 或抗燃 flameresistance 性 圖3 1 紙質(zhì)板中最暢銷(xiāo)的是xxxpc及fr 2 前者在溫度25 以上 厚度在 062in以下就可以沖製成型很方便 後者的組合與前完全相同 只是在樹(shù)脂中加有三氧化二銻增加其難燃性 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 xpcgrade 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 ul94對(duì)xpcgrade要求只須達(dá)到hb難燃等級(jí)即可 b fr 1grade 電氣性 難燃性優(yōu)於xpcgrade 廣泛使用於電流及電壓比xpcgrade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 ul94要求fr 1難燃性有v 0 v 1與v 2不同等級(jí) 不過(guò)由於三種等級(jí)板材價(jià)位差異不大 而且考慮安全起見(jiàn) 目前電器界幾乎全採(cǎi)用v 0級(jí)板材 c fr 2grade 在與fr 1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)fr 1技術(shù) fr 1與fr 2的性質(zhì)界線已漸模糊 fr 2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fr 1所取代 b 其他特殊用途 a 銅鍍通孔用紙質(zhì)基板主要目的是計(jì)劃取代部份物性要求並不高的fr 4板材 以便降低pcb的成本 b 銀貫孔用紙質(zhì)基板時(shí)下最流行取代部份物性要求並不很高的fr 4作通孔板材 就是銀貫孔用紙質(zhì)基板印刷電路板兩面線路的導(dǎo)通 可直接借由印刷方式將銀膠 silverpaste 塗佈於孔壁上 經(jīng)由高溫硬化 即成為導(dǎo)通體 不像一般fr 4板材的銅鍍通孔 需經(jīng)由活化 化學(xué)銅 電鍍銅 錫鉛等繁雜手續(xù) b 1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 2 電氣與吸水性 許多絕緣體在吸濕狀態(tài)下 降低了絕緣性 以致提供金屬在電位差趨動(dòng)力下發(fā)生移行的現(xiàn)象 fr 4在尺寸安性 電氣性與吸水性方面都比f(wàn)r 1及xpc佳 所以生產(chǎn)銀貫孔印刷電路板時(shí) 要選用特製fr 1及xpc的紙質(zhì)基板 板材 b 2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 2 延展性 銅鍍通孔上的銅是一種連續(xù)性的結(jié)晶體 有非常良好的延展性 不會(huì)像銀 碳墨膠在熱脹冷縮時(shí) 容易發(fā)生界面的分離而降低導(dǎo)電度 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)生銀遷移 silvermigration c 碳墨貫孔 carbonthroughhole 用紙質(zhì)基板 碳墨膠油墨中的石墨不具有像銀的移行特性 石墨所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧珒H僅是作簡(jiǎn)單的訊號(hào)傳遞者 所以pcb業(yè)界對(duì)積層板除了碳墨膠與基材的密著性 翹曲度外 並沒(méi)有特別要求 石墨因有良好的耐磨性 所以carbonpaste最早期是被應(yīng)用來(lái)取代keypad及金手指上的鍍金 而後延伸到扮演跳線功能 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0 8 1 0或1 2mm厚板材 d 室溫沖孔用紙質(zhì)基板其特徵是紙質(zhì)基板表面溫度約40 以下 即可作pitch為1 78mm的ic密集孔的沖模 孔間不會(huì)發(fā)生裂痕 並且以減低沖模時(shí)紙質(zhì)基板冷卻所造成線路精準(zhǔn)度的偏差 該類(lèi)紙質(zhì)基板非常適用於細(xì)線路及大面積的印刷電路板 e 抗漏電壓 anti track 用紙質(zhì)基板人類(lèi)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(lèi)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3 1 2環(huán)氧樹(shù)脂epoxyresin是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材 在液態(tài)時(shí)稱(chēng)為清漆或稱(chēng)凡立水 varnish 或稱(chēng)為a stage 玻璃布在浸膠半乾成膠片後再經(jīng)高溫軟化液化而呈現(xiàn)黏著性而用於雙面基板製作或多層板之壓合用稱(chēng)b stageprepreg 經(jīng)此壓合再硬化而無(wú)法回復(fù)之最終狀態(tài)稱(chēng)為c stage 3 1 2 1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bisphenola及epichlorohydrin用dicy做為架橋劑所形成的聚合物 為了通過(guò)燃性試驗(yàn) flammabilitytest 將上述仍在液態(tài)的樹(shù)脂再與tetrabromo bisphenola反應(yīng)而成為最熟知fr 4傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂 現(xiàn)將產(chǎn)品之主要成份列於後 單體 bisphenola epichlorohydrin架橋劑 即硬化劑 雙氰dicyandiamide簡(jiǎn)稱(chēng)dicy速化劑 accelerator benzyl dimethylamine bdma 及2 methylimidazole 2 mi 溶劑 ethyleneglycolmonomethylether egmme dimethylformamide dmf 及稀釋劑acetone mek 填充劑 additive 碳酸鈣 矽化物 及氫氧化鋁或化物等增加難燃效果 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(chēng)為雙功能的環(huán)氣樹(shù)脂 difunctionalepoxyresin 見(jiàn)圖3 2 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 也就是說(shuō)當(dāng)出現(xiàn)燃燒的條件或環(huán)境時(shí) 它要不容易被點(diǎn)燃 萬(wàn)一已點(diǎn)燃在燃燒環(huán)境消失後 能自己熄滅而不再繼續(xù)延燒 見(jiàn)圖3 3 此種難燃材炓在nema規(guī)範(fàn)中稱(chēng)為fr 4 不含溴的樹(shù)脂在nema規(guī)範(fàn)中稱(chēng)為g 10 此種含溴環(huán)氧樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)很多如介電常數(shù)很低 與銅箔的附著力很強(qiáng) 與玻璃纖維結(jié)合後之撓性強(qiáng)度很不錯(cuò)等 圖3 2 圖3 3 b 架橋劑 硬化劑 環(huán)氧樹(shù)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b stage的膠片才不致無(wú)法儲(chǔ)存 但dicy的缺點(diǎn)卻也不少 第一是吸水性 hygroscopicity 第二個(gè)缺點(diǎn)是難溶性 溶不掉自然難以在液態(tài)樹(shù)脂中發(fā)揮作用 早期的基板商並不瞭解下游電路板裝配工業(yè)問(wèn)題 那時(shí)的dicy磨的不是很細(xì) 其溶不掉的部份混在底材中 經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間聚集的吸水後會(huì)發(fā)生針狀的再結(jié)晶 造成許多爆板的問(wèn)題 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dicy之間的架橋反應(yīng) 最常用的有兩種即bdma及2 mi d tg玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度高分子聚合物因溫度之逐漸上升導(dǎo)致其物理性質(zhì)漸起變化 由常溫時(shí)之無(wú)定形或部份結(jié)晶之堅(jiān)硬及脆性如玻璃一般的物質(zhì)而轉(zhuǎn)成為一種黏滯度非常高 柔軟如橡皮一般的另一種狀態(tài) 傳統(tǒng)fr4之tg約在115 120 之間 已被使用多年 但近年來(lái)由於電子產(chǎn)品各種性能要求愈來(lái)愈高 所以對(duì)材料的特性也要求日益嚴(yán)苛 如抗?jié)裥?抗化性 抗溶劑性 抗熱性 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 例如tg提高後 a 其耐熱性增強(qiáng) 使基板在x及y方向的膨脹減少 使得板子在受熱後銅線路與基材之間附著力不致減弱太多 使線路有較好的附著力 b 在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 c tg增高後 其樹(shù)脂中架橋之密度必定提高很多使其有更好的抗水性及防溶劑性 使板子受熱後不易發(fā)生白點(diǎn)或織紋顯露 而有更好的強(qiáng)度及介電性 至於尺寸的安定性 由於自動(dòng)插裝或表面裝配之嚴(yán)格要求就更為重要了 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) e fr4難燃性環(huán)氧樹(shù)脂傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂遇到高溫著火後若無(wú)外在因素予以撲滅時(shí) 會(huì)不停的一直燃燒下去直到分子中的碳?xì)溲趸虻紵戤厼橹?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 此種加溴之樹(shù)脂難燃性自然增強(qiáng)很多 但卻降低了樹(shù)脂與銅皮以及玻璃間的黏著力 而且萬(wàn)一著火後更會(huì)放出劇毒的溴氣 會(huì)帶來(lái)的不良後果 3 1 2 2高性能環(huán)氧樹(shù)脂 multifunctionalepoxy 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(lèi)稱(chēng)為epoxynovolacs 見(jiàn)圖3 4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 圖3 4 b tetrafunctionalepoxy另一種常被添加於fr4中的是所謂 四功能的環(huán)氧樹(shù)脂 tetrafunctionalepoxyresin 其與傳統(tǒng) 雙功能 環(huán)氧樹(shù)脂不同之處是具立體空間架橋 見(jiàn)圖3 5 tg較高能抗較差的熱環(huán)境 且抗溶劑性 抗化性 抗?jié)裥约俺叽绨捕ㄐ砸埠煤芏?而且不會(huì)發(fā)生像novolac那樣的缺點(diǎn) 最早是美國(guó)一家叫polyclad的基板廠所引進(jìn)的 四功能比起novolac來(lái)還有一種優(yōu)點(diǎn)就是有更好的均勻混合 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2 4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 因?yàn)榇嘈缘年P(guān)係 鑽孔要特別注意 圖3 5 上述兩種添加樹(shù)脂都無(wú)法溴化 故加入一般fr4中會(huì)降低其難燃性 3 1 2 3聚亞醯胺樹(shù)脂polyimide pi a 成份主要由bismaleimide及methylenedianiline反應(yīng)而成的聚合物 見(jiàn)圖3 6 b 優(yōu)點(diǎn)電路板對(duì)溫度的適應(yīng)會(huì)愈來(lái)愈重要 某些特殊高溫用途的板子 已非環(huán)氧樹(shù)脂所能勝任 傳統(tǒng)式fr4的tg約120 左右 即使高功能的fr4也只到達(dá)180 190 比起聚亞醯胺的260 還有一大段距離 pi在高溫下所表現(xiàn)的良好性質(zhì) 如良好的撓性 銅箔抗撕強(qiáng)度 抗化性 介電性 尺寸安定性皆遠(yuǎn)優(yōu)於fr4 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f(wàn)r4好 而且由於耐熱性良好 其尺寸之變化甚少 以x及y方向之變化而言 對(duì)細(xì)線路更為有利 不致因膨脹太大而降低了與銅皮之間的附著力 就z方向而言可大大的減少孔壁銅層斷裂的機(jī)會(huì) 圖3 6 c 缺點(diǎn) a 不易進(jìn)行溴化反應(yīng) 不易達(dá)到ul94v 0的難燃要求 b 此種樹(shù)脂本身層與層之間 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 c 常溫時(shí)卻表現(xiàn)不佳 有吸濕性 hygroscopic 而黏著性 延性又都很差 d 其凡立水 varnish 又稱(chēng)生膠水 液態(tài)樹(shù)脂稱(chēng)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 而且流動(dòng)性不好 壓合不易填滿死角 e 目前價(jià)格仍然非常昂貴約為fr4的2 3倍 故只有軍用板或rigid flex板才用的起 在美軍規(guī)範(fàn)mil p 13949h中 聚亞醯胺樹(shù)脂基板代號(hào)為gi 3 1 2 4聚四氟乙烯 ptfe 全名為polyterafluoroethylene 分子式見(jiàn)圖3 7 以之抽絲作ptfe纖維的商品名為teflon鐵弗龍 其最大的特點(diǎn)是阻抗很高 impedance 對(duì)高頻微波 microwave 通信用途上是無(wú)法取代的 美軍規(guī)範(fàn)賦與 gt gx 及 gy 三種材料代字 皆為玻纖補(bǔ)強(qiáng)type 其商用基板是由3m公司所製 目前這種材料尚無(wú)法大量投入生產(chǎn) 其原因有 a ptfe樹(shù)脂與玻璃纖維間的附著力問(wèn)題 此樹(shù)脂很難滲入玻璃束中 因其抗化性特強(qiáng) 許多濕式製程中都無(wú)法使其反應(yīng)及活化 在做鍍通孔時(shí)所得之銅孔壁無(wú)法固著在底材上 很難通過(guò)milp 55110e中4 8 4 4之固著強(qiáng)度試驗(yàn) 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(lài)度 b 此四氟乙烯材料分子結(jié)構(gòu) 非常強(qiáng)勁無(wú)法用一般機(jī)械或化學(xué)法加以攻擊 做蝕回時(shí)只有用電漿法 c tg很低只有19oc 故在常溫時(shí)呈可撓性 也使線路的附著力及尺寸安定性不好 圖3 7 下表為四種不同樹(shù)脂製造的基板性質(zhì)的比較 3 1 2 5bt 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 mitsubishigaschemicalco 在1980年研製成功 是由bismaleimide及trigzineresinmonomer二者反應(yīng)聚合而成 其反應(yīng)式見(jiàn)圖3 8 bt樹(shù)脂通常和環(huán)氧樹(shù)脂混合而製成基板 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 peelstrength 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ul94v 0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)碾娐钒宸浅Ｓ欣?d 耐化性 抗溶劑性良好e 絕緣性佳b 應(yīng)用a cob設(shè)計(jì)的電路板由於wirebonding過(guò)程的高溫 會(huì)使板子表面變軟而致打線失敗 bt epoxy高性能板材可克服此點(diǎn) b bga pga mcm ls等半導(dǎo)體封裝載板半導(dǎo)體封裝測(cè)試中 有兩個(gè)很重要的常見(jiàn)問(wèn)題 一是漏電現(xiàn)象 或稱(chēng)caf conductiveanodicfilament 一是爆米花現(xiàn)象 受濕氣及高溫衝擊 這兩點(diǎn)也是bt epoxy板材可以避免的 圖3 8 3 1 2 6cyanateesterresin1970年開(kāi)始應(yīng)用於pcb基材 目前cibageigy有製作此類(lèi)樹(shù)脂 其反應(yīng)式如圖3 9 a 優(yōu)點(diǎn)a tg可達(dá)250 使用於非常厚之多層板b 極低的介電常數(shù) 2 5 3 1 可應(yīng)用於高速產(chǎn)品 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) 3 1 2玻璃纖維3 1 2 1前言玻璃纖維 fiberglass 在pcb基板中的功用 是作為補(bǔ)強(qiáng)材料 基板的補(bǔ)強(qiáng)材料尚有其它種 如紙質(zhì)基板的紙材 kelvar polyamide聚醯胺 纖維 以及石英 quartz 纖維 本節(jié)僅討論最大宗的玻璃纖維 玻璃 glass 本身是一種混合物 其組成見(jiàn)表它是一些無(wú)機(jī)物經(jīng)高溫融熔合而成 再經(jīng)抽絲冷卻而成一種非結(jié)晶結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬物體 此物質(zhì)的使用 已有數(shù)千年的歷史 做成纖維狀使用則可追溯至17世紀(jì) 真正大量做商用產(chǎn)品 則是由owen illinois及corningglassworks兩家公司其共同的研究努力後 組合成owens corningfiberglascorporation於1939年正式生產(chǎn)製造 3 1 2 2玻璃纖維布玻璃纖維的製成可分兩種 一種是連續(xù)式 continuous 的纖維另一種則是不連續(xù)式 discontinuous 的纖維前者即用於織成玻璃布 fabric 後者則做成片狀之玻璃蓆 mat fr4等基材 即是使用前者 cem3基材 則採(cǎi)用後者玻璃蓆 a 玻璃纖維的特性原始融熔態(tài)玻璃的組成成份不同 會(huì)影響玻璃纖維的特性 不同組成所呈現(xiàn)的差異 表中有詳細(xì)的區(qū)別 而且各有獨(dú)特及不同應(yīng)用之處 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 電路板中所用的就是e級(jí)玻璃 主要是其介電性質(zhì)優(yōu)於其它三種 玻璃纖維一些共同的特性如下所述 a 高強(qiáng)度 和其它紡織用纖維比較 玻璃有極高強(qiáng)度 在某些應(yīng)用上 其強(qiáng)度 重量比甚至超過(guò)鐵絲 b 抗熱與火 玻璃纖維為無(wú)機(jī)物 因此不會(huì)燃燒c 抗化性 可耐大部份的化學(xué)品 也不為黴菌 細(xì)菌的滲入及昆蟲(chóng)的攻擊 d 防潮 玻璃並不吸水 即使在很潮濕的環(huán)境 依然保持它的機(jī)械強(qiáng)度 e 熱性質(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) f 電性 由於玻璃纖維的不導(dǎo)電性 是一個(gè)很好的絕緣物質(zhì)的選擇 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 因此在非常潮濕 惡劣的環(huán)境下 仍然保有非常好的電性及物性一如尺寸穩(wěn)定度 玻纖布的製作 玻璃纖維布的製作 是一係列專(zhuān)業(yè)且投資全額龐大的製程本章略而不談 3 2銅箔 copperfoil 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)1mil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 3 2 1傳統(tǒng)銅箔3 2 1 1輾軋法 rolled orwroughtmethod 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 heattreatmentorannealing 故其成本較高 a 優(yōu)點(diǎn) a 延展性ductility高 對(duì)fpc使用於動(dòng)態(tài)環(huán)境下 信賴(lài)度極佳 b 低的表面稜線low profilesurface 對(duì)於一些microwave電子應(yīng)用是一利基 b 缺點(diǎn) a 和基材的附著力不好 b 成本較高 c 因技術(shù)問(wèn)題 寬度受限 3 2 1 2電鍍法 electrodepositedmethod 最常使用於基板上的銅箔就是ed銅 利用各種廢棄之電線電纜熔解成硫酸銅鍍液 在殊特深入地下的大型鍍槽中 陰陽(yáng)極距非常短 以非常高的速度沖動(dòng)鍍液 以600asf之高電流密度 將柱狀 columnar 結(jié)晶的銅層鍍?cè)诒砻娣浅９饣纸?jīng)鈍化的 passivated 不銹鋼大桶狀之轉(zhuǎn)胴輪上 drum 因鈍化處理過(guò)的不銹鋼胴輪上對(duì)銅層之附著力並不好 故鍍面可自轉(zhuǎn)輪上撕下 如此所鍍得的連續(xù)銅層 可由轉(zhuǎn)輪速度 電流密度而得不同厚度之銅箔 貼在轉(zhuǎn)胴之光滑銅箔表面稱(chēng)為光面 drumside 另一面對(duì)鍍液之粗糙結(jié)晶表面稱(chēng)為毛面 matteside 此種銅箔 a 優(yōu)點(diǎn)a 價(jià)格便宜 b 可有各種尺寸與厚度 b 缺點(diǎn) a 延展性差 b 應(yīng)力極高無(wú)法撓曲又很容易折斷 3 2 1 3厚度單位一般生產(chǎn)銅箔業(yè)者為計(jì)算成本 方便訂價(jià) 多以每平方呎之重量做為厚度之計(jì)算單位 如1 0ounce oz 的定義是一平方呎面積單面覆蓋銅箔重量1oz 28 35g 的銅層厚度 經(jīng)單位換算35微米 micron 或1 35mil 一般厚度1oz及1 2oz而超薄銅箔可達(dá)1 4oz 或更低 3 2 2新式銅箔介紹及研發(fā)方向3 2 2 1超薄銅箔一般所說(shuō)的薄銅箔是指0 5oz 17 5micron 以下 表三種厚度則稱(chēng)超薄銅箔 3 8oz以下因本身太薄很不容易操作故需要另加載體 carrier 才能做各種操作 稱(chēng)複合式copperfoil 否則很容易造成損傷 所用之載體有兩類(lèi) 一類(lèi)是以傳統(tǒng)ed銅箔為載體 厚約2 1mil 另一類(lèi)載體是鋁箔 厚度約3mil 兩者使用之前須將載體撕離 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5mil以下更需要超薄銅箔 以減少蝕刻時(shí)的過(guò)蝕與側(cè)蝕 3 2 2 2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 完全依賴(lài)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(shí)容易造成xy的斷裂也是一項(xiàng)難以解決的問(wèn)題 輾軋銅箔除了細(xì)晶之外還有另一項(xiàng)長(zhǎng)處那就是應(yīng)力很低 stress ed銅箔應(yīng)力高 但後來(lái)線路板業(yè)者所鍍上的一次銅或二次銅的應(yīng)力就沒(méi)有那麼高 於是造成二者在溫度變化時(shí)使細(xì)線容易斷製 因此輾軋銅箔是一解決之途 若是成本的考量 grade2 e type的high ductility或是grade2 e typehte銅箔也是一種選擇 國(guó)際製造銅箔大廠多致力於開(kāi)發(fā)ed細(xì)晶產(chǎn)品以解決此問(wèn)題 3 2 2 3銅箔的表面處理a 傳統(tǒng)處理法ed銅箔從drum撕下後 會(huì)繼續(xù)下面的處理步驟 a bondingstage 在粗面 matteside 上再以高電流極短時(shí)間內(nèi)快速鍍上銅 其長(zhǎng)相如瘤 稱(chēng) 瘤化處理 nodulization 目的在增加表面積 其厚度約2000 4000ab thermalbarriertreatments 瘤化完成後再於其上鍍一層黃銅 brass 是gould公司專(zhuān)利 稱(chēng)為jtc處理 或鋅 zinc是yates公司專(zhuān)利 稱(chēng)為tw處理 也是鍍鎳處理其作用是做為耐熱層 樹(shù)脂中的dicy於高溫時(shí)會(huì)攻擊銅面而生成胺類(lèi)與水份 一旦生水份時(shí) 會(huì)導(dǎo)致附著力降底 此層的作用即是防止上述反應(yīng)發(fā)生 其厚度約500 1000ac stabilization 耐熱處理後 再進(jìn)行最後的 鉻化處理 chromation 光面與粗面同時(shí)進(jìn)行做為防污防銹的作用 也稱(chēng) 鈍化處理 passivation 或 抗氧化處理 antioxidant b 新式處理法a 兩面處理 doubletreatment 指光面及粗面皆做粗化處理 嚴(yán)格來(lái)說(shuō) 此法的應(yīng)用己有20年的歷史 但今日為降低多層板的cost而使用者漸多 在光面也進(jìn)行上述的傳統(tǒng)處理方式 如此應(yīng)用於內(nèi)層基板上 可以省掉壓膜前的銅面理處理以及黑 棕化步驟 美國(guó)一家polyclad銅箔基板公司 發(fā)展出來(lái)的一種處理方式 稱(chēng)為dst銅箔 其處理方式有異曲同工之妙 該法是在光面做粗化處理 該面就壓在膠片上 所做成基板的銅面為粗面 因此對(duì)後製亦有幫助 b 矽化處理 lowprofile 傳統(tǒng)銅箔粗面處理其toothprofile 稜線 粗糙度 波峰波谷 不利於細(xì)線路的製造 影響justetch時(shí)間 造成over etch 因此必須設(shè)法降低稜線的高度 上述polyclad的dst銅箔 以光面做做處理 改善了這個(gè)問(wèn)題 另外 一種叫 有機(jī)矽處理 organicsilanetreatment 加入傳統(tǒng)處理方式之後 亦可有此效果 它同時(shí)產(chǎn)生一種化學(xué)鍵 對(duì)於附著力有幫助 3 3 3銅箔的分類(lèi)按ipc cf 150將銅箔分為兩個(gè)類(lèi)型 typee表電鍍銅箔 typew表輾軋銅箔 再將之分成八個(gè)等級(jí) class1到class4是電鍍銅箔 class5到class8是輾軋銅箔 現(xiàn)將其型級(jí)及代號(hào)分列於表 3 4pp 膠片prepreg 的製作 prepreg 是 preimpregnated 的縮寫(xiě) 意指玻璃纖維或其它纖維浸含樹(shù)脂 並經(jīng)部份聚合而稱(chēng)之 其樹(shù)脂此時(shí)是b stage prepreg又有人稱(chēng)之為 bondingsheet 3 4 1膠片製作流程3 4 2製程品管製造過(guò)程中 須定距離做geltime resinflow resincontent的測(cè)試 也須做volatile成份及dicy成份之分析 以確保品質(zhì)之穩(wěn)定 3 4 3儲(chǔ)放條件與壽命大部份epoxy系統(tǒng)之儲(chǔ)放溫度要求在5 以下 其壽命約在3 6個(gè)月 儲(chǔ)放超出此時(shí)間後須取出再做3 3 2的各種分析以判定是否可再使用 而各廠牌prepreg可參照其提供之datasheet做為作業(yè)時(shí)的依據(jù) 3 4 4常見(jiàn)膠片種類(lèi) 其膠含量及cruing後厚度關(guān)係 見(jiàn)表3 4基板的現(xiàn)在與未來(lái)趨使基板不斷演進(jìn)的兩大趨動(dòng)力 drivingforce 一是極小化 miniaturization 一是高速化 或高頻化 3 4 1極小化如分行動(dòng)電話 pda pc卡 汽車(chē)定位及衛(wèi)星通信等系統(tǒng) 美國(guó)是尖端科技領(lǐng)先國(guó)家 從其半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)所預(yù)估在chip及package方面的未來(lái)演變 見(jiàn)表 a 與 b 可知基板面臨的挑戰(zhàn)頗為艱辛 3 4 2高頻化從個(gè)人電腦的演進(jìn) 可看出cpu世代交替的速度愈來(lái)愈快 消費(fèi)者應(yīng)接不應(yīng)暇 當(dāng)然對(duì)大眾而言是好事 但對(duì)pcb的製作卻又是進(jìn)一步的挑戢 因?yàn)楦哳l化 須要基材有更低的dk與df值 最後 表歸納出pcb一些特性的現(xiàn)在與未來(lái)演變的指標(biāo) 表 a 表 b 四 內(nèi)層製作與檢驗(yàn)4 1製程目的三層板以上產(chǎn)品即稱(chēng)多層板 傳統(tǒng)之雙面板為配合零件之密集裝配 在有限的板面上無(wú)法安置這麼多的零組件以及其所衍生出來(lái)的大量線路 因而有多層板之發(fā)展 加上美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì) fcc 宣佈自1984年10月以後 所有上市的電器產(chǎn)品若有涉及電傳通訊者 或有參與網(wǎng)路連線者 皆必須要做 接地 以消除干擾的影響 但因板面面積不夠 因此pcblay out就將 接地 與 電壓 二功能之大銅面移入內(nèi)層 造成四層板的瞬間大量興起 也延伸了阻抗控制的要求 而原有四層板則多升級(jí)為六層板 當(dāng)然高層次多層板也因高密度裝配而日見(jiàn)增多 本章將探討多層板之內(nèi)層製作及注意事宜 4 2製作流程依產(chǎn)品的不同現(xiàn)有三種流程a printandetch發(fā)料 對(duì)位孔 銅面處理 影像轉(zhuǎn)移 蝕刻 剝膜b post etchpunch發(fā)料 銅面處理 影像轉(zhuǎn)移 蝕刻 剝膜 工具孔c drillandpanel plate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 buriedhole 設(shè)計(jì)時(shí)的流程 將在20章介紹 本章則探討第二種 post etchpunch 製程 高層次板子較普遍使用的流程 4 2 0發(fā)料發(fā)料就是依製前設(shè)計(jì)所規(guī)劃的工作尺寸 依bom來(lái)裁切基材 是一很單純的步驟 但以下幾點(diǎn)須注意 a 裁切方式 會(huì)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)曄騞 下製程前的烘烤 尺寸安定性考量4 2 1銅面處理在印刷電路板製程中 不管那一個(gè)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(jiǎn)單 其實(shí)裡面的學(xué)問(wèn)頗大 a 須要銅面處理的製程有以下幾個(gè)a 乾膜壓膜b 內(nèi)層氧化處理前c 鉆孔後d 化學(xué)銅前e 鍍銅前f 綠漆前g 噴錫 或其它焊墊處理流程 前h 金手指鍍鎳前本節(jié)針對(duì)a c f g 等製程來(lái)探討最好的處理方式 其餘皆屬製程自動(dòng)化中的一部份 不必獨(dú)立出來(lái) b 處理方法現(xiàn)行銅面處理方式可分三種 a 刷磨法 brush b 噴砂法 pumice c 化學(xué)法 microetch 以下即做此三法的介紹 c 刷磨法刷磨動(dòng)作之機(jī)構(gòu) 見(jiàn)圖4 1所示 表4 1是銅面刷磨法的比較表注意事項(xiàng)a 刷輪有效長(zhǎng)度都需均勻使用到 否則易造成刷輪表面高低不均b 須做刷痕實(shí)驗(yàn) 以確定刷深及均勻性優(yōu)點(diǎn)a 成本低b 製程簡(jiǎn)單 彈性缺點(diǎn)a 薄板細(xì)線路板不易進(jìn)行b 基材拉長(zhǎng) 不適內(nèi)層薄板c 刷痕深時(shí)易造成d f附著不易而滲鍍d 有殘膠之潛在可能 圖4 1 d 噴砂法以不同材質(zhì)的細(xì)石 俗稱(chēng)pumice 為研磨材料優(yōu)點(diǎn) a 表面粗糙均勻程度較刷磨方式好b 尺寸安定性較好c 可用於薄板及細(xì)線缺點(diǎn) a pumice容易沾留板面b 機(jī)器維護(hù)不易e 化學(xué)法 微蝕法 化學(xué)法有幾種選擇 見(jiàn)表 f 結(jié)綸使用何種銅面處理方式 各廠應(yīng)以產(chǎn)品的層次及製程能力來(lái)評(píng)估之 並無(wú)定論 但可預(yù)知的是化學(xué)處理法會(huì)更普遍 因細(xì)線薄板的比例愈來(lái)愈高 4 2 2影像轉(zhuǎn)移4 2 2 1印刷法a 前言電路板自其起源到目前之高密度設(shè)計(jì) 一直都與絲網(wǎng)印刷 silkscreenprinting 或網(wǎng)版印刷有直接密切之關(guān)係 故稱(chēng)之為 印刷電路板 目前除了最大量的應(yīng)用在電路板之外 其他電子工業(yè)尚有厚膜 thickfilm 的混成電路 hy