制造流程及說明

H:\精品資料\建筑精品網(wǎng)原稿ok（刪除公文）\建筑精品網(wǎng)5未上傳百度PCB制造流程及說明一.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。因此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。1.2PCB的演變1.早于19Mr.AlbertHanson首創(chuàng)利用"線路"(Circuit)觀念應(yīng)用于電話交換機(jī)系統(tǒng)。它是用金屬箔予以切割成線路導(dǎo)體,將之黏著于石蠟紙上,上面同樣貼上一層石蠟紙,成了現(xiàn)今PCB的機(jī)構(gòu)雛型。見圖1.22.至1936年,DrPaulEisner真正創(chuàng)造了PCB的制作技術(shù),也發(fā)表多項(xiàng)專利。而今日之print-etch(photoimagetransfer)的技術(shù),就是沿襲其創(chuàng)造而來的。1.3PCB種類及制法在材料、層次、制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,來簡單介紹PCB的分類以及它的制造方法。1.3.1PCB種類A.以材質(zhì)分a.有機(jī)材質(zhì)酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂、Polyamide、BT/Epoxy等皆屬之。b.無機(jī)材質(zhì)鋁、CopperInver-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見圖1.3c.軟硬板Rigid-FlexPCB見圖1.4C.以結(jié)構(gòu)分a.單面板見圖1.5b.雙面板見圖1.6c.多層板見圖1.7D.依用途分:通信/耗用性電子/軍用/計(jì)算機(jī)/半導(dǎo)體/電測板…,見圖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制造方法介紹A.減除法,其流程見圖1.9B.加成法,又可分半加成與全加成法,見圖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)制程,本光盤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。本光盤以傳統(tǒng)負(fù)片多層板的制程為主軸,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)。二.制前準(zhǔn)備2.1.前言臺(tái)灣PCB產(chǎn)業(yè)屬性,幾乎是以ＯＥＭ,也就是受客戶委托制作空板(BareBoard)而已,不像美國,很多PCBShop是包括了線路設(shè)計(jì),空板制作以及裝配(Assembly)的Turn-Key業(yè)務(wù)。以前,只要客戶提供的原始數(shù)據(jù)如Drawing,Artwork,Specification,再以手動(dòng)翻片、排版、打帶等作業(yè),即可進(jìn)行制作,但近年由于電子產(chǎn)品日趨輕薄短小,PCB的制造面臨了幾個(gè)挑戰(zhàn):(1)薄板(2)高密度(3)高性能(4)高速(5)產(chǎn)品周期縮短(6)降低成本等。以往以燈桌、筆刀、貼圖及照相機(jī)做為制前工具,現(xiàn)在己被計(jì)算機(jī)、工作軟件及激光繪圖機(jī)所取代。過去,以手工排版,或者還需要Micro-Modifier來修正尺寸等費(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),就能夠依設(shè)計(jì)規(guī)則或DFM(DesignForManufacturing)自動(dòng)排版并變化不同的生產(chǎn)條件。同時(shí)能夠output如鉆孔、成型、測試治具等資料。2.2.相關(guān)名詞的定義與解說AGerberfile這是一個(gè)從PCBCAD軟件輸出的數(shù)據(jù)文件做為光繪圖語言。1960年代一家名叫GerberScientific(現(xiàn)在叫GerberSystem)專業(yè)做繪圖機(jī)的美國公司所發(fā)展出的格式,爾后二十年,行銷于世界四十多個(gè)國家。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,正確稱呼是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,或稱整個(gè)extendedGerberformat它以兩個(gè)字母為組合,定義了繪圖過程的一些特性。D.IPC-350IPC-350是IPC發(fā)展出來的一套neutralformat,能夠很容易由PCBCAD/CAM產(chǎn)生,然后依此系統(tǒng),PCBSHOP再產(chǎn)生NCDrillProgram,Netlist,并可直接輸入LaserPlotter繪制底片.E.LaserPlotter見圖2.1,輸入Gerberformat或IPC350format以繪制ArtworkF.ApertureListandD-Codes見表2.1及圖2.2,舉一簡單實(shí)例來說明兩者關(guān)系,Aperture的定義亦見圖2.12.3.制前設(shè)計(jì)流程:2.3.1客戶必須提供的數(shù)據(jù):電子廠或裝配工廠,委托PCBSHOP生產(chǎn)空板(BareBoard)時(shí),必須提供下列數(shù)據(jù)以供制作。見表料號(hào)數(shù)據(jù)表-供制前設(shè)計(jì)使用.上表數(shù)據(jù)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(保證制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物質(zhì))等。這些額外數(shù)據(jù),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)這么多的數(shù)據(jù),制前設(shè)計(jì)工程師接下來所要進(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)制程能力可及,審查項(xiàng)目見承接料號(hào)制程能力檢查表.B.原物料需求(BOM-BillofMaterial)根據(jù)上述資料審查分析后,由BOM的展開,來決定原物料的廠牌、種類及規(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)于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、噴钖、OSP等。表歸納客戶規(guī)范中,可能影響原物料選擇的因素。C.上述乃屬新數(shù)據(jù)的審查,審查完畢進(jìn)行樣品的制作.若是舊資料,則須Check有無戶ECO(EngineeringChangeOrder).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)力并降低不良率。有些工廠認(rèn)為固定某些工作尺寸能夠符合最大生產(chǎn)力,但原物料成本增加很多.下列是一些考慮的方向:一般制作成本,直、間接原物料約占總成本30~60%,包含了基板、膠片、銅箔、防焊、干膜、鉆頭、重金屬(銅、钖、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)系。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工廠之制前設(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、膠片與干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.各制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)有不同制作流程,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,其測試治具或測試次序規(guī)定也不一樣。較大工作尺寸,能夠符合較大生產(chǎn)力,但原物料成本增加很多,而且設(shè)備制程能力亦需提升,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)所有數(shù)據(jù)檢核齊全后,開始分工設(shè)計(jì):A.流程的決定(FlowChart)由數(shù)據(jù)審查的分析確認(rèn)后,設(shè)計(jì)工程師就要決定最適切的流程步驟。傳統(tǒng)多層板的制作流程可分作兩個(gè)部分:內(nèi)層制作和外層制作.以下圖標(biāo)幾種代表性流程供參考.見圖2.3與圖2.4B.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。當(dāng)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,不過一般PCBLayout設(shè)計(jì)軟件并不會(huì)產(chǎn)生此文件。有部份專業(yè)軟件或獨(dú)立或配合NCRouter,可設(shè)定參數(shù)直接輸出程序.Shapes種類有圓、正方、長方,亦有較復(fù)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,否則無法進(jìn)行后面一系列的設(shè)計(jì)。b.設(shè)計(jì)時(shí)的Checklist依據(jù)checklist審查后,當(dāng)可知道該制作料號(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,因此必須在進(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)力并降低不良率。有些工廠認(rèn)為固定某些工作尺寸能夠符合最大生產(chǎn)力,但原物料成本增加很多.下列是一些考慮的方向:一般制作成本,直、間接原物料約占總成本30~60%,包含了基板、膠片、銅箔、防焊、干膜、鉆頭、重金屬(銅、钖、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)系。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工廠之制前設(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、膠片與干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.各制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)有不同制作流程,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,其測試治具或測試次序規(guī)定也不一樣。較大工作尺寸,能夠符合較大生產(chǎn)力,但原物料成本增加很多,而且設(shè)備制程能力亦需提升,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的排版過程中,尚須考慮下列事項(xiàng),以使制程順暢,表排版注意事項(xiàng)。d.底片與程序:－底片Artwork在CAM系統(tǒng)編輯排版完成后,配合D-Code檔案,而由雷射繪圖機(jī)(LaserPlotter)繪出底片。所須繪制的底片有內(nèi)外層之線路,外層之防焊,以及文字底片。由于線路密度愈來愈高,容差要求越來越嚴(yán)謹(jǐn),因此底片尺寸控制,是當(dāng)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)。而底片制造商亦積極研究替代材料,以使尺寸之安定性更好。例如干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－程序含一,二次孔鉆孔程序,以及外形Routing程序其中NCRouting程序一般須另行處理e.DFM－Designformanufacturing.PCBlayout工程師大半不太了解,PCB制作流程以及各制程需要注意的事項(xiàng),因此在Lay-out線路時(shí),僅考慮電性、邏輯、尺寸等,而甚少顧及其它。PCB制前設(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,見圖2.5,為的是制程中PAD一孔對(duì)位不準(zhǔn)時(shí),尚能維持最小的墊環(huán)寬度?？墒侵魄肮こ處煹男拚?有時(shí)卻會(huì)影響客戶產(chǎn)品的特性甚或性能,因此不得不謹(jǐn)慎。PCB廠必須有一套針對(duì)廠內(nèi)制程上的特性而編輯的規(guī)范除了改進(jìn)產(chǎn)品良率以及提升生產(chǎn)力外,也可做為和PCB線路Lay-out人員的溝通語言,見圖2.6.C.Tooling指AOI與電測Netlist檔..AOI由CADreference文件產(chǎn)生AOI系統(tǒng)可接受的數(shù)據(jù)、且含容差,而電測Netlist檔則用來制作電測治具Fixture。2.4結(jié)語頗多公司對(duì)于制前設(shè)計(jì)的工作重視的程度不若制程,這個(gè)觀念一定要改,因?yàn)殡S著電子產(chǎn)品的演變,PCB制作的技術(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)品沒有問題,產(chǎn)品的使用環(huán)境,材料的物,化性,線路Lay-out的電性,PCB的信賴性等,都會(huì)影響產(chǎn)品的功能發(fā)揮.因此不論軟件,硬件,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.三.基板印刷電路板是以銅箔基板(Copper-cladLaminate簡稱CCL)做為原料而制造的電器或電子的重要機(jī)構(gòu)組件,故從事電路板之上下游業(yè)者必須對(duì)基板有所了解:有那些種類的基板,它們是如何制造出來的,使用于何種產(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簡單列出不同基板的適用場合.基板工業(yè)是一種材料的基礎(chǔ)工業(yè),是由介電層(樹脂Resin,玻璃纖維Glassfiber),及高純度的導(dǎo)體(銅箔Copperfoil)二者所構(gòu)成的復(fù)合材料(Compositematerial),其所牽涉的理論及實(shí)務(wù)不輸于電路板本身的制作。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樹脂Resin3.1.1.1前言當(dāng)前已使用于線路板之樹脂類別很多,如酚醛樹脂(Phonetic)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、聚亞醯胺樹脂(Polyamide)、聚四氟乙烯(Polytetrafluorethylene,簡稱PTFE或稱TEFLON),B一三氮樹脂(BismaleimideTriazine簡稱BT)等皆為熱固型的樹脂(ThermosettedPlasticResin)。3.1.1.2酚醛樹脂PhenolicResin是人類最早開發(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Formalin)兩種便宜的化學(xué)品,在酸性或堿性的催化條件下發(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為Bakelite,俗名為電木板或尿素板。美國電子制造業(yè)協(xié)會(huì)(NEMA-NationlElectricalManufacturersAssociation)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)將酚醛樹脂之各產(chǎn)品代字列表,如表NEMA對(duì)于酚醛樹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。第三個(gè)"X"是表示可用有無線電波及高濕度的場所。"P"表示需要加熱才能沖板子(Punchable),否則材料會(huì)破裂,"C"表示能夠冷沖加工(coldpunchable),"FR"表示樹脂中加有不易著火的物質(zhì)使基板有難燃(FlameRetardent)或抗燃(Flameresistance)性。紙質(zhì)板中最暢銷的是XXXPC及FR-2．前者在溫度25℃以上,厚度在.062in以下就能夠沖制成型很方便,后者的組合與前完全相同,只是在樹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:一般應(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)算器、遙控器及鐘表等等。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)于XPCGrade,廣泛使用于電流及電壓比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),不過由于三種等級(jí)板材價(jià)位差異不大,而且考慮安全起見,當(dāng)前電器界幾乎全采用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,其它物性并沒有特別之處,近年來在紙質(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)板材在不久將來可能會(huì)在偏高價(jià)格因素下被FR-1所取代。B.其它特殊用途: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并不高的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并不很高的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)涂布于孔壁上,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FR-1及XPC佳,因此生產(chǎn)銀貫孔印刷電路板時(shí),要選用特制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僅是作簡單的訊號(hào)傳遞者,因此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,并沒有特別要求.石墨因有良好的耐磨性,因此CarbonPaste最早期是被應(yīng)用來取代KeyPad及金手指上的鍍金,而后延伸到扮演跳線功能。碳墨貫孔印刷電路板的負(fù)載電流一般設(shè)計(jì)的很低,因此業(yè)界大都采用XPC等級(jí),至于厚度方面,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)基板其特征是紙質(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,而且以減低沖模時(shí)紙質(zhì)基板冷卻所造成線e.抗漏電壓(Anti-Track)用紙質(zhì)基板人類的生活越趨精致,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,那么線路間就容易因發(fā)生電弧破壞基材的絕緣性而造成漏電,紙質(zhì)基板業(yè)界為解決該類問題,有供應(yīng)采用特殊背膠的銅箔所制成的抗漏電壓用紙質(zhì)基板2.1.2環(huán)氧樹脂EpoxyResin是當(dāng)前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材。在液態(tài)時(shí)稱為清漆或稱凡立水(Varnish)或稱為A-stage,玻璃布在浸膠半干成膠片后再經(jīng)高溫軟化液化而呈現(xiàn)黏著性而用于雙面基板制作或多層板之壓合用稱B-stageprepreg,經(jīng)此壓合再硬化而無法回復(fù)之最終狀態(tài)稱為C-stage。2.1.2.1傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的組成及其性質(zhì)用于基板之環(huán)氧樹脂之單體一向都是BisphenolA及Epichlorohydrin用dicy做為架橋劑所形成的聚合物。為了經(jīng)過燃性試驗(yàn)(Flammabilitytest),將上述仍在液態(tài)的樹脂再與Tetrabromo-BisphenolA反應(yīng)而成為最熟知FR-4傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂?，F(xiàn)將產(chǎn)品之主要成份列于后:單體--BisphenolA,Epichlorohydrin架橋劑(即硬化劑)-雙氰Dicyandiamide簡稱Dicy速化劑(Accelerator)--Benzyl-Dimethylamine(BDMA)及2-Methylimidazole(2-MI)溶劑--Ethyleneglycolmonomethyether(EGMME)Dimethyformamide(DMF)及稀釋劑Acetone,MEK。填充劑(Additive)--碳酸鈣、硅化物、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脂典型的傳統(tǒng)樹脂一般稱為雙功能的環(huán)氣樹脂(DifunctionalEpoxyResin),見圖3.2.為了達(dá)到使用安全的目的,特于樹脂的分子結(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,萬一已點(diǎn)燃在燃燒環(huán)境消失后,能自己熄滅而不再繼續(xù)延燒。見圖3.3.此種難燃材炓在NEMA規(guī)范中稱為FR-4。(不含溴的樹脂在NEMA規(guī)范中稱為G-10)此種含溴環(huán)氧樹脂的優(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)合后之撓性強(qiáng)度很不錯(cuò)等。B.架橋劑(硬化劑)環(huán)氧樹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B-stage的膠片才不致無法儲(chǔ)存。但Dicey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)樹脂中發(fā)揮作用。早期的基板商并不了解下游電路板裝配工業(yè)問題,那時(shí)的dicey磨的不是很細(xì),其溶不掉的部份混在底材中,經(jīng)長時(shí)間聚集的吸水后會(huì)發(fā)生針狀的再結(jié)晶,造成許多爆板的問題。當(dāng)然現(xiàn)在的基板制造商都很清處它的嚴(yán)重性,因此已改進(jìn)此點(diǎn)C.速化劑用以加速epoxy與dicey之間的架橋反應(yīng),最常見的有兩種即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,但近年來由于電子產(chǎn)品各種性能要求愈來愈高,因此對(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?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)都與樹脂的Tg有關(guān),Tg提高之后上述各種性質(zhì)也都自然變好。例如Tg提高后,a.其耐熱性增強(qiáng),使基板在X及Y方向的膨脹減少,使得板子在受熱后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方向的膨脹減小后,使得通孔之孔壁受熱后不易被底材所拉斷。c.Tg增高后,其樹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,使板子受熱后不易發(fā)生白點(diǎn)或織紋顯露,而有更好的強(qiáng)度及介電性.至于尺寸的安定性,由于自動(dòng)插裝或表面裝配之嚴(yán)格要求就更為重要了。因而近年來如何提高環(huán)氧樹脂之TgE.FR4難燃性環(huán)氧樹脂傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂遇到高溫著火后若無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?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。此種加溴之樹脂難燃性自然增強(qiáng)很多,但卻降低了樹脂與銅皮以及玻璃間的黏著力,而且萬一著火后更會(huì)放出劇毒的溴氣,會(huì)帶來的不良后果。3.1.2.2高性能環(huán)氧樹脂(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,故有各種不同的樹脂與原有的環(huán)氧樹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EpoxyNovolacs,見圖3.4之反應(yīng)式.將此種聚合物混入FR4之樹脂,可大大改進(jìn)其抗水性、抗化性及尺寸安定性,Tg也隨之提高,缺點(diǎn)是酚醛樹脂本身的硬度及脆性都很高而易鉆頭,加之抗化性能力增強(qiáng),對(duì)于因鉆孔而造成的膠渣(Smear)不易除去而造成多層板PTH制程之困擾。B.TetrafunctionalEpoxy另一種常被添加于FR4中的是所謂"四功能的環(huán)氧樹脂"(TetrafunctionalEpoxyResin).其與傳統(tǒng)"雙功能"環(huán)氧樹脂不同之處是具立體空間架橋,見圖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)。最早是美國一家叫Polyclad的基板廠所引進(jìn)的。四功能比起Novolac來還有一種優(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,此種四功能的基板在鉆孔后最好在烤箱中以160℃烤2-4小時(shí),使孔壁露出的樹脂產(chǎn)生氧化作用,氧化后的樹脂較容易被蝕除,而且也增加樹脂進(jìn)一步的架橋聚合,對(duì)后來的制程也有幫助。因?yàn)榇嘈缘年P(guān)系,鉆孔要特別注意上述兩種添加樹脂都無法溴化,故加入一般FR4中會(huì)降低其難燃性.3.1.2.3聚亞醯胺樹脂Polyimide(PI)A.成份主要由Bismaleimide及MethyleneDianiline反應(yīng)而成的聚合物,見圖3.6.B.優(yōu)點(diǎn)電路板對(duì)溫度的適應(yīng)會(huì)愈來愈重要,某些特殊高溫用途的板子,已非環(huán)氧樹脂所能勝任,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)于FR4。鉆孔時(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。而且由于耐熱性良好,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)。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)氧樹脂那么強(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,又稱生膠水,液態(tài)樹脂稱之)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。而且流動(dòng)性不好,壓合不易填滿死角。e.當(dāng)前價(jià)格依然非常昂貴約為FR4的2-3倍,故只有軍用板或Rigid-Flex板才用的起。在美軍規(guī)范MIL-P-13949H中,聚亞醯胺樹脂基板代號(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)通信用途上是無法取代的,美軍規(guī)范賦與"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公司所制,當(dāng)前這種材料尚無法大量投入生產(chǎn),其原因有:A.PTFE樹脂與玻璃纖維間的附著力問題;此樹脂很難滲入玻璃束中,因其抗化性特強(qiáng),許多濕式制程中都無法使其反應(yīng)及活化,在做鍍通孔時(shí)所得之銅孔壁無法固著在底材上,很難經(jīng)過MILP-55110E中4.8.4.4之固著強(qiáng)度試驗(yàn)。由于玻璃束未能被樹脂填滿,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。B.此四氟乙烯材料分子結(jié)構(gòu),非常強(qiáng)勁無法用一般機(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19度c,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。表為四種不同樹脂制造的基板性質(zhì)的比較.3.1.2.5BT/EPOXY樹脂BT樹脂也是一種熱固型樹脂,是日本三菱瓦斯化成公司(MitsubishiGasChemicalCo.)在1980年研制成功。是由Bismaleimide及TrigzineResinmonomer二者反應(yīng)聚合而成。其反應(yīng)式見圖3.8。BT樹脂一般和環(huán)氧樹脂混合而制成基板。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)度亦非常理想鉆孔后的膠渣(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)及散逸因子小,因此對(duì)于高頻及高速傳輸?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)的電路板由于wirebonding過程的高溫,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)體封裝測試中,有兩個(gè)很重要的常見問題,一是漏電現(xiàn)象,或稱CAF(ConductiveAnodicFilament),一是爆米花現(xiàn)象(受濕氣及高溫沖擊)。這兩點(diǎn)也是BT/EPOXY板材能夠避免的。3.1.2.6CyanateEsterResin1970年開始應(yīng)用于PCB基材,當(dāng)前ChibaGeigy有制作此類樹脂。其反應(yīng)式如圖3.9。A.優(yōu)點(diǎn)a.Tg可達(dá)250℃,使用于非常厚之多層板b.極低的介電常數(shù)(2.5~3.1)可應(yīng)用于高速產(chǎn)品。B.問題a.硬化后脆度高.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,其組成見表它是一些無機(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后,組合成Owens-CorningFiberglasCorporation于1939年正式生產(chǎn)制造。3.1.2.2玻璃纖維布玻璃纖維的制成可分兩種,一種是連續(xù)式(Continuous)的纖維另一種則是不連續(xù)式(discontinuous)的纖維前者即用于織成玻璃布(Fabric),后者則做成片狀之玻璃席(Mat)。FR4等基材,即是使用前者,CEM3基材,則采用后者玻璃席。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(見表),玻璃的等級(jí)可分四種商品:A級(jí)為高堿性,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)于其它三種。－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/重量比甚至超過鐵絲。b.抗熱與火:玻璃纖維為無機(jī)物,因此不會(huì)燃燒c.抗化性:可耐大部份的化學(xué)品,也不為霉菌,細(xì)菌的滲入及昆蟲的功擊。d.防潮:玻璃并不吸水,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系數(shù),及高的熱導(dǎo)系數(shù),因此在高溫環(huán)境下有極佳的表現(xiàn)。f.電性:由于玻璃纖維的不導(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,依然保有非常好的電性及物性一如尺寸穩(wěn)定度。－玻纖布的制作:玻璃纖維布的制作,是一系列專業(yè)且投資全額龐大的制程本章略而不談．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)國內(nèi)已有工廠開發(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.因此對(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)多次輾軋制作而成,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),而且很容易在輾制過程中造成報(bào)廢,因表面粗糙度不夠,因此與樹脂之結(jié)合能力比較不好,而且制造過程中所受應(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使用于動(dòng)態(tài)環(huán)境下,信賴度極佳.b.低的表面棱線Low-profileSurface,對(duì)于一些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)問題,寬度受限.3.2.1.2電鍍法(ElectrodepositedMethod)最常使用于基板上的銅箔就是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),因鈍化處理過的不銹鋼胴輪上對(duì)銅層之附著力并不好,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為光面(Drumside),另一面對(duì)鍍液之粗糙結(jié)晶表面稱為毛面(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超薄銅箔一般所說的薄銅箔是指0.5oz(17.5micron)以下,表三種厚度則稱超薄銅箔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(稱復(fù)合式copperfoil),否則很容易造成損傷。所用之載體有兩類,一類是以傳統(tǒng)ED銅箔為載體,厚約2.1mil.另一類載體是鋁箔,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題就是"針孔"或"疏孔"(Porosity),因厚度太薄,電鍍時(shí)無法將疏孔完全填滿.補(bǔ)救之道是降低電流密度,讓結(jié)晶變細(xì).細(xì)線路,特別是5mil以下更需要超薄銅箔,以減少蝕刻時(shí)的過蝕與側(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系數(shù)的巨大差異而仍維持足夠的附著力,完全依賴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)難以解決的問題。輾軋銅箔除了細(xì)晶之外還有另一項(xiàng)長處那就是應(yīng)力很低(Stress)。ED銅箔應(yīng)力高,但后來線路板業(yè)者所鍍上的一次銅或二次銅的應(yīng)力就沒有那么高。于是造成二者在溫度變化時(shí)使細(xì)線容易斷制.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.國際制造銅箔大廠多致力于開發(fā)ED細(xì)晶產(chǎn)品以解決此問題.3.2.2.3銅箔的表面處理A傳統(tǒng)處理法ED銅箔從Drum撕下后,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,其長相如瘤,稱"瘤化處理""Nodulization"目的在增加表面積,其厚度約~4000Ab.Thermalbarriertreatments-瘤化完成后再于其上鍍一層黃銅(Brass,是Gould公司專利,稱為JTC處理),或鋅(Zinc是Yates公司專利,稱為TW處理)。也是鍍鎳處理其作用是做為耐熱層。樹脂中的Dicy于高溫時(shí)會(huì)攻擊銅面而生成胺類與水份,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－耐熱處理后,再進(jìn)行最后的"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"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)格來說,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)用于內(nèi)層基板上,能夠省掉壓膜前的銅面理處理以及黑/棕化步驟。美國一家Polyclad銅箔基板公司,發(fā)展出來的一種處理方式,稱為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)后制亦有幫助。b.硅化處理(Lowprofile)傳統(tǒng)銅箔粗面處理其ToothProfile(棱線)粗糙度(波峰波谷),不利于細(xì)線路的制造(影響justetch時(shí)間,造成over-etch),因此必須設(shè)法降低棱線的高度。上述Polyclad的DST銅箔,以光面做做處理,改進(jìn)了這個(gè)問題,另外,一種叫"有機(jī)硅處理"(OrganicSilaneTreatment),加入傳統(tǒng)處理方式之后,亦可有此效果。它同時(shí)產(chǎn)生一種化學(xué)鍵,對(duì)于附著力有幫助。3.3.3銅箔的分類按IPC-CF-150將銅箔分為兩個(gè)類型,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)分列于表3.4PP(膠片Prepreg)的制作"Prepreg"是"preimpregnated"的縮寫,意指玻璃纖維或其它纖維浸含樹脂,并經(jīng)部份聚合而稱之。其樹脂此時(shí)是B-stage。Prepreg又有人稱之為"Bondingsheet"3.4.1膠片制作流程3.4.2制程品管制造過程中,須定距離做Geltime,Resinflow,ResinContent的測試,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)間后須取出再做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常見膠片種類,其膠含量及Cruing后厚度關(guān)系,見表3.4基板的現(xiàn)在與未來趨使基板不斷演進(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,汽車定位及衛(wèi)星通信等系統(tǒng)。美國是尖端科技領(lǐng)先國家,從其半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)所預(yù)估在Chip及Package方面的未來演變-見表(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)人計(jì)算機(jī)的演進(jìn),可看出CPU世代交替的速度愈來愈快,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的制作卻又是進(jìn)一步的挑戢。因?yàn)楦哳l化,須要基材有更低的Dk與Df值。最后,表歸納出PCB一些特性的現(xiàn)在與未來演變的指標(biāo)。四.內(nèi)層制作與檢驗(yàn)4.1制程目的三層板以上產(chǎn)品即稱多層板,傳統(tǒng)之雙面板為配合零件之密集裝配,在有限的板面上無法安置這么多的零組件以及其所衍生出來的大量線路,因而有多層板之發(fā)展。加上美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)宣布自1984年10月以后,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)絡(luò)聯(lián)機(jī)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增多.本章將探討多層板之內(nèi)層制作及注意事宜.4.2制作流程依產(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→鉆孔→通孔→電鍍→影像轉(zhuǎn)移→蝕刻→剝膜上述三種制程中,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)制程－高層次板子較普遍使用的流程.4.2.0發(fā)料發(fā)料就是依制前設(shè)計(jì)所規(guī)劃的工作尺寸,依BOM來裁切基材,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)移良率制程C.方向要一致-即經(jīng)向?qū)?jīng)向,緯向?qū)曄駾.下制程前的烘烤-尺寸安定性考量4.2.1銅面處理在印刷電路板制程中,不論那一個(gè)step,銅面的清潔與粗化的效果,關(guān)系著下一制程的成敗,因此看似簡單,其實(shí)里面的學(xué)問頗大。A.須要銅面處理的制程有以下幾個(gè)a.干膜壓膜b.內(nèi)層氧化處理前c.鉆孔后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.等制程來探討最好的處理方式(其余皆屬制程自動(dòng)化中的一部份,不必獨(dú)立出來)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.制程簡單,彈性缺點(diǎn)a.薄板細(xì)線路板不易進(jìn)行b.基材拉長,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D.噴砂法以不同材質(zhì)的細(xì)石(俗稱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.可用于薄板及細(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)品的層次及制程能力來評(píng)估之,并無定論,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當(dāng)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)系,故稱之為"印刷電路板"。當(dāng)前除了最大量的應(yīng)用在電路板之外,其它電子工業(yè)尚有厚膜(ThickFilm)的混成電路(HybridCircuit)、芯片電阻(ChipResist)、及表面黏裝(SurfaceMounting)之錫膏印刷等也都優(yōu)有應(yīng)用。由于近年電路板高密度,高精度的要求,印刷方法已無法達(dá)到規(guī)格需求,因此其應(yīng)用范圍漸縮,而干膜法已取代了大部分影像轉(zhuǎn)移制作方式.下列是當(dāng)前尚能夠印刷法cover的制程:a.單面板之線路,防焊(大量產(chǎn)多使用自動(dòng)印刷,以下同)b.單面板之碳墨或銀膠c.雙面板之線路,防焊d.濕膜印刷e.內(nèi)層大銅面f.文字g.可剝膠(Peelableink)除此之外,印刷技術(shù)員培養(yǎng)困難,工資高.而干膜法成本逐漸降低因此也使兩者消長明顯.B.絲網(wǎng)印刷法(ScreenPrinting)簡介絲網(wǎng)印刷中幾個(gè)重要基本原素:網(wǎng)材,網(wǎng)版,乳劑,曝光機(jī),印刷機(jī),刮刀,油墨,烤箱等,以下逐一簡單介紹.a.網(wǎng)布材料(1)依材質(zhì)不同可分絲絹(silk),尼龍(nylon),聚酯(Polyester,或稱特多龍),不銹鋼,等.電路板常見者為后三者.(2)編織法:最常見也最好用的是單絲平織法PlainWeave.(3)網(wǎng)目數(shù)(mesh),網(wǎng)布厚度(thickness),線徑(diameter),開口(opening)的關(guān)系見表常見的不銹鋼網(wǎng)布諸元素開口:見圖4.2所示網(wǎng)目數(shù):每inch或cm中的開口數(shù)線徑:網(wǎng)布織絲的直徑網(wǎng)布厚度:厚度規(guī)格有六,Slight(S),Medium(M),Thick(T),Halfheavyduty(H),Heavyduty(HD),Superheavyduty(SHD)圖4.2顯示印刷過程網(wǎng)布各元素扮演角色.b.網(wǎng)版(Stencil)的種類(1).直接網(wǎng)版(DirectStencil)將感光乳膠調(diào)配均勻直接涂布在網(wǎng)布上,烘干后連框共同放置在曝光設(shè)備臺(tái)面上并覆以原稿底片,再抽真空使其密接感光,經(jīng)顯像后即成為可印刷的網(wǎng)版。一般乳膠涂布多少次,視印刷厚度而定.此法網(wǎng)版耐用,安定性高,用于大量生產(chǎn).但制作慢,且太厚時(shí)可能因厚薄不均而產(chǎn)生解像不良.(2).間接網(wǎng)版(IndirectStencil)把感光版膜以曝光及顯像方式自原始底片上把圖形轉(zhuǎn)移過來,然后把已有圖形的版膜貼在網(wǎng)面上,待冷風(fēng)干燥后撕去透明之載體護(hù)膜,即成間接性網(wǎng)版。其厚度均勻,分辨率好,制作快,多用于樣品及小量產(chǎn).c.油墨油墨的分類有幾種方式(1).以組成份可分單液及雙液型.(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)版印刷當(dāng)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.般張力測試量五點(diǎn),即四角和中間.(2)刮刀Squeege刮刀的選擇考量有三,第一是材料,常見者有聚氨酯類(Polyure-thane,簡稱PU)。第二是刮刀的硬度,電路板多使用ShoreA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)是刮刀的長度,須比圖案的寬度每側(cè)長出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(OffContactDistance)(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datasheet,再依廠內(nèi)制程條件的差異而加以modify.一般因油墨組成不一,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)不論是機(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checklist檢驗(yàn)品質(zhì).4.2.2.2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0.1mm厚以上的薄板還不成問題,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)Breakpoint維持50~70%,溫度30+_2,須autodosing.4.2.3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&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)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,因此蝕刻槽一般都用塑料,如PVC(PolyVinylchloride)或PP(PolyPropylene)。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etchingfactor其定義見圖4.3),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)層制作因此探討酸性蝕刻,堿性蝕刻則于第十章再介紹.a.CuCl2酸性蝕刻反應(yīng)過程之分析銅能夠三種氧化狀態(tài)存在,原子形成Cu°,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)Cu°+Cu++→2Cu+-------------(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:Cu°+H2CuCl4+2HCl→2H2CuCl3-------------(2)金屬銅銅離子亞銅離子其中H2CuCl4實(shí)際是CuCl2+2HCl2H2CuCl3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)式的簡式而已。Cu°+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etchingfactor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。c.自動(dòng)監(jiān)控添加系統(tǒng).當(dāng)前使用CuCl2酸性蝕銅水平設(shè)備者,大半都裝置Autodosing設(shè)備,以維持蝕銅速率,控制因子有五:1.比重2.HCl3.H2O24.溫度5.蝕刻速度4.2.4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,特別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)。因此也有在溶液中加入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,因另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。4.2.5對(duì)位系統(tǒng)4.2.5.1傳統(tǒng)方式A.四層板內(nèi)層以三明治方式,將2.3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4.4B.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。4.2.5.2蝕后沖孔(postEtchPunch)方式A.PinLam理論此方法的原理極為簡單,內(nèi)層預(yù)先沖出4個(gè)Slot孔,見圖4.5,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.MassLamSystem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:1.透過CAM在工作底片長方向邊緣處做兩"光學(xué)靶點(diǎn)"(OpticalTarget)以及四角落之pads見圖4.62.將上、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。3.蝕刻后已有兩光學(xué)靶點(diǎn)的內(nèi)層板,放進(jìn)OptilinePE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4.74.若是圓形工具孔、即當(dāng)做鉚釘孔,內(nèi)層黑化后,即能夠鉚釘將內(nèi)層及膠片鉚合成冊(cè),再去進(jìn)行無梢壓板。4.2.5.2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a.見圖4.8所示b.同心圓之設(shè)計(jì),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。c.因壓合有ResinCure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。4.3內(nèi)層檢測AOI(簡單線路采目視)→電測→(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、斷路電性測試。AOI及測試后面有專題,在此不詳述.內(nèi)層制作至此完成,下一流程為壓合.五.壓合5.1.制程目的:將銅箔(CopperFoil),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.5.2.壓合流程,如下圖5.1:5.3.各制程說明5.3.1內(nèi)層氧化處理(Black/BrownOxideTreatment)5.3.1.1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。5.3.1.2.還原反應(yīng)目的在增加氣化層之抗酸性,并剪短絨毛高度至恰當(dāng)水準(zhǔn)以使樹脂易于填充并能減少粉紅圈(pinkring)的發(fā)生。5.3.1.3.黑化及棕化標(biāo)準(zhǔn)配方:表一般配方及其操作條件上表中之亞氯酸鈉為主要氧化劑,其余二者為安定劑,其氧化反應(yīng)式。此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態(tài)氧先生成中間體氧化亞銅,2Cu+[O]→Cu2O,再繼續(xù)反應(yīng)成為氧化銅CuO,若反應(yīng)能徹底到達(dá)二價(jià)銅的境界,則呈現(xiàn)黑巧克力色之"棕氧化"層,若層膜中尚含有部份一價(jià)亞銅時(shí)則呈現(xiàn)無光澤的墨黑色的"黑氧化"層。5.3.1.4.制程操作條件(一般代表),典型氧化流程及條件。5.3.1.5棕化與黑化的比較A.黑化層因液中存有高堿度而雜有Cu2O,此物容易形成長針狀或羽毛狀結(jié)晶。此種亞銅之長針在高溫下容易折斷而大大影響銅與樹脂間的附著力,并隨流膠而使黑點(diǎn)流散在板中形成電性問題,而且也容易出現(xiàn)水份而形成高熱后局部的分層爆板。棕化層則呈碎石狀瘤狀結(jié)晶貼銅面,其結(jié)構(gòu)緊密無疏孔,與膠片間附著力遠(yuǎn)超過黑化層,不受高溫高壓的影響,成為聚亞醯胺多層板必須的制程。B.黑化層較厚,經(jīng)PTH后常會(huì)發(fā)生粉紅圈(Pinkring),這是因PTH中的微蝕或活化或速化液攻入黑化層而將之還原露出原銅色之故。棕化層則因厚度很薄.較不會(huì)生成粉紅圈。內(nèi)層基板銅箔毛面經(jīng)鋅化處理與底材抓的很牢,但光面的黑化層卻容易受酸液之側(cè)攻而現(xiàn)出銅之原色,見圖5.2.C.黑化因結(jié)晶