PCB内层工艺资料.ppt
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1、內內 層層 製製 程程內內層製作流程層製作流程裁板裁板裁板裁板塗布塗布塗布塗布曝光曝光曝光曝光顯影顯影顯影顯影蚀刻蚀刻蚀刻蚀刻去膜去膜去膜去膜前處理前處理前處理前處理裁裁 板板 工工 序序 按照設計規劃要求按照設計規劃要求,將基板裁切成工作所將基板裁切成工作所需尺寸需尺寸.注意事項注意事項:1)1)避免板邊避免板邊披鋒披鋒影響品質影響品質,裁切後進行磨裁切後進行磨邊邊,圓角處理圓角處理,防止刮傷防止刮傷.2)2)考慮漲縮影響考慮漲縮影響,裁切板送下製程前烘烤裁切板送下製程前烘烤.3)3)裁切注意機械方向一致性裁切注意機械方向一致性.前前 處處 理理 工工 序序目的目的:去銅面污染去銅面污染,增
2、加銅面粗糙度增加銅面粗糙度.前處理方法前處理方法:1)1)噴砂法噴砂法:直接噴射火山岩粉末直接噴射火山岩粉末2)2)化學處理法化學處理法:以化學物質造成銅面微蚀以化學物質造成銅面微蚀3)3)機械研磨法機械研磨法:用灰色尼龍刷用灰色尼龍刷,不織布清潔不織布清潔.噴砂法噴砂法(Pumice)(Pumice)v噴砂法即為噴砂法即為PumicePumice,其為約,其為約70%70%矽化物火山岩矽化物火山岩所組成,具有刷磨及吸收兩種功能。所組成,具有刷磨及吸收兩種功能。PumicePumice利用其外表粗糙且多孔接觸到銅面時能將氧利用其外表粗糙且多孔接觸到銅面時能將氧化物去除,化物去除,PumiceP
3、umice除粗化銅面外,尚可粗化除粗化銅面外,尚可粗化非銅面非銅面Epoxy(Epoxy(環氧樹脂環氧樹脂)表面。表面。化學微蝕法化學微蝕法(MicroetchMicroetch)v化學微蝕法只針對內層薄板化學微蝕法只針對內層薄板(8mil(8mil以下以下)使用使用以避免薄板遭刷磨輪損壞。然而隨著科技進以避免薄板遭刷磨輪損壞。然而隨著科技進步步PCBPCB層次愈來愈高,化學微蝕法也會搭配刷層次愈來愈高,化學微蝕法也會搭配刷磨法一起針對外層板進行銅面處理,加強粗磨法一起針對外層板進行銅面處理,加強粗化作用,以利獲得更加之完美的銅面附著力,化作用,以利獲得更加之完美的銅面附著力,提昇品質。提昇品
4、質。v化學微蝕法主要是化學微蝕法主要是SPS+HSPS+H2 2SOSO4 4作爲藥液成份作爲藥液成份,其其微蝕遫率控制在微蝕遫率控制在40406060刷刷 磨磨 法法(Brush)(Brush)v利用刷磨輪均勻拋刷銅面使其平整且刷痕一致,並利用刷磨輪均勻拋刷銅面使其平整且刷痕一致,並獲得均勻粗糙度,如此對油墨才有良好的附著力,獲得均勻粗糙度,如此對油墨才有良好的附著力,而為了了解銅面清潔度及粗化度是否合格,可作水而為了了解銅面清潔度及粗化度是否合格,可作水破實驗及刷幅試驗加以驗證。破實驗及刷幅試驗加以驗證。(水破至少水破至少3030秒秒,刷幅刷幅1.01.01.6cm)1.6cm)v刷磨輪可
5、分為下列三種:刷磨輪可分為下列三種:v1 1、尼龍刷輪:大都以滲有金鋼砂、尼龍刷輪:大都以滲有金鋼砂(Silicon Carbide)(Silicon Carbide)等研磨等研磨劑抽成的塑鋼纖維為基材製成,其最大優點為耐用。劑抽成的塑鋼纖維為基材製成,其最大優點為耐用。v2 2、不織布刷輪:以不織布磨片為基材製成的圓筒狀刷輪,、不織布刷輪:以不織布磨片為基材製成的圓筒狀刷輪,清潔力強,磨刷後銅面較平滑,缺點為不耐用,磨屑較多。清潔力強,磨刷後銅面較平滑,缺點為不耐用,磨屑較多。v3 3、白毛清洗刷輪:以未滲有研磨劑的尼龍纖維為基材,主、白毛清洗刷輪:以未滲有研磨劑的尼龍纖維為基材,主要用在表
6、面清洗。要用在表面清洗。表面粗糙度參數建議表面粗糙度參數建議vRzRz=2=23m3m(80(80120120)vRa=0.2Ra=0.20.3m(80.3m(81212)vWt4mWt4mv提高良好金屬表面(Ra,Wt,Rz)無氧化,無鉻層,無油污,無指痕。RzRzWtWtRaRa銅表面銅表面前處理重點前處理重點v微蝕速率確認(40406 60 u)0 u)v微蝕速率 1、取二片10CM x10CM10CM x10CM之基板走微蝕並烘乾以微秤計秤 重得W1W1 2 2、同上二片基板再走微蝕並烘乾以微秤計秤重得W2 W2 3 3、(W1-W2)*213=(W1-W2)*213=微蝕速率(u)(
7、u)v水破測試(30 sec)(30 sec)測試前處理後板面清潔程度。板子從水中拿起需保持完整的水膜30 sec30 secv板面無水痕 目視檢查上下板面不可有水痕殘留v粗糙度 Ra:0.2Ra:0.20.4um 0.4um 波峰與波谷平均值 Rz:2Rz:23um 3um 波峰谷最大值-最小值 Wt:4umWt:4um 最大波峰-最小波谷设备简设备简介介:采用一采用一种滚动种滚动涂布涂布设备设备,利用利用圆圆柱形涂柱形涂布布轮带动轮带动基板前基板前进进使基板使基板两两面均勻涂上一面均勻涂上一层层油油墨墨,经过经过烤箱烘烤而烤箱烘烤而达达到即定要求到即定要求,使用板厚度使用板厚度为为0.0.
8、1 13.0mm.3.0mm.流程介紹流程介紹:清清 潔潔涂涂 布布清清 潔潔收收 板板涂涂布布作作业条业条件件:A A.为为防止灰防止灰尘尘之影之影响响涂涂布布室室应控制无尘度应控制无尘度,为细线为细线路制造必路制造必须须.B B.涂涂布布前基板表面必前基板表面必须须先先经前处理后经前处理后使油墨得到良好附著力使油墨得到良好附著力.C C.涂涂布布前油墨前油墨搅拌搅拌5 51010分分钟钟.烘烘 乾乾塗塗布布 工工 序序清清洁机洁机原理原理图图:A AA.A.粘尘辘粘尘辘B.B.粘粘尘紙尘紙C.C.基板基板清清洁机洁机的主要作用的主要作用:通通过间过间接粘接粘尘尘方法方法,除掉磨刷除掉磨刷过
9、过的板面上的板面的的板面上的板面的铜铜粉及灰粉及灰尘尘,使板面更清使板面更清洁洁,达达到涂到涂布无尘布无尘的的铜铜粉粒的效果粉粒的效果.C CA AA AA AB BB B塗布前清潔處理塗布前清潔處理 涂涂布布原理原理:基板基板油墨的油墨的粘度粘度的高低的高低决决定油墨厚度定油墨厚度转转速越快速越快,涂涂布布厚度越厚厚度越厚金金属刮刀与塗布轮松紧属刮刀与塗布轮松紧调节调节可改可改变变涂油墨厚度涂油墨厚度A1/A2A1/A2:涂涂布轮布轮B1/B2B1/B2:金金属刮刀属刮刀,将将油墨涂在橡油墨涂在橡胶胶轮轮上上C1/C2C1/C2:油墨油墨输输送送,将从将从主油墨槽抽主油墨槽抽取的油墨送至各取
10、的油墨送至各刮刀油墨槽內刮刀油墨槽內塗布原理塗布原理B2B2C1A1A1B1B1C2A2A2塗佈著膜原理塗佈著膜原理油膜油膜塗佈輪塗佈輪內層板內層板塗佈量塗佈量烘烘乾乾:A.A.利用利用發熱部件發熱部件,使帶有溶使帶有溶剂剂的油墨板利用耐高的油墨板利用耐高温温的輸的輸送帶送帶传输传输,借用借用适适宜宜温温度迅速度迅速将将PMAPMA溶溶剂剂蒸蒸发发的的过过程程.B.B.为为保保证证板面的板面的干净度干净度,必必须对烤箱進行保養清潔须对烤箱進行保養清潔.方法方法:1.1.用粘用粘尘纸尘纸清清洁输洁输送送系統及烤箱內壁系統及烤箱內壁;2.2.用用吸尘器吸尘器吸灰吸灰尘尘;3.3.用用气枪气枪吹出底
11、吹出底下下的灰的灰尘尘,再用再用吸尘器吸尘器吸或用粘吸或用粘 尘纸尘纸粘粘;4.4.对对各各风风扇扇过滤网进行过滤网进行清清洁洁及更及更换换;涂涂布辅布辅助工具助工具 膜厚計膜厚計:用用来来管控涂管控涂布布厚度厚度,膜厚要求,膜厚要求2m2m烘乾與保養烘乾與保養油墨塗布烘乾後裸露於空氣燈光下,因受環境的影響油墨塗布烘乾後裸露於空氣燈光下,因受環境的影響開始產生微秒的聚合反應,如果放置時間越長對生產開始產生微秒的聚合反應,如果放置時間越長對生產的品質的影響就越大。因此不可置放超過的品質的影響就越大。因此不可置放超過2424小時爲最小時爲最佳(存放條件溫度佳(存放條件溫度,濕度,濕度%),以),以
12、免油墨過度的聚合而產生邊鎖反應,導致油墨因聚合免油墨過度的聚合而產生邊鎖反應,導致油墨因聚合作用而附著於銅面上,造成顯像不潔而形成短路、殘作用而附著於銅面上,造成顯像不潔而形成短路、殘銅。銅。塗布烘乾後至顯影前置放塗布烘乾後至顯影前置放v1.1.油墨黏度量測油墨黏度量測(150150180180秒秒 3 3#流速杯测量流速杯测量)v2.2.烘箱溫度量測設定烘箱溫度量測設定v3.3.膜厚量測膜厚量測(膜厚控制在(膜厚控制在8 812m12m)v4 4.塗佈品質確認塗佈品質確認塗佈重點塗佈重點曝光原理曝光原理利用油墨的感光性利用油墨的感光性,透過紫外光照射透過紫外光照射,把板面油墨由把板面油墨由单
13、体变单体变成聚合成聚合体体.這種反應過程是由油墨成份中的這種反應過程是由油墨成份中的感光樹脂與光敏劑所產生的光合作用來完成。感光樹脂與光敏劑所產生的光合作用來完成。曝光曝光(Expose)Expose)ArtworkArtwork(底片底片)ArtworkArtwork(底片底片)光源光源曝光工序曝光工序曝光機曝光機v曝光能量:曝光能量:格,格,mj/cm2(到達到達油墨表面的能量油墨表面的能量)v曝光照度:曝光照度:20mWatt(20mWatt(出廠時;隨著使用時間增長而出廠時;隨著使用時間增長而衰退,且曝光時間增長,才能達到曝光能量的要求衰退,且曝光時間增長,才能達到曝光能量的要求)v均
14、勻度:均勻度:80%80%測量框架九宮格點,以最低照度除以最測量框架九宮格點,以最低照度除以最高照度乘以高照度乘以100%100%後需大於後需大於80%80%曝光曝光能量對油墨的影響能量對油墨的影響曝光能量曝光能量=燈管強度燈管強度*曝光時間曝光時間E(mJ/cmE(mJ/cm2 2)=I(mW/cm)=I(mW/cm2 2)*T(S)*T(S)聚合度聚合度起始劑消耗起始劑消耗部分聚合部分聚合飽和狀態飽和狀態曝光能量曝光能量曝光能量曝光能量UVUV感光聚合過程感光聚合過程v起始反應起始反應I I(initiation)(initiation)UVUV R R(活性自由基活性自由基)+other
15、+otherv聚合反應聚合反應R R+M+M(monomer)(monomer)M M+other+otherM M+M P+M P (polymer)(polymer)P P+M P-M+M P-Mv終止反應終止反應P-MP-M1 1-M-M2 2+P-M+P-M3 3-M-M4 4 P-M P-M1 1-M-M2 2-M-M3 3-M-M4 4-P-P乾膜與油膜的乾膜與油膜的分分辩辩率率对对比比平行光非平行光油膜乾膜MylarMylar曝光能量的測量曝光能量的測量v 量測曝光機曝光效果的方式則是使用21階能量表(Stouffer 21 Step Tablet)來測試曝光能量是否符合要求,以
16、防止曝光能量太強造成線距變細、曝光能量太弱造成線路缺口、開路的情形發生。首先將21階能量表置於底片線路圖形外的區域,一同與板子曝光及顯影,之後觀察21階能量表所顯現出的格數為何。油墨所需的曝光能量值皆由廠商提供。曝光能量的穩定曝光能量的穩定v光學元件的好壞會決定曝光效果。通常曝光燈使用壽命約800小時就必須新,但這只保證燈源無礙,代表曝光品質能提昇,影響曝光品質最深乃是各項光學元件(內外水套、燈罩等)。因此一但發現曝光能量未變但曝光時間變長了,即表示曝光強度降低,而曝光強度降低代表光學零件因使用時間增長導致老化而使工作效能衰退。若在一間落塵量符合標準的無塵室裡,光學元件使用35年後就應評估更新
17、以保持最佳的曝光效能,如果持續使用老舊品而願更新,而這也表示曝光機的每日曝光量將降低且曝光品質也易受影響。曝光重點曝光重點v曝光能量的測試(57格)v曝光菲林及板面清潔要做到位,減少定點不良v曝光首件檢查的力度與頻率不不 良良 顶顶 目目原原 因因 分分 析析改改 善善 对对 策策短路短路A.A.曝光能量高曝光能量高B.B.吸真空不良吸真空不良C.C.工作底片顏色工作底片顏色过浅过浅A.A.用用2121格格表调整表调整曝光能量曝光能量B.B.改善吸真空改善吸真空条条件件C.C.更更换换工作底片工作底片针针孔孔A.A.曝光能量低曝光能量低B.B.菲林上有菲林上有脏脏物物A.A.用用2121格格调
18、整调整曝光能量曝光能量B.B.清清洁洁菲林菲林偏孔偏孔A.A.菲林菲林对对偏偏,涨涨縮縮B.B.操作操作时时板子沒放正板子沒放正A.A.确认确认菲林菲林对对位完全位完全OKOK方可生方可生产产B.B.严严格按操作格按操作规范进规范进行操作行操作残残銅銅A.A.菲林刮菲林刮伤伤A.A.修修补补或更換或更換刮刮伤伤A.A.人人为为刮刮伤伤B.B.机机器刮器刮伤伤A.A.规范规范其操作其操作动动作作,尽尽量量减减少不必少不必要的搬要的搬运运B.B.注意注意机机器器传动运转传动运转情情况况开开路、缺口路、缺口A.A.油墨板刮油墨板刮伤伤B.B.曝光能量低曝光能量低C.C.菲林上有菲林上有脏脏物物A.A
19、.追追踪踪油墨刮油墨刮伤伤之制程之制程B.B.用用2121格格调调整曝光能量整曝光能量C.C.菲林清菲林清洁洁曝光工曝光工艺艺異常排除異常排除顯顯 影影 工工 序序v 原理:原理:利用顯影液之含弱鹼性分子與阻劑的含酸分子,進行酸鹼中和反應,阻劑經UV光照射後形成光聚合反應不再與鹼性物質發生反應,得以保留在板面上,此即顯影 顯影液顯影液:NaNa2 2COCO3 3,K K2 2COCO3 3 顯影點顯影點:顯示油墨顯影所需時間(顯影點範圍顯示油墨顯影所需時間(顯影點範圍%)顯影溫度顯影溫度:30 30 左右左右顯影點顯影點v假設顯影槽長假設顯影槽長2 2m,m,傳輸速度為傳輸速度為2m/min
20、2m/minv油墨油墨的完全顯影時間為的完全顯影時間為:2020s s0.6m當板子到達顯影槽當板子到達顯影槽三分三分蘖之一蘖之一時時,板子的右半邊板子的右半邊已經顯影完全已經顯影完全,這時的顯這時的顯影點為影點為3030%,%,每一種每一種油墨油墨都有一定的顯影點範圍都有一定的顯影點範圍如如:3 30%-0%-5 50%,0%,則其顯影速則其顯影速度在度在2 2.0 0-3 3.2 2m/m/minmin之間之間,低於低於2 2.0 0會過顯影會過顯影,高於高於3 3.2 2則會顯影不足則會顯影不足,顯影顯影點範圍越寬點範圍越寬,油墨油墨越好越好.30%2m藥水組成藥水組成v業界常用的藥液是
21、以無水碳酸鈉業界常用的藥液是以無水碳酸鈉(Na(Na2 2COCO3 3)加水而成,加水而成,濃度在重量比濃度在重量比0.8%0.8%1.2%2%之間。較高藥液濃度可容之間。較高藥液濃度可容許較高油墨負荷量,但較不易清洗乾淨,且操作範許較高油墨負荷量,但較不易清洗乾淨,且操作範圍圍(Operating Window)(Operating Window)較小;反之,過淡的濃度所較小;反之,過淡的濃度所能承受的油墨負荷較小。因此正確的配藥濃度應與能承受的油墨負荷較小。因此正確的配藥濃度應與油墨廠商研究調配。油墨廠商研究調配。vP.SP.S:碳酸鈉的來源為含水化合物,須注意其有效含:碳酸鈉的來源為含
22、水化合物,須注意其有效含量,例如量,例如NaNa2 2COCO3 3.H.H2 2O O內含約內含約85%85%的純的純NaNa2 2COCO3 3顯影溫度顯影溫度v顯影溫度是影響顯影速度的最大變數,範圍約在顯影溫度是影響顯影速度的最大變數,範圍約在28283232之間,需依油墨而定。由於操作時藥液因幫浦的壓縮作用之間,需依油墨而定。由於操作時藥液因幫浦的壓縮作用產生大量的熱能會促使溫度升高,而有顯影過度的可能,產生大量的熱能會促使溫度升高,而有顯影過度的可能,因此顯影機需加裝冷卻水管來保持適當的溫度;而溫度過因此顯影機需加裝冷卻水管來保持適當的溫度;而溫度過低時,會造成顯影不潔,因此需加裝加
23、熱器使溫度能達到低時,會造成顯影不潔,因此需加裝加熱器使溫度能達到操作範圍,而得到最佳顯影效果。操作範圍,而得到最佳顯影效果。v油墨與藥液作用會產生膨脹作用油墨與藥液作用會產生膨脹作用(Swelling)(Swelling),因此需要適,因此需要適當的壓力來沖掉表面已作用過的浮層,使乾淨藥液能繼續當的壓力來沖掉表面已作用過的浮層,使乾淨藥液能繼續與油墨產生作用,而不至於發生水池效應。而針對細線路與油墨產生作用,而不至於發生水池效應。而針對細線路而言,適當壓力應在而言,適當壓力應在202030psi30psi之間。之間。顯影壓力顯影壓力噴嘴與濾網噴嘴與濾網v所谓硬水是指含钙、镁等矿物质成分超过所
24、谓硬水是指含钙、镁等矿物质成分超过150ppm150ppmv一般自來水或地下水因含有礦物質及污垢(污垢的形成:自来水中的一般自來水或地下水因含有礦物質及污垢(污垢的形成:自来水中的钙、镁与碳酸钠反应形成碳酸钙钙、镁与碳酸钠反应形成碳酸钙CaCOCaCO3 3),若長期使用易與油墨結合形),若長期使用易與油墨結合形成硬垢,造成噴嘴或噴管阻成硬垢,造成噴嘴或噴管阻,影響噴灑面積,最後導致顯影不潔。,影響噴灑面積,最後導致顯影不潔。因此建議使用蒸餾水搭配碳酸鈉製成藥液,會是最佳選擇。因此建議使用蒸餾水搭配碳酸鈉製成藥液,會是最佳選擇。v噴嘴的使用主要是避免殘渣塞住噴嘴而形成顯像不潔。噴嘴大致可分噴嘴
25、的使用主要是避免殘渣塞住噴嘴而形成顯像不潔。噴嘴大致可分為兩種,一為圓錐型為兩種,一為圓錐型(Cone Type)(Cone Type);一為扇型;一為扇型(Fan Type)(Fan Type)。圓錐形特點。圓錐形特點是涵蓋的面積廣,雖可得到較佳的均勻性,但衝擊力小,易造成顯像是涵蓋的面積廣,雖可得到較佳的均勻性,但衝擊力小,易造成顯像不潔。而扇型噴嘴噴灑面積小,但衝擊力大,顯像效果較佳。因此針不潔。而扇型噴嘴噴灑面積小,但衝擊力大,顯像效果較佳。因此針對細線路內層板,以使用扇型噴嘴較佳,因密集線路區需較高的藥液對細線路內層板,以使用扇型噴嘴較佳,因密集線路區需較高的藥液衝擊力來清除線路內殘
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