PCB多层板制程志圣.ppt

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1、PCB 多層板製程志聖工業高啟清 Tel:02-2601-0700Fax:02-2601-8854e-mail:.tw2002/3/12/54課程綱要PCB多層板結構材料PCB多層板製程內層板壓合，鑽孔電鍍，外層板表面處理成型，成檢/54PCB用途單面板 Single sided雙面板 Double Sided多層板 Mutilayer(4,6,8,10,12)Workstation,ServerNotebook,Desktop PCPCMCIACellular PhoneBase StationPDA/HPCGPSTFT LCD ModuleIC Subtrate封裝載板BGA:chip s

2、etE.BGA(cavity):graphicsCSP:memoryFlip Chip PGA:CPUTAB:LCD driver/54PCB多層板/54PCB多層板/54外形術語及尺寸單位多層板 Multi-layer層數 layer count:Cu層數內層 inner layerEx.L2/L3,L4/L5外層 outer layer零件面 Component side Ex.L1銲錫面 Solder side Ex.L6外尺寸長度寬度Ex.20 x 16板厚Ex.63 mil(條)=1.6 mm尺寸單位英吋 inch1 inch=1000 mil=25.4 mm英絲 mil1 mil

3、=0.001 inch=0.0254 mm=25.4 m5 mil =0.005 inch=0.125 mm=125 m1 mm=39.37 mil/54多層板結構通孔Through Hole孔徑孔環Annular Ring絕緣介質層Dielectric線路線距線寬內層2內層1傳統多層板增層法多層板/54結構術語及尺寸單位導通孔Via Hole連接各層電路孔徑 Ex.機鑽通孔 0.3 mmEx.雷射盲孔 6 mil 孔環 Annular RingEx.單邊+5 mil縱橫比 Aspect Ratio板厚/孔徑 鑽孔,電鍍能力孔間距100 mil=2.54 mm 50 mil=1.27 mm線路

4、Power/Ground層信號層 Signal layer線路 Conductor焊墊 Pad線寬/線距(L/S)Line Width/Line Space6/6=150/150 m5/5=125/125 m4/4=100/100 m孔間(100 mil)過几條導線8/8 過 2 條 6/6 過 3 條 5/5 過 4 條/54多層板材料-銅箔基板銅箔基板 CCLCopper Clad Laminate基板尺寸(inch)36x48,40 x48,42x48基板厚度(mm)不含銅:0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.38,0.53 mm含銅:0.8,0.9,1.0,1.2,1.6,

5、2.0,3.2 mm銅箔(oz/oz)H/H,1/1,2/2膠片PP玻纖布補強材含浸樹脂(A stage)例：內層板4L:1.0 mm,1/112L:0.1 mm,H/H銅箔膠片PP/54多層板材料-銅箔/膠片銅箔(Copper Foil):電鍍銅 Purity 99.8-99.9%重量厚度0.5 oz/ft2(153 g/m2)half oz0.0007 in(0.7 mil,18 m)1.0 oz/ft2(305 g/m2)0.0014 in(1.4 mil,35 m)2.0 oz/ft2(610 g/m2)0.0028 in(2.8 mil,70 m)膠片(PP,Prepreg):B s

6、tage代號厚度Resin Content Resin Flow 1061.6 mil 10802.5 mil 62+/-3%38+/-5%21164.0 mil 52+/-3%31+/-5%76287.0 mil 42+/-3%21+/-4%/54常用基板材料FR:Flame Resistant 耐燃CEM:Composite Epoxy Material 複合樹脂材料/54基板材料特性介質常數Dielectric Constant (Dk)FR-4:4.4愈低速度愈快 散逸因子Dissipation Factor(Df)Loss tangentFR-4:0.035愈低高頻損失愈少玻璃態轉化

7、溫度Glass Transition Temperature(Tg)FR-4:135 C愈高安定性愈佳抗撕強度Peel Strength1 oz Cu:8 lb/in 銅箔附著強度/54多層板製程/54裁板銅箔基板磨邊導角內層剝膜內層蝕刻內層顯像內層曝光乾膜貼合前處理內層AOI疊板壓合黑/棕氧化鍍一次銅化學鍍銅除膠渣去毛邊鑽孔乾膜貼合鍍二次銅前處理外層曝光外層顯像鍍錫鉛外層剝膜外層蝕刻噴錫鍍鎳金文字印刷文字烘烤塞孔印刷防焊後烤綠漆顯像防焊預烤防焊塗佈前處理防焊曝光成品檢查斜邊成型真空包裝成品清洗V-Cut電測剝錫鉛外層AOI典型多層板製程Multi-Layer Process基板處理 內層製程

8、 壓合鑽孔鍍銅 外層製程 防焊製程 表面處理 檢驗成型/54基板裁切發料，裁板Ex.40“x48”6片 20 x16Ex.42“x48”4片 24x21 磨邊導圓角基板烘烤使樹脂完全硬化 C Stage加溫至 Tg 點以上CMO-8W(S),加台車,水平送風Ex.180 210C,120 min/54內層板與壓合/54內層板與壓合製程 Inner Layer Image Transfer&Lamination剝膜蝕刻顯像曝光除塵靜置撕膜內層AOI內層檢測烘烤內層黑化PP銅箔壓合疊板X-Ray鑽靶拆板成型沖孔乾膜貼合前處理冷卻除塵微蝕預熱+內層板+/54板面前處理 Pre-Treatment刷磨

9、 Scrubbing較粗線路及厚板尼龍刷輪,不織布刷輪機械應力大造成變形刷輪狗骨頭Now 砂帶研磨薄板噴砂較細線路及薄板Pumice浮石,氧化鋁Pumice處理化學噴蝕細線路,軟板,薄板H2SO4+H2O2 微蝕 Micro Etch/54內層影像移轉-Print and Etch乾膜：Dry Film Photo Resist壓膜曝光顯像蝕刻剝膜 濕膜：Liquid Photo Resist 塗佈預烘曝光顯像蝕刻剝膜因無Mylar層可做較細線路/54內層影像移轉 乾膜壓膜預熱 Pre Heat 板面 40 50 C壓膜 Dry Film LaminationTacking溫度 4550 C

10、熱壓輪溫度 100 120 C 熱壓輪壓力 3 5 Kg/cm2速度 2 3.5 m/minCSL-A25,CSL-M25冷卻 Cooling10 15 min/54內層影像移轉 濕膜塗佈水平式 Roller Coating上下二支RollerCoating 油墨 812 mOven烘烤段Roller 送出 PCB 後 Oven段夾爪開啟銜接 夾爪夾兩側邊IR或熱風加熱/54曝光底片底片Artwork鹵化銀(黑白片)厚度 7 mil偶氮(棕片)金屬底片玻璃底片(Glass Photo-mask)CAD/CAM(Gerber File)排板 PCB Layout四排版,六排版,Tooling工具

11、孔,對位靶Date Code母片工作片使用期限黑白片 1500棕片 800 底片保護膜壓在藥膜面FilmLiquid-3M,導靜電/54內層影像移轉-內層曝光光阻壓膜/塗佈抗蝕刻、抗酸乾膜:膜厚 1.0,1.3 mil濕膜:膜厚 8 12 m內層曝光 Exposure乾膜:45 60 mj/cm2濕膜:80 120 mj/cm2UVE-M500,M550,UVE-A220,A280靜置 Holding15 min撕 Mylar 膜/54內層影像移轉-顯像蝕刻剝膜 DES顯像 Developing1 2%Na2CO3 碳酸鈉/鉀30 32 C顯像點(Break Point)50 75%殘膜(Sc

12、um)內層蝕刻 EtchingCuCl2 氯化銅蝕刻(酸性)FeCl3 氯化鐵蝕刻剝膜 Stripping3 5%NaOH 氫氧化鈉45 55 C內層底片/54內層蝕刻與剝膜要求蝕刻因子:X/Y(Europe)Y/X(U.S.)/54內層檢測，鑽卯合孔檢測外觀檢測Open/Short 電測AOI自動光學檢測Automatic Optical InspectionInlineOff-Line鑽卯釘孔Post Etch Punch沖孔Multiline:一次沖多孔/54內層氧化處理 Oxidation增加銅面與PP結合力規格要求1/2 Oz:6 lb;1 Oz:8 lb;2 Oz:10 lb黑化

13、Black Oxide6 lb,長絨毛後烘烤去水氣,BCO,插Rack130 140C,60 min,20%RH棕化 Brown Oxide8 9 lb,短絨毛微蝕 Micro Etch美格 CZ/54壓合 Lamination疊板 Lay-up銅箔,PP,內層板Prepreg對稱鋼板,牛皮紙10 page/open壓合 Lamination使 PP樹脂達 C stage熱壓180 C,120min 冷壓降溫 2.5C/min公差1.6 mm 0.127 mm拆板分割銑靶/鑽Tooling 孔4L:銑靶 鑽tooling孔6L:X-Ray鑽tooling孔成型 Routing外層板尺寸/54疊

14、板結構例：4L 疊板L1-1 oz:1.4 mil1080:2.5 mil 7628:7.0 milL2/L3-1.0mm,1/1:40 mil7628:7.0 mil1080:2.5 milL4-1 oz,1.4 milTotal=61.8 mil=1.569 mm例：6L 疊板L1-1/2 oz:0.7 mil1080:2.5 mil 7628:7.0 milL2/L3-0.38mm,1/1:17.8 mil2116:4.0 mil2116:4.0 milL4/L5-0.38mm,1/1:17.8 mil7628:7.0 mil1080:2.5 milL6-1/2 oz,0.7 milTo

15、tal=64 mil=1.6 mm/54真空壓合機/54鑽孔電鍍與外層板/54外層板製程 Outer Layer Image Transfer鍍化學銅:通孔電鍍(PTH:Plate Through Hole)鍍一次銅:全板電鍍(Panel Plating)鍍二次銅:線路電鍍(Pattern Plating)負片流程 正片流程乾膜貼合前處理冷卻除塵預熱顯像曝光除塵靜置撕膜負片流程正片流程 Tenting鍍二次銅0.7 mil鍍錫鉛外層剝膜外層蝕刻剝錫鉛外層AOI剝膜蝕刻鍍一次銅0.3 mil鍍化學銅1012 m除膠渣鍍一次銅1 mil鑽孔去毛邊/54鑽孔 Drilling原物料上墊板-鋁板,鑽針

16、定位,防毛邊PCB 疊 3 or 4片下墊板-尿素板,紙漿板鑽針:碳化鎢,可研磨23次流程鑽Pin孔 壓Pin 貼膠 鑽孔 下Pin 檢查漏鑽,斷針三孔定位,3.175 mm=125 mil平均 4000 孔/ft2孔愈小Spindle轉速愈快,816萬rpm約2 孔/秒,78K孔/hr,2000孔需換針Ex.四片鑽,6 spindles,24 panel/cycle/54鑽孔房/54使孔導通 Make Holes Conductive去毛邊 Debur磨刷除膠渣 Desmear鑽孔高溫使孔壁樹脂融化產生膠渣化學處理KMnO4 高錳酸鉀NaMnO4 高錳酸鈉電漿處理 Plasma鍍化學銅 PT

17、H,Plate Through Hole Pd 鈀活化 Electroless Copper 化學銅沉積 0.03 mil鍍一次銅 Copper Plating Panel Plating 全板電鍍0.3 0.5 mil/54電鍍銅要求水平 PTH小孔高縱橫比深孔盲孔水平電鍍DC PPR,Periodic Pulse Reverse/54電鍍線/54外層影像移轉乾膜：Dry Film Photo Resist壓膜曝光顯像 電鍍銅鍍錫鉛 剝膜蝕刻剝錫鉛/54外層影像移轉-外層曝光壓膜 Dry Film Lamination抗電鍍，抗鹼膜厚 1.3,1.5 mil外層曝光 Exposure 45

18、70 mj/cm2CCD自動對位對位精度 20 mUVE-A250,A800外層顯像 Developing1 2%Na2CO3 碳酸鈉/鉀外層底片/54外層影像移轉-線路電鍍鍍二次銅 Copper PlatingPattern Plating 線路電鍍0.5 0.7 mil1 mil 1010 Amin安培分Ex.20A,50 min鍍錫鉛 Tin/Lead Plating抗蝕刻,抗鹼厚度 I Cu+II Cu:1.0 0.2 mil 至少 1 mil 厚/54外層影像移轉-剝膜蝕刻剝錫鉛 SES剝膜 Stripping3 5%NaOH 氫氧化鈉45 50 C蝕刻 Etching氯化氨蝕刻(鹼

19、性)過硫酸銨(酸性)速度快剝錫鉛 Tin/Lead Stripping硝酸系氟硼酸系/54外層線路蝕刻要求/54表面處理與成型/54表面處理與成型製程 Surface Finish&Final Fabrication壓鍍金膜鍍金手指割膠剝鍍金膜文字烘烤文字印刷文字UV熱壓膠噴錫前處理貼3M膠帶噴錫噴錫後處理撕膠帶防焊2nd面V型翻板2nd面預烤曝光雙面UV防焊後烤顯像前處理微蝕防焊1st面1st面預烤塞孔印刷除塵最後清洗成型電測烘烤成檢真空包裝板彎整平/54塞孔 Hole Plugging/Filling塞孔把板面通孔填入油墨使噴錫時錫不會進孔孔 75100%滿塞孔印刷熱硬化型油墨網印 熱烘U

20、V 硬化型油墨網印 UV塞孔烘烤階段昇溫80C,1520 min 130C,1015 min 150C,60 minSMO-7A,8ABCO-13-XCCO-7-X/54表面處理製程-防焊 SMOBC防焊 Solder Mask Over Bare Copper將板面除焊墊外區域以防焊油墨覆蓋保護Post cure後厚度約0.8 mil Ex.環單邊+4 mil液態感光防焊綠漆 Liquid Photoimageable Solder Mask塗佈預烤曝光 顯像後烤UV防焊塗佈網印 Screen Printing簾塗 Curtain Coating噴塗 Spray Coating滾塗 Roll

21、er Coating/54表面處理製程-防焊防焊預烤 Pre Cure(Tack Dry)第一面 75C1C,25 min第二面 75C,35 min雙面預烤 75C,45 min表面硬度 2H,油墨不沾SMO-7A/8A 由下往上垂直送風CCO-7-6,8 吸風式側面送風防焊曝光 Exposure 能量 400600 mj/cm2曝光時需抽真空使底片密貼板材並隔絕氧氣使聚合反應加速完成UVE-M720顯像 DevelopingNa2CO3 1%,30 C表面硬度 4H防焊後烘烤 Post Cure150C 3C,60 min表面硬度 68HSMO-7A/8A垂直送風CCO-7-12 側面送風

22、雙面 UV硬化增加光澤/硬度，防止刮傷增強抗化性(化金)UVC-754MD/54文字 Legend文字內容零件位置編號說明文字印刷 Legend Printing白色網板:250/300 網目熱硬化型油墨網印烘烤150C,60 minBCOUV 硬化型油墨網印 UV硬化1000 1500 mj/cm2UVC-904M/54表面處理製程-鍍金手指壓膠/壓膜壓膠割膠:露出鍍金區壓四維膠帶壓鍍金乾膜鍍金手指前處理鍍鎳鍍金電鍍金(硬金):耐磨撕膠/剝膜/54表面處理製程 銅面保護銲錫 SolderHot Air Solder Leveling 噴錫Sn/Pb Plate/Reflow 融錫有機保焊劑

23、OSP(Oraganic Solderability Preservatives)EntekCucoat電鍍 ElectrolyticNickel/Gold 電鍍鎳金Palladium 鈀Tin 鍍純錫無電解 ElectrolessNickel/Electroless GoldPd,Ni/Pd,Ni/Pd/Au浸鍍 ImmersionNickel/Immersion Gold(ENIG,化學鎳金):5 mSilver 化學銀:23 mTin 化學錫/54成型作業成型Routing 成型:5 milPunching 沖壓:2 mil斜邊20,30,45V-Cut留板厚 1/3郵票孔/54成品檢驗成品電測 Electrical Test(ET)治具型萬用型外觀檢驗 Visual Inspection(AVI)/54成品作業最後清洗 Cleaning熱高壓噴洗水洗+異丙醇 IPA清洗離子污染Chloride-電子產品電化學性 Failure 元兇烘烤去水氣QHMO-2真空包裝出貨板彎整平烘烤消除應力140150C,60 min cooling 90120 minHAF-5/54本單元結束/54