PCB制程介绍-内层.ppt

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1、PCB製程製程裁板 裁板就是依製前設計所規劃的工作尺寸，依工單來裁切基材，是一很單純的步驟，但以下幾點須注意：A.裁切方式-會影響下料尺寸 B.磨邊與圓角的考量-影響影像轉移良率製程 C.方向要一致-即經向對經向，緯向對緯向 D.下製程前的烘烤-尺寸安定性考量 經向緯向內層製程Pre-treatment 原理介紹原理介紹 1.何為前處理?用物理或化學的方法攻擊基板銅箔表面以達到清潔銅箔表面,增強油墨與銅箔表面的附著力 2.處理方式 2.1噴砂法(Pumice)以不同材質的細石為研磨材料沖刷基板表面 優點:a.表面粗糙均勻程度較刷磨方式好 b.尺寸安定性較好 c.可用於薄板及細線 缺點:a.細石

2、容易沾留板面 b.機器維護不易 Pre-treatment 原理介紹原理介紹 2.2刷磨法(Scrubbing Brush)優點:a.成本低 b.製程簡單缺點:a.薄板細線路板不易進行 b.基材拉長，不適內層薄板 c.刷痕深時易造成D/F附著不易 d.有殘膠之潛在可能 尼龍金剛刷布織布刷2.3化學法(Micro-etch)銅面化學處理不同化學藥品比較表 Pre-treatment 原理介紹原理介紹 內層最常用H2SO4/H2O2系統,反應機理如下:主反應:Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 次反應:2H2O2 2H2O+O2 Cu2+Cu 2Cu+安定劑:抑制H2O2分解,維持H

3、2O2濃度咬蝕標準優點缺點成本比較APS3070in 蝕速快不易控制低廢水不易處理後面須中和SPS3070in蝕速平均中H2SO4/H2O23070in蝕速平均H2O2濃度維持不易 低廢液回收方便Scrubbing Machine 1.設備名稱:亞智前處理線(又稱四刷刷磨機)2.設備分段流程3.設備能力 3.1輸送速度:3M/min,實際可達4M/min 3.2 lamination size:MAX24inch*24inch,MIN12inch*12inch 3.3 lamination thickness:12mil64mil入 料化學蝕洗水 洗四刷刷磨水 洗烘乾3%5%硫酸,去除板面氧化

4、物1.使用金鋼尼龍刷 2.刷除板面污染物 3.使板面具有一定的粗糙度Pre-treatment 原理介紹原理介紹製程管制製程管制 Parameter of process 產品管制產品管制 1.水破試驗 1.1試驗方法:將經過前處理後之板子抽出,放入清水中12 秒中後垂直取出,同時開始計時;當板面水膜 破開時,停止計時,記錄時間 1.2試驗頻率:1次/班,每班開機量產前進行 1.3 管制標準:水破時間在15秒以上水破時間越長,表示板面清潔度越好!產品管制產品管制 2.刷痕測試(Brush-scar Width)2.1 測試方法:手動操作將基板輸送至刷輪下,開啟刷輪 12秒後關閉,14刷輪分別做

5、此動作,手動將 基板輸出,量測刷痕寬度並觀察刷痕狀況 2.2 測試頻率:試驗頻率:1次/班,每班開機量產前進行 2.3 管制標準:刷痕寬度在812mm之間,刷痕均勻合格 不合格 不合格 不合格影像轉移影像轉移(Image transfer)原理介紹原理介紹 定義:將光阻阻劑(Photoresist)均勻塗覆於基板表面再經過曝 光顯影後得到圖形的一種影像轉移方法。通過滾輪將油墨塗於板面稱之為雙面液態油墨滾塗法(Roller Coating),通過網版將液態油墨塗佈於板面稱之為網版印刷法。將Dry Film通過滾輪壓在基板表面稱為壓膜法滾輪滾輪PhotoresistCopper foilCoppe

6、r foilPhotoresist滾輪塗佈影像轉移影像轉移(Image transfer)原理介紹原理介紹Dry FilmCopper foilCopper foilDry FilmDry Film壓 膜影像轉移影像轉移(Image transfer)原理介紹原理介紹曝光:uv光透過底片透明部分照射板面油墨,使油墨發生硬化 反應。曝 光PhotoresistArtworkPhotoresistUV lightUV lightArtwork硬化的油墨影像轉移影像轉移(Image transfer)原理介紹原理介紹用顯影液將未硬化的油墨洗去。顯 影Roller Coating Machine 1.

7、滾輪塗佈方式 水平塗佈and垂直塗佈2.優缺點比較 2.1 水平塗佈 優點:設備便宜,產能大 缺點:薄板能力有限,膜厚均勻性不如垂直塗佈 2.2 垂直塗佈 優點:可生產4mil以下之薄板,塗佈品質優於水平塗佈 缺點:設備昂貴,產能小Roller Coating Machine 基礎滾輪塗佈機1.設備產能:1011PNL/min2.Thickness of Lamination:12mil3.Lamination Size:22inch(W)*24inch(L)4.設備分段流程 中心定位機中心定位機換向機換向機粘塵機粘塵機中心定位機中心定位機塗佈機塗佈機 1預烤段預烤段塗佈機塗佈機 2IR烤箱烤

8、箱冷風冷卻段冷風冷卻段出料粘塵機出料粘塵機收收 板板Roller Coating Machine油油 墨墨1.油墨的分類以用途分:抗蝕,抗鍍,防焊,文字,導電,及塞孔油墨以組成分:單液型及雙液型以烘烤方式分:蒸發乾燥型、化學反應型及紫外線硬化型 2.川裕PR-2012FR型油墨介紹 2.1 化學成分:1-甲氧基,乙酸異丙酯+壓克力樹脂+壓克力單 體+碳粉 2.2 化學反應基理:川裕PR-2012FR型油墨為紫外線硬化型 油墨,該種油墨受到UV紫外光照射後發 生交聯反應,反應後油墨耐顯影液攻擊 油墨油墨2.3.油墨的特點儲存條件:溫度22+2攝氏度,溼度55+5%保存有效期:6個月(未開罐),4

9、8小時(開罐後)溶解性:不溶於水,需用專用之油墨稀釋劑溶解 2.4.How to control?置於無塵室,控制溫溼度,2小時檢查溫濕度遵循FIFO原則使用油墨管制卡製程管制製程管制and產品管制產品管制 Parameter of process Quality items and standards 1.膜厚:612um 2.外觀:不可有油墨刮傷露銅現象Manual Exposure Machine 1.設備名稱及型號:志聖(UVE-5K)手動曝光機2.設備能力 A.產能2PNL/min B.有效曝光面積:610mm*740mm3.設備特點 A.優點:設備價格便宜 B.缺點整個曝光過程在非

10、密閉空間內進行,環境對品質影響因素很大不適用於細線路板製作不適用於薄板製作採用人工底片對位方式,底片對位精度不高Manual Exposure MachineAutomatic Exposure Machine 1.設備名稱及型號:宇資(1270CJ/7KW)自動曝光機2.設備能力 A.產能3.5PNL/min B.有效曝光面積:610mm*762mm C.基板厚度:0.051.6mm D.曝光精度:+10um E.最小解析度:3/3mil3.設備特點 A.優點:整個曝光過程在密閉空間內進行,環境對品質影響因素很小 採用CCD全自動定位方式,層間對位精度可達1mil以下適用於薄板細線路板製作

11、B.缺點設備昂貴 底底 片片1.底片分類 1.1以遮光材料分:黑片(Artwork)and棕片(Phototool)1.2以生產流程分正片and負片2.黑片與棕片的功用相同,兩者之區別在於:黑片之遮光材料為黑色鹵化銀,棕片之遮光材料為棕色 的偶氮化合物.黑片與棕片本身的成像原理及使用範圍 有很大的差異.底底 片片黑片之構造及成像1.片基(Base):用4mil或7mil的透明塑膠材料(聚酯類)為載體.片基易受到溫度及溼度的影響,為避免板面圖形的走樣變形,一般採用7mil的片基為宜2.黑片成像原理:在片基上塗上一層黑色的乳膠層(含極細粒狀的鹵化銀),其塗層厚度約為6微米.底片受到局部曝光時,受到

12、光照的鹵化銀轉化成金屬銀的細粒子,未感光處則在顯影時被沖洗掉而露出透明的片基.已感光無法洗掉的金屬銀細粒子再經過定影反應永久保留在片基上成為底片暗區,此暗區徹底阻擋所有光線的通過.底底 片片棕片之構造及成像1.底片也是以4mil或7mil的透明塑膠材料為片基,在片基上塗佈一層淡黃色感光化學品的分子層膜(含有機芳香族偶氮化合物)2.棕片成像原理:其塗層受到UV光照射時,偶氮化合物發生反應變化,使得分子中偶氮部分形成氮氣逸走露出透明的片基.未曝光的部分再經過氨氣顯像成為暗區.底底 片片 製製 作作底片塗有遮光層面稱為膜面,另一未塗遮光層面稱謂光面或基面,為避免曝光時光線折射走樣,必須將底片的膜面緊

13、貼板面片基油墨暗區錯誤做法正確做法底片製作底片製作 四層板內層以三明治方式，將2.3層底片事先對準,黏貼於一壓條上(和內層同厚),緊貼於曝光檯面上，己壓膜內層則放進二底片間,靠邊即可進行曝光。製程管制製程管制 Parameter of process DES line 製程管制製程管制 Parameter of Development 顯影點(Break Point)定義 當板面完全顯影乾淨時,板子走過的距離與顯影槽總長度之比值,一般顯影點控制在60%左右較為合理Break Point顯影槽顯影槽至該處時完全顯影LL1顯影點=L1/L*100%Break Point顯影點對顯影品質之影響顯影點

14、靠前,顯影完畢後,硬化油墨之側壁受到顯影液攻擊,側壁根部受到浸漲而出現變寬的多餘“殘足”(Extended Foot).這種“殘足”在後續蝕刻時易造成線路間短路水洗對顯影品質之影響通常水洗槽的長度/噴嘴構造/噴淋壓力等都會影響到油墨側壁的形狀.必須保證水洗時脫落的油墨碎片不可附著在板面上,否則也會造成蝕刻後線路間短路Etching原理介紹原理介紹1.蝕刻分類:酸性蝕刻,鹼性蝕刻2.酸性蝕刻原理 2.1反應原理 Cu+CuCl2=2CuCl(不溶)CuCl+2HCl=H2CuCl3(可溶)2.2再生原理 6CuCl+NaClO3+6HCl=3CuCl2+3H2O+NaCl 2CuCl+H2O2+

15、2HCl=2CuCl2+2H2O3.鹼性蝕刻原理 3.1反應原理 Cu+Cu(NH3)2+4=2Cu(NH3)+2 3.2再生原理 Cu(NH3)2+2+2NH3=Cu(NH3)2+4氯化銅蝕刻之監控氯化銅蝕刻之監控日本AQUA控制器可對蝕刻液中各成分之濃度作各自獨立分析,個別添加以及再生1.比重測定以1個敏感的微動浮球牽動及傳達微小的比重變化而測定之2.鹽酸含量利用磁場與鹽酸濃度成比例的原理設計感應器測定槽液中鹽酸的濃度3.氧化劑濃度測定測定銅棒在槽液中電解反應之氧化還原電位值反映氧化劑含量 蝕刻因子及側蝕蝕刻因子及側蝕(Etching Factor and Undercut)蝕刻因子及側蝕

16、作為衡量蝕刻品質的兩個重要依據越小越好越大越好,一般要求大於3影響蝕刻品質之要素影響蝕刻品質之要素含銅量1價銅含量多,會在流速較小的線路邊緣停留形成天然護岸劑減少Undercut發生.2價銅本身為蝕刻液中蝕銅之主力氧化劑,到達160g/L左右時正蝕速度的加快減少了側蝕發生的機會輸送速度輸送前進的速度要由蝕刻的結果作調整,通常以走過噴灑範圍3/4距離時蝕銅完畢為原則,速度越快側蝕發生的機會越小影響蝕刻品質之要素影響蝕刻品質之要素噴嘴噴型及噴壓1.噴嘴有實錐型/空錐型/扇型2.水平蝕刻因基板上有水池效應存在,故噴灑在基板上的壓力 會受到水膜的抵消,通常上壓設定比下壓高3.線路順走出現的側蝕大於橫走

17、出現的側蝕4.細線路製作之噴淋方式改善 使線路面朝下,減少水池效應 藥液儘量垂直到達板面,減少側蝕 製程管制製程管制 Parameter of Etching 製程管制製程管制(Stipping)Parameter of Stripping 內內 層層 檢檢 驗驗 概概 述述內層板線路成完後,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檢查。因一旦完成壓合後,不幸仍有缺陷時,則已為時太晚,對於高層次板子而言更是必須先逐一保證其各層品質之良好,始能進行壓合,由於高層板漸多,內層板的負擔加重,且線路愈來愈細,萬一有漏失將會造成壓合後的昂貴損失.傳統目視外,各廠漸增加短

18、、斷路電性測試,但電測僅能將短斷測出,對於線路缺口/殘銅/露底材等缺點無法測出,故自動光學檢查(AOI)之使用在大廠中已非常普遍,利用電腦將原圖案牢記,再配合特殊波長光線的掃瞄,而快速完美對各層板詳作檢查。電測 AOI(簡單線路採目視)(修補)送下製程。Automated Optical Inspection 1.CAMTECK AOI原理:主要是利用鹵素燈通光線,針對板面未黑化的銅面,利用其反光效果,進行斷、短路或凹陷的判讀.2.Orbotech AOI原理:主要是針對板面的基材部份,利用對基材及銅面反射後產生螢光(Fluorescences)在強弱上的不同,而加以判讀.Automated Optical Inspection CAMTECK及Orbotech邏輯設計原理比較(光學系統)直射接收器反射接收器穿透接收器直射光散射光CAMTECK僅對銅面反射光作分析,由於銅面反光受氧化/背面銅等影響,故易發生誤判現象.Orbotech分別對銅面反射光及基材直射光作分析並將分析結果作比對,故不受銅面狀況之影響,但對於銅面凹陷無法檢出