1、08/11/20221.1 PCB1.1 PCB的作用与地位的作用与地位 PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结集成所有功能的角色。电气连接、电气绝缘、支撑骨架、散热阻燃1.2 PCB的演变的演变PCB雏型诞生：1903年Mr.Albert Hanson在电话交换机系统中用金属箔切割成线路，粘在石蜡纸上。见图1.2PCB技术成熟：上世纪40年代前，出现多种PCB制造方法：涂料法（用导电涂料绘制线路）、模压法（用线路形状模具热压铜箔）、粉末烧结法（将金属粉末烧结固化形成线路）、喷涂法（用熔化金属喷涂到基板形成线路）、真空镀膜法（金属真空阴极蒸发）、化学沉积法（银盐沉积还原）等。1936年，Dr
2、Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。现在的影像转移(photoimage transfer)技术，就是沿袭其发明而来的。第一章第一章 PCBPCB技术概论技术概论18/11/2022在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。以下就归纳一些通用的区别办法,来简单介绍PCB的分类以及它的制造方法。1.3.1 PCB种类A.以材质分a.有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂等。b.无机材质 铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能B.以成品软硬区分a.刚性板 Rigid PCBb.挠性板 Flexible
3、PCB见图1.3c.刚挠结合板 Rigid-Flex PCB见图1.4C.以结构分a.单面板 b.双面板 c.多层板D.依用途分：通信/消费类电子/军用/计算机/半导体/电测板E.新技术类：立体PCB（MID)、印制电子电路（PEC），后面再具体介绍。1.3 PCB种类及制法种类及制法28/11/2022A.A.减除法减除法，其流程见图，其流程见图1.91.9B.B.加成法加成法，又可分半加成与全加成法，又可分半加成与全加成法，见图见图1.10 1.111.10 1.11C.C.尚有其它尚有其它因应因应ICIC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本课程仅提及但不详封装的变革延伸而出的一些先进制程
4、，本课程仅提及但不详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。本课程以传统加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。本课程以传统负片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观负片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观念来探讨未来的念来探讨未来的PCBPCB走势。走势。1.3.2制造方法介绍制造方法介绍38/11/2022PCB制造方法之减成法制造方法之减成法 这是最普遍采用的方法这是最普遍采用的方法PCB制造方法，即在敷铜板上，通过光化学法，制造方法，即在敷铜板上，通过光化学法，网印图形转移或电镀图形抗蚀层，然后蚀刻掉非图形部
5、分的铜箔或采用机网印图形转移或电镀图形抗蚀层，然后蚀刻掉非图形部分的铜箔或采用机械方式去除不需要部分而制成印制电路板械方式去除不需要部分而制成印制电路板PCB,现大，大多现大，大多PCB数线路板数线路板厂的厂的PCB制造方法都为制造方法都为PCB减成法。减成法。PCB制造方法减成法的分类制造方法减成法的分类:蚀刻法蚀刻法：采用化学腐蚀方法减去不需要的铜箔，：采用化学腐蚀方法减去不需要的铜箔，这是目前最主要的这是目前最主要的 PCB制造方法。制造方法。雕刻法雕刻法：用机械或激光加工方法除去不需要的：用机械或激光加工方法除去不需要的铜箔，在单件试制或业余条件下可快速制出铜箔，在单件试制或业余条件下
6、可快速制出PCB。PCB制造方法之加成法制造方法之加成法 在未敷铜箔的基材上，有选择地沉积导电材料而形成导电图形的印制板在未敷铜箔的基材上，有选择地沉积导电材料而形成导电图形的印制板PCB。有丝印电镀法，粘贴法等，不过，目前在国内，这种。有丝印电镀法，粘贴法等，不过，目前在国内，这种PCB制造方法，制造方法，并不多见，所以一般我们所说的并不多见，所以一般我们所说的PCB制造方法都为减成法制造方法都为减成法48/11/2022 大陆大陆PCBPCB产业属性，就是受客户委托制作空板（产业属性，就是受客户委托制作空板（Bare BoardBare Board）而）而已，不像美国，很多已，不像美国，很
7、多PCB PCB 厂商是包括了线路设计，空板制作以及装厂商是包括了线路设计，空板制作以及装配配(Assembly)(Assembly)的业务。以前，只要客户提供的原始数据，再以手动的业务。以前，只要客户提供的原始数据，再以手动翻片、排版、打带等作业，即可进行制作，但近年由于电子产品日翻片、排版、打带等作业，即可进行制作，但近年由于电子产品日趋轻薄短小，趋轻薄短小，PCBPCB的制造面临了几个挑战的制造面临了几个挑战:（1 1）薄板（）薄板（2 2）高密度（）高密度（3 3）高性能（）高性能（4 4）高速）高速 (5)(5)产品周期缩短（产品周期缩短（6 6）降低成本等。以往以灯）降低成本等。以
8、往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具，现在己被计算机、工作软桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具，现在己被计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去，以手工排版，或者还需要修正尺寸件及激光绘图机所取代。过去，以手工排版，或者还需要修正尺寸等费时耗工的作业，今天只要在等费时耗工的作业，今天只要在CAM(Computer Aided CAM(Computer Aided Manufacturing)Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，就工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，就可以依设计规则或可以依设计规则或DFM(Design For Manufacturin
9、g)DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化自动排版并变化不同的生产条件。同时可以输出如钻孔、成型、测试治具等资料。不同的生产条件。同时可以输出如钻孔、成型、测试治具等资料。第二章 PCB工艺流程58/11/20222.1.12.1.1客户必须提供的数据：客户必须提供的数据：电子厂或装配工厂，委托电子厂或装配工厂，委托PCB SHOPPCB SHOP生产空板（生产空板（Bare BoardBare Board）时，必须提）时，必须提供下列数据以供制作。供下列数据以供制作。见表见表料号资料表料号资料表-供制前设计使用供制前设计使用.2.1.2.2.1.2.资料审查
10、资料审查面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点，如面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点，如下所述。下所述。A.A.审查客户的产品规格，是否厂内制程能力可及，审查项目见承接料号制审查客户的产品规格，是否厂内制程能力可及，审查项目见承接料号制程能力检查表程能力检查表.2.1.制前设计流程制前设计流程68/11/2022B.B.原物料需求（原物料需求（BOMBOM-B Bill ill o of f M Materialaterial）资料审查分析后，由资料审查分析后，由BOMBOM来决定原物料的厂牌、种类及规格。主要的原物料包来决定原物料的厂牌、种
11、类及规格。主要的原物料包括了：基板（括了：基板（LaminateLaminate）、胶片（）、胶片（PrepregPrepreg）、铜箔（）、铜箔（Copper foilCopper foil）、防焊）、防焊油墨（油墨（Solder MaskSolder Mask）、文字油墨（）、文字油墨（LegendLegend）等。另外客户对于表面处理的规）等。另外客户对于表面处理的规定定,将影响流程的选择将影响流程的选择,当然会有不同的物料需求与规格，例如：软、硬金、喷当然会有不同的物料需求与规格，例如：软、硬金、喷锡、锡、OSP(OSP(有机保焊膜有机保焊膜)等。等。C.C.排版排版排版的尺寸选择将影
12、响该项目的利润。因为基板是主要原料成本（排版排版的尺寸选择将影响该项目的利润。因为基板是主要原料成本（排版最佳化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高成品率并降低不良率。最佳化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高成品率并降低不良率。2.2.3 着手设计着手设计所有数据检核齐全后，开始分工设计：所有数据检核齐全后，开始分工设计：设计工程师要决定最合适的流程步骤。传统多层板的制作流程可分作两个部分设计工程师要决定最合适的流程步骤。传统多层板的制作流程可分作两个部分:内层制作和外层制作内层制作和外层制作.以下是一种代表性简易流程以下是一种代表性简易流程.78/11/2022 在CAM系统编辑排版完成后
13、，由光绘机绘出底片。所须绘制的底片有内层、外层线路，外层为防焊，以及文字底片。光绘机数据格式一般为Gerber格式，光绘仪原理见下面示意图与表格中指令。由于线路密度愈来愈高，容差要求越来越严谨，因此底片尺寸控制，是目前很多PCB厂的一大课题。下表是传统底片与玻璃底片的比较表。玻璃底片使用比例已有提高趋势。而底片制造商也积极研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。例如干式做法的铋金属底片.一般在保存以及使用传统底片时应注意如下事项：1.环境的温度与相对温度的控制 2.全新底片取出使用的前置适应时间3.取用、传递以及保存方式 4.置放或操作区域的清洁度底片的光绘：底片的光绘：88/11/2022DFM
14、Design for manufacturing.很多很多PCB工程在工程在Lay-out线路时，仅考虑电线路时，仅考虑电性、逻辑、尺寸等。性、逻辑、尺寸等。PCB制前必须从生产力，良率等考虑而修正一些线路特性制前必须从生产力，良率等考虑而修正一些线路特性，如圆形接线焊盘修正泪滴状，见，如圆形接线焊盘修正泪滴状，见图图2.5。但是制前工程师的修正，有时却会影但是制前工程师的修正，有时却会影响客户产品的特性甚或性能。响客户产品的特性甚或性能。PCBPCB厂必须有一套规范，除了改善产品良率以及提厂必须有一套规范，除了改善产品良率以及提升生产力外，也可做为和升生产力外，也可做为和PCBPCB线路布局
15、人员的沟通语言，见线路布局人员的沟通语言，见图图2.6.2.6.C.ToolingC.Tooling指指AOIAOI（自动光学检测）与电测（自动光学检测）与电测NetlistNetlist文档文档.AOI.AOI由由CAD referenceCAD reference文件产生文件产生AOIAOI系统可接受的数据、且含容差，而电测系统可接受的数据、且含容差，而电测Net listNet list档则用来制作电测治具档则用来制作电测治具FixtureFixture返回返回98/11/2022 印刷电路板是以铜箔基板做为原料而制造成的电器的重要机构组件印刷电路板是以铜箔基板做为原料而制造成的电器的重
16、要机构组件,这这里从基板种类、如何制造、用途里从基板种类、如何制造、用途,优劣点等几个方面介绍，以便选择适当的优劣点等几个方面介绍，以便选择适当的基板基板.下表简单列出不同基板的适用场合下表简单列出不同基板的适用场合.2.2.基板基板PCB 种类应用领域酚醛树脂(FR&FR2)电视、电源、音响、复印机、录放机、电话、键盘环氧树脂复合基材(CEM1,CEM3）电视,显示器、电源供应器、高级音响、电话机、游戏机、汽车用电子产品、鼠标、电子计事簿玻纤布环氧树脂板单、双面板适配卡、计算机接口设备、通讯设备、无线电话机、手表、文书处理玻纤布环氧树脂多层板计算机、硬蝶机、文书处理机、呼叫器,手机、IC卡、
17、数字电视音响、传真机、军用设备、汽车工业等.108/11/2022 基板工业是一种材料的基础工业，是由介电层（树脂基板工业是一种材料的基础工业，是由介电层（树脂 ResinResin，玻璃纤维，玻璃纤维 Glass fiber)Glass fiber)，及高纯度的导体，及高纯度的导体(铜箔铜箔 Copper foil)Copper foil)二者所构成的复合材料构二者所构成的复合材料构成，起到导电、绝缘、支撑的作用成，起到导电、绝缘、支撑的作用.PCBPCB的性能、质量、制造中的加工性、制造的性能、质量、制造中的加工性、制造成本及制造水平等，在很大程度上取决于基板材料成本及制造水平等，在很大程
18、度上取决于基板材料介电层介电层1.纸基覆铜板常用的树脂纸基覆铜板常用的树脂 目前已使用于线路板的树脂类别很多目前已使用于线路板的树脂类别很多,如酚醛树脂（如酚醛树脂（FR2FR2）、环氧树脂（）、环氧树脂（FR3FR3）、聚亚酰胺树脂（）、聚亚酰胺树脂（PolyimidePolyimide）、聚四氟乙烯（）、聚四氟乙烯（PTFEPTFE或称或称TEFLONTEFLON），），B B一三一三氮氮 树脂（树脂（Bismaleimide Triazine Bismaleimide Triazine 简称简称 BTBT）等均为热固型的树脂（）等均为热固型的树脂（Thermosetted Plastic
19、 ResinThermosetted Plastic Resin）。）。118/11/2022 玻璃纤维玻璃纤维(Fiberglass)(Fiberglass)在在PCBPCB基板中的功用，是作为补强材料。玻璃经高基板中的功用，是作为补强材料。玻璃经高温融，再经抽丝冷却成非结晶结构的坚硬温融，再经抽丝冷却成非结晶结构的坚硬玻璃纤维玻璃纤维。玻璃纤维的制成可分两种，一种是连续式玻璃纤维的制成可分两种，一种是连续式(Continuous)(Continuous)的纤维，另一种则的纤维，另一种则是不连续式是不连续式(discontinuous)(discontinuous)的纤维，前者即用于织成玻璃
20、布的纤维，前者即用于织成玻璃布(Fabric)(Fabric)，后者，后者则做成片状之玻璃席则做成片状之玻璃席(Mat)(Mat)。FR4FR4等基材（如图），即是使用前者；等基材（如图），即是使用前者；CEM3CEM3基材，基材，则采用后者。则采用后者。2.玻璃纤维树脂基材玻璃纤维树脂基材128/11/2022玻璃纤维材料的优点：玻璃纤维材料的优点：a.a.高强度：和其它纺织用纤维比较，玻璃有极高强度。在某些应用上，高强度：和其它纺织用纤维比较，玻璃有极高强度。在某些应用上，其强度其强度/重量比甚至超过铁丝。重量比甚至超过铁丝。b.b.抗热与火：玻璃纤维为无机物，因此不会燃烧抗热与火：玻璃纤
21、维为无机物，因此不会燃烧c.c.抗化性：可耐大部份的化学品，也不为霉菌，细菌的渗入及昆虫的攻击。抗化性：可耐大部份的化学品，也不为霉菌，细菌的渗入及昆虫的攻击。d.d.防潮：玻璃并不吸水，即使在很潮湿的环境，依然保持它的机械强度。防潮：玻璃并不吸水，即使在很潮湿的环境，依然保持它的机械强度。e.e.热性质：玻纤有很低的熬线性膨胀系数，及高的热导系数，因此在高温热性质：玻纤有很低的熬线性膨胀系数，及高的热导系数，因此在高温环境下有极佳的表现。环境下有极佳的表现。f.f.电性：由于玻璃纤维的不导电性，是一个很好的绝缘物质的选择。电性：由于玻璃纤维的不导电性，是一个很好的绝缘物质的选择。PCBPCB
22、基材所选择使用的基材所选择使用的E E级玻璃纤维，最主要的是其非常优秀的抗水性。因此级玻璃纤维，最主要的是其非常优秀的抗水性。因此在非常潮湿，恶劣的环境下，仍然保有非常好的电性及物性一如尺寸稳定度在非常潮湿，恶劣的环境下，仍然保有非常好的电性及物性一如尺寸稳定度。138/11/2022早期线路的设计粗粗宽宽的早期线路的设计粗粗宽宽的,厚度要求不高厚度要求不高,但到目前线宽但到目前线宽3,4mil,3,4mil,甚至更细甚至更细(现国内已有工厂开发现国内已有工厂开发1 mil1 mil线宽线宽),),线路电气特性要求越来越线路电气特性要求越来越高。高。1.1.传统铜箔传统铜箔1.11.1辗轧法辗
23、轧法 (Rolled-or Wrought Method)(Rolled-or Wrought Method)是将铜块经多次辗轧制作而成，所辗出的宽度受到技术限制而难是将铜块经多次辗轧制作而成，所辗出的宽度受到技术限制而难达到标准尺寸基板的要求达到标准尺寸基板的要求,而且很容易在辗制过程中报废，因表面粗糙而且很容易在辗制过程中报废，因表面粗糙度不够度不够,所以与树脂结合能力不好，而且制造过程中所受应力需要做热所以与树脂结合能力不好，而且制造过程中所受应力需要做热处理之回火轫化处理之回火轫化,故成本较高。故成本较高。A.A.优点优点.a.a.延展性延展性DuctilityDuctility高高,
24、对对FPCFPC使用于动态环境下使用于动态环境下,信赖度极佳信赖度极佳.b.b.低的表面棱线低的表面棱线Low-profile Surface,Low-profile Surface,利于一些利于一些MicrowaveMicrowave电子应用电子应用.B.B.缺点缺点.a.a.和基材的附着力不好和基材的附着力不好.b.b.成本较高成本较高.c.c.因技术问题因技术问题,宽度受限宽度受限.铜箔铜箔(copper foil)148/11/2022最常使用于基板上的铜箔就是最常使用于基板上的铜箔就是EDED铜铜.利用各种铜熔解成硫酸铜镀液利用各种铜熔解成硫酸铜镀液，在特殊深入地下的大型镀槽中，阴阳
25、极距非常短，在特殊深入地下的大型镀槽中，阴阳极距非常短,以非常高的速度冲以非常高的速度冲动镀液，以高电流密度，将柱状结晶的铜层镀在表面非常光滑又经钝化动镀液，以高电流密度，将柱状结晶的铜层镀在表面非常光滑又经钝化的的 不锈钢大桶状转轮上，因钝化处理过的不锈钢轮对铜层附着力并不不锈钢大桶状转轮上，因钝化处理过的不锈钢轮对铜层附着力并不好，故镀面可自转轮上撕下，如此镀得的连续铜层好，故镀面可自转轮上撕下，如此镀得的连续铜层,可由转轮速度，电可由转轮速度，电流密度而得不同厚度的铜箔，贴转轮的光滑铜箔表面称为光面流密度而得不同厚度的铜箔，贴转轮的光滑铜箔表面称为光面(Drum Drum sidesid
26、e),),另一面是镀液的粗糙结晶表面称为毛面另一面是镀液的粗糙结晶表面称为毛面(Matte sideMatte side).).特点特点:价格便宜，可有各种尺寸与厚度，但延展性差价格便宜，可有各种尺寸与厚度，但延展性差,应力极高无法挠应力极高无法挠曲又很容易折断曲又很容易折断.1.2 电镀法电镀法(Electrodeposited Method)158/11/20221 1 超薄铜箔超薄铜箔 一般所说的薄铜箔是指一般所说的薄铜箔是指 17.5 17.5 微米以下，称超薄铜箔微米以下，称超薄铜箔 ,因本因本身太薄很不容易操作故需要另加载体身太薄很不容易操作故需要另加载体 (Carrier)(Ca
27、rrier)才能做各种操作才能做各种操作(称复合式称复合式copper foil),copper foil),否则很容易造成损伤。所用载体有两类，否则很容易造成损伤。所用载体有两类，一类是以传统一类是以传统 ED ED 铜箔为载体铜箔为载体,厚约厚约2.1 mil.2.1 mil.另一类载体是铝箔另一类载体是铝箔,厚厚度约度约3 mil.3 mil.两者使用之前须将载体撕离两者使用之前须将载体撕离.超薄铜箔最不易克服的问题就是超薄铜箔最不易克服的问题就是 针孔针孔 或或 疏孔疏孔(Porosity)(Porosity)，因厚度太薄，因厚度太薄,电镀时无法将疏孔完全填满电镀时无法将疏孔完全填满.
28、补救之道是降低电流密补救之道是降低电流密度度,让结晶变细让结晶变细.细线路细线路,尤其是尤其是5 mil5 mil以下更需要超薄铜箔以下更需要超薄铜箔,以减少以减少蚀刻时的过蚀与侧蚀蚀刻时的过蚀与侧蚀.新式铜箔介绍及研发方向新式铜箔介绍及研发方向168/11/2022 对薄铜箔超细线路而言，导体与绝缘基材之间的接触面非常对薄铜箔超细线路而言，导体与绝缘基材之间的接触面非常狭小，如何能耐得住二者之间热膨胀系数的巨大差异而仍维持足狭小，如何能耐得住二者之间热膨胀系数的巨大差异而仍维持足够的附着力，完全依赖铜箔毛面上的粗化处理是不够的，而且高够的附着力，完全依赖铜箔毛面上的粗化处理是不够的，而且高速
29、镀铜箔的结晶结构粗糙在高温焊接时容易造成速镀铜箔的结晶结构粗糙在高温焊接时容易造成 XY XY 的断裂也是的断裂也是一项难以解决的问题。辗轧铜箔除了细晶之外还有另一项长处那一项难以解决的问题。辗轧铜箔除了细晶之外还有另一项长处那就是应力很低就是应力很低 。电镀铜箔应力高，但后来线路板业者所镀上的。电镀铜箔应力高，但后来线路板业者所镀上的一次铜或二次铜的应力就没有那么高。于是造成二者在温度变化一次铜或二次铜的应力就没有那么高。于是造成二者在温度变化时使细线易断时使细线易断.因此辗轧铜箔是一解决之途。国际制造铜箔大厂因此辗轧铜箔是一解决之途。国际制造铜箔大厂多致力于开发多致力于开发辗轧铜箔辗轧铜箔
30、细晶产品以解决此问题细晶产品以解决此问题.2.辗轧铜箔辗轧铜箔178/11/2022A.A.传统处理法传统处理法EDED铜箔从载体撕下后，会继续下面的处理步骤：铜箔从载体撕下后，会继续下面的处理步骤：a.a.在粗面在粗面(Matte Side)(Matte Side)上再以高电流极短时间内快速镀上铜，其上再以高电流极短时间内快速镀上铜，其长相如瘤，称长相如瘤，称“瘤化处理瘤化处理”目的在增加表面积目的在增加表面积b.b.瘤化完成后再镀一层黄铜瘤化完成后再镀一层黄铜(Brass(Brass，是，是Gould Gould 公司专利，称为公司专利，称为JTCJTC处理处理)，或锌，或锌(Zinc(Z
31、inc是是YatesYates公司专利，称为公司专利，称为TWTW处理处理)。也可镀镍。也可镀镍处理，其作用是做为耐热层。树脂中的处理，其作用是做为耐热层。树脂中的DicyDicy于高温时会攻击铜于高温时会攻击铜面而面而 生成胺类与水份，一旦生水份时，会导致附着力降底。生成胺类与水份，一旦生水份时，会导致附着力降底。此层的作用即是防止上述反应发生此层的作用即是防止上述反应发生c.c.耐热处理后，再进行最后的耐热处理后，再进行最后的“铬化处理铬化处理“(Chromation)(Chromation)，光面，光面与粗面同时进行做为防污防锈的作用，也称与粗面同时进行做为防污防锈的作用，也称“钝化处理
32、钝化处理“或或 抗氧化抗氧化 处理处理 3.铜箔的表面处理铜箔的表面处理188/11/2022B.B.新式处理法新式处理法a.a.两面处理两面处理(Double treatment)(Double treatment)：指光面及粗面皆做粗化处理在光面也进行：指光面及粗面皆做粗化处理在光面也进行上述的传统处理方式，如此应用于内层基板上，可以省掉压膜前的铜面理处理以上述的传统处理方式，如此应用于内层基板上，可以省掉压膜前的铜面理处理以及黑及黑/棕化步骤。美国一家棕化步骤。美国一家PolycladPolyclad铜箔基板公司铜箔基板公司，发展出来的一种处理方式，发展出来的一种处理方式，称为称为DST
33、DST铜箔铜箔。该法是在光面做粗化处理，该面就压在胶片上，所做成基板的铜。该法是在光面做粗化处理，该面就压在胶片上，所做成基板的铜面为粗面。面为粗面。b.b.硅化处理硅化处理(Low profile)(Low profile)：传统铜箔粗面处理的棱线粗糙度不利于细线路制：传统铜箔粗面处理的棱线粗糙度不利于细线路制造，因此必须设法降低棱线的高度。上述造，因此必须设法降低棱线的高度。上述PolycladPolyclad的的DSTDST铜箔，以光面做处理，铜箔，以光面做处理，改善了这个问题，改善了这个问题，另外，一种叫另外，一种叫“有机硅处理有机硅处理”（Organic Silane Treatme
34、ntOrganic Silane Treatment），加入传统处理方式之后，也可有此效果。它同时产生一种化学键，对于附着），加入传统处理方式之后，也可有此效果。它同时产生一种化学键，对于附着力有帮助。力有帮助。198/11/20221 1 制作流程制作流程依产品的不同现有三种流程依产品的不同现有三种流程A.Print and EtchA.Print and Etch发料发料对位孔对位孔铜面处理铜面处理影像转移影像转移蚀刻蚀刻剥膜剥膜B.Post-etch PunchB.Post-etch Punch发料发料铜面处理铜面处理影像转移影像转移蚀刻蚀刻剥膜剥膜工具孔工具孔C.Drill and P
35、anel-plateC.Drill and Panel-plate发料发料钻孔钻孔通孔通孔电镀电镀影像转移影像转移蚀刻蚀刻剥膜剥膜上述三种制程中上述三种制程中,第三种是有埋孔第三种是有埋孔(buried hole)(buried hole)设计时的流程设计时的流程,将在后面介绍将在后面介绍.这里则探讨第二种这里则探讨第二种(Post-etch Punch)(Post-etch Punch)制程高层次板子较普遍使用的流程制程高层次板子较普遍使用的流程.2.3.内层制作与检验内层制作与检验208/11/2022发料就是依制前设计所规划的工作尺寸来裁切基材，以下几点须注意：发料就是依制前设计所规划的
36、工作尺寸来裁切基材，以下几点须注意：A.A.裁切方式裁切方式-会影响下料尺寸会影响下料尺寸B.B.磨边与圆角的考虑磨边与圆角的考虑-影响影像转移质量影响影像转移质量C.C.方向要一致方向要一致-即经向对经向，纬向对纬向即经向对经向，纬向对纬向D.D.下制程前的烘烤下制程前的烘烤-尺寸安定性考虑尺寸安定性考虑2.1 2.1 铜面处理铜面处理PCBPCB制程中任何一个步骤，铜面的清洁与粗化的效果，都关系下一制程制程中任何一个步骤，铜面的清洁与粗化的效果，都关系下一制程的成败。的成败。A.A.须要铜面处理的制程有以下几个须要铜面处理的制程有以下几个a.a.干膜压膜；干膜压膜；b.b.内层氧化处理前；
37、内层氧化处理前；c.c.钻孔后；钻孔后；d.d.化学铜前；化学铜前；e.e.镀镀铜前；铜前；f.f.绿漆前；绿漆前；g.g.喷锡喷锡(或其它焊垫处理流程或其它焊垫处理流程)前；前；h.h.金手指镀镍金手指镀镍前。本节针对前。本节针对a.c.f.g.a.c.f.g.等制程来探讨最好的处理方式等制程来探讨最好的处理方式(其余皆属制程其余皆属制程自动化中的一部份自动化中的一部份)2.02.0、发料发料218/11/2022B.B.处理方法处理方法 现行铜面处理方式可分三种：现行铜面处理方式可分三种：刷磨法刷磨法(Brush)(Brush)、喷砂法喷砂法(Pumice)(Pumice)、化学法化学法(
38、Microetch)(Microetch)C.C.刷磨法刷磨法刷磨原理图,见图4.1所示.表4.1是铜面刷磨法的比较表注意事项：注意事项：a.刷轮有效长度都需均匀使用到,否则易造成刷轮表面高低不均b.须做刷痕实验，以确定刷深及均匀性优点:a.成本低;b.制程简单缺点：缺点：a.薄板细线路板不易进行b.基材拉长，不适内层薄板c.刷痕深时易造成D/F附着不易而渗镀d.有残胶的潜在可能228/11/2022D.D.喷砂法喷砂法以不同材质的细石以不同材质的细石(俗称俗称pumice)pumice)为研磨材料为研磨材料优点：优点：a.a.表面粗糙均匀程度较刷磨方式好；表面粗糙均匀程度较刷磨方式好；b.b
39、.尺寸安定性较好；尺寸安定性较好；c.c.可用可用于薄板及细线于薄板及细线缺点：缺点：PumicePumice容易沾留板面，机器维护不易容易沾留板面，机器维护不易E.E.化学法化学法(微蚀法微蚀法)化学法有几种选择，化学法有几种选择，见表：几种表：几种不同药剂铜面化学处理不同药剂铜面化学处理.F.F.结纶结纶使用何种铜面处理方式，各厂应以产品的层次及制程能力来决定，但可预知使用何种铜面处理方式，各厂应以产品的层次及制程能力来决定，但可预知的是化学处理法会更普遍，因细线薄板的比例愈来愈高。的是化学处理法会更普遍，因细线薄板的比例愈来愈高。238/11/20222.2 2.2 影像转移影像转移2.
40、2.1 2.2.1 印刷法印刷法 目前，丝网印刷除了大量应用于电路板外，其它电子工业诸如厚膜目前，丝网印刷除了大量应用于电路板外，其它电子工业诸如厚膜(Thick Film)(Thick Film)的混成电路的混成电路(Hybrid Circuit)(Hybrid Circuit)、芯片电阻、芯片电阻(Chip Resist)(Chip Resist)、及、及表面贴装锡膏印刷等也都有应用。表面贴装锡膏印刷等也都有应用。近年电路板高密度近年电路板高密度,高精度的要求高精度的要求,印刷方法已无法达到规格需求印刷方法已无法达到规格需求,且印且印刷技术员培养困难刷技术员培养困难,工资高。因此其应用范围
41、渐缩工资高。因此其应用范围渐缩,而干膜法成本逐渐降低，而干膜法成本逐渐降低，已取代了大部分影像转移制作方式。已取代了大部分影像转移制作方式。2.2.2 2.2.2 干膜法干膜法注意事项注意事项A.A.曝光机台的平坦度曝光机台的平坦度B.B.曝光时注意真空度曝光时注意真空度C.C.一般压膜机一般压膜机(Laminator)(Laminator)需多注意膜皱问题需多注意膜皱问题D.D.显影时显影时Break point Break point 维持维持50-70%,50-70%,温度温度30302 2248/11/2022 现业界用于蚀刻的化学药液种类，常见者有两种，一是酸性氯化铜现业界用于蚀刻的
42、化学药液种类，常见者有两种，一是酸性氯化铜(CuCl(CuCl2 2)、蚀刻液，一种是碱性氨水蚀刻液。还有近年开始使用的高价氯酸盐蚀刻液，一种是碱性氨水蚀刻液。还有近年开始使用的高价氯酸盐制剂等。制剂等。两种药液的选择，视影像转移制程中，阻剂是抗电镀之用或抗蚀刻之用。两种药液的选择，视影像转移制程中，阻剂是抗电镀之用或抗蚀刻之用。在内层制程中干膜或油墨是作为抗蚀刻之用，因此大部份选择酸性蚀刻。外层在内层制程中干膜或油墨是作为抗蚀刻之用，因此大部份选择酸性蚀刻。外层制程中，若为传统负片流程，制程中，若为传统负片流程，D/FD/F仅是抗电镀，在蚀刻前会被剥除。其抗蚀刻仅是抗电镀，在蚀刻前会被剥除。
43、其抗蚀刻层是锡铅合金或纯层是锡铅合金或纯锡锡，故一定要用碱性蚀液，以免伤及抗蚀刻金属层。，故一定要用碱性蚀液，以免伤及抗蚀刻金属层。还有不同药剂的侧蚀不同也是选择标准（如下图）。还有不同药剂的侧蚀不同也是选择标准（如下图）。2.4 2.4 剥膜剥膜 剥膜在剥膜在pcbpcb制程中有两次使用，一是内层线路蚀刻后制程中有两次使用，一是内层线路蚀刻后之干膜剥除，二之干膜剥除，二 是外层线路蚀刻前是外层线路蚀刻前干膜干膜剥除剥除(若外层制若外层制作为负片制程作为负片制程)干膜干膜的剥除是一单纯简易的制程，一般皆的剥除是一单纯简易的制程，一般皆使用联机水平设备，其使用之化学药液多为使用联机水平设备，其使
44、用之化学药液多为NaOHNaOH或或KOHKOH浓浓度在度在13%13%重量比。重量比。2.3 2.3 蚀刻蚀刻258/11/2022 AOI(AOI(简单线路采目视简单线路采目视)电测电测(修补修补)确认确认 内层板线路成完后内层板线路成完后,必须保证必须保证通路及绝缘的完整性通路及绝缘的完整性(integrity),(integrity),即如同单面板一样先要仔细检查。因一旦完成即如同单面板一样先要仔细检查。因一旦完成压合后压合后,不幸仍有缺陷时不幸仍有缺陷时,则已为时太晚则已为时太晚,对于高层次板子而言更是必须先逐一保对于高层次板子而言更是必须先逐一保证其各层质量之良好证其各层质量之良好
45、,始能进行压合始能进行压合,由于高层板渐多由于高层板渐多,内层板的负担加重内层板的负担加重,且线路且线路愈来愈细愈来愈细,万一有漏失将会造成压合后的昂贵损失万一有漏失将会造成压合后的昂贵损失.传统目视外传统目视外,自动光学检查自动光学检查(AOI)(AOI)之使用在大厂中已非常普遍之使用在大厂中已非常普遍,利用计算机将原图案牢记利用计算机将原图案牢记,再配合特殊波长光再配合特殊波长光线的扫瞄线的扫瞄,而快速完美对各层板详作检查。但而快速完美对各层板详作检查。但AOIAOI有其极限有其极限,例如细断路及漏电例如细断路及漏电(Leakage)(Leakage)很难找出很难找出,故各厂渐增加短、断路
46、电性测试。故各厂渐增加短、断路电性测试。AOIAOI及测试后面有专题及测试后面有专题,在在此不详述此不详述.3 内层检测内层检测返回返回268/11/20221.1.制程目的制程目的:将铜箔将铜箔(Copper Foil),(Copper Foil),胶片胶片(Prepreg)(Prepreg)与氧化处理与氧化处理(Oxidation)(Oxidation)后的内层线路板后的内层线路板,压合成多层基板压合成多层基板.本章仍介绍氧化处理本章仍介绍氧化处理,但未来因成本及缩短流程考虑但未来因成本及缩短流程考虑,取代制取代制程会逐渐普遍程会逐渐普遍.2.2.压合流程压合流程,如下如下图图5.15.1
47、:3.3.各制程说明各制程说明3.13.1内层氧化处理内层氧化处理(Black/Brown Oxide Treatment)(Black/Brown Oxide Treatment)3.1.13.1.1氧化反应氧化反应A.A.增加与树脂接触的表面积增加与树脂接触的表面积,加强二者之间的附着力加强二者之间的附着力(Adhesion).(Adhesion).B.B.增加铜面对流动树脂之润湿性增加铜面对流动树脂之润湿性,使树脂能流入各死角而在硬化后有更强使树脂能流入各死角而在硬化后有更强的抓地力。的抓地力。C.C.在裸铜表面产生一层致密的钝化层在裸铜表面产生一层致密的钝化层(Passivation)
48、(Passivation)以阻绝高温下液态树以阻绝高温下液态树脂中胺类脂中胺类(Amine)(Amine)对铜面的影响。对铜面的影响。内内层层氧氧化化处处理理迭迭板板压压合合后后处处理理图5.12.4.压合压合278/11/20223.1.2.3.1.2.还原反应还原反应目的在增加气化层的抗酸性，并剪短绒毛高度至恰当水平以使树脂易于填目的在增加气化层的抗酸性，并剪短绒毛高度至恰当水平以使树脂易于填充并能减少粉红圈充并能减少粉红圈(pink ring)(pink ring)的发生。的发生。3.1.3.3.1.3.黑化及棕化标准配方黑化及棕化标准配方:亚氯酸钠为主要氧化剂亚氯酸钠为主要氧化剂,其余
49、为安定剂。金属铜与亚氯酸钠所释放出的初生其余为安定剂。金属铜与亚氯酸钠所释放出的初生态氧，先生成中间体氧化亚铜态氧，先生成中间体氧化亚铜,2Cu+O Cu,2Cu+O Cu2 2O,O,再继续反应成为氧化铜再继续反应成为氧化铜CuO,CuO,若反应能彻底到达二价铜的境界若反应能彻底到达二价铜的境界,则呈现黑巧克力色之则呈现黑巧克力色之 棕氧化棕氧化 层层,若若层膜中尚含有部份一价亚铜时则呈现无光泽的墨黑色的层膜中尚含有部份一价亚铜时则呈现无光泽的墨黑色的 黑氧化黑氧化 层。层。288/11/2022进压合机之前进压合机之前,需将各多层板使用原料准备好需将各多层板使用原料准备好,以便迭板以便迭板
50、(Lay-up)(Lay-up)作业作业.除已除已氧化处理之内层外氧化处理之内层外,尚需胶片尚需胶片(Prepreg),(Prepreg),铜箔铜箔(Copper foil),(Copper foil),以下就叙述其以下就叙述其规格种类及作业规格种类及作业:3.2.1 3.2.1 胶片规格胶片规格胶片胶片的选用要考虑下列事项的选用要考虑下列事项:绝缘层厚度绝缘层厚度 内层铜厚内层铜厚 树脂含量树脂含量 内层各层残留铜面积内层各层残留铜面积 对称对称 最重要还是要替客户节省成本最重要还是要替客户节省成本3.2 迭板迭板298/11/20223.2.2 迭板作业压板方式一般区分两种:一是帽式压合法
