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1、PCB各製程介紹 五 外 層 教材編號 M 0007 REV OO1 五 外層 5 1 前處理 Pumice線 1 1 目 的 1 去除板面上之油漬 氧化層 2 銅面粗化 增加與乾膜間之附著力 入 料 磨 刷 段 噴 砂 段 水 洗 段 超音 波水 洗段 酸 洗 水 洗 熱 水 洗 烘 乾 收 板 1 2 工作原理 利用強力水壓驅動 迫使水砂混合液 噴在板面以達到清潔板面之效果 此法稱之Pumice 主原物料為 75Kg金剛砂 180 水 330 L 1 3 Pumice線之槽次圖 銅面氧化之情形Pumice線噴砂作業之情形氧化清除後之情形 五 外層 5 1 前處理 水破試驗 1 4 水破試驗
2、 Water Break 為測試板面潔淨度的一種方法 可根據水破時間的長短及水痕的位置判斷板面的清潔度 與污染之位置 因為不潔的表面與水體之間的附著力 不足以抗衡水體本身的內聚力 方法 將清潔後之基板浸泡至水槽中後拿起 將板面傾斜45度 同時計時 觀察板面水痕 計算水痕時間與位置 45 水痕破裂時間 大于15 sec 五 外層 5 1 前處理 刷痕實驗 1 5 刷痕試驗 目 的 測試磨刷輪的平衡度及查看磨刷的品質 刷幅寬度 15 5mm 方 法 1 打開傳動 將試驗板輸送到上刷輪下面時 停止傳動 打開磨刷開關 進 行磨刷作業 時間 8 10sec即停止 2 量測刷痕不符合要求時 加壓或減壓調整
3、 傳動至刷輪下時 停止 並開磨8 10sec 刷幅寬度 15 5mm板面之刷痕情形 五 外層 5 2 壓 膜 乾膜 2 1 目 的 在銅面上壓覆一層感光膜 作為後工序影像轉移使用 2 2 工作原理 當乾膜受熱後具有流動及可填充性 利用此性質將其以熱壓之方式貼附於 板面上 2 3 注意事項 1 壓膜完成後需靜置 15 30 min 其目的 讓乾膜與銅面產生更強之附著力 2 壓膜前之板面溫度維持在50 10 可增強其附著力 2 4 乾膜介紹 水溶性乾膜 聚酯膜 PET Cover film 聚乙烯膜 PE Protective film Resist 粘結劑 增粘劑 光聚合單體 熱阻聚劑 光起始劑
4、 色料 增塑劑 溶劑 乾膜之外觀 聚乙烯膜 PE Protective film Resist 聚酯膜 PET Cover film 五 外層 5 2 壓 膜 壓膜機 PE膜 Resist 常用厚度 1 2 1 5 mil PET膜 熱壓輪 壓膜熱輪溫度 120 10 板面溫度 50 10 壓膜速度 1 5 2 5米 分 壓力 15 40 psi 2 5 壓膜機之示意圖 板子前 進方向 操作條件 壓膜機作業時之情形 PET膜 五 外層 5 3 曝光 3 1 目 的 完成影像轉移的工作 3 2 工作原理 利用紫外線 UV 的能量 使感光膜中的光敏物質進行光化學反應 而完成 影像轉移的目的 3 3
5、 方 法 半自動曝光機作業 Step 1 下框上裝底片Step 2 放入壓完膜後之待曝板 Step 3 上框裝底片 Step 4 放入上框 五 外層 5 3 曝光 Step 7 曝光 Step 5 CCD camera 對位 Step 6 吸真空 Step 8 曝光後之板面情形 五 外層 5 3 曝光 平行光與非平光 3 4 平行光與非平行光曝光後之差異 undercut Uncollimated Light Source Collimated Light Source Photomask Off contact Dist PET Photoresist Copper Substrate 平行
6、光源 非平行光源 五 外層 5 3 曝光 21曝格 3 5 21曝格 21 step table 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 1 21 step tablet是IN process監測曝光顯像後的條件是否正常 它是放於板邊與正常板一樣曝光 停置及顯像後 其21格上之乾 膜殘留有 顏色漸淡 至完全露銅的變化 最重要視其已顯像及仍 殘存板面之交界是落 於第幾格 一般標準是8 10格 Follow各廠 牌所給的Data Sheet 2 能量的單位 一般曝光機中均有光能量之累積計算器 光能量子 以焦耳或毫 焦耳為單位 是指
7、光強度 瓦特或毫瓦特 與時間的乘積 即 mili Joule mili Watt Sec 焦耳 瓦特 秒 3 另一個所需注意的是能量均勻度 於更換燈管後測試 以5KW曝光燈管為例 曝光時間6S 能量約 40 80 mili Joule 曝光檯面上測 9 點能量值 均勻值 min值 max值 85 五 外層 5 3 曝光 吸真空與靜置 3 6 吸真空的重要性 非平行光的作業中 吸真空的程度是影響曝光品質的重大因素 因底片與膜面有間隙會擴大under cut 一般判斷貼緊程度是從光罩上之Mylar面出現的 牛頓環 Newton Ring 的狀況 以手碰觸移動 若牛頓環並不會跟著移動 則表吸真空 良
8、好 手動作業 時常作業員尚要以 刮刀 輔助刮除空氣 此小動作事實上事實上極 易影響對位及底片的壽命 平行光源則此問題可降至最低 吸真空值一般要求 680mmHg 710mmHg 3 7 靜置 曝光後板子須問隔板置放10 15分鐘 其目的 讓吸收UV能量後的resist Film聚合更完全 五 外層 5 3 曝光 無層室等級 3 8 無塵室等級之定義 無塵室等級是依美國聯邦標準209C 以空氣中每立方FT3內所測得落塵顆粒 粒徑在 0 5 m以上之粒子 總數來判斷 如下表 例如1 000級無塵室其0 5 m以上之粒子總數須少 於1 000顆 無塵室等級 各種大小顆粒所允許的數目上限值 0 1um
9、0 2um0 3um0 5um5um 1357 531 10350753010 100750300100 100010007 100001000070 五 外層 5 4 DES線 顯影 4 1 目 的 將感光膜上之線路影像 曝光後之外層線路影像 轉移成實際之外層銅面線路 4 2 工作原理 利用感光膜受光 UV光 後 產生光聚合抗蝕層原理 將未受光區域及其膜下 之銅層分別顯影及蝕刻去除 最後再將感光抗蝕層剝除 留下之銅層即為外層 銅面線路 4 3 顯影 Developing 把尚未發生聚合反應的區域用顯像液將之沖洗掉 溶液配方 溫 度 28 2 噴 壓 1 2 0 2kg cm2 水 洗 27
10、29 水 壓 40 PSI pH 值 10 7 碳 酸 鈉 0 9 1 3 重量比 速 度 3 5 0 5m min 五 外層 5 4 DES線 顯影 4 3 1 顯影點 Break point 當板子送入顯影段後 觀察板面圖像能被清楚被顯影出來之位置點 該位置點稱之為 顯影點 應落於槽長的50 70 之間 如此可加強清除殘膜的效果 若不及則有銅面有scum殘留 太過則線邊有膜屑或 undercut過大之情形發生 顯影點位置 50 70 之間 顯影槽長度 4 3 2 Scum的檢查方法 之氯化銅溶液 Cupric Chloride CuCl 2 溶液浸泡 若銅面上仍有鮮亮的銅色時 即可判斷有
11、Scum殘留 4 3 3 顯像完成板子切記不可疊放 須用Rack插立 五 外層 5 4 DES線 蝕刻 4 4 蝕刻 Etching 去除顯像後板面上露出銅層部分之區域 溶液配方 酸性氯化銅 CaCl2 H2O2 HCL HCL 90 120 g l H202 0 03 0 34 g l Cu2 70 140 g l 比重 1 23 1 27 溫度 48 2 速度 依銅厚決定 噴壓 上噴壓 1 5 0 5 kg cm2 下噴壓 1 3 0 5 kg cm2 4 4 1 蝕刻點 方法 將銅基板 連續放入蝕刻段內 當第一片板子的前端到達蝕刻槽的最末端時 停止放板 關閉所有噴壓 將板取出 按放入的先
12、後順序排在一起觀察板面 殘銅狀況 找出蝕刻完和沒有完全蝕刻完的交接點 作為蝕刻點 記錄下蝕刻點 的位置 約槽長的1 2 2 3處 蝕刻點位置 1 2 2 3 之間 蝕刻槽長度 五 外層 5 4 DES線 蝕刻 4 4 2 蝕刻之反應式 Cu CuCL2 2CuCL 蝕銅反應 CuCL H2O2 2HCL CuCL2 2H2O 溶解CuCL Cu 氧化成Cu2 第一階段第二階段 第三階段 4 4 3 蝕刻液蝕銅之情形 蝕銅反應式中會產生CuCL沉澱 阻止反應繼續發生 但溶解CuCL反應中之HCL及H2O2 使CuCL溶解還原成CuCL2維持蝕銅之反應持續進行 故HCL及H2O2的控管就相當重 要
13、 若HCL過量則會造成側蝕 undercut 增大 或者 etching factor 降低 目前之設備均配備有Auto dosing系統 其管控之重要因子項目有下列五項 1 比重 2 HCl 3 H2O2 4 溫度 5 蝕刻速度 五 外層 5 4 DES線 蝕刻 4 4 4 蝕刻因子 etch factor 蝕銅除了要做正面向下的溶蝕之外 蝕液也會攻擊線路兩側無保護的銅面 稱之為 側蝕 Undercut 因而造成如香菇般的蝕刻缺陷 Etch Factor即為蝕刻品質的一種指標 W2 W1 H Photo resist 蝕刻後之銅線路 substrate Etch Factor 正蝕深度與側蝕
14、凹度之比值 蝕刻因子n H W2 W1 2 n 值越大表示蝕刻效果越好 五 外層 5 4 DES線 去膜 4 5 去膜 Striping 將板面上已發生聚合反應上之感光抗蝕層去除 溶液配方 一般為 NaOH 或 KOH 溶液 去膜液濃度 2 5 0 5 NaOH 溫 度 50 55 速 度 3 0 0 5m min 上 下噴壓 2 0 0 5 kg cm2 4 5 1 去膜點 方法 將曝光後板子 連續放入機器內去膜 當第一片板子的前端到達槽體的最末端 時 停止放板 關閉所有噴壓 將板取出 按放入的先後順序排在一起 對照槽體 觀察板面殘留干膜狀況 找出去膜完和沒有完全去膜完的交接點 作為去膜點
15、記錄下去膜點的位置 約槽長的1 2 2 3處 去膜點位置 約槽長的 1 2 2 3 之間 去膜槽長度 五 外層 5 4 DES線 去膜 4 5 2 去膜注意事項 1 硬化後之乾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後水洗 能徹底 過濾系統的效能非常重要 2 剝膜液為鹼性 因此水洗的徹底與否 非常重要 外層之剝膜後有加 酸洗中和 也有防銅面氧化而做氧化處理者 曝光後之板面情形顯影後之板面情形 蝕刻後之板面情形 去膜後之板面情形 五 外層 5 5 AOI VRS 5 1 目 的 因線路密度逐漸的提高 要求規格也愈趨嚴苛 因此目視加上放大燈鏡已不 足以過濾所有的缺點 因而有AOI的應
16、用 可對顯影後 線路完成後的板面進 行短路 short 斷路 open 缺口 nick 線路突出 protrusion 殘銅 copper residue 等項目的檢驗 5 2 工作原理 主要是利用CCD鏡頭抓取投射在板面的 反射光圖像 原理 可對顯影後 線路完成後的板面 進行斷 短路或凹陷的判讀 Pad 缺口 AOI系統 VRS系統 定位轉盤 CCD Camera 資料傳輸 五 外層 5 5 AOI VRS 1 檢測板面与線路之間的不良現象 2 利用CCD掃描將板面圖像攫取并傳至 電腦處 經邏輯運算 得出板面缺陷及 將缺陷記錄下來 AOI系統 VRS檢修系統 1 AOI掃描完成后 系統自動將掃描 結果傳至VRS檢修處 2 VRS檢修站利用CCD及台面 將AOI 所掃描缺點處放大傳至顯示器處 由操作員判斷確認 知识回顾知识回顾 Knowledge Knowledge ReviewReview
