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1、Multilayer PCB Image Transfer Technology I11/5011/50課程綱要 多層板製程 曝光製程 光阻曝光原理 曝光光源系統 曝光量測多層板製程11/5011/50多層板Multilayer PCB 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11/50結構術語及尺寸單位 導通孔Via Hole 目的: 連接各層電路 孔徑 Ex. 機鑽通孔 0.35 mm Ex. 雷射盲孔 6 mil 孔環 Annular Ring Ex. 單邊 + 5 mil 縱橫比 As
2、pect 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 Power/Ground層 信號層 Signal layer 線路 Conductor 焊墊 Pad 線寬/線距 (L/S) Line Width / Line Space 6/6 = 150/150 m 5/5 = 125/125 m 4/4 = 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11/50外形術語及尺寸單位 多層板 Multi-layer 層數 layer count: Cu層數
3、 內層 inner layer Ex. 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 inch 1 inch = 1000 mil = 25.4 mm 英絲 mil 1 mil = 0.001 inch = 0.0254 mm = 25.4 m 5 mil = 0.005 inch = 0.125 mm = 125 m 1 mm = 39.37 mil11/50疊板結構 例
4、：4L 疊板L1 - 1 oz: 1.4 mil 1080: 2.5 mil 7628: 7.0 mil L2/L3- 1.0mm, 1/1: 40 mil 7628: 7.0 mil 1080: 2.5 mil L4 - 1 oz, 1.4 mil Total = 61.8 mil = 1.569 mm 例：6L 疊板L1 - 1/2 oz: 0.7 mil 1080: 2.5 mil 7628: 7.0 mil L2/L3 - 0.38mm, 1/1: 17.8 mil 2116: 4.0 mil 2116: 4.0 mil L4/L5 - 0.38mm, 1/1: 17.8 mil 76
5、28: 7.0 mil 1080: 2.5 mil L6 - 1/2 oz, 0.7 mil Total = 64 mil = 1.6 mm11/50多層板製程示意11/50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 壓合鑽孔鍍銅 外層製程
6、防焊製程 表面處理 檢驗成型11/50曝光製程11/50印刷電路板影像移轉製程 影像移轉 Image Transfer 將PCB設計圖像(Pattern)的工程資料由CAD/CAM上 轉移至網板或底片上 使用印刷或曝光方式將底片上影像移轉至阻劑上 再經由蝕刻、電鍍或單純顯像方式製作線路或遮蓋 部分板面 曝光製程 內層 Inner Layer Primary Image 外層 Outer Layer Primary Image 防焊 Solder Mask 選擇性鍍金 Secondary Image Transfer11/50曝光製程 - 內層 內層 Print and Etch 光阻在線路製作
7、製程 中使用，蝕刻完成後除去 內層曝光 光阻抗酸性蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 滾塗 Roller Coating 乾膜：壓膜曝光顯像蝕刻剝膜 膜厚 1.0,1.3 mil，能量 4560 mj/cm2 濕膜：塗佈預烘曝光顯像蝕刻剝膜 liquid film 1015m厚，需80120 mj/cm2 因無Mylar層可做較細線路11/50曝光製程 - 外層 外層 Pattern Plate 光阻在線路製作製程 中使用，電鍍完成後除去 外層曝光 (負片流程) 光阻抗電鍍，抗鹼性蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 乾膜：壓膜曝光顯像電鍍剝膜
8、蝕刻 膜厚 1.3, 1.5 mil11/50外層正片 / 負片流程 內層曝光 正片 Print and Etch 流程 曝光聚合部分保護線路 曝光顯像蝕刻 外層曝光 負片流程 Pattern Plate 曝光聚合部分非線路 曝光顯像電鍍蝕刻 正片Tenting 流程 Tent and Etch 曝光聚合部分保護線路 曝光顯像蝕刻11/50內層與外層製作比較內層流程外層負片電鍍流程外層正片Tenting流程11/50曝光製程 - 防焊 防焊 LPSM 保護銅面 PCB上永久性保護層 防焊曝光 光阻塗佈 網印 Flood Screen Printing 簾塗 Curtain Coating 噴塗
9、 Spray Coating 塗佈預烤曝光顯像後烘烤UV硬化 約0.8 mil厚，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11/50光阻曝光原理11/50365nm 光阻聚合 製程 光阻(乾膜/濕膜)曝光聚合(UV)顯像(碳酸鈉)曝光原理及製程G-line: 436 nm H-line: 405 nmI-line: 365 nm11/50光阻反應機構 Sensitizer 光敏劑 接受初始能量, 啟動反應 (搖旗吶喊) Photoinitiator 感光起始劑 接受, 產生自由基, 抓Monomer, 連鎖反應形成聚合物 對 320380 n
10、m 波長敏感 Monomer 單體 Crosslink, Migrate Inhibitor 遮蔽劑 在未曝光時維持不反應 (警察), Migrate Binder 塑化劑 強度11/50負型光組基本組成 Polymer Acrylate type, Epoxy type Cross Linker Tri-, Tetra-, Penta-functional Sensitizer Accept energy, then transfer to photoinitiator Photoinitiator Accept energy transferred from sensitizer Solv
11、ent Control viscosity, and film thickness Other additives Leveling agent, Inhibitor, Surfactant, Antioxidant11/50光阻感光聚合過程自由基轉移 Transfer Free Radical聚合/交聯 Polymerization / Cross Linking單體吸收自由基 Monomer + R形成聚合體 Polymer顯像 Developing Na2CO3紫外線照射 UV Radiation光啟始劑裂解 Photoinitiator出現自由基 Free Radical R PI +
12、 h PI* ITX + h ITX* ITX* + PI ITX + PI* Monomer 1.52.5 DA: 12 點光源 DA: 512 散射光 DA: 102511/50如何產生平行光 平行光產生方式 增加光源至照射面距 離 利用拋物體燈罩反射 點光源 利用拋物面鏡反射點 光源光柱 利用鏡組折射點光源 光柱 汞氙短弧燈11/50平行光曝光系統平行反射鏡 (Collimation Mirror)曝光照射面 (Exposure Surface)反射鏡 (Reflection Mirror)點光源短弧燈 (Short Arc Lamp)橢圓集光器 (Collector)冷鏡 (Dichr
13、oic Mirror)積光器 (Integrator) 平行光源: 5KW汞氙短弧燈 平行半角(CHA): 1.5 斜射角(DA) 111/50Integrator (Flyeye) 積光器作用11/50平行半角與斜射角 平行半角 Collimation half angle 光柱擴散角度 斜射角 Declination angle 光柱與法線夾角11/50平行半角與斜射角量測 平行半角與斜射角測量 量測規目測 熱感紙測量UV光11/50曝光量測11/50UV曝光測量單位 UV強度(照度)單位 Intensity (Irradiance): watt/cm2, milli-watt/cm2 單
14、位面積上的功率 UV能量(劑量)單位 Energy (Dose): joule/cm2, milli-joule/cm2 單位面積上所接受的能量，與時間有關 在 1 mw/cm2 下照射 1 秒 = 1 mj/cm2 是強度對時間曲線下的總面積 是一般常給的操作參數 UV Range (definition of EIT) UVA: 365 nm, UVB:300nm, UVC: 254 nm UVV: 420 nm11/50常用UV曝光量表 IL 1400 UVA 單一波段 測量強度 測量能量 ORC 351 UVA 單一波段 測量強度 測量能量 EIT UVIRad UVA 波段 測量能量 EIT UV Power Puck UVA/B/C/V 四波段 測量強度 測量能量11/50曝光格數片 Step Tablets格數片原理 檢驗曝光能量多少，了解光阻聚合程度 格數片上每一格的光密度(Optical Density) 不同，曝光時透光量每格不同，第一格光 密度最低透光量最多使光阻感光最足，每 增一格，固定增加一定比例的光密度 以Stouffer 21格為例每格增加 41%光密度 常用格數片 OD = 0.15, 41% 21格 Stouffer, Kodak (No.2), Hitach
