PCB内层工艺培训资料

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1、內 層 製 程內層製作流程裁板裁板塗布塗布曝光曝光顯影顯影蚀刻蚀刻去膜去膜前處理前處理裁 板 工 序按照設計規劃要求,將基板裁切成工作所 需尺寸.注意事項:1)避免板邊披鋒影響品質,裁切後進行磨 邊,圓角處理,防止刮傷.2)考慮漲縮影響,裁切板送下製程前烘烤.3)裁切注意機械方向一致性.前 處 理 工 序目的:去銅面污染,增加銅面粗糙度.前處理方法: 1)噴砂法:直接噴射火山岩粉末 2)化學處理法:以化學物質造成銅面微蚀 3)機械研磨法:用灰色尼龍刷,不織布清潔.噴砂法(Pumice)v噴砂法即為Pumice，其為約70%矽化物火山岩所組成，具有刷磨及吸收兩種功能。Pumice利用其外表粗糙且

2、多孔接觸到銅面時能將氧化物去除，Pumice除粗化銅面外，尚可粗化非銅面Epoxy(環氧樹脂)表面。化學微蝕法(Microetch)v化學微蝕法只針對內層薄板(8mil以下)使用 以避免薄板遭刷磨輪損壞。然而隨著科技進 步PCB層次愈來愈高，化學微蝕法也會搭配刷 磨法一起針對外層板進行銅面處理，加強粗 化作用，以利獲得更加之完美的銅面附著力 ，提昇品質。v化學微蝕法主要是SPS+H2SO4作爲藥液成份,其微蝕遫率控制在4060刷 磨 法(Brush)v利用刷磨輪均勻拋刷銅面使其平整且刷痕一致，並 獲得均勻粗糙度，如此對油墨才有良好的附著力， 而為了了解銅面清潔度及粗化度是否合格，可作水 破實驗

3、及刷幅試驗加以驗證。(水破至少30秒,刷幅1.01.6cm)v刷磨輪可分為下列三種：v1、尼龍刷輪：大都以滲有金鋼砂(Silicon Carbide)等研磨 劑抽成的塑鋼纖維為基材製成，其最大優點為耐用。v2、不織布刷輪：以不織布磨片為基材製成的圓筒狀刷輪， 清潔力強，磨刷後銅面較平滑，缺點為不耐用，磨屑較多。v3、白毛清洗刷輪：以未滲有研磨劑的尼龍纖維為基材，主 要用在表面清洗。表面粗糙度參數建議vRz=23m (80120)vRa=0.20.3m(812)vWt4mv提高良好金屬表面（Ra, Wt, Rz）無氧化，無鉻層，無油污，無指痕。RzRzWtWtRaRa銅表面前處理重點v微蝕速率確

4、認(4060 u“)v微蝕速率1、取二片10CM x10CM之基板走微蝕並烘乾以微秤計秤 重得W12、同上二片基板再走微蝕並烘乾以微秤計秤重得W2 3、(W1-W2)*213=微蝕速率(u“)v水破測試(30 sec)測試前處理後板面清潔程度。板子從水中拿起需保持 完整的水膜30 secv板面無水痕目視檢查上下板面不可有水痕殘留v粗糙度 Ra:0.20.4um 波峰與波谷平均值Rz:23um 波峰谷最大值-最小值Wt:4um 最大波峰-最小波谷设备简介: 采用一种滚动涂布设备,利用圆柱形涂布 轮带动基板前进使基板两面均勻涂上一层油墨,经过 烤箱烘烤而达到即定要求,使用板厚度为0.13.0mm.

5、流程介紹:清 潔涂 布清 潔收 板涂布作业条件:A.为防止灰尘之影响涂布室应控制无尘度,为细线路制造必须. B.涂布前基板表面必须先经前处理后使油墨得到良好附著力.C.涂布前油墨搅拌510分钟.烘 乾塗 布 工 序清洁机原理图:AA.粘尘辘B.粘尘紙C.基板清洁机的主要作用:通过间接粘尘方法,除掉磨刷过的板面上的板面的铜粉及灰 尘,使板面更清洁,达到涂布无尘的铜粉粒的效果.CAAABB塗布前清潔處理涂布原理:基板油墨的粘度的高低决定油墨厚度转速越快,涂布厚度越厚金属刮刀与塗布轮松紧 调节可改变涂油墨厚度A1/A2:涂布轮B1/B2:金属刮刀,将油墨涂在橡胶 轮上C1/C2:油墨输送,将从主油墨

6、槽抽 取的油墨送至各刮刀油墨槽內塗布原理B2C1 A1B1C2A2塗佈著膜原理油膜塗佈輪內層板塗佈量烘乾:A.利用發熱部件,使帶有溶剂的油墨板利用耐高温的輸 送帶传输,借用适宜温度迅速将PMA溶剂蒸发的过程.B.为保证板面的干净度,必须对烤箱進行保養清潔.方法:1.用粘尘纸清洁输送系統及烤箱內壁;2.用吸尘器吸灰尘;3.用气枪吹出底下的灰尘,再用吸尘器吸或用粘尘纸粘;4.对各风扇过滤网进行清洁及更换;涂布辅助工具 膜厚計:用来管控涂布厚度，膜厚要求2m烘乾與保養油墨塗布烘乾後裸露於空氣燈光下，因受環境的影響 開始產生微秒的聚合反應，如果放置時間越長對生產 的品質的影響就越大。因此不可置放超過2

7、4小時爲最 佳（存放條件溫度，濕度%），以 免油墨過度的聚合而產生邊鎖反應，導致油墨因聚合 作用而附著於銅面上，造成顯像不潔而形成短路、殘 銅。塗布烘乾後至顯影前置放v1.油墨黏度量測(150180秒 3#流速杯测量)v2.烘箱溫度量測設定v3.膜厚量測（膜厚控制在812m）v4.塗佈品質確認塗佈重點曝光原理 利用油墨的感光性,透過紫外光照射,把板面油墨由 单体变成聚合体.這種反應過程是由油墨成份中的 感光樹脂與光敏劑所產生的光合作用來完成。曝光(Expose) Artwork (底片)Artwork (底片)光源曝光工序曝光機v曝光能量：格，mj/cm2（到達油墨表面的能量）v曝光照度：20

8、mWatt(出廠時；隨著使用時間增長而衰退，且曝光時間增長，才能達到曝光能量的要求)v均勻度：80%測量框架九宮格點，以最低照度除以最高照度乘以100%後需大於80%曝光能量對油墨的影響曝光能量=燈管強度*曝光時間 E(mJ/cm2) =I(mW/cm2)*T(S)聚合度聚合度起始劑消耗部分聚合飽和狀態曝光能量曝光能量UV 感光聚合過程v起始反應 I (initiation) UV R(活性自由基) + otherv聚合反應 R + M(monomer) M + other M + M P (polymer) P + M P-Mv終止反應 P-M1-M2 + P-M3-M4 P-M1-M2-M

9、3-M4-P乾膜與油膜的分辩辩率对对比平行光非平行光油膜乾膜MylarMylar曝光能量的測量v 量測曝光機曝光效果的方式則是使用21階能 量表(Stouffer 21 Step Tablet)來測試曝光 能量是否符合要求，以防止曝光能量太強造 成線距變細、曝光能量太弱造成線路缺口、 開路的情形發生。首先將21階能量表置於底 片線路圖形外的區域，一同與板子曝光及顯 影，之後觀察21階能量表所顯現出的格數為 何。油墨所需的曝光能量值皆由廠商提供。曝光能量的穩定v光學元件的好壞會決定曝光效果。通常曝光燈使用 壽命約800小時就必須新，但這只保證燈源無礙， 代表曝光品質能提昇，影響曝光品質最深乃是各

10、 項光學元件（內外水套、燈罩等）。因此一但發現 曝光能量未變但曝光時間變長了，即表示曝光強度 降低，而曝光強度降低代表光學零件因使用時間增 長導致老化而使工作效能衰退。若在一間落塵量符 合標準的無塵室裡，光學元件使用35年後就應評 估更新以保持最佳的曝光效能，如果持續使用老舊 品而願更新，而這也表示曝光機的每日曝光量將 降低且曝光品質也易受影響。曝光重點v曝光能量的測試（57格）v曝光菲林及板面清潔要做到位，減少定點不 良v曝光首件檢查的力度與頻率不 良 顶 目原 因 分 析改 善 对 策短路A.曝光能量高 B.吸真空不良 C.工作底片顏色过浅A.用21格表调整曝光能量 B.改善吸真空条件 C

11、.更换工作底片针孔A.曝光能量低 B.菲林上有脏物A.用21格调整曝光能量 B.清洁菲林偏孔A.菲林对偏,涨縮 B.操作时板子沒放正A.确认菲林对位完全OK方可生产 B.严格按操作规范进行操作 残銅A.菲林刮伤A.修补或更換刮伤A.人为刮伤 B.机器刮伤A.规范其操作动作,尽量减少不必 要的搬运 B.注意机器传动运转情况 开路、缺口A.油墨板刮伤 B.曝光能量低 C.菲林上有脏物A.追踪油墨刮伤之制程 B.用21格调整曝光能量 C.菲林清洁曝光工艺艺異常排除顯 影 工 序v 原理：利用顯影液之含弱鹼性分子與阻劑的 含酸分子,進行酸鹼中和反應,阻劑經UV光照 射後形成光聚合反應不再與鹼性物質發生

12、反 應,得以保留在板面上,此即顯影顯影液:Na2CO3，K2CO3 顯影點:顯示油墨顯影所需時間（顯影點範圍 %）顯影溫度:30 左右顯影點v假設顯影槽長2m,傳輸速度為2m/minv油墨的完全顯影時間為:20s0.6m當板子到達顯影槽三分 蘖之一時,板子的右半邊 已經顯影完全,這時的顯 影點為30%,每一種油墨 都有一定的顯影點範圍 如:30%-50%,則其顯影速 度在2.0-3.2m/min之間, 低於2.0會過顯影,高於 3.2則會顯影不足,顯影 點範圍越寬,油墨越好.30%2m藥水組成v業界常用的藥液是以無水碳酸鈉(Na2CO3)加水而成 ，濃度在重量比0.8%1.2%之間。較高藥液濃

13、度可容許較高油墨負荷量，但較不易清洗乾淨，且操作範圍(Operating Window)較小；反之，過淡的濃度所能承受的油墨負荷較小。因此正確的配藥濃度應與油墨廠商研究調配。vP.S：碳酸鈉的來源為含水化合物，須注意其有效含量，例如Na2CO3.H2O內含約85%的純Na2CO3顯影溫度v顯影溫度是影響顯影速度的最大變數，範圍約在2832 之間，需依油墨而定。由於操作時藥液因幫浦的壓縮作用 產生大量的熱能會促使溫度升高，而有顯影過度的可能， 因此顯影機需加裝冷卻水管來保持適當的溫度；而溫度過 低時，會造成顯影不潔，因此需加裝加熱器使溫度能達到 操作範圍，而得到最佳顯影效果。 v油墨與藥液作用會

14、產生膨脹作用(Swelling)，因此需要適 當的壓力來沖掉表面已作用過的浮層，使乾淨藥液能繼續 與油墨產生作用，而不至於發生水池效應。而針對細線路 而言，適當壓力應在2030psi之間。顯影壓力噴嘴與濾網v所谓硬水是指含钙、镁等矿物质成分超过150ppmv一般自來水或地下水因含有礦物質及污垢（污垢的形成：自来水中的 钙、镁与碳酸钠反应形成碳酸钙CaCO3），若長期使用易與油墨結合形 成硬垢，造成噴嘴或噴管阻，影響噴灑面積，最後導致顯影不潔。 因此建議使用蒸餾水搭配碳酸鈉製成藥液，會是最佳選擇。v噴嘴的使用主要是避免殘渣塞住噴嘴而形成顯像不潔。噴嘴大致可分 為兩種，一為圓錐型(Cone Typ

15、e)；一為扇型(Fan Type)。圓錐形特點 是涵蓋的面積廣，雖可得到較佳的均勻性，但衝擊力小，易造成顯像 不潔。而扇型噴嘴噴灑面積小，但衝擊力大，顯像效果較佳。因此針 對細線路內層板，以使用扇型噴嘴較佳，因密集線路區需較高的藥液 衝擊力來清除線路內殘渣；而內層板上層易形成水池效應(Pudding)， 若壓力不夠會造成上層顯影不潔，易導致缺口或斷路產生。不論用何 種噴嘴，最重要是其是否能重疊(Overlapping)，以達到均勻且乾淨的 顯像效果。水質硬度消泡劑的使用v適當的消泡劑有助於顯像效果的提昇，但油墨溶解 於顯像液是一種皂化作用，因此在幫浦的抽取及噴 嘴的噴灑下會產生泡沫。這些泡沫會

16、降低顯像液與 板面的接觸，而造成顯像不潔。要如何選擇合適的 產品，則應注意：v避免使用會在槽壁留下油污的消泡劑(矿物油型)。v避免使用會攻擊油墨的消泡劑，有些消泡劑含有部分溶劑 會造成顯像時側蝕過度，而造成線路不齊缺口(酒精型)。v避免使用含有硅(Silicone)成份的消泡劑，雖然含矽利康 的消泡劑其消泡與抑泡作用十分顯著，但是不易與顯像液乳 化完全，造成板面局部點狀不親水的油污現象，而使得板子 容易產生殘銅、短路品質問題(含硅型)消泡剂剂的选择选择v消泡剂的选择建议选择聚合分子型(PCG-PPG -PEG)，因为此种类型的消泡剂能在水中自 行分解，对显影药水无污染反应。顯影後水洗v由於顯影液為鹼性液體，本質上就是不易水洗乾淨 ，而且當顯像液溶入油墨後，任何殘留在銅面上的 顯像液都會形成