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1、1,Elec & Eltek PCB Division,外层部分,07/10/2003 T.Y Wong,一般线路板制作流程知识,2,外层制作流程 利用已完成的内层工序板料基材，进行钻孔并贯通内层线路，电镀铜层互连及加厚，图形蚀刻，铜面保护等工序，以及相关的可靠性测试，成品测试，检验后完成整个外层制作流程。,第五部分：外层制作原理阐述,3,钻孔（Drilling),除胶渣/孔内沉铜（PTH),全板电镀（Panel plating),图像转移（Image transter),图形电镀（Pattern plating),线路蚀刻（Circuitry etching),防焊油丝印（Solder ma
2、sk),表面处理-金/银/锡（surface treatment),外形轮廓加工（profiling),最后品质控制（F.Q.C),第五部分：外层制作原理阐述,外层制作流程：,4,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),1.在板料上钻出客户要求的孔，孔的位置及大小 均需满足客户的要求。 2.实现层与层间的导通，以及将来的元件插焊。 3.为后工序的加工做出定位或对位孔。,钻孔目的：,5,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔流程（Drilling),6,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),7,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔,钻带发放,翻磨钻咀,钻带发放：按照客
3、户的要求，编写钻孔的程序，为钻孔的操作提供依据。,钻孔：通过钻带的资料，选取要求的钻咀，按叠数的规定进行。,翻磨钻咀：通过分度导磨或超声波洗涤的磨削作用，将已钝的钻咀重新研磨至符合要求的规格，再应用于生产。,钻孔基本流程（Drilling),8,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),钻孔使用的物料：,每叠板的块数主要取决于板的层数，板的厚度、钻机类 型、最小钻咀的直径以及板的内层特性（如HWTC）等。,叠板块数PL/STR ：,9,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),钻咀的使用：,简单的判断Hits数法：所钻板材上表面铜箔连续出现毛刺，表明钻咀必须要翻
4、磨。,10,铝片 作用：防止钻孔上表面毛刺保护覆铜箔层不被压伤，提高孔位精度。 要求：有利于钻头、钻咀的散热；不折断钻咀；冷却钻头，降低钻孔温度。 底板 作用：防止钻孔披锋；防止损坏钻机台；减少钻咀损耗。 要求：板面要平滑、清洁；产生的碎屑要小；与待钻板大小一致。 皱纹胶纸 作用：固定锯片及每叠板于机台，提高钻孔精度。 要求：每叠板四边固定，只覆盖板边，不能接触板面。 管位钉 作用：固定每叠板于机台，提高钻孔精度。 要求：不能松动；不能弯曲。直径与管位钉一致，不能太大或太小 钻咀 作用：通过钻机在高转速和一定落速带动下钻穿线路板。 要求：钻咀直径、钻杆直径、钻尖面要符合要求；钻咀要清洁；材质要
5、有 一定韧性、硬度及耐磨性能。,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),钻孔所用的基本物料：,11,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),钻机由CNC电脑系统控制机台移动，按所输入电脑的资料制作出客户所需孔的位置。 控制方面分别有X、Y辆坐标及Z轴坐标，电脑控制机台适当的钻孔参数，F、N、Hits、D等，机器会自动按照资料，把所需的孔位置钻出来。,机械钻机的工作原理：,12,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),镭射钻孔: UV钻孔，CO2钻孔,(主要针对埋孔工艺的制作流程),成孔的其他常用方法：,13,第五部分：外层制作原理阐述,孔内
6、沉铜/全板电镀工序,磨板,除胶渣,孔沉铜,磨板：在机械磨刷的状态下，去除板材表面的氧化层及钻孔毛刺。,孔沉铜：通过钯媒体的作用下，在孔壁上将铜离子还原为铜，起到导通各铜层的作用。,全板电镀：全板电镀是作为化学铜层的加厚层，增加导电层的导电性。,全板电镀,除胶渣：在自动系统及药液作用下，将钻孔过程产生的孔壁胶质体清除，使之粗化及洁净。,14,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,15,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,机械磨板,超声波清洗,高压水洗,机械磨板：在机械磨刷的状态下，去除板材表面的氧化层及钻孔毛刺。,高压水洗：利用高压水往复运动冲洗板面及孔，使粘附较牢
7、固的颗粒粉尘在水 压的作用下被有效地清洗，水洗压力在60100bar之间。,烘干：将磨刷后的层压板用冷风与热风吹干后，在下流程开始前存放时，不会被氧化， 同时可为检孔流程作准备。,烘干,超声波清洗： 使用超声波孔内得到充分清洗，孔内铜粉及粘附性颗粒得以清除。,磨板流程：,16,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,除胶渣流程：,17,除胶渣属于孔壁凹蚀处理（Etch back），印制板在钻孔时产生瞬时高温，而环氧玻璃基材（主要是FR-4）为不良导体，在钻孔时热量高度积累，孔壁表面温度超过环氧树脂玻璃化温度，结果造成环氧树脂沿孔壁表面流动，产生一层薄的胶渣（Epoxy Smear）
8、，如果不除去该胶渣，将会使多层板内层信号线联接不通，或联接不可靠。,除胶渣作用：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,18,膨胀剂： 将板浸在膨胀剂溶液中，以使孔内环氧树脂表层及胶渣溶胀。 高锰酸钾氧化： 将板浸在80以上的高锰钾溶液中，使溶胀后的胶渣被氧化分解，以达到去胶渣的目的，及调整环氧树脂孔壁的粗化。,中和： 为了去除反应后产生的二氧化锰沉淀，需要使用还原剂中和处理，还原剂主要成份仍是使用H202 H+MnO2+H2O2 H2O,除胶渣原理：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,19,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,孔沉铜流程：,20
9、,传统的垂直化学沉铜工艺 （如，I期PTH） 现代的水平直接电镀工艺 （如，II期DP-H）,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,PTH的两种工艺：,21,化学沉铜（Electroless Copper Deposition），俗称沉铜，它是一种自催化的化学氧化及还原反应，在化学镀铜过程中Cu2+离子得到电子还原为金属铜，还原剂放出电子，本身被氧化。化学镀铜在印刷板制造中被用作孔金属化，来完成双面板与多面板层间导线的联通。,孔沉铜作用：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,22,孔沉铜原理：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,a、微蚀又称粗化处
10、理 其作用是利用微蚀剂从铜基体表面上蚀刻掉 2-5um的铜， 从而得到一个化学清洁的粗糙表面，使化学铜与底铜结合 良好，主要成分是过硫酸钠（SPS）和硫酸。 SPS+H2SO4+Cu CuSO4+Na2SO4+H2O,23,孔沉铜原理：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,b、预浸 其作用是保护后面的钯缸不受污染，其主要成分与钯缸中 有关成分相同。 c、活化处理 是在孔壁沉积上一层有催化作用的钯的过程，有两大类： （I）离子钯 （ii）胶体钯,24,孔沉铜原理：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,a、离子钯活化原理 活化处理分为活化和还原两步，活化剂的主要成分
11、是 合离子钯， 即PdCl2和络合剂在碱性条件下产生溶于水的钯离子络合物，该络合物溶于PH 10.5的碱性溶液，活化处理后，在水洗时PH突降， 络合钯离子沉积在板面上以及印刷板的孔内壁。即： 螯合钯离子（ PH 10.5的溶液） 螯合离子钯（PH7的沉积物）,25,孔沉铜原理：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,b、还原 由于络合剂使钯离子的电极电位降低，不能与铜直接发生反应，所以要用强还原剂还原离子钯，还原剂为硼氢化合物，为了减缓硼 氢化合物的自然分解，一般在溶液中加入一定比例的硼酸。,26,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,化学沉铜反应基理：,其中反应（
12、1）为主反应，反应（2）为副反应,27,化学沉铜主要技术项目：,a、化学镀铜的沉积速率: 化学镀铜液的效率是用单位时间内沉积铜的厚度来衡量，即： 化学镀铜增重（g）*11.2*60 沉积速率（u/hr）= 沉积总面积(DM2)*化学镀铜时间 b、背光,在生产板中抽取数块，在测试孔位做背光切片，比较铜覆盖等 级， 4.5级以上合格。,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,28,全板电镀是作为化学铜层的加厚层，一般化学镀铜层 为0.02-0.1mil而全板电镀则是0.3-0.6mil在直接电镀中全板用作增加导电层的导电性。一般生产板经过Conductron后电阻为 0.1-0.5欧姆
13、 ,经过全板电镀后电阻为0.0欧姆.。同时,为检验直接电镀的效果,提供目检,背光的依据。,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,全板电镀：,29,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,全板电镀流程：,其中后处理为微蚀或火山灰磨板，其主要作用是对板的表面进行清洁及粗化处理，以适合下工序对板面的要求。,30,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,镀铜液的主要成分是CuSO4和H2SO4，直接电压作用下，在阴阳极发生如下反应：,阴极:Cu2+ +2e Cu 阳极： Cu -2e Cu2+,全板电镀原理：,31,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工
14、序,硫酸铜CuSO4 、硫酸、氯离子、添加剂（光剂）,全板电镀的溶液成分：,Throwing Power的测试：,为了测试通孔电镀的能力，常用Throwing Power测试方法来衡量，根 据IPC标准：,X （values5-10）*100 % Throwing Power= X （values1-4）*0.95,32,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),显影,曝光,菲林制作,退膜,蚀刻,板面处理,贴干膜,图形电镀,褪锡,整体流程：,33,第五部分：外层制作原理阐述,前处理工序（Surface Pre-Treatment),定义：将镀后铜面机械粗化及超声波孔
15、内清洁，便于之后工序的干膜有效地附着在铜面上。,超声波水洗,水洗+火山灰,酸洗,热风吹干,超声波水洗：提升孔内清洁能力及效果。,水洗+火山灰：粗化板面及孔内清洁。,酸洗：除油脂及减少铜面的氧化。,热风吹干：将板面吹干。,（+水洗）,（+水洗）,34,第五部分：内层制作原理阐述,前处理工序（Surface Pre-Treatment),35,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),辘膜（贴干膜）,菲林制作,菲林检查,曝光,辘膜：以热贴的方式将干膜贴附在板铜面上。,菲林制作：根据客户的要求，将线路图形plot在菲林（底片）上，并进行检查后投入生产。,菲林检查：检查菲林上的杂质或漏洞，避免影像转移出误。,曝光：利用紫外光的能量，使干膜中的光敏物质进行光化学反应，以达到选择性局部桥架硬化的效果，而完成影像转移的目的。,定义：利用感光材料，将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工艺步骤，达至所需铜面线路图形。,36,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移过程图例,贴膜,曝光,显影,蚀刻,褪锡,图电,褪膜,37,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),38,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),贴膜机将干膜通过压辘与铜面附着，同时撕掉一面的保护膜。,
