内层工艺20631.docx

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1、内层工艺艺四.4.1 製製程目的的 三層層板以上上產品即即稱多層層板,傳傳統之雙雙面板為為配合零零件之密密集裝配配，在有有限的板板面上無無法安置置這麼多多的零組組件以及及其所衍衍生出來來的大量量線路，因因而有多多層板之之發展。加加上美國國聯邦通通訊委員員會(FFCC)宣佈自自19884年110月以以後，所所有上市市的電器器產品若若有涉及及電傳通通訊者，或或有參與與網路連連線者，皆皆必須要要做接接地以以消除干干擾的影影響。但但因板面面面積不不夠,因因此pccb llay-outt就將接地與電電壓二二功能之之大銅面面移入內內層，造造成四層層板的瞬瞬間大量量興起,也延伸伸了阻抗抗控制的的要求。而而原

2、有四四層板則則多升級級為六層層板，當當然高層層次多層層板也因因高密度度裝配而而日見增增多.本本章將探探討多層層板之內內層製作作及注意意事宜. 4.2 製作流流程依產產品的不不同現有有三種流流程 AA. PPrinnt aand Etcch 發料料對位位孔銅銅面處理理影像像轉移蝕刻剝膜 B. Posst-eetchh Puunchh 發料料銅面面處理影像轉轉移蝕蝕刻剝剝膜工工具孔 C. Driill andd Paanell-pllatee 發料料鑽孔孔通孔孔電鍍鍍影像像轉移蝕刻剝膜 上述述三種製製程中,第三種種是有埋埋孔(bburiied holle)設設計時的的流程,將在220章介介紹.本本

3、章則探探討第二二種( Posst-eetchh Puunchh)製程程高層層次板子子較普遍遍使用的的流程. 4.2.0發料料 發料料就是依依製前設設計所規規劃的工工作尺寸寸，依BBOM來來裁切基基材，是是一很單單純的步步驟，但但以下幾幾點須注注意： A. 裁切方方式-會會影響下下料尺寸寸 B. 磨邊邊與圓角角的考量量-影響響影像轉轉移良率率製程 C. 方向要要一致-即經向向對經向向，緯向向對緯向向 D. 下製製程前的的烘烤-尺寸安安定性考考量 4.2.1 銅銅面處理理 在印印刷電路路板製程程中，不不管那一一個sttep，銅銅面的清清潔與粗粗化的效效果，關關係著下下 一製製程的成成敗，所所以看似

4、似簡單，其其實裡面面的學問問頗大。 A. 須須要銅面面處理的的製程有有以下幾幾個 aa. 乾乾膜壓膜膜 b. 內層層氧化處處理前 c. 鉆孔後後 d. 化學學銅前 e. 鍍銅前前 f. 綠漆漆前 gg. 噴噴錫(或或其它焊焊墊處理理流程)前 hh. 金金手指鍍鍍鎳前 本本節針對對a. c. f. g. 等製程程來探討討最好的的處理方方式(其其餘皆屬屬製程自自動化中中的一部部 份，不不必獨立立出來) B. 處處理方法法 現行行銅面處處理方式式可分三三種： a. 刷磨法法(Brrushh) bb. 噴噴砂法(Pummicee) cc. 化化學法(Miccroeetchh) 以下下即做此此三法的的介

5、紹 C. 刷刷磨法 刷磨動動作之機機構,見見圖4.1所示示. 表4.1是銅銅面刷磨磨法的比比較表 注意事事項 a. 刷輪有有效長度度都需均均勻使用用到, 否則易易造成刷刷輪表面面高低不不均 b. 須做刷刷痕實驗驗，以確確定刷深深及均勻勻性 優優點 a. 成本本低 b. 製程程簡單，彈彈性 缺點 aa. 薄薄板細線線路板不不易進行行 b. 基材拉拉長，不不適內層層薄板 cc. 刷刷痕深時時易造成成D/FF附著不不易而滲滲鍍 d. 有殘殘膠之潛潛在可能能 D.噴砂砂法 以以不同材材質的細細石(俗俗稱puumicce)為為研磨材材料 優優點： a. 表面面粗糙均均勻程度度較刷磨磨方式好好 bb. 尺

6、尺寸安定定性較好好 cc. 可可用於薄薄板及細細線 缺缺點： a. Puumicce容易易沾留板板面 b. 機器維維護不易易 E. 化化學法(微蝕法法) 化化學法有有幾種選選擇，見見表 . F.結綸綸 使用用何種銅銅面處理理方式，各各廠應以以產品的的層次及及製程能能力來評評估之，並並無定論論，但可可預知的的是化學學處理法法會更普普遍，因因細線薄薄板的比比例愈來來愈高。 4.2.2 影影像轉移移4.22.2.1印刷刷法 A. 前前言 電路路板自其其起源到到目前之之高密度度設計,一直都都與絲網網印刷(Sillk SScreeen Priintiing)或網網版印刷刷有直接接密切之之關係，故故稱之為

7、為印刷刷電路板板。目目前除了了最大量量的應用用在電路路板之外外，其他他電子工工業尚有有厚膜(Thiick Fillm)的的混成電電路(HHybrrid Cirrcuiit)、晶晶片電阻阻(Chhip Ressistt )、及及表面黏黏裝(SSurffacee Moounttingg)之錫錫膏印刷刷等也都都優有應應用。 由於近近年電路路板高密密度,高高精度的的要求,印刷方方法已無無法達到到規格需需求,因因此其應應用範圍圍漸縮,而乾膜膜法已取取代了大大部分影影像轉移移製作方方式.下下列是目目前尚可可以印刷刷法cooverr的製程程: a. 單面板板之線路路,防焊焊 ( 大量產產多使用用自動印印刷,

8、以以下同) bb.單面面板之碳碳墨或銀銀膠 cc.雙面面板之線線路,防防焊 d.濕濕膜印刷刷 ee.內層層大銅面面 ff.文字字 gg.可剝剝膠(PPeellablle iink) 除此此之外,印刷技技術員培培養困難難,工資資高.而而乾膜法法成本逐逐漸降低低因此也也使兩者者消長明明顯. B. 絲絲網印刷刷法(SScreeen Priintiing)簡介絲網網印刷中中幾個重重要基本本原素:網材,網版,乳劑,曝光機機,印刷刷機,刮刮刀,油油墨,烤烤箱等,以下逐逐一簡單單介紹. aa. 網網布材料料 (1) 依材材質不同同可分絲絲絹(ssilkk),尼尼龍(nnyloon),聚酯(Pollyesst

9、err,或稱稱特多龍龍),不不銹鋼,等.電電路板常常用者為為後三者者. (2) 編織織法:最最常用也也最好用用的是單單絲平織織法 PPlaiin WWeavve. (3) 網目數數(meesh),網布布厚度(thiicknnesss),線線徑(ddiammeteer),開口(opeeninng)的的關係 見表表常用的的不銹鋼鋼網布諸諸元素 開口:見圖44.2所所示 網目數數:每iinchh或cmm中的開開口數 線徑徑: 網網布織絲絲的直徑徑 網布布厚度度:厚度度規格有有六,SSligght(S),Meddiumm(M),Thhickk(T),Haalf heaavy dutty(HH),HHe

10、avvy ddutyy(HDD),SSupeer hheavvy ddutyy(SHHD) 圖44.2顯顯示印刷刷過程網網布各元元素扮演演角色. b.網網版(SStenncill)的種種類 (1).直接網網版(DDireect Steenciil) 將感感光乳膠膠調配均均勻直接接塗佈在在網布上上，烘乾乾後連框框共同放放置在曝曝光設備備臺 面面上並覆覆以原稿稿底片，再再抽真空空使其密密接感光光，經顯顯像後即即成為可可印刷的的網 版版。通常常乳膠塗塗佈多少少次,視視印刷厚厚度而定定.此法法網版耐耐用,安安定性高高,用於於大 量量生產.但製作作慢,且且太厚時時可能因因厚薄不不均而產產生解像像不良.

11、(2).間接接網版(Inddireect Steenciil) 把感感光版膜膜以曝光光及顯像像方式自自原始底底片上把把圖形轉轉移過來來，然後後把已有有圖 形形的版膜膜貼在網網面上，待待冷風乾乾燥後撕撕去透明明之載體體護膜，即即成間接接性網版版。 其其厚度均均勻,解解析度好好,製作作快,多多用於樣樣品及小小量產. cc. 油油墨 油墨墨的分類類有幾種種方式 (1).以組成成份可分分單液及及雙液型型. (22).以以烘烤方方式可分分蒸發乾乾燥型、化化學反應應型及紫紫外線硬硬化型(UV) (3).以用用途可分分抗蝕,抗鍍,防焊,文字,導電,及塞孔孔油墨. 不同同製程選選用何種種油墨,須視各各廠相關關

12、製程種種類來評評估,如如鹼性蝕蝕刻和酸酸性蝕刻刻 選擇擇之抗蝕蝕油墨考考慮方向向就不一一樣. dd. 印印刷作業業 網版印印刷目前前有三種種方式:手印、半半自動印印及全自自動印刷刷. 手手印機須須要印刷刷熟 手手操作,是最彈彈性與快快速的選選擇,尤尤以樣品品製作.較小工工廠及協協力廠仍仍有不少少採 手手印. 半自動動印則除除loaadinng/uunlooadiing以以人工作作業外,印刷動動作由機機器代勞勞,但 對位還還是人工工作業.也有所所謂3/4機印印,意指指loaadinng亦採採自動,印好後後人工放放入 RRackk中. 全自動動印刷則則是looadiing/unlloaddingg

13、及對位位,印刷刷作業都都是自動動.其對對位 方方式有靠靠邊, pinnninng及cccd三三種. 以下針針對幾個個要素加加以解說說: (1) 張力力: 張張力直接接影響對對位,因因為印刷刷過程中中對網布布不斷拉拉扯, 因此新新網張力力的要求求非 常常重要一一.般張張力測試試量五點點,即四四角和中中間. (22) 刮刮刀Sqqueeege 刮刀的的選擇考考量有三三， 第第一是材材料，常常用者有有聚氨酯酯類(PPolyyuree-thhanee，簡稱稱PU)。 第第二是刮刮刀的硬硬度，電電路板多多使用SShorre AA之硬度度值600度880度者者.平坦坦基 板板銅面上上線路阻阻劑之印印刷可用

14、用7080度度; 對對已有線線路起伏伏之板面面上的印印 綠漆漆及文字字,則需需用較軟軟之600700度。 第三點點是刮刀刀的長度度，須比比圖案的的寬度每每側長出出3/441吋吋左右。 刮刀在在使用一一段時間間後其銳銳利的直直角會變變圓，與與網布接接觸的面面積增大大， 就就 無法法印出邊邊緣畢直直的細條條，需要要將刮刀刀重新磨磨利才行行，需且且刮刀刃刃線上 不 可可出現缺缺口，否否則會造造成印刷刷的缺陷陷。 (3). 對對位及試試印 此步驟驟主要是是要將三三個定位位pinn固定在在印刷機機台面上上,調整整網版及及離板間間隙(OOff Conntacct DDisttancce)( 指版版膜到基基

15、板銅面面的距離離，應保保持在22m/mm5mm/m做做為網布布彈回的的應有距距離 ),然後後覆墨試試印.若若有不準準再做微微調. 若是是自動印印刷作業業則是靠靠邊, pinnninng及cccd等等方式對對位.因因其產量量大,適適合 極極大量的的單一機機種生產產. (4). 烘烘烤 不不同製程程會選擇擇不同油油墨, 烘烤條條件也完完全不一一樣,須須follloww廠商提提供的 datta ssheeet,再再依廠內內製程條條件的差差異而加加以moodiffy.一一般因油油墨組成成不一， 烘烤方方式有風風乾,UUV,IIR等烤箱須須注意換換氣循環環，溫控控，時控控等. (55). 注意事事項 不

16、不管是機機印或手手印皆要要注意下下列幾個個重點 括刀行行進的角角度，包包括與版版面及平面面的角度度， 須須不須要要回墨. 固定定片數要要洗紙,避免陰陰影. 待印板板面要保保持清潔潔 每印印刷固定定片數要要抽檢一一片依 cheeck lisst 檢檢驗品質質. 4.2.2.22乾膜法法更詳詳細製程程解說請請參讀外外層製作作.本節節就幾個個內層製製作上應應注意事事項加以以分析. A. 一般般壓膜機機(Laaminnatoor)對對於0.1mmm厚以上上的薄板板還不成成問題,只是膜膜皺要多多 注意意 B. 曝光光時注意意真空度度 C. 曝光光機臺的的平坦度度 D. 顯影影時Brreakk pooin

17、tt 維持持5070% ,溫溫度300+_22,須 autto ddosiing. 4.2.3 蝕蝕刻現業業界用於於蝕刻的的化學藥藥液種類類，常見見者有兩兩種，一一是酸性性氯化銅銅(CaaCl22)、 蝕刻液液，一種種是鹼性性氨水蝕蝕刻液。 兩兩種化學學藥液的的比較，見見表氨水水蝕刻液液& 氯氯化銅蝕蝕刻液比比較兩種藥藥液的選選擇，視視影像轉轉移製程程中，RResiist是是抗電鍍鍍之用或或抗蝕刻刻之用。在在內層製製程中DD/F或或油墨是是作為抗抗蝕刻之之用，因因此大部部份選擇擇酸性蝕蝕刻。外外層製程程中，若若為傳統統負片流流程，DD/F僅僅是抗電電鍍，在在蝕刻前前會被剝剝除。其其抗蝕刻刻層是

18、鍚鍚鉛合金金或純鍚鍚，故一一定要用用鹼性蝕蝕刻液，以以免傷及及抗蝕刻刻金屬層層。 B操作條條件 見見表為兩兩種蝕刻刻液的操操作條件件C. 設備備及藥液液控制 兩種 Etcchannt 對對大部份份的金屬屬都是具具腐蝕性性，所以以蝕刻槽槽通常都都用塑膠膠，如 PVCC (PPolyy Viinyll chhlorridee)或PPP (Polly PProppyleene)。唯一一可使用用之金屬屬是 鈦鈦 (TTi)。為為了得到到很好的的蝕刻品品質最最筆直的的線路側側壁,(衡量標標準為蝕蝕刻因子子 ettchiing facctorr其定義義見圖44.3)，不同的理理論有不不同的觀觀點，且且可能

19、相相衝突。 但有一一點卻是是不變的的基本觀觀念，那那就是以以最快速速度的讓讓欲蝕刻刻銅表面面接觸愈愈多 新新鮮的蝕蝕刻液。因因為作用用之蝕刻刻液Cuu+濃度度增高降降低了蝕蝕刻速度度，須迅迅速補充充 新液液以維持持速度。在在做良好好的設備備設計規規劃之前前，就必必須先了了解及分分析蝕銅銅過 程程的化學學反應。本本章為內內層製作作所以探探討酸性性蝕刻,鹼性蝕蝕刻則於於第十章章再介 紹. a. CuuCl22酸性蝕蝕刻反應應過程之之分析 銅可可以三種種氧化狀狀態存在在，原子子形成CCu, 藍色色離子的的Cu+以及及較不常常見 的的亞銅離離子Cuu+。金金屬銅可可在銅溶溶液中被被氧化而而溶解，見見下

20、面反反應式（11） Cuu+CCu+2 Cu+ - (1) 在在酸性蝕蝕刻的再再生系統統，就是是將Cuu+氧化化成Cuu+,因此使使蝕刻液液能將更更多的 金屬銅銅咬蝕掉掉。 以以下是更更詳細的的反應機機構的說說明。 b. 反應應機構 直覺覺的聯想想，在氯氯化銅酸酸性蝕刻刻液中，CCu+ 及CCu+應應是以CCuCll2 及及CuCCl存 在才對對，但事事實非完完全正確確，兩者者事實上上是以和和HCll形成的的一龐大大錯化物物存 在在的： Cuu + HH2CuuCl44 +2HCCl 2HH2CuuCl33 - (2) 金金屬銅 銅銅離子 亞銅離離子 其中HH2CuuCl44實際際是CCuCl

21、l2+ 2HHCl 2H22CuCCl3實際際是CCuCll+ 2HCCl 在反應應式(22)中可可知HCCl是消消耗品。即即使(22)式已已有些複複雜，但但它仍是是以下兩兩 個反反應式的的簡式而而已。 Cu+ HH2CuuCl44 2H22CuCCl3 + CCuCll (不不溶) - (3) CuCCl+ 2HHCl 22H2CCuCll3 (可溶) - (4) 式式中因產產生CuuCl沈沈澱，會會阻止蝕蝕刻反應應繼續發發生，但但因HCCl的存存在溶解解 CuuCl，維維持了蝕蝕刻的進進行。由由此可看看出HCCl是氯氯化銅蝕蝕刻中的的消耗品品，而且且 是蝕蝕刻速度度控制的的重要化化學品。

22、雖然然增加HHCl的的濃度往往往可加加快蝕刻刻速度，但但亦可能能發生下下述的缺缺點。 11. 側側蝕 (undderccut ) 增增大，或或者ettchiing facctorr降低。 22. 若若補充藥藥液是使使用氯化化鈉，則則有可能能產生氯氯氣，對對人體有有害。 33. 有有可能因因此補充充過多的的氧化劑劑 (HH2O22)，而而攻擊鈦鈦金屬HH2O22 。 c.自動監監控添加加系統. 目前前使用CCuCll2酸性性蝕銅水水平設備備者,大大半都裝裝置Auuto dossingg設備,以維持持 蝕銅銅速率,控制因因子有五五: 1. 比重重 2. HCll 3. H2OO2 4. 溫度度 5

23、. 蝕刻速速度 4.2.4 剝剝膜 剝膜膜在pccb製程程中，有有兩個sstepp會使用用，一是是內層線線路蝕刻刻後之DD/F剝剝除，二二 是外外層線路路蝕刻前前D/FF剝除(若外層層製作為為負片製製程)DD/F的的剝除是是一單純純簡易 的製程程，一般般皆使用用連線水水平設備備，其使使用之化化學藥液液多為NNaOHH或KOOH濃 度在113%重量比比。注意意事項如如下： A. 硬化後後之乾膜膜在此溶溶液下部部份溶解解，部份份剝成片片狀，為為維持藥藥液的效效果及後後水洗能能徹底，過過濾系統統的效能能非常重重要. B. 有些設設備設計計了輕刷刷或超音音波攪拌拌來確保保剝膜的的徹底，尤尤其是在在外層

24、蝕蝕刻後 的剝膜膜, 線線路邊被被二次銅銅微微卡卡住的乾乾膜必須須被徹底底剝下，以以免影響響線路 品質。所所以也有有在溶液液中加入入BCSS幫助溶溶解，但但有違環環保，且且對人體體有 害害。 CC. 有有文獻指指K(鉀鉀)會攻攻擊錫，因因此外層層線路蝕蝕刻前之之剝膜液液之選擇擇須謹慎慎評 估估。剝膜膜液為鹼鹼性，因因此水洗洗的徹底底與否，非非常重要要，內層層之剝膜膜後有加加 酸洗洗中和，也也有防銅銅面氧化化而做氧氧化處理理者。 4.2.5對位位系統 4.22.5.1傳統統方式A. 四層板內內層以三三明治方方式，將將2.33層底片片事先對對準,黏黏貼於一一壓條上上(和內內層同厚厚), 緊貼於於曝

25、光檯檯面上，己己壓膜內內層則放放進二底底片間, 靠邊邊即可進進行曝光光。見圖圖4.44 B. 內層層先鑽(6層以以上)粗粗對位工工具孔(含對位位孔及方方向孔，板板內監測測孔等), 再再以雙面面曝光方方式進行行內層線線路之製製作。兩兩者的對對位度好好壞，影影響成品品良率極極大，也也是M/L對關關鍵。 4.2.5.22蝕後沖沖孔(ppostt Ettch Punnch)方式 A. Piin LLam理理論 此此方法的的原理極極為簡單單，內層層預先沖沖出4個個Sloot孔，見見圖4.5 ，包括底片片， ppreppreqq都沿用用此沖孔孔系統，此此4個SSLOTT孔，相相對兩組組，有一一組不對對稱，

26、 可防止止套反。每每個SLLOT孔孔當置放放圓PIIN後，因因受溫壓壓會有變變形時，仍仍能 自自由的左左右、上上下伸展展，但中中心不變變，故不不會有應應力產生生。待冷冷卻，壓壓力釋 放後，又又回復原原尺寸，是是一頗佳佳的對位位系統。 BB. MMasss Laam SSysttem 沿用上上一觀念念Mulltillinee發展出出蝕後後沖孔式的PPPS系系統，其其作業重重點如下下： 1.透透過CAAM在工工作底片片長方向向邊緣處處做兩光學靶靶點(Optticaal TTargget)以及四四 角落落之paads見見圖4.6 2.將將上、下下底片仔仔細對準準固定後後，如三三明治做做法，做做曝光、

27、顯顯影蝕刻刻， 剝剝膜等步步驟。 3.蝕刻後後已有兩兩光學靶靶點的內內層板，放放進Opptillinee PEE機器上上，讓CCCD瞄瞄準 該該光學靶靶點，依依各廠自自行設定定，沖出出板邊44個Sllot孔孔或其它它圖形工工具孔。 如圖44.7 4.若若是圓形形工具孔孔、即當當做鉚釘釘孔，內內層黑化化後，即即可以鉚鉚釘將內內層及膠膠片 鉚鉚合成冊冊，再去去進行無無梢壓板板。 4.2.5.22各層間間的對準準度 AA. 同同心圓的的觀念 aa. 利利用輔助助同心圓圓，可cchecck內層層上、下下的對位位度 b. 不同同內層同同心圓的的偏位表表示壓合合時候的的Shiift滑滑動 BB. 設設計原

28、則則 a.見見圖4.8 所所示 b.同心圓圓之設計計，其間間距為44mill，亦是是各層間間可容許許的對位位偏差,若超出出同心圓圓以外，則則此片可可能不良良。 cc.因壓壓合有RResiin CCuree過程故故pattterrn必須須有預先先放大的的設計才才能符合合最終產產品尺寸寸需求。 4.3 內層檢檢測 AOOI(簡簡單線路路採目視視) 電測(修補補)確確認 內內層板線線路成完完後,必必須保證證通路及及絕緣的的完整性性(innteggritty),即如同同單面板板一樣先先要仔細細檢查。因因一旦完完成壓合合後,不不幸仍有有缺陷時時,則已已為時太太晚,對對於高層層次板子子而言更更是必須須先逐一一保證其其各層品品質之良良好,始始能進行行壓合, 由於於高層板板漸多,內層板板的負擔擔加重,且線路路愈來愈愈細,萬萬一有漏漏失將會會造成壓壓合後的的昂貴損損失.傳傳統目視視外,自自動光學學檢查(AOII)之使使用在大大廠中已已非常普普遍, 利用電電腦將原原圖案牢牢記,再再配合特特殊波長長光線的的掃瞄,而快速速完美對對各層板板詳作檢檢查。但但AOII有其極極限,例例如細斷斷路及漏漏電(LLeakkagee)很難難找出,故各廠廠漸增加加短、斷斷路電性性測試。AAOI及及測試後後面有專專題,在在此不詳詳述. 內層層製作至至此完成成, 下下一流程程為壓合合.