發料裁板
製程:內層板發料裁板作業
目的:將上游工廠生產大面積(48”*42”)基板以自動裁板機鋸切成所需要之尺寸(例:24”*21”)
流程
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依生產流程單規定之發料尺寸,輸入程式並檢查機台與鋸片狀況
基板疊放整齊先予以修邊,裁出板材基本面
自動裁板機按輸入程式數據,自動作業裁出需求規格
裁出完成板材之板邊burr以細砂紙研磨後送交內層前處理
內層製程
製程(一):前處理
目的:去除板面之油漬、鉻、鋅等,並使銅面具有良好之粗糙度。
流程:
微蝕:微蝕槽(H2SO4/H2O2,SPS/H2SO4)→水洗(CT水)→烘乾
電解脫脂:電解槽(NaOH、KOH) →水洗(CT水)→酸洗(HCL)→水洗-→烘乾
製程(二):壓膜
壓膜機
目的:以熱壓滾輪將DRY FILM(UV光阻劑)均勻覆蓋於銅箔基板上
壓膜後的基板
製程(三):曝光
目的:以UV光照射使底片之線路成像於基板之乾膜上
原理: D/F之光起始劑 → 照光(UV) → 自由基 → 聚合反應 & 交聯反應 → 線路成像
製程(四):顯影、蝕銅、去膜連線
1. 顯影:以 1% Na2CO3 沖淋,使未成像(CURING)之乾膜溶於鹼液中, 並以CT水沖洗板面, 將殘留在板面之乾膜屑清除。
2. 蝕刻:以蝕刻液(CuCL2、HCL、H2O2)來咬蝕未被乾膜覆蓋之裸銅,使不須要之銅層被除去,僅留下必須的線路圖案。
3. 去膜:以 3% 之 NaOH 將留在線路上之乾膜完全去除,內層板即成形
內層蝕刻線
蝕刻、去膜後的內層板
製程(五):內層板沖孔作業
目的:確保內層生產板靶位之準確性,作為鉚合,壓板等製程 TOOLING HOLE 配合 。
流程:
視生產板子料號,尺寸調整沖設備 (OPTI-LINE沖孔機) 之上,下沖模於正確位置。
設定操作參數,以手動測試第一片板子,定位後沖孔,檢查是否準確。
設定OK,檢查無誤則由入料端自動送生產板進入沖孔內 CCD 自動系統作業。
氧化處理
製程:氧化(BLACK OXIDE)
目的:
粗化金屬銅面以增加與膠片材料間的結合力。
避免金屬銅面與膠片材料在高溫高壓的壓合過程中樹脂內DICYS與金屬銅發生氧化反應而生成水,因而使結合不良。
流程:
鹼洗(H2O+KOH):去除板面殘留油脂(皂化)
酸洗(H2SO4)
微蝕(H2O2 ,H2SO4 ,CuSO4):增加銅面粗糙度
預浸(NaOH):中和板面的酸
氧化(NaOH ,NaClO2):氧化生長成氧化銅絨毛
還原(NaOH ,DMAB):以DMAB將氧化銅還原成氧化亞銅,絨毛長度不變(80% Cu2O ,20% CuO)
抗氧化(NPR ,stabilizer):避免Cu2O氧化成CuO
氧化處理線 氧化處理後的內層板
壓合簡介
製程:壓板
目的: 接續內層製程,將已進行Image Transfer 之內層Thin Core透過熱壓製程將其結合成多層板
流程:
疊合
1. 疊合:將氧化後之內層板與B-Stage之Epoxy以及最外層之Cu Foil疊合成壓合單元
2. 壓合:利用高溫(180℃)高壓(480 Psi)將B-Stage之Epoxy轉化成C-Stage,提供層間機械結合力與層間所需之介電層厚度
壓板機 壓合後的多層板
2. 後處理:利用X-Ray鑽孔機鑽出後續鑽孔製程所需之基準工具孔
鑽孔製程
製程:鑽孔
目的: 為使電路板之線路導通及插件,必須有導通孔及插孔.這些孔必須以高精密之鑽孔製程來產生,而鑽孔在PCB流程為重要製程之一。
原理:
進刀速Feed(IPM)及轉速Speed(KRPM):此兩者對孔壁品質有決定性之影響。若二者搭配不好則孔壁會有粗糙(Roughness),膠渣(Smear),毛邊(Burr),釘頭(Nailhead)等缺點。
IPM=>Inch Per Minute ; RPM=>Rev Per Minute
進刀量Chip load:每分鐘鑽入之深度即Chip load=>IPM/RPM
板子之疊高片數(Stack Height):將板子多片疊高,再以PIN固定,以提高生產量。
鑽針Drill bit:一般鑽頭切削性能與其幾何形狀有相當的關係,基本要求為螺旋角(Helix Angle)要大,鑽尖角(Point Angle)127±7,排屑溝表面需光滑銳利。另外為延長鑽頭壽命,鑽1000~2000孔後,需進行研磨才可再使用。
面板Entry與墊板Backup:面板之作用為防止板面損傷,減少毛邊,鑽針之定位及幫助散熱。墊板之作用為防止檯面損傷,減少毛邊,幫助散熱。
鑽孔機之精確度:鑽孔機之精確度將影響孔位之準確度。其X,Y軸定位準度應在±002"之內。
分段鑽:鑽小孔時若採一段鑽,因排屑量急增鑽頭易被阻塞而造成斷針。使用分段將孔鑽透可改善排屑,斷針及精確度不良之缺點。
流程: 製作鑽孔程式→上PIN→貼膠→鑽孔→撕膠分板→下PIN→IPQC
鑽孔機 鑽孔後的多層板
PTH & 全板鍍銅製程
製程: 化學鍍銅 & 一次銅
目的: 將孔內非導體利用無電鍍方式使孔導通,並利用電鍍方式加厚孔銅及面銅厚度
流程:
清潔、整孔:清潔版面油脂,除去孔內雜質;利用介面活性劑使孔壁內環氧樹脂及玻璃纖維上附一層正電的薄膜
微蝕(H2SO4+Na2S2O8):除去氧化並咬蝕銅面使之粗糙,使鍍銅時接合力更好
酸洗:去除微蝕後之過硫酸錯合物
預浸:防止酸性物質帶入活化槽
活化(催化劑):使錫膠體附著於孔壁,利用錫鈀膠體外有氯離子團(負電)和孔壁介面活性劑(正電)形成凡得瓦力鍵結
加速劑:剝除板面及孔內之錫膠體層,使裸露出來之鈀層易與化學銅附著
化學銅(甲醛+Cu2++NaOH):利用甲醛當還原劑、當催化劑,在鹼性藥液中把Cu2還原成Cu附在表面上
Pd2+Sn2=>Pd+Sn4+
電鍍一次銅:加厚孔銅及面銅厚度
CuSO4+2HCHO+4NaOH => Cu+2HCO2Na+H2+2H2O+Na2SO4
化學鍍銅 & 一次銅 化學鍍銅 & 一次銅後的多層板
外層製程
製程:外層
目的:針對印刷電路板最外兩面進行圖案製作之流程
原理:
於PTH (PLATING THROUGH HOLE) 後,進入外層流程,因銅面滯留於空氣中易與氧產生氧化銅,或殘留有未除盡之電鍍藥液,藉由前處理之清潔效果,一則可去除板面上之各種髒點,二則可增加板面粗糙鍍 (ROUGHNESS)供感光膜於附著時,有更佳之接觸面積,而增加附著力,以防止鍍線路時產生電鍍液滲透進入,而造成短路
前處理過後之板,送入無塵室內,因感光膜之厚度均相當薄,若於覆蓋感光膜前有微小顆粒附著於其上,可造成顯影後斷路,另則因感光膜對光相當敏感,及存放溫度若過高易造成流膠現象,故必須藉由無塵室控制溫度,溼度,黃光及落塵量。目前市場上最常使用多為乾膜熱壓,乾膜操作,製程控制,存放相當方便,但原料利用率較少及事業廢棄物較多價格亦較貴,然目前仍在市場佔有相當比例。而未來市場產品導向朝細線路發展,此時乾膜必須更薄,在乾膜製作上必更不易,故成本相對提高,故應朝向液態感光膜,發展塗布更薄之感光劑於銅面上,相對也必須使用更高等級之無塵室。
壓有感光膜之板在經由產生約波長為 365nm 之 UV 光感應後,會產生圖形於感光膜上,此時由乾膜特性可看出顏色不同,而提供線上人員初步檢驗,放置 15 分鐘後,進行顯影,此時顯影液之控制便相當重要,因控制不當輕則必須重做,嚴重則造成報廢,然因各家使用之乾膜不同,且顯影藥液亦不同,故必須藉由負責之製程工程人員找出最佳之操作參數。
流程:
前處理 (浮石粉,刷磨,化學藥液):
達清潔印刷電路板面之效果,以增加感光膜附著之能力
壓膜(熱壓乾膜,ED、Coating液態膜):
利用感光膜附著於印刷電路板面,以提供影像轉移之用
曝光:
利用感光膜之特性(僅接受固定能階之波長),將產品需求規格製作成底片,經由照相曝光原理,達影像轉移之效果
顯影(鹼性藥液如 NaOH ,酸性藥液):
利用感光膜經曝光機後產生感光反應部份或未感光反應部份(此必須依感光膜之特性),可溶解於特殊之溶劑內,可製作出需求之圖形
線路鍍銅
製程:二次銅
目的:補足一次銅孔銅及面銅線路厚度,達客戶要求
流程:
去油脂(介面活性劑):
清除板面油脂,增加電鍍銅附著力,同時使線路上之scum硬化縮小
微蝕 (H2SO4+Na2S2O8):
咬銅使線路上之銅 rough,易於電鍍;同時使線路上之 scum 剝離
酸洗 (H2SO4):
預浸,與電鍍液保持相同酸度;同時去除銅線路上之氧化膜
鍍二次銅(CuSO4 solution,陽極為銅球):
增加銅厚
鍍錫:
在銅線上鍍錫作為 Etching Resistor,使在蝕銅時避免咬蝕到銅線路
去膜蝕銅剝錫
製程:去膜蝕銅剝錫
目的:利用蝕刻方式咬去多餘面銅使線路成形
流程:
去膜 (KOH):
去除鍍二次銅時之 Plating Resistor
蝕銅( Cu2++NH4OH+NH4Cl):
利用 Cu(NH4)4Cl2 去攻擊沒有錫保護的銅面,只留下鍍一層錫的銅線路
去膜、蝕銅
去膜、蝕銅後的多層板
3. 剝錫( HNO3+護銅劑):
利用硝酸剝去在銅線路上之錫,使銅線路成形
剝錫 剝錫後
剖面圖
後製程表面處理
製程(一):文字印刷
目的:PCB表面用絲網印刷,印出電子零件符號表示其按裝位置。
流程:架網→對位→油墨→印刷→烘烤
文字印刷
製程(二):TCP印刷
目的: 在 PCB SMT PAD 上印上鍚膏 , 以利積體電路 (IC) 焊接。
流程: 鍚膏在 SUPER SOLDER 設備產生之熱源 , 使鍚膏在板面產生聚合再利用藥液清洗 , 在 SMT PAD 上留下鍚 , 洗去助焊物質而成型 。
製程(三):ENTEK (有機層塗覆)
目的: 是屬於有機保焊膜類(OSP;Organic Solderability Preservatives),主要是利用凡得瓦力於銅面形成一層有機薄膜,避免銅面氧化,亦為Soldering Interface。
原理:
脫脂:利用清潔劑對銅面進行去油脂及清潔銅面的工作。
ENTEK:主成份為 BTA(Benzotriazole) ;含有偶氮原子,此種偶氮原子只能與銅金屬形成一種單層 " 有機金屬錯化物 " ,能使銅面得到保護,但所形成的膜較薄。
PREFLUX:主成份為 ABI(Imidazole) ;其原理與 ENTEK 相同,但 ABI 能再加掛 5~9 個碳原子;因此所形成的有機膜較厚,約 0.2~0.5um 。
流程:
脫脂 => 水洗 => 微蝕(SPS) => 水洗 => 酸洗 (H2SO4) => 水洗 => ENK/PFX => 水洗 => 乾燥
製程(四):噴錫(HASL)
目的: 將錫/鉛 (Sn/Pb 比例 63/37)融熔,再經過熱風平整錫面,鍚覆蓋於銅面上,主要目的為提供Soldering Interface。
原理:
微蝕(SPS):主成份為過硫酸鈉(Na2S2O8),增加銅表面的粗糙度,並去除銅面氧化物。
酸洗(H2SO4):去除銅面氧化物。
上松香(Flux):主要為界面活性劑,於高溫時HBr會汽化,活化銅面。
HASL(噴錫):將融熔錫/鉛Wetting在銅面上,並利用熱風(183。C 以上)整平。
流程:
微蝕(SPS) => 水洗 => 酸洗 (H2SO4) => 水洗 => 烘乾 => 上松香(Flux) => HASL(噴錫) => 水洗 => 刷磨 => 水洗 => 烘乾
水平噴錫機
剖面圖
製程(五):融錫(FUSING)
目的: 主要是將噴錫所產生的一些缺點,如錫橋、錫角,利用溫度及甘油的表面張力將板子的錫重融,消除錫橋、錫角,避免短路的危險。
流程:
熱甘油 => 冷甘油 => 水洗 => 刷磨 => 水洗 => 乾燥
製程(六):鍍金(GOLD PLATING)
目的:
作為良好的抗腐蝕、抗氧化。
具良好導電,並可提供焊接。
流程:
Gold Finger Process Flow
A.剝錫段:電解剝錫 --> 水洗 --> 剝錫 --> 水洗*2 --> 乾燥
B.鍍鎳金線:刷磨 --> 水洗*2 --> 活化 --> 水洗*2 --> 鍍鎳 -->水洗*4 --> 預鍍金 --> 水洗 --> 鍍金 --> 水洗*3 --> 熱水洗 --> 乾燥
Immersion Gold Process Flow
去油脂 --> 水洗*2 --> 微蝕 --> 水洗*2 --> 浸酸 --> 水洗*2 --> 預浸 --> 活化 --> 水洗*3 --> 無電解鎳 --> 水洗*2 --> 浸酸 --> 水洗*3 --> 無電解金 --> 水洗*3 --> 熱水洗 --> 烘乾
鍍鎳金線
成型製程
製程:成型
目的:將多片排板,分切成單一片板,並切出 SLOT 內槽
項目:
切型→切外型,SLOT內槽:利用高速旋轉的切刀(如附圖一),及可精確控制X,Y軸位移的床台,切割電路板外型、內槽。
V-CUT→板邊切 V型槽:利用二組上下刀,經輸送帶,帶過二組上下刀,即完成切割。
斜邊→金手指切斜邊:利用一固定SPINDLE ,帶一高速旋轉斜邊刀,經輸送帶,將板子帶過斜邊刀,即完成斜邊。
清洗→清洗板面,孔內粉塵:利用高壓噴水頭,將板面粉塵洗掉。
流程:
切型→斜邊∕斜邊→清洗→檢驗