pcb制造流程及说明(doc98)-生产制度表格(编辑修改稿)

pcb制造流程及说明(doc98)-生产制度表格(编辑修改稿)内容摘要：

E. FR4 难燃性环氧树脂 传统的环氧树脂遇到高温着火后若无外在因素予以扑灭时， 会不停的一直燃烧下去直到分子中的碳氢氧或氮燃烧完毕为止。 若在其分子中以溴取代了氢的位置， 使可燃的碳氢键化合物一部份改换成不可燃的碳溴键化合物则可大大的降低其可燃性。 此种加溴之树脂难燃性自然增强很多，但却降低了树脂与铜皮以及玻璃间的黏着力，而且万一着 火后更会放出剧毒的溴气，会带来的不良后果。 高性能环氧树脂 (Multifunctional Epoxy) 传统的 FR4 对今日高性能的线路板而言已经力不从心了， 故有各种不同的树脂与原有的环氧树脂混合以提升其基板之各种性质， A. Novolac 最早被引进的是酚醛树脂中的一种叫 Novolac 者 ,由 Novolac 与环氧氯丙烷所形成的酯类称为 Epoxy Novolacs，见图 之反应式 . 将此种聚合物混入 FR4 之树脂， 可大大改善其抗水性、抗化性及尺寸安定 性 , Tg 也随之提高，缺点是酚醛树脂本身的硬度及脆性都很高而易钻头，加之抗化性能力增强 ,对于因钻孔而造成的胶渣 (Smear) 不易除去而造成多层板 PTH 制程之困扰。 B. Tetrafunctional Epoxy 另一种常被添加于 FR4 中的是所谓 四功能的环氧树脂 (Tetrafunctional Epoxy Resin ).其与传统 双功能 环氧树脂不同之处是具立体空间架桥 ,见图 ， Tg 较高能抗较差的热环境，且抗溶剂性、抗化性、抗湿性及尺寸安定性也好很多，而且不 会发生像 Novolac 那样的缺点。 最早是美国一家叫 Polyclad 的基板厂所引进的。 四功能比起 Novolac来还有一种优点就是有更好的均匀混合。 为保持多层板除胶渣的方便起见，此种四功能的基板在钻孔后最好在烤箱中以 160 ℃烤 24 小时 , 使孔壁露出的树脂产生氧化作用，氧化后的树脂较容易被蚀除，而且也增加树脂进一步的架桥聚合 ,对后来的制程也有帮助。 因为脆性的关系 , 钻孔要特别注意 . 上述两种添加树脂都无法溴化 ,故加入一般 FR4 中会降低其难燃性 . 聚亚醯胺树脂 Polyimide(PI) A. 成份 主要由 Bismaleimide 及 Methylene Dianiline 反应而成的聚合物 ,见图 . B. 优点 电路板对温度的适应会愈来愈重要，某些特殊高温用途的板子，已非环氧树脂所能胜任，传统式 FR4 的 Tg 约 120℃ 左右，即使高功能的 FR4 也只到达 180190 ℃，比起聚亚醯胺的 260 ℃ 还有一大段距离 .PI 在高温下所表现的良好性质 ,如良好的挠性、铜箔抗撕强度、抗化性、介电性、尺寸安定性皆远优于 FR4。 钻孔时不容易产生胶渣 ，对内层企业 ()大量管理资料下载 PCB 制造流程及說明 12 与孔壁之接通性自然比 FR4 好。 而且由于耐热性良好，其尺寸之变化甚少，以 X 及 Y方向之变化而言，对细线路更为有利，不致因膨胀太大而降低了与铜皮之间的附着力。 就 Z 方向而言可大大的减少孔壁铜层断裂的机会。 C. 缺点 : ，不易达到 UL94 V0 的难燃要求。 ，或与铜箔之间的黏着力较差，不如环氧树脂那么强，而且挠性也较差。 ，有吸湿性 (Hygroscopic), 而黏着性、延性又都很差。 (Varnish,又称生胶水 ,液态树脂称之 )中所使用的溶剂之沸点较高，不易赶完，容易产生高温下分层的现象。 而且流动性不好 ,压合不易填 满死角。 FR4 的 23 倍，故只有军用板或 Rigid Flex 板才用的起。 在美军规范 MILP13949H 中 , 聚亚醯胺树脂基板代号为 GI. 聚四氟乙烯 (PTFE) 全名为 Polyterafluoroethylene ,分子式见图 . 以之抽丝作 PTFE 纤维的商品名为 Teflon 铁弗龙 ,其最大的特点是阻抗很高 (Impedance) 对高频微波 (microwave) 通信用途上是无法取代的，美军规范赋与 GT、 GX、及 GY 三种材料代字 ,皆为玻纤补强 type，其商用基板是由 3M 公司所制，目前这种材料尚无法大量投入生产，其原因有 : A. PTFE 树脂与玻璃纤维间的附着力问题； 此树脂很难渗入玻璃束中，因其抗化性特强，许多湿式制程中都无法使其反应及活化，在做镀通孔时所得之铜孔壁无法固着在底材上，很难通过 MILP55110E 中 之固 着强度试验。 由于玻璃束未能被树脂填满，很容易在做镀通孔时造成玻璃中渗铜 (Wicking) 的出现，影响板子的可信赖度。 B. 此四氟乙烯材料分子结构，非常强劲无法用一般机械或化学法加以攻击， 做蚀回时只有用电浆法 . C. Tg 很低只有 19 度 c, 故在常温时呈可挠性， 也使线路的附着力及尺寸安定性不好。 表为四种不同树脂制造的基板性质的比较 . BT/EPOXY 树脂 BT 树脂也是一种热固型树脂，是日本三菱瓦斯化成公司 (Mitsubishi Gas Chemical Co.)在 1980 年研制成功。 是由 Bismaleimide 及 Trigzine Resin monomer 二者反应聚合而成。 其反应式见图。 BT 树脂通常和环氧树脂混合而制成基板。 A. 优点 a. Tg点高达 180℃，耐热性非常好， BT 作成之板材，铜箔的抗撕强度 (peel Strength)，企业 ()大量管理资料下载 PCB 制造流程及說明 13 挠性强度亦非常理想钻孔后的胶渣 (Smear)甚少 b. 可进行难燃处理，以达到 UL94V0 的要求 c. 介质常数及散逸因子小，因此对于高频及高速传输的电路板非常有利。 d. 耐化性 ，抗溶剂性良好 e. 绝缘性佳 B. 应用 a. COB 设计的电路板 由于 wire bonding过程的高温，会使板子表面变软而致打线失败。 BT/EPOXY 高性能板材可克服此点。 b. BGA ,PGA, MCMLs 等半导体封装载板 半导体封装测试中，有两个很重要的常见问题，一是漏电现象，或称 CAF(Conductive Anodic Filament),一是爆米花现象 (受湿气及高温冲 击 )。 这两点也是 BT/EPOXY 板材可以避免的。 Cyanate Ester Resin 1970 年开始应用于 PCB 基材，目前 Chiba Geigy有制作此类树脂。 其反应式如图。 A. 优点 a. Tg可达 250℃，使用于非常厚之多层板 b. 极低的介电常数 (~)可应用于高速产品。 B. 问题 a. 硬化后脆度高 . b. 对湿度敏感，甚至可能和水起反应 . 玻璃纤维 前言 玻璃纤维 (Fiberglass)在 PCB 基板中的功用，是作为补强材料。 基板的补强材料尚有其它种，如纸质基 板的纸材， Kelvar(Polyamide 聚醯胺 )纤维，以及石英 (Quartz)纤维。 本节仅讨论最大宗的玻璃纤维。 玻璃 (Glass)本身是一种混合物，其组成见表它是一些无机物经高温融熔合而成，再经抽丝冷却而成一种非结晶结构的坚硬物体。 此物质的使用，已有数千年的历史。 做成纤维状使用则可追溯至 17 世纪。 真正大量做商用产品，则是由 OwenIllinois 及 Corning Glass Works 两家公司其共同的研究努力后，组合成 OwensCorning Fiberglas Corporation 于 1939年正式生产制造。 玻璃纤维布 玻璃纤维的制成可分两种，一种是连续式 (Continuous)的纤维另一种则是不连续式企业 ()大量管理资料下载 PCB 制造流程及說明 14 (discontinuous)的纤维前者即用于织成玻璃布 (Fabric)，后者则做成片状之玻璃席 (Mat)。 FR4等基材，即是使用前者， CEM3 基材，则采用后者玻璃席。 A. 玻璃纤维的特性 原始融熔态玻璃的组成成份不同，会影响玻璃纤维的特性，不同组成所呈现的差异，表中有详细的区别，而且各有独特及不同应用之处。 按组成的不同 (见表 )，玻璃的等级可分四种 商品： A 级为高碱性， C 级为抗化性， E 级为电子用途， S 级为高强度。 电路板中所用的就是 E 级玻璃，主要是其介电性质优于其它三种。 －玻璃纤维一些共同的特性如下所述： ：和其它纺织用纤维比较，玻璃有极高强度。 在某些应用上，其强度 /重量比甚至超过铁丝。 ：玻璃纤维为无机物，因此不会燃烧 ：可耐大部份的化学品，也不为霉菌，细菌的渗入及昆虫的功击。 ：玻璃并不吸水，即使在很潮湿的环境，依然保持它的机械强度。 ：玻纤有很 低的熬线性膨胀系数，及高的热导系数，因此在高温环境下有极佳的表现。 ：由于玻璃纤维的不导电性，是一个很好的绝缘物质的选择。 PCB 基材所选择使用的 E 级玻璃，最主要的是其非常优秀的抗水性。 因此在非常潮湿，恶劣的环境下，仍然保有非常好的电性及物性一如尺寸稳定度。 －玻纤布的制作： 玻璃纤维布的制作，是一系列专业且投资全额庞大的制程本章略而不谈． 铜箔 (copper foil) 早期线路的设计粗粗宽宽的 ,厚度要求亦不挑剔 ,但演变至今日线宽 3,4mil,甚至更细 (现国内已有工厂开发 1 mil 线宽 ),电阻要求严苛 .抗撕强度 ,表面 Profile 等也都详加规定 .所以对铜箔发展的现况及驱势就必须进一步了解 . 传统铜箔 辗轧法 (Rolledor Wrought Method) 是将铜块经多次辗轧制作而成，其所辗出之宽度受到技术限制很难达到标准尺寸基板的要求 (3 呎 *4 呎 ) ,而且很容易在辗制过程中造成报废，因表面粗糙度不够 ,所以与树脂之结合能力比较不好，而且制造过程中所受应力需要做热处理之回火轫化 (Heat treatment or Annealing),故其成本较高。 企业 ()大量管理资料下载 PCB 制造流程及說明 15 A. 优点 . a. 延展性 Ductility高 ,对 FPC 使用于动态环境下 ,信赖度极佳 . b. 低的表面棱线 Lowprofile Surface,对于一些 Microwave 电子应用是一利基 . B. 缺点 . a. 和基材的附着力不好 . b. 成本较高 . c. 因技术问题 ,宽度受限 . 电镀法 (Electrodeposited Method) 最常使用于基板上的铜箔就是 ED 铜 .利用各 种废弃之电线电缆熔解成硫酸铜镀液，在殊特深入地下的大型镀槽中，阴阳极距非常短 ,以非常高的速度冲动镀液，以 600 ASF 之高电流密度，将柱状 (Columnar) 结晶的铜层镀在表面非常光滑又经钝化的 (passivated) 不锈钢大桶状之转胴轮上 (Drum)，因钝化处理过的不锈钢胴轮上对铜层之附着力并不好，故镀面可自转轮上撕下，如此所镀得的连续铜层 ,可由转轮速度，电流密度而得不同厚度之铜箔，贴在转胴之光滑铜箔表面称为光面 (Drum side ), 另一面对镀液之粗糙结晶表面称为毛面 (Matte side) .此种铜箔 : A. 优点 a. 价格便宜 . b. 可有各种尺寸与厚度 . B. 缺点 . a. 延展性差 , b. 应力极高无法挠曲又很容易折断 . 厚度单位 一般生产铜箔业者为计算成本 , 方便订价，多以每平方呎之重量做为厚度之计算单位， 如 Ounce (oz)的定义是一平方呎面积单面覆盖铜箔重量 1 oz ()的铜层厚度 .经单位换算 35 微米 (micron)或 mil. 一般厚度 1 oz 及 1/2 oz而超薄铜箔 可达 1/4 oz,或更低 . 新式铜箔介绍及研发方向 超薄铜箔 一般所说的薄铜箔是指 oz ( micron ) 以下，表三种厚度则称超薄铜箔 3/8 oz 以下因本身太薄很不容易操作故需要另加载体 (Carrier) 才能做各种操作 (称复合式 copper foil),否则很容易造成损伤。 所用之载体有两类，一类是以传统 ED 铜箔为载体 ,厚约 ,厚度约 3 . 超薄铜箔最 不易克服的问题就是 针孔 或 疏孔 (Porosity)，因厚度太薄 ,电镀企业 ()大量管理资料下载 PCB 制造流程及說明 16 时无法将疏孔完全填满 .补救。