PCB內層工藝實戰(zhàn)經驗總結報告.ppt

1、內層制程實戰(zhàn)經驗總結 總結人:李凡2011-5-1,內層制作流程,裁板,涂布,曝光,顯影,蝕刻,去膜,前處理,裁 板 工 序,按照設計規(guī)定要求,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,裁切后進行磨邊,圓角處理,防止刮傷. 2)考慮漲縮影響,裁切板送下制程前需烘烤. 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.化學處理法:以化學反應造成銅面微蝕 2.機械磨刷法:用灰色尼龍刷,進行磨刷,化學微蝕法,化學微蝕法只針對內層薄板(8mil以下)使用以避免薄板遭磨刷輪損壞。在這其中化學微蝕法也會搭配磨刷法一起針對外層板進行

2、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，提升品質。 化學微蝕法主要是SPS+H2SO4做為藥水成份,其微蝕速率控制在4060,刷 磨 法(Brush,利用磨刷輪均勻拋刷銅面使其平整且刷痕一致，并獲得均勻粗糙度，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，可作水破實驗加以驗證。(水破至少30秒,前處理重點,微蝕速率確認(4060 u) 微蝕速率 1、取二片10CM x10CM之基板走微蝕并烘干以微秤計秤 重得W1 2、同上二片基板再走微蝕并烘干以微秤計秤重得W2 3、(W1-W2)*213=微蝕速率(u) 水破測試(30 sec) 測試前處理后板面清潔程度。

3、板子從水中拿起需保持完整的水膜30 sec 板面無水痕 目視檢查上下板面不可有水痕殘留 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,設備簡介: 采用一種滾動涂布設備,利用圓柱形涂布輪帶動基板前進使基板兩面均勻涂上一層油墨,經過烤箱烘烤而達到即定要求,使用板厚度為0.13.0mm,流程介紹,清 潔,涂 布,清 潔,收 板,涂布作業(yè)條件: A.為防止灰塵之影響涂布室應控制無塵度,為細線路制造必須. B.涂布前基板表面必須先經前處理后使油墨得到良好附著力. C.涂布前油墨攪拌510分鐘,烘 干,涂 布 工 序,清潔機原理圖

4、,A,A.粘塵輪 B.粘塵紙 C.基板,清潔機的主要作用: 通過間接粘塵方法,除掉磨刷過的板面上的板面的銅粉及灰塵,使板面更清潔,達到涂布無塵的銅粉粒的效果,C,A,A,A,B,B,涂布前清潔處理,涂布原理,基板,油墨的粘度的高低決定油墨厚度,轉速越快,涂布厚度越厚,金屬刮刀與涂布輪松緊調節(jié)可改變涂油墨厚度,A1/A2:涂布輪 B1/B2:金屬刮刀,將油墨涂在橡膠輪上 C1/C2:油墨輸送,將從主油墨槽抽取的油墨送至各刮刀油墨槽內,涂布原理,烘干: A.利用發(fā)熱部件,使帶有溶劑的油墨板利用耐高溫的輸送帶傳輸,借用適宜溫度迅速將 PMA溶劑蒸發(fā)的過程. B.為保證板面的干凈度,必須對烤箱進行保養(yǎng)

5、清潔. 方法:1.用粘塵紙清潔輸送系統(tǒng)及烤箱內壁2 2.用吸塵器吸灰塵2 3.用氣槍吹出底下的灰塵,再用吸塵器吸或用粘 塵紙粘2 4.對各風扇過濾網(wǎng)進行清潔及更換2 涂布輔助工具 膜厚計:用來管控涂布厚度，膜厚要求2m,烘干與保養(yǎng),油墨涂布烘感后裸露在空氣燈光下，因受環(huán)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24小時為 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于銅面上，造成顯像不潔而形成短 路、殘銅,涂布烘干后至顯影前置放,1.油墨粘度量測(150180秒 3#流速杯測量) 2.烘箱溫度量測設

6、定 3.膜厚量測（膜厚控制在812m） 4.涂布品質確認,涂布重點,曝光原理 利用油墨的感光性,透過紫外光照射,把板面油墨由單體變成聚合體.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,曝光工序,曝光機,曝光能量：格，mj/cm2（到達油墨表面的能量）曝光照度：20mWatt(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)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%后需大于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,起始劑消耗,部分

7、聚合,飽和狀態(tài),曝光能量,UV 感光聚合過程,起始反應 I (initiation) UV R(活性自由基) + other 聚合反應 R + M(monomer) M + other M + M P (polymer) P + M P-M 終止反應 P-M1-M2 + P-M3-M4 P-M1-M2-M3-M4-P,干膜與油膜的分辯率對比,平行光,非平行光,油膜,干膜,Mylar,Mylar,曝光能量的測量,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

8、情形發(fā)生。首先將21階能量表置于底片線路圖形外的區(qū)域，一同與板子曝光及顯影，之后觀察21階能量表所顯現(xiàn)出的格數(shù)為何。油墨所需的曝光能量值皆由廠商提供,曝光能量的穩(wěn)定,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，代表曝光品質能提升，影響曝光品質最深乃是各項光學元件（內外水套、燈罩等）。因此一但發(fā)現(xiàn)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里，光學元件使用35年后就應評估更新以保持最佳的曝光效能，如果持續(xù)使用老舊品而愿更新，而這也表示曝光機的每日曝光

9、量將降低且曝光品質也易受影響,曝光重點,曝光能量的測試（57格） 曝光菲林及板面清結要做到位，減少定點不良 曝光首件檢查的力度應高平率,曝光工藝異常排除,顯 影 工 序,原理：利用顯影液之含弱堿性分子與阻劑的含酸分子,進行酸堿中和反應,阻劑經UV光照射后形成光聚合反應不再與堿性物質發(fā)生反應,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（顯影點范圍%） 顯影溫度:30 左右,顯影點,假設顯影槽長2m,傳輸速度為2m/min 油墨的完全顯影時間為:20s,0.6m,當板子到達顯影槽三分蘗之一時,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

10、都有一定的顯影點范圍如:30%-50%,則其顯影速度在2.0-3.2m/min之間,低于2.0會過顯影,高于3.2則會顯影不足,顯影點范圍越寬,油墨越好,30,2m,藥水組成,業(yè)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。較高藥液濃度可容許較高油墨負荷量，但較不易清洗干凈，且操作范圍(Operating Window)較?。环粗?，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。P.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,顯影溫度是影響顯影速度的最大變數(shù)，范

11、圍約在2832之間，需依油墨而定。由于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?shù)臏囟?；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范圍，而得到最佳顯影效果,油墨與藥液作用會產生膨脹作用(Swelling)，因此需要適當?shù)膲毫頉_掉表面已作用過的浮層，使干凈藥液能繼續(xù)與油墨產生作用，而不至于發(fā)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(wǎng),所謂硬水是指含鈣、鎂等礦物質成分超過150ppm一般自來水或地下水因含有礦物質及污垢（污垢的形成：自來水中的鈣、鎂與碳酸鈉反應形成碳酸鈣

12、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，最后導致顯影不潔。因此建議使用蒸餾水搭配碳酸鈉制成藥液，會是最佳選擇,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，一為圓錐型二為扇型。圓錐形特點是涵蓋的面積廣，雖可得到較佳的均勻性，但沖擊力小，易造成顯像不潔。而扇型噴嘴噴灑面積小，但沖擊力大，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(qū)需較高的藥液沖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(Overlap

13、ping)，以達到均勻且干凈的顯像效果,水質硬度,消泡劑的使用,適當?shù)南輨┯兄陲@像效果的提升，但油墨溶解于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： 避免使用會在槽壁留下油污的消泡劑(礦物油型)。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)。 避免使用含有硅(Silicone)成份的消泡劑，雖然含硅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(xiàn)象，而使得板子容易產生殘銅、短路品質問題(

14、含硅型,消泡劑的選擇,消泡劑的選擇建議選擇聚合分子型(PCG-PPG-PEG)，因為此種類型的消泡劑能在水中自行分解，對顯影藥水無污染反應,顯影后水洗,由于顯影液為堿性液體，本質上就是不易水洗干凈，而且當顯像液溶入油墨后，任何殘留在銅面上的顯像液都會形成殘渣(Scum)，造成蝕刻殘銅、短路。為確保水洗干凈應維持下列原則： 需有三道以上循環(huán)水洗槽。 每個水洗槽至少有兩根水洗管道，并以扇型噴嘴前后與上下交叉布置。 噴洗角度應互相重疊，且經常保持通暢。壓力保持在2030psi。 水洗槽全部長度應為顯影槽的3/4以上，須注意槽液負荷應與水洗時間成正比,顯影機的保養(yǎng),由于油墨在顯影機被顯影液(Na2CO

15、3)除去后，會形成殘渣留在溶液中，造成殘渣堵噴嘴及反沾的問題發(fā)生。為了杜絕上述問題的發(fā)生，我們必須對顯影槽內部及水洗段進行大保養(yǎng)。 以下就大保養(yǎng)程序做一介紹： 顯影槽保養(yǎng) 首先于建浴槽內加滿水，再添加兩包片堿并均勻攪拌之，隨后將藥液引入顯影槽內。若顯影槽有兩槽，則需重復上一動作。之后令其運轉120分鐘。 將上述藥液排出，并于兩槽顯影槽內各加入適量清水，令其運轉中60分種,清水洗完后，將其排出，并于建浴槽內加滿水，再添加兩桶純硫酸并均勻攪拌之，隨后將藥液引入顯影槽內。若顯影槽有兩個槽，則需重復上一動作。之后令其運轉120分鐘。 將上述藥液排出，并于兩槽顯影槽內各加入適量清水，令其運轉中60分鐘。 于建浴槽內加滿水，再添加1%純堿并均勻攪拌之，隨后將藥液