PCB制造流程的管理演变

1、PCB制造流程及说明一. PCB演变 1.1 PCB扮演的角色PCBB的功能能为提供供完成第第一层级级构装的的组件与与其它必必须的电电子电路路零件接接 合的基基地，以以组成一一个具特特定功能能的模块块或成品品。所以以PCBB在整个个电子产产 品中，扮扮演了整整合连结结总其成成所有功功能的角角色，也也因此时时常电子子产品功功能故 障时，最最先被质质疑往往往就是PPCB。图图1.11是电子子构装层层级区分分示意。1.2 PPCB的的演变1.早早于19903年年Mr. Allberrt HHansson首首创利用用线路(Cirrcuiit)观观念应用用于电话话交换机机系统。它它是用金金属箔予予以切割

2、割成线路路导体，将将之黏着着于石蜡蜡纸上，上上面同样样贴上一一层石蜡蜡纸，成成了现今今PCBB的机构构雏型。见见图1.2 2. 至19336年，Drr Paaul Eissnerr真正发发明了PPCB的的制作技技术，也也发表多多项专利利。而今今日之pprinnt-eetchh (pphotto iimagge ttrannsfeer)的的技术，就就是沿袭袭其发明明而来的的。 1.3 PPCB种种类及制制法在材料料、层次次、制程程上的多多样化以以适 合 不同的的电子产产品及其其特殊需需求。 以下就就归纳一一些通用用的区别别办法，来来简单介介绍PCCB的分分类以及及它的制制造方 法。 1.3.11

3、 PCCB种类类A. 以材质质分 aa. 有有机材质质 酚酚醛树脂脂、玻璃璃纤维/环氧树树脂、PPolyyamiide、BT/Epooxy等等皆属之之。 bb. 无无机材质质 铝铝、Cooppeer IInveer-ccoppper、cerramiic等皆皆属之。主主要取其其散热功功能 B. 以成品品软硬区区分 aa. 硬硬板 RRigiid PPCB bb.软板板 Fllexiiblee PCCB 见见图1.3 cc.软硬硬板 RRigiid-FFlexx PCCB 见见图1.4 C. 以结构构分 aa.单面面板 见图1.5 bb.双面面板 见图1.6 cc.多层层板 见图1.7 D. 依用

4、途途分：通信/耗用性性电子/军用/计算机机/半导体体/电测板板,见图1.8 BBGA. 另另有一种种射出成成型的立立体PCCB，因使用用少，不在此此介绍。1.3.22制造方方法介绍绍A. 减除法法，其流程程见图11.9 B. 加成法法，又可可分半加加成与全全加成法法，见图图1.110 11.111C. 尚有其其它因应应IC封装装的变革革延伸而而出的一一些先进进制程，本本光盘仅仅提及但但不详加加介绍，因因有许多多尚属机机密也不不易取得得，或者者成熟度度尚不够够。 本光盘盘以传统统负片多多层板的的制程为为主轴，深深入浅出出的介绍绍各个制制程，再再辅以先先进技术术的观念念来探讨讨未来的的PCBB走势

5、。二.制前准准备2.1.前前言台湾PPCB产产业属性性，几乎乎是以，也也就是受受客户委委托制作作空板（Bare Board）而已，不像美国，很多PCB Shop是包括了线路设计，空板制作以及装配(Assembly)的Turn-Key业务。以前，只要客户提供的原始数据如Drawing, Artwork, Specification，再以手动翻片、排版、打带等作业，即可进行制作，但近年由于电子产品日趋轻薄短小，PCB的制造面临了几个挑战:（1）薄板（2）高密度（3）高性能（4）高速 ( 5 ) 产品周期缩短（6）降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具，现在己被计算机、工作软件及激光

6、绘图机所取代。过去，以手工排版，或者还需要Micro-Modifier来修正尺寸等费时耗工的作业，今天只要在CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，就可以依设计规则或DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化不同的生产条件。同时可以output 如钻孔、成型、测试治具等资料。2.2.相相关名词词的定义义与解说说 A Gerrberr fiile这是一一个从PPCB CADD软件输输出的数数据文件件做为光光绘图语语言。119600年代一一家名叫叫Gerrberr Sccienntiffic（现现在叫

7、GGerbber Sysstemm）专业业做绘图图机的美美国公司司所发展展出的格格式，尔尔后二十十年，行行销于世世界四十十多个国国家。几几乎所有有CADD系统的的发展，也也都依此此格式作作其Ouutpuut DDataa，直接接输入绘绘图机就就可绘出出Draawinng或Fillm，因因此Geerbeer FFormmat成成了电子子业界的的公认标标准。B. RSS-2774D是Geerbeer FFormmat的的正式名名称，正正确称呼呼是EIIA SSTANNDARRD RRS-2274DD(Ellecttronnic Inddusttriees AAssoociaatioon)主主要两大

8、大组成：1.FFuncctioon CCodee：如G coddes, D coddes, M coddes 等。2.Cooordiinatte ddataa：定义义图像（imaging） C. RSS-2774X 是RSS-2774D的的延伸版版本，除除RS-2744D之Codde 以以外，包包括RSS-2774X Parrameeterrs，或或称整个个exttendded Gerrberr foormaat它以以两个字字母为组组合，定定义了绘绘图过程程的一些些特性。 D. IPPC-3350 IPCC-3550是IPCC发展出出来的一一套neeutrral forrmatt,可以以很容易

9、易由PCCB CCAD/CAMM产生,然后依依此系统统,PCCB SSHOPP 再产产生NCC Drrilll Prrogrram,Nettlisst,并并可直接接输入LLaseer PPlottterr绘制底底片. E. Laaserr Pllottter 见图22.1,输入Geerbeer fformmat或或IPCC 3550 fformmat以以绘制AArtwworkk F. Appertturee Liist andd D-Coddes 见表 2.11 及图图2.22,举一一简单实实例来说说明两者者关系, Appertturee的定义义亦见图图2.11 2.3.制制前设计计流程： 2

10、.3.11客户必必须提供供的数据据：电子厂厂或装配配工厂，委委托PCCB SSHOPP生产空空板（BBaree Booardd）时，必必须提供供下列数数据以供供制作。见见表料号号数据表表-供制前前设计使使用. 上表数据是是必备项项目，有有时客户户会提供供一片样样品, 一份零零件图，一一份保证证书（保保证制程程中使用用之原物物料、耗耗料等不不含某些些有毒物物质）等等。这些些额外数数据，厂厂商须自自行判断断其重要要性，以以免误了了商机。2.3.22 .资料料审查面对这这么多的的数据，制制前设计计工程师师接下来来所要进进行的工工作程序序与重点点，如下下所述。A. 审审查客户户的产品品规格，是是否厂内

11、内制程能能力可及及，审查查项目见见承接料料号制程程能力检检查表.B.原物物料需求求（BOOM-BBilll off Maaterriall）根据上上述资料料审查分分析后，由由BOMM的展开开，来决决定原物物料的厂厂牌、种种类及规规格。主主要的原原物料包包括了：基板（Laminate）、胶片（Prepreg）、铜箔（Copper foil）、防焊油墨（Solder Mask）、文字油墨（Legend）等。另外客户对于Finish的规定,将影响流程的选择,当然会有不同的物料需求与规格，例如：软、硬金、喷钖、OSP等。 表归纳纳客户规规范中，可可能影响响原物料料选择的的因素。 C. 上上述乃属属新数

12、据据的审查查, 审查查完毕进进行样品品的制作作.若是旧旧资料,则须Chheckk有无户户ECOO (EEngiineeerinng CChannge Ordder) .再再进行审审查. D.排版版排版的的尺寸选选择将影影响该料料号的获获利率。因因为基板板是主要要原料成成本（排排版最佳佳化，可可减少板板材浪费费）；而而适当排排版可提提高生产产力并降降低不良良率。有些工工厂认为为固定某某些工作作尺寸可可以符合合最大生生产力，但但原物料料成本增增加很多多.下列是是一些考考虑的方方向：一般制作成成本，直直、间接接原物料料约占总总成本330660%，包包含了基基板、胶胶片、铜铜箔、防防焊、干干膜、钻钻头

13、、重重金属（铜铜、钖、铅铅），化化学耗品品等。而而这些原原物料的的耗用，直直接和排排版尺寸寸恰当与与否有关关系。大大部份电电子厂做做线路LLayoout时时，会做做连片设设计，以以使装配配时能有有最高的的生产力力。因此此，PCCB工厂厂之制前前设计人人员，应应和客户户密切沟沟通，以以使连片片Layyoutt的尺寸寸能在排排版成工工作PAANELL时可有有最佳的的利用率率。要计计算最恰恰当的排排版，须须考虑以以下几个个因素。a.基基材裁切切最少刀刀数与最最大使用用率（裁裁切方式式与磨边边处理须须考虑进进去）。b.铜铜箔、胶胶片与干干膜的使使用尺寸寸与工作作PANNEL的的尺寸须须搭配良良好，以以

14、免浪费费。c.连连片时，piece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。d.各各制程可可能的最最大尺寸寸限制或或有效工工作区尺尺寸.e.不不同产品品结构有有不同制制作流程程，及不不同的排排版限制制，例如如，金手手指板，其其排版间间距须较较大且有有方向的的考量，其其测试治治具或测测试次序序规定也也不一样样。 较大工工作尺寸寸，可以以符合较较大生产产力，但但原物料料成本增增加很多多,而且设设备制程程能力亦亦需提升升，如何何取得一一个平衡衡点，设设计的准准则与工工程师的的经验是是相当重重要的。2.3.33 着手设设计 所有数据检检核齐全全后，开开始分工工设计：A. 流流程的决决定(FFl

15、oww Chhartt) 由由数据审审查的分分析确认认后，设设计工程程师就要要决定最最适切的的流程步步骤。 传统多多层板的的制作流流程可分分作两个个部分:内层制制作和外外层制作作.以下图图标几种种代 表性流流程供参参考.见图2.3 与与 图2.44 B. CCAD/CAMM作业 a. 将Gerrberr Daata 输入所所使用的的CAMM系统，此此时须将将apeertuuress和shaapess定义好好。目前前，己有有很多PPCB CAMM系统可可接受IIPC-3500的格式式。部份份CAMM系统可可产生外外型NCC Rooutiing 档，不不过一般般PCBB Laayouut设计计软件

16、并并不会产产生此文文件。 有部份份专业软软件或独独立或配配合NCC Roouteer,可可设定参参数直接接输出程程序. Shhapees 种种类有圆圆、正方方、长方方,亦有较较复杂形形状，如如内层之之theermaal ppad等等。着手手设计时时，Appertturee coode和和shaapess的关连连要先定定义清楚楚，否则则无法进进行后面面一系列列的设计计。b. 设计时时的Chheckk liist 依据据cheeck lisst审查查后，当当可知道道该制作作料号可可能的良良率以及及成本的的预估。c. Worrkinng PPaneel排版版注意事事项： PCCB LLayoout工

17、工程师在在设计时时，为协协助提醒醒或注意意某些事事项，会会做一些些辅助的的记号做做参考，所所以必须须在进入入排版前前，将之之去除。下下表列举举数个项项目，及及其影响响。 排版版的尺寸寸选择将将影响该该料号的的获利率率。因为为基板是是主要原原料成本本（排版版最佳化化，可减减少板材材浪费）；而适当当排版可可提高生生产力并并降低不不良率。有些工工厂认为为固定某某些工作作尺寸可可以符合合最大生生产力，但但原物料料成本增增加很多多.下列是是一些考考虑的方方向：一般制作成成本，直直、间接接原物料料约占总总成本330660%，包包含了基基板、胶胶片、铜铜箔、防防焊、干干膜、钻钻头、重重金属（铜铜、钖、铅铅、

18、金），化化学耗品品等。而而这些原原物料的的耗用，直直接和排排版尺寸寸恰当与与否有关关系。大大部份电电子厂做做线路LLayoout时时，会做做连片设设计，以以使装配配时能有有最高的的生产力力。因此此，PCCB工厂厂之制前前设计人人员，应应和客户户密切沟沟通，以以使连片片Layyoutt的尺寸寸能在排排版成工工作PAANELL时可有有最佳的的利用率率。要计计算最恰恰当的排排版，须须考虑以以下几个个因素。1.基基材裁切切最少刀刀数与最最大使用用率（裁裁切方式式与磨边边处理须须考虑进进去）。2.铜铜箔、胶胶片与干干膜的使使用尺寸寸与工作作PANNEL的的尺寸须须搭配良良好，以以免浪费费。3.连连片时，

19、piece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。4.各各制程可可能的最最大尺寸寸限制或或有效工工作区尺尺寸. 5不同同产品结结构有不不同制作作流程，及及不同的的排版限限制，例例如，金金手指板板，其排排版间距距须较大大且有方方向的考考量，其其测试治治具或测测试次序序规定也也不一样样。 较大工工作尺寸寸，可以以符合较较大生产产力，但但原物料料成本增增加很多多,而且设设备制程程能力亦亦需提升升，如何何取得一一个平衡衡点，设设计的准准则与工工程师的的经验是是相当重重要的。进行行worrkinng PPaneel的排排版过程程中，尚尚须考虑虑下列事事项，以以使制程程顺畅，表表排版注注意事项项

20、 。d. 底片与与程序：底片片Arttworrk 在在CAMM系统编编辑排版版完成后后，配合合D-CCodee档案，而而由雷射射绘图机机（Laaserr Pllottter）绘绘出底片片。所须须绘制的的底片有有内外层层之线路路，外层层之防焊焊，以及及文字底底片。由于线线路密度度愈来愈愈高，容容差要求求越来越越严谨，因因此底片片尺寸控控制，是是目前很很多PCCB厂的的一大课课题。表表是传统统底片与与玻璃底底片的比比较表。玻玻璃底片片使用比比例已有有提高趋趋势。而而底片制制造商亦亦积极研研究替代代材料，以以使尺寸寸之安定定性更好好。例如如干式做做法的铋铋金属底底片. 一般在在保存以以及使用用传统底

21、底片应注注意事项项如下：1.环环境的温温度与相相对温度度的控制制 2.全全新底片片取出使使用的前前置适应应时间3.取取用、传传递以及及保存方方式 4.置置放或操操作区域域的清洁洁度 程序序 含一,二次孔孔钻孔程程序，以以及外形形Rouutinng程序序其中NNC RRouttingg程序一一般须另另行处理理 e. DFMMDessignn foor mmanuufaccturringg .PPCB layyoutt 工程程师大半半不太了了解，PPCB制制作流程程以及各各制程需需要注意意的事项项，所以以在Laay-oout线线路时，仅仅考虑电电性、逻逻辑、尺尺寸等，而而甚少顾顾及其它它。PCCB

22、制前前设计工工程师因因此必须须从生产产力，良良率等考考量而修修正一些些线路特特性，如如圆形接接线PAAD修正正成泪滴滴状，见见图2.5,为为的是制制程中PPAD一一孔对位位不准时时，尚能能维持最最小的垫垫环宽度度。但是制制前工程程师的修修正，有有时却会会影响客客户产品品的特性性甚或性性能，所所以不得得不谨慎慎。PCCB厂必必须有一一套针对对厂内制制程上的的特性而而编辑的的规范除除了改善善产品良良率以及及提升生生产力外外，也可可做为和和PCBB线路Laay-oout人人员的沟沟通语言言，见图图2.66 .C. Toooliing 指AAOI与与电测NNetllistt檔.AAOI由由CADD r

23、eeferrencce文件件产生AAOI系系统可接接受的数数据、且且含容差差，而电电测Neet llistt档则用用来制作作电测治治具Fiixtuure。 2.4 结结语颇多公公司对于于制前设设计的工工作重视视的程度度不若制制程,这个观观念一定定要改,因为随随着电子子产品的的演变,PCBB制作的的技术层层次愈困困难,也愈须须要和上上游客户户做最密密切的沟沟通,现在已已不是任任何一方方把工作作做好就就表示组组装好的的产品没没有问题题,产品的的使用环环境, 材料的的物,化性, 线路Laay-oout的的电性, PCCB的信信赖性等等,都会影影响产品品的功能能发挥.所以不不管软件件,硬件,功能设设计

24、上都都有很好好的进展展,人的观观念也要要有所突突破才行行. 三. 基板板印刷电电路板是是以铜箔箔基板（ Copper-clad Laminate 简称CCL ）做为原料而制造的电器或电子的重要机构组件,故从事电路板之上下游业者必须对基板有所了解:有那些种类的基板,它们是如何制造出来的,使用于何种产品, 它们各有那些优劣点,如此才能选择适当的基板.表3.1简单列出不同基板的适用场合. 基板板工业是是一种材材料的基基础工业业， 是由介介电层（树树脂 RResiin ，玻玻璃纤维维 Gllasss fiiberr ），及及高纯度度的导体体 (铜箔箔 Cooppeer ffoill )二二者所构构成的

25、复复合材料料（ CCompposiite matteriial），其其所牵涉涉的理论论及实务务不输于于电路板板本身的的制作。 以下即针对这二个主要组成做深入浅出的探讨.3.1介电电层 3.1.11树脂 RResiin 3.1.11.1前言言 目前前已使用用于线路路板之树树脂类别别很多,如酚醛醛树脂（ Phonetic ）、环氧树脂（ Epoxy ）、聚亚醯胺树脂（ Polyamide ）、聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，简称PTFE或称TEFLON），B一三氮 树脂（Bismaleimide Triazine 简称 BT ）等皆为热固型的树脂（Thermosetted

26、 Plastic Resin）。3.1.11.2 酚醛树树脂 PPhennoliic RResiin 是人人类最早早开发成成功而又又商业化化的聚合合物。是是由液态态的酚（phenol）及液态的甲醛（ Formaldehyde 俗称Formalin ）两种便宜的化学品， 在酸性或碱性的催化条件下发生立体架桥（ Crosslinkage ）的连续反应而硬化成为固态的合成材料。其反应化学式见图3.1 19910 年有一一家叫 Bakkeliite 公司加加入帆布布纤维而而做成一一种坚硬硬强固，绝绝缘性又又好的材材料称为为 Baakellitee，俗名名为电木木板或尿尿素板。 美国国电子制制造业协协会

27、(NNEMAA-Naatioonl Eleectrricaal MManuufaccturrerss Asssocciattionn) 将将不同的的组合冠冠以不同同的编号号代字而而为业者者所广用用, 现将将酚醛树树脂之各各产品代代字列表表，如表表 NEEMA 对于酚酚醛树脂脂板的分分类及代代码表中纸纸质基板板代字的的第一个个 XX 是是表示机机械性用用途，第第二个 X 是表表示可用用电性用用途。 第三个个 XX 是是表示可可用有无无线电波波及高湿湿度的场场所。 P 表示示需要加加热才能能冲板子子（ PPuncchabble ），否否则材料料会破裂裂， C 表示可可以冷冲冲加工（ cold pu

28、nchable ），FR 表示树脂中加有不易着火的物质使基板有难燃 (Flame Retardent) 或抗燃(Flame resistance) 性。 纸质质板中最最畅销的的是XXXXPCC及FR-2前前者在温温度255 以上,厚度在在.0662inn以下就就可以冲冲制成型型很方便便，后者者的组合合与前完完全相同同，只是是在树脂脂中加有有三氧化化二锑增增加其难难燃性。以以下介绍绍几个较较常使用用纸质基基板及其其特殊用用途:A 常使用用纸质基基板 a. XPCC Grradee：通常常应用在在低电压压、低电电流不会会引起火火源的消消费性电电子产品品， 如玩具具、手提提收音机机、电话话机、计计算

29、器、遥遥控器及及钟表等等等。UUL944对XPCC Grradee 要求求只须达达到HBB难燃等等级即可可。 b. FR-1 GGradde：电电气性、难难燃性优优于XPPC GGradde，广广泛使用用于电流流及电压压比XPPC GGradde稍高高的电器器用品，如如彩色电电视机、监监视器、VTR、家庭音响、洗衣机及吸尘器等等。UL94要求FR-1难燃性有V-0、V-1与V-2不同等级，不过由于三种等级板材价位差异不大，而且考虑安全起见，目前电器界几乎全采用V-0级板材。 c. FR-2 GGradde：在在与FRR-1比比较下，除除电气性性能要求求稍高外外，其它它物性并并没有特特别之处处，

30、近年年来在纸纸质基板板业者努努力研究究改进FFR-11技术，FFR-11与FR-2的性性质界线线已渐模模糊,FFR-22等级板板材在不不久将来来可能会会在偏高高价格因因素下被被FR-1 所所取代。B. 其它它特殊用用途： a. 铜镀通通孔用纸纸质基板板 主要要目的是是计划取取代部份份物性要要求并不不高的FFR-44板材，以以便降低低PCBB的成 本. b. 银贯孔孔用纸质质基板 时下下最流行行取代部部份物性性要求并并不很高高的FRR-4作作通孔板板材，就就是银贯贯孔用 纸质基基板印刷刷电路板板两面线线路的导导通，可可直接借借由印刷刷方式将将银胶(Sillverr Paastee) 涂涂布于孔孔

31、壁上，经经由高温温硬化，即即成为导导通体，不不像一般般FR-4板材材的铜镀镀通 孔，需需经由活活化、化化学铜、电电镀铜、锡锡铅等繁繁杂手续续。 b-11 基板板材质 1) 尺寸寸安定性性： 除除要留意意X、Y轴(纤维方方向与横横方向)外，更更要注意意Z轴(板材厚厚度方向向)，因热热胀冷缩缩及加热热减量因因素容易易造成银银胶导体体的断裂裂。 2) 电气气与吸水水性： 许多绝绝缘体在在吸湿状状态下，降降低了绝绝缘性，以以致提供供金属在在电位差差趋动力力下 发生移移行的现现象，FFR-44在尺寸寸安性、电电气性与与吸水性性方面都都比FRR-1及及XPCC 佳，所所以生产产银贯孔孔印刷电电路板时时，要

32、选选用特制制FR-1及XPCC的纸质质基板 .板材材。 b.-2 导导体材质质 1) 导体体材质 银及碳碳墨贯孔孔印刷电电路的导导电方式式是利用用银及石石墨微粒粒镶嵌在在聚合体体内， 藉由微微粒的接接触来导导电，而而铜镀通通孔印刷刷电路板板，则是是借由铜铜本身是是连贯的的 结晶体体而产生生非常顺顺畅的导导电性。 2) 延展展性： 铜铜镀通孔孔上的铜铜是一种种连续性性的结晶晶体，有有非常良良好的延延展性，不不会像银银、 碳墨胶胶在热胀胀冷缩时时，容易易发生界界面的分分离而降降低导电电度。 3) 移行行性： 银银、铜都都是金属属材质，容容易发性性氧化、还还原作用用造成锈锈化及移移行现象象，因 电位

33、差差的不同同，银比比铜在电电位差趋趋动力下下容易发发生银迁迁移(SSilvver Miggrattionn)。 c. 碳墨贯贯孔(CCarbbon Thrrouggh HHolee)用纸纸质基板板. 碳墨墨胶油墨墨中的石石墨不具具有像银银的移行行特性，石石墨所担担当的角角色仅仅仅是作简简 单的讯讯号传递递者，所所以PCCB业界界对积层层板除了了碳墨胶胶与基材材的密着着性、翘翘 曲度外外，并没没有特别别要求.石墨因因有良好好的耐磨磨性，所所以Caarboon PPastte最早早期 是被应应用来取取代Keey PPad及及金手指指上的镀镀金，而而后延伸伸到扮演演跳线功功能。 碳墨贯贯孔印刷刷电路

34、板板的负载载电流通通常设计计的很低低，所以以业界大大都采用用XPCC 等级级，至于于厚度方方面，在在考虑轻轻、薄、短短、小与与印刷贯贯孔性因因素下，常常通选 用0.88、1.00或1.22mm厚厚板材。 d. 室温冲冲孔用纸纸质基板板 其特征征是纸质质基板表表面温度度约400以下，即即可作PPitcch为1.778mmm的IC密 集孔的的冲模，孔孔间不会会发生裂裂痕，并并且以减减低冲模模时纸质质基板冷冷却所造造成线 路精准准度的偏偏差，该该类纸质质基板非非常适用用于细线线路及大大面积的的印刷电电路板。 e. 抗漏电电压(AAntii-Trrackk)用纸纸质基板板 人类的的生活越越趋精致致，对

35、物物品的要要求且也也就越讲讲就短小小轻薄，当当印刷电电路板 的线路路设计越越密集，线线距也就就越小，且且在高功功能性的的要求下下，电流流负载变变大 了，那那么线路路间就容容易因发发生电弧弧破坏基基材的绝绝缘性而而造成漏漏电，纸纸质基板板 业界为为解决该该类问题题，有供供应采用用特殊背背胶的铜铜箔所制制成的抗抗漏电压压 用纸质质基板 2.1.22 环氧树树脂 EEpoxxy RResiin 是目前前印刷线线路板业业用途最最广的底底材。在在液态时时称为清清漆或称称凡立水水（Vaarniish) 或称称为 AA-sttagee， 玻璃布布在浸胶胶半干成成胶片后后再经高高温软化化液化而而呈现黏黏着性而

36、而用于双双面基板板制作或或多层板板之压合合用称 B-sstagge ppreppregg ,经经此压合合再硬化化而无法法回复之之最终状状态称为为 C-staage。2.1.22.1传统统环氧树树脂的组组成及其其性质用于基基板之环环氧树脂脂之单体体一向都都是Biisphhenool AA 及Epiichlloroohyddrinn 用 diicy 做为架架桥剂所所形成的的聚合物物。为了了通过燃燃性试验验(Fllammmabiilitty ttestt), 将上述述仍在液液态的树树脂再与与Tettrabbrommo-BBispphennol A 反反应而成成为最熟熟知FRR-4 传统环环氧树脂脂。

37、现将将产品之之主要成成份列于于后: 单体 -Bisspheenoll A, Eppichhlorrohyydriin架桥剂(即即硬化剂剂) -双氰 DDicyyanddiammidee简称Diicy速化剂 (Accceleerattor)-BBenzzyl-Dimmethhylaaminne ( BDDMA ) 及及 2- Meethyylimmidaazolle ( 2-MI )溶剂 -Ethhyleene glyycoll moonommethhy eetheer( EGMMME ) DDimeethyy foormaamidde (DMFF) 及及稀释剂剂 Accetoone ,MEEK

38、。填充剂(AAddiitivve) -碳碳酸钙、硅硅化物、 及氢氧化铝 或 化物等增加难燃效果。 填充剂可调整其Tg.A. 单体体及低分分子量之之树脂 典型型的传统统树脂一一般称为为双功能能的环气气树脂 ( DDifuuncttionnal Epooxy Ressin),见图图3.22. 为为了达到到使用安安全的目目的，特于树树脂的分分子结构构中加入入溴原子子，使产生生部份碳碳溴之结结合而呈呈现难燃燃的效果果。也就就是说当当出现燃燃烧的条条件或环环境时，它它要不容容易被点点燃，万万一已点点燃在燃燃烧环境境消失后后，能自自己熄灭灭而不再再继续延延烧。见见图3.3.此此种难燃燃材炓在在 NEEMA

39、 规范中中称为 FR-4。(不含溴溴的树脂脂在 NNEMAA 规范范中称为为 G-10) 此种种含溴环环氧树脂脂的优点点很多如如介电常常数很低低，与铜铜箔的附附着力很很强，与与玻璃纤纤维结合合后之挠挠性强度度很不错错等。B. 架桥桥剂(硬化剂剂) 环氧氧树脂的的架桥剂剂一向都都是Diiceyy,它是是一种隐隐性的 (laatennt) 催化剂剂 , 在高温温1600之下才才发挥其其架桥作作用，常常温中很很安定，故故多层板板 B-staage 的胶片片才不致致无法储储存。 但 Diiceyy的缺点点却也不不少， 第一是是吸水性性 (HHygrrosccopiicitty)，第第二个缺缺点是难难溶

40、性。溶溶不掉自自然难以以在液态态树脂中中发挥作作用。早早期的基基板商并并不了解解下游电电路板装装配工业业问题，那那时的 diccey 磨的不不是很细细，其溶溶不掉的的部份混混在底材材中，经经长时间间聚集的的吸水后后会发生生针状的的再结晶晶, 造成成许多爆爆板的问问题。当当然现在在的基板板制造商商都很清清处它的的严重性性,因此已已改善此此点.C. 速化化剂用以加加速 eepoxxy 与与 diiceyy 之间间的架桥桥反应， 最常用的有两种即BDMA 及 2-MI。D. Tgg 玻璃璃态转化化温度 高分分子聚合合物因温温度之逐逐渐上升升导致其其物理性性质渐起起变化，由由常温时时之无定定形或部部份

41、结晶晶之坚硬硬及脆性性如玻璃璃一般的的物质而而转成为为一种黏黏滞度非非常高,柔软如如橡皮一一般的另另一种状状态。传传统 FFR4 之 Tgg 约在在1155-1220之间，已已被使用用多年，但但近年来来由于电电子产品品各种性性能要求求愈来愈愈高,所以对对材料的的特性也也要求日日益严苛苛，如抗抗湿性、抗抗化性、抗抗溶剂性性、抗热热性 ,尺寸安安定性等等都要求求改进,以适应应更广泛泛的用途途, 而这这些性质质都与树树脂的 Tg 有关, Tg 提高之之后上述述各种性性质也都都自然变变好。例例如 TTg 提提高后, a.其耐热热性增强强， 使基板板在 XX 及 Y 方向的的膨胀减减少，使使得板子子在受

42、热热后铜线线路与基基材之间间附着力力不致减减弱太多多，使线线路有较较好的附附着力。 b.在 Z 方向的膨胀减小后，使得通孔之孔壁受热后不易被底材所拉断。c. Tg 增高后，其树脂中架桥之密度必定提高很多使其有更好的抗水性及防溶剂性，使板子受热后不易发生白点或织纹显露，而有更好的强度及介电性.至于尺寸的安定性,由于自动插装或表面装配之严格要求就更为重要了。因而近年来如何提高环氧树脂之 Tg 是基板材所追求的要务。E. FRR4 难燃性性环氧树树脂 传统统的环氧氧树脂遇遇到高温温着火后后若无外外在因素素予以扑扑灭时， 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

43、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。3.1.22.2高性性能环氧氧树脂(Mulltiffuncctioonall Eppoxyy) 传统统的 FFR4 对今日日高性能能的线路路板而言言已经力力不从心心了， 故有各各种不同同的树脂脂与原有有的环氧氧树脂混混合以提提升其基基板之各各种性质质，A. NNovoolacc 最早早被引进进的是酚酚醛树脂脂中的一一种叫 Novvolaac 者者 ,由 Noovollac 与环氧氧氯丙

44、烷烷所形成成的酯类类称为 Epooxy Novvolaacs，见见图3.4之反反应式. 将此此种聚合合物混入入 FRR4 之之树脂， 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. TTetrrafuuncttionnal Epooxy 另一一种常被被添加于于 FRR4 中中的是所所谓 四功功能的环环氧树脂脂 (Teetraafunnctiionaal EEpoxxy RResiin ).其与与传统 双双功能 环环氧树脂脂不同之之处是

45、具具立体空空间架桥桥 ,见图图3.55，Tg 较高能能抗较差差的热环环境，且且抗溶剂剂性、抗抗化性、抗抗湿性及及尺寸安安定性也也好很多多，而且且不会发发生像 Novvolaac那样样的缺点点。最早早是美国国一家叫叫 Poolyccladd 的基基板厂所所引进的的。四功功能比起起 Noovollac来来还有一一种优点点就是有有更好的的均匀混混合。为为保持多多层板除除胶渣的的方便起起见，此此种四功功能的基基板在钻钻孔后最最好在烤烤箱中以以 1600 烤 2-4 小小时, 使孔壁壁露出的的树脂产产生氧化化作用，氧氧化后的的树脂较较容易被被蚀除，而而且也增增加树脂脂进一步步的架桥桥聚合,对后来来的制程

46、程也有帮帮助。因因为脆性性的关系系, 钻孔孔要特别别注意.上述两两种添加加树脂都都无法溴溴化,故加入入一般FFR4中中会降低低其难燃燃性. 3.1.22.3 聚亚醯醯胺树脂脂 Poolyiimidde(PPI)A. 成份份 主要要由Biismaaleiimidde 及及Metthyllenee Diianiilinne 反反应而成成的聚合合物,见图3.6. B. 优点点 电路路板对温温度的适适应会愈愈来愈重重要，某某些特殊殊高温用用途的板板子，已已非环氧氧树脂所所能胜任任，传统统式 FFR4 的 Tgg 约 1200 左右，即即使高功功能的 FR44 也只只到达 1800-1990 ，比起起聚

47、亚醯醯胺的 2600 还有一一大段距距离.PPI在高高温下所所表现的的良好性性质,如良好好的挠性性、铜箔箔抗撕强强度、抗抗化性、介介电性、尺尺寸安定定性皆远远优于 FR44。钻孔孔时不容容易产生生胶渣，对对内层与与孔壁之之接通性性自然比比 FRR4 好好。 而且由由于耐热热性良好好，其尺尺寸之变变化甚少少，以XX 及 Y方向向之变化化而言，对对细线路路更为有有利，不不致因膨膨胀太大大而降低低了与铜铜皮之间间的附着着力。就就 Z 方向而而言可大大大的减减少孔壁壁铜层断断裂的机机会。C. 缺点点: a.不易进进行溴化化反应，不不易达到到 ULL94 V-00 的难难燃要求求。 b.此种树树脂本身身

48、层与层层之间，或或与铜箔箔之间的的黏着力力较差，不不如环氧氧树脂那那么强，而而且挠性性也较差差。 c.常温时时却表现现不佳，有有吸湿性性 (HHygrrosccopiic), 而黏黏着性、延延性又都都很差。 d.其凡立立水(VVarnnishh,又称称生胶水水,液态树树脂称之之)中所使使用的溶溶剂之沸沸点较高高，不易易赶完，容容易产生生高温下下分层的的现象。而而且流动动性不好好,压合不不易填 满死角角 。 e.目前价价格仍然然非常昂昂贵约为为 FRR4 的的 2-3倍，故故只有军军用板或或 Riigidd- FFlexx 板才才用的起起。 在美军军规范MMIL-P-1139449H中中, 聚亚

49、亚醯胺树树脂基板板代号为为GI. 3.1.22.4 聚四氟氟乙烯 (PTTFE)全名为为 Poolytteraafluuorooethhyleene ,分子子式见图图3.77. 以以之抽丝丝作PTTFE纤纤维的商商品名为为 Teefloon 铁铁弗龙 ,其最最大的特特点是阻阻抗很高高 (IImpeedannce) 对高高频微波波 (mmicrrowaave) 通信信用途上上是无法法取代的的，美军军规范赋赋与 GT、GXX、及及 GGY 三种材材料代字字,皆为玻玻纤补强强typpe，其其商用基基板是由由3M 公司所所制，目目前这种种材料尚尚无法大大量投入入生产，其其原因有有: A. PTTFE

50、树脂与与玻璃纤纤维间的的附着力力问题； 此树脂脂很难渗渗入玻璃璃束中，因因其抗化化性特强强，许多多湿式制制程中都都无法使使其反应应及活化化，在做做镀通孔孔时所得得之铜孔孔壁无法法固着在在底材上上，很难难通过 MILLP-5551110E 中 4.88.4.4 之之固着强强度试验验。 由于玻玻璃束未未能被树树脂填满满，很容容易在做做镀通孔孔时造成成玻璃中中渗铜 (Wiickiing) 的出出现，影影响板子子的可信信赖度。 B. 此四四氟乙烯烯材料分分子结构构，非常常强劲无无法用一一般机械械或化学学法加以以攻击， 做蚀回时只有用电浆法. C. Tgg 很低低只有 19 度 c, 故在在常温时时呈可

51、挠挠性， 也使线线路的附附着力及及尺寸安安定性不不好。 表为四种不不同树脂脂制造的的基板性性质的比比较. 3.1.22.5 BT/EPOOXY树树脂BT树树脂也是是一种热热固型树树脂，是是日本三三菱瓦斯斯化成公公司(MMitssubiishii Gaas CChemmicaal CCo.)在19880年研研制成功功。是由由Bissmalleimmidee及Triigziine Ressin monnomeer二者者反应聚聚合而成成。其反反应式见见图3.8。BT树脂脂通常和和环氧树树脂混合合而制成成基板。 A. 优点点 a. Tgg点高达达1800，耐热热性非常常好，BBT作成成之板材材，铜箔箔

52、的抗撕撕强度(peeel SStreengtth)，挠挠性强度度亦非常常理想钻钻孔后的的胶渣(Smeear)甚少 b. 可进进行难燃燃处理，以以达到UUL944V-00的要求求 c. 介质质常数及及散逸因因子小，因因此对于于高频及及高速传传输的电电路板非非常有利利。 d. 耐化化性，抗抗溶剂性性良好 e. 绝缘缘性佳 B. 应用用 a. COOB设计计的电路路板 由于wiire bonndinng过程程的高温温，会使使板子表表面变软软而致打打线失败败。 BBT/EEPOXXY高性性能板材材可克服服此点。 b. BGGA ,PGAA, MMCM-Ls等等半导体体封装载载板 半导体体封装测测试中，

53、有有两个很很重要的的常见问问题，一一是漏电电现象，或或称 CCAF(Connducctivve AAnoddic Fillameent),一是是爆米花花现象(受湿气气及高温温冲 击)。这两两点也是是BT/EPOOXY板板材可以以避免的的。 3.1.22.6 Cyaanatte EEsteer RResiin 19770年开开始应用用于PCCB基材材，目前前Chiiba Geiigy有有制作此此类树脂脂。其反反应式如如图3.9。 A. 优点点 a. Tgg可达2550，使用用于非常常厚之多多层板 b. 极低低的介电电常数(2.553.1)可可应用于于高速产产品。B. 问题题 a. 硬化化后脆度度

54、高. b. 对湿湿度敏感感，甚至至可能和和水起反反应. 3.1.22玻璃纤纤维 3.1.22.1前言言 玻璃纤纤维(FFibeergllasss)在PCBB基板中中的功用用，是作作为补强强材料。基基板的补补强材料料尚有其其它种，如如纸质基基板的纸纸材， Kellvarr(Poolyaamidde聚醯醯胺)纤维，以以及石英英(Quuarttz)纤纤维。本本节仅讨讨论最大大宗的玻玻璃纤维维。 玻璃璃(Gllasss)本身身是一种种混合物物，其组组成见表表它是一一些无机机物经高高温融熔熔合而成成，再经经抽丝冷冷却而成成一种非非结晶结结构的坚坚硬物体体。此物物质的使使用，已已有数千千年的历历史。做做成

55、纤维维状使用用则可追追溯至117世纪纪。真正正大量做做商用产产品，则则是由OOwenn-Illlinnoiss及Corrninng GGlasss WWorkks两家家公司其其共同的的研究努努力后，组组合成OOwenns-CCornningg Fiiberrglaas CCorpporaatioon于19339年正正式生产产制造。 3.1.22.2 玻璃纤纤维布 玻璃纤纤维的制制成可分分两种，一一种是连连续式(Conntinnuouus)的的纤维另另一种则则是不连连续式(dissconntinnuouus)的的纤维前前者即用用于织成成玻璃布布(Faabriic)，后后者则做做成片状状之玻璃璃席

56、(MMat)。FR44等基材材，即是是使用前前者，CCEM33基材，则则采用后后者玻璃璃席。 A. 玻璃璃纤维的的特性 原始始融熔态态玻璃的的组成成成份不同同，会影影响玻璃璃纤维的的特性，不不同组成成所呈现现的差异异，表中中有详细细的区别别，而且且各有独独特及不不同应用用之处。按按组成的的不同(见表)，玻璃璃的等级级可分四四种商品品：A级为高高碱性，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。玻璃璃纤维一一些共同同的特性性如下所所述： aa.高强强度：和和其它纺纺织用纤纤维比较较，玻璃璃有极高高强度。在在某些应应用上，其其强度/重量比比

57、甚至超超过铁丝丝。 bb.抗热热与火：玻璃纤纤维为无无机物，因因此不会会燃烧 cc.抗化化性：可可耐大部部份的化化学品，也也不为霉霉菌，细细菌的渗渗入及昆昆虫的功功击。 dd.防潮潮：玻璃璃并不吸吸水，即即使在很很潮湿的的环境，依依然保持持它的机机械强度度。 ee.热性性质：玻玻纤有很很低的熬熬线性膨膨胀系数数，及高高的热导导系数，因因此在高高温环境境下有极极佳的表表现。 ff.电性性：由于于玻璃纤纤维的不不导电性性，是一一个很好好的绝缘缘物质的的选择。 PCBB基材所所选择使使用的EE级玻璃璃，最主主要的是是其非常常优秀的的抗水性性。因此此在非常常潮湿，恶恶劣的环环境下，仍仍然保有有非常好好

58、的电性性及物性性一如尺尺寸稳定定度。 玻纤纤布的制制作： 玻玻璃纤维维布的制制作，是是一系列列专业且且投资全全额庞大大的制程程本章略略而不谈谈 3.2 铜铜箔(ccoppper foiil) 早期线线路的设设计粗粗粗宽宽的的,厚度要要求亦不不挑剔,但演变变至今日日线宽33,4mmil,甚至更更细(现国内内已有工工厂开发发1 mmil线线宽),电阻要要求严苛苛.抗撕强强度,表面Prrofiile等等也都详详加规定定.所以对对铜箔发发展的现现况及驱驱势就必必须进一一步了解解. 3.2.11传统铜铜箔 3.2.11.1辗轧轧法 (Rollledd-orr Wrrougght Metthodd) 是将

59、铜铜块经多多次辗轧轧制作而而成，其其所辗出出之宽度度受到技技术限制制很难达达到标准准尺寸基基板的要要求 (3 呎呎*4呎) ,而且很很容易在在辗制过过程中造造成报废废，因表表面粗糙糙度不够够,所以与与树脂之之结合能能力比较较不好，而而且制造造过程中中所受应应力需要要做热处处理之回回火轫化化(Heeat treeatmmentt orr Annneaalinng),故其成成本较高高。 A. 优点点. a. 延展展性Duuctiilitty高,对FPCC使用于于动态环环境下,信赖度度极佳. b. 低的的表面棱棱线Loow-pproffilee Suurfaace,对于一一些Miicroowavve

60、电子子应用是是一利基基. B. 缺点点. a. 和基基材的附附着力不不好. b. 成本本较高. c. 因技技术问题题,宽度受受限. 3.2.11.2 电镀法法 (EElecctroodepposiitedd Meethood) 最常使使用于基基板上的的铜箔就就是EDD铜.利用各各种废弃弃之电线线电缆熔熔解成硫硫酸铜镀镀液，在在殊特深深入地下下的大型型镀槽中中，阴阳阳极距非非常短,以非常常高的速速度冲动动镀液，以以 6000 AASF 之高电电流密度度，将柱柱状 (Collumnnar) 结晶晶的铜层层镀在表表面非常常光滑又又经钝化化的 (passsivvateed) 不锈钢钢大桶状状之转胴胴轮