印刷电路板线路制作培训课件

電路板進化史PCB(PrintedCircuitBoard）中文稱為印刷電路板，也有稱為PWB（PrintedWiringBoard）印刷線路板。它取代1940年代前，電器產品以銅線配電的方式，使大量生產復制速度加快，產品體積得以縮小。早期的電路板是將金屬熔融覆蓋于絕緣板表面，作出線路。1936年以後轉向將覆蓋有金屬的絕緣基板以耐蝕油墨作區域選別，將不要的區域蝕刻去除，叫做“Print&Etch”。1960年以後，電唱機/錄音機/錄影機等產品市場，陸續采用了“雙面貫通孔”的電路板制造技術，于是耐熱及尺寸安定的“環氧樹脂基板”被大量采用，至今仍為電路板的主要樹脂基材。成型Routing清洗Clean檢查OQC/FIT/O/S包裝Pack一般硬板制作流程剝錫Tinstrip防焊漆Soldermask噴錫Hotairleveling印字Legendprint外層干膜Dryfilm線路電鍍Pat.plate電鍍錫Tinplating線路蝕刻Etching鑽孔Drilling除膠渣Desmear化學銅（PTH)

ElectriclessCu全板電鍍PNLplate發料Issuematerial內層Innerlayer黑化Blackoxide壓板MLBLam.HDI產品製作流程概況PressingMechanicalDrilling&ConformalMaskLaserAblationDesmear,Shadow,PlatingForLaserViaSolderResistCoatingOuterLayerImageTransfer&PatternPlating外層製作流程通孔電鍍P.T.H.鑽孔DRILLING外層乾膜OUTERLAYERIMAGE檢查

INSPECTION

前處理

PRELIMINARYTREATMENT蝕銅ETCHING全板電鍍PANELPLATING外層製作OUTER-LAYERO/LETCHING蝕銅DESMER除膠渣E-LESSCU通孔電鍍

前處理PRELIMINARYTREATMENT去膜STRIPPING顯影DEVELOPING

壓膜LAMINATION曝光EXPOSURE印刷電路板生产流程概述:

前處理的目的是制造均勻、活性、粗糙、乾淨的銅面，不同的前處理方式和銅面所得到的銅層表面組成亦不同，不同制程對前處理的要求亦不同。常用的影像轉移前處理可分為三類。A:噴砂研磨法（PumiceScrubbing)B:化學前處理法（ChemicalPretre-atment)C:機械研磨法（MeclamicalScrubbing)目前廠內前處理共有5種，外層刷磨、綠漆Pumice、電電解脫脂、SPS以及EtchBond。機械研磨法、噴砂法同化學法在表面處理結果上差異主要表現在﹕機械法、噴砂法主要改善銅層表面微觀結構，對表面化學組成改變較小，而化學方式對銅層表面結構以及化學組成均有影響，對于氧化物去除為最佳。隨著PCB制作水平不斷提高，L/S逐漸趨向與3mil以下線路等級，故壓膜和綠漆對前處理性能要求愈來愈高。一、前處理噴砂研磨法﹕

噴砂研磨法有兩種，一種成為噴射研磨法（JetScrubbing)以高壓方式直接將火山岩粉末（Pumice)直接噴向銅面，達到粗化銅面的目的。另外一種為低壓研磨法,先以低壓噴砂使流出銅面再以白色尼龍刷研磨，此兩種方法均以火山岩粉末為介質研磨銅面達到一定的粗糙度、均勻度并去處銅面上的雜質及氧化物。化學前處理法﹕

化學前處理法利用化學藥液如SPS（SodiumPersulfate)與銅面作用，去除銅表面氧化物、雜質并可咬蝕微量金屬銅，使銅面結構發生變化以增加銅面均勻性、粗糙度并增加銅面活性，以利于下一制程作業。機械研磨法﹕

機械研磨法指用尼龍刷或不織布依靠壓力直接接觸銅面并在傳動帶動下與銅面相互摩擦，借以改變銅面結構，一般可按照制程需要將刷磨分為四類﹕重刷磨、中刷磨、輕刷磨、微刷磨，主要通過刷輪磨料磨粒目數不同以及來區分，對于影像轉移所需銅面一般為中刷磨。三種前處理优缺點比對項目噴砂研磨法機械研磨法化學清洗法優點1、可去除所有污物，銅面新鮮。2、能夠形成完全砂粒化的、粗糙的、均勻的、多峰的表面，沒有耕地式溝槽。3、由于板面均勻無溝槽，降低了曝光時光的散射，從而改進了成像的分辨率。4、尺寸安定性好1、設備簡單，容易操作2、成本低廉3、毛刷耐磨性好，使用壽命長1、銅面均勻性較好2、去油污性能好3、去掉銅箔較少且基材本身不受機械力影響，對薄板處理品質較好缺點1、浮石粉對設備的機械部分容易損傷，設備保養維護困難，同時生產環境不易保持維護。2、Pumice容易沾留板面1、薄板細線路板不易進行容易造成基板拉長，卷曲2、.容易造成定向劃痕，有耕地式溝槽，易造成D/F附著不易而滲鍍3、有殘膠之潛在可能並且均勻性較差1、對重氧化難于去除2、去除銅面鉻鈍化膜效果較差3、廢液需進行處理增加廢物處理費用一﹑電解脫脂SEM照片利用電解原理，產生大量氧氣，摩擦銅表面，以機械物理力量清潔表面，產生的氧氣使液體翻滾，使新堿液與油脂污垢之接觸增加，使油脂皂化、乳化以此達到清潔表面的目的，另外去除表面的鉻鈍化物以及增加板面粗糙度以便增加壓膜制程附著力。

在一定的壓力下，毛刷與板子銅面接觸改變板面微觀組織三、SPS+刷磨四、SPS五、Pumice六、EtchBond不同的銅表面所形成的表面層化學組成主要含有Cu、Cu+、Cu2+，干膜或綠漆與銅面的結合力可以歸結成為兩類﹕機械力（改變干膜或綠漆在銅面上分子排列結構)和化學力(與銅表面進行化學反應)，影響它們的因素為﹕接觸表面積（負載承受表面積)、接觸角和界面化學作用力（分子間的范德華力、極性鍵力等)。界面化學作用力具體體現在粘接劑分子中的羧基及單體和其它輔助性添加劑中極性鍵與銅離子、銅原子之間的相互作用。。影像轉移界面作用力介紹壓膜前處理法与銅面再氧化之關系前處理

前處理后之氧化速率

微蝕法(MICROETCHED)

無電鍍銅(ELECTROLESS)

研磨(SCRUBBED)

浮石噴砂(PUMICED)

慢

快

破水:1、當班取樣，每班抽一片單邊大于20inch銅箔基板(最好電鍍過一銅)測試。2、將刷磨線進行刷痕測試并調試OK后取一片銅箔基板，依正常流程刷磨后，雙手持于板邊取出3、將板兩面放在自來水下沖淋均勻淋濕，使板面覆蓋一層水膜（板子須覆滿水）。4、將板子豎放，與水平方向約45度角，同時按下秒表5、注意觀察板面水膜，水膜不得有破，水膜出現破口，立即按下秒表，計下水膜破開的時間，即為破水時間,破水時間滿足15秒以上即代表刷磨品質OK。6﹑建議頻率:1次/班

二﹑刷痕:1、當班取樣，每班抽一片單邊大于20inch銅箔基板(最好電鍍過一銅)測試2、依正常流程走到第一刷輪處時停下傳動，開啟刷輪（電流使用設定中值）6-10Sec后停刷輪。3、用直尺量測刷痕并記錄刷痕寬度﹐要求控制在0.8-1.2cm且均勻無狗骨頭現象。4、刷輪2、3、4操作同刷輪1。5、建議頻率:1次/班刷痕&破水Binder粘結劑(成膜樹脂)

作爲光致抗蝕劑的成膜劑，使感光膠各組份粘結成膜，起抗蝕劑僞骨架作用，它在光致聚

合過程中不參與化學反應。

要求粘結劑具有較好的成膜性；與光致抗蝕劑的各組份有較好的互溶性；與加工金屬表面

有較好的附著力；它很容易從金屬表面用堿溶液除去；有較好的抗蝕、抗電鍍、抗冷流、耐熱等

性能。

粘結劑通常是酯化或酰胺化的聚苯乙烯——順丁烯二酸酐樹脂(聚苯丁樹脂)。

光聚合單體Monomer

它是光致抗蝕劑膠膜的主要組份，在光引發劑的存在下，經紫外光照射發生聚合反應，生

成體型聚合物，感光部分不溶於顯影液，而未曝光部分可通過顯影除去，從而形成抗蝕圖像。多

元醇烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類是廣泛應用的聚合單體，例如季戊四醇三丙烯酸酯是較好的

光聚合單體。

光引發劑Photo-initiator

在紫外光線照射下，光引發劑吸收紫外光的能量産生游離基，而游離基進一步引發光聚合

單體交聯。幹膜光致抗蝕劑通常使用安息香醚、叔丁基恿醌等作光引發劑。二﹑干膜的組成﹕4)增塑劑

Plasticiser

可增加幹膜抗蝕劑的均勻性和柔韌性。三乙二醇雙醋酸脂可作爲增塑劑。

增粘劑

(AdhesionPromoter

可增加幹膜光致抗蝕劑與銅表面的化學結合力，防止因粘結不牢引起膠膜起翹、滲鍍等弊

病。常用的增粘劑如苯並三氮唑。

熱阻聚劑

在幹膜的生産及應用過程中，很多步驟需要接受熱能，爲阻止熱能對幹膜的聚合作用加入

熱阻聚劑。如甲氧基酚、對苯二酚等均可作爲熱阻聚劑。色料Dye

爲使幹膜呈現鮮豔的顔色，便於修版和檢查而添加色料。如加入孔雀石綠、蘇丹三等色料

使幹膜呈現鮮豔的綠色、蘭色等。溶劑

爲溶解上述各組份必須使用溶劑。通常採用丙酮、酒精作溶劑。

此外有些種類的幹膜還加入光致變色劑，使之在曝光後增色或減色，以鑒別是否曝光，這

種幹膜又叫變色於膜。

二﹑干膜的組成﹕二﹑干膜的特性﹕

A.感光性:包括感光速度、曝光時間寬容度和深度曝光性等。感光速度是指光致抗蝕劑在紫外光照射下，光聚合單體産生聚合反應形成具有一定抗蝕、能力的聚合物所需光能量的多少。在光源強度及燈距固定的情況下，感光速度表現爲曝光時間的長短，曝光時間短即爲感光速度快，從提高生産效率和保證印製板精度方面考慮，希望選用感光速度快的幹膜。幹膜曝光一段時間後，經顯影，光致抗蝕層已全部或大部分聚合，一般來說所形成的圖像

可以使用，該時間稱爲最小曝光時間。將曝光時間繼續加長，使光致抗蝕劑聚合得更徹底，且經

顯影後得到的圖像尺寸仍與底版圖像尺寸相符，該時間稱爲最大曝光時間。通常幹膜的最佳曝

光時間選擇在最小曝光時間與最大曝光時間之間。最大曝光時間與最小曝光時間之比稱爲曝

光時間寬容度。

幹膜的深度曝光性很重要。曝光時，光能量因通過抗蝕層和散射效應而減少。若抗蝕層對

光的透過率不好，在抗蝕層較厚時，如上層的曝光量合適，下層就可能不發生反應，顯影後抗蝕

層的邊緣不整齊，將影響圖像的精度和解析度，嚴重時抗蝕層容易發生起翹和脫落現象。爲使

下層能聚合，必須加大曝光量，上層就可能曝光過度。因此深度曝光性的好壞是衡量幹膜質量

的一項重要指標。

B.分辨率:

所謂解析度是指在1mm的距離內，幹膜抗蝕劑所能形成的線條(或間距)的條數，解析度

也可以用線條(或間距)絕對尺寸的大小來表示。

幹膜的解析度與抗蝕劑膜厚及聚酯薄膜厚度有關。抗蝕劑膜層越厚，解析度越低。光線透

過照相底版和聚酯薄膜對幹膜曝光時，由於聚酯薄膜對光線的散射作用，使光線側射，因而降

低了幹膜的解析度，聚酯薄膜越厚，光線側射越嚴重，解析度越低。

C.儲存期:幹膜在儲存過程中可能由於溶劑的揮發而變脆，也可能由於環境溫度的影響而産生熱聚·合，或因抗蝕劑産生局部流動而造成厚度不均勻(即所謂冷流)，這些都嚴重影響幹膜的使用。因此在良好的環境裏儲存幹膜是十分重要的。技術要求規定，幹膜應儲存在陰涼而潔淨的室內，防止與化學藥品和放射性物質一起存放。儲存條件爲：黃光區，溫度低於27℃(5—21℃爲最佳)，相對濕度50％左右。儲存期從出廠之日算起不小於六個月，超過儲存期按技術要求檢驗合格者仍可使用。

在儲存和運輸過程中應避免受潮、受熱、受機械損傷和受日光直接照射。

二﹑干膜的特性﹕壓膜制程檢查重點制程

控制點

倉庫管理

1.保管環境：干燥的冷暗處。

（溫濕度參照產品說明。通常為：5~20℃、≦60%RH（20℃））2.水平放置，輕拿輕放。3.在黃色安全燈下使用。

壓膜

1.操作環境：20±2℃、60±10%RH、潔淨度≦10000（防塵空調机）。2.推荐壓膜前基板表面溫度：40~60℃。3.推荐熱壓輪工作參數：溫度110±10℃；壓力3~5kg;壓膜速度1~3m/分,出板溫度：40~60℃。。4.建議熱壓輪更換頻度：1次/月(注意檢查有無傷痕，橡膠老化等現象)。5.熱壓輪、切刀等與干膜接觸部分的清潔：2次/每班。6.在建議范圍內速度越慢﹑溫度越高﹑壓力越干膜附著力越好﹐但孔破的几率越高。

壓膜后的管理

1.壓膜后放置時間：15分~3天（20±2℃、放於黃色燈下）。2.使用板架，避免垂直疊放。

3.汞氙短弧燈管﹕

是一種不連續光譜光源，其中主要幾個能量峰值均集中再在波長為365-560nm之間，電極間距為7.5mm，所發出光近似于點光源，每次點完燈需5-15分鐘，待燈內汞完全蒸發後，光源強度才能完全展現，汞氙短弧燈使用空氣冷卻，而其發光效能對冷條件很敏感，只有保持穩定冷卻，才能保證良好照度。短弧燈在使用100小時後，照度會下至新燈能量的90%-95%，隨後照度會緩慢下降，使用800小時後，維持在新燈的70%左右，故在現場實際生產中需用能量測試底片進行量測，以確保能量強度。4.平行半角﹕

如果將干膜曝光想象成用水刀去切割光阻，平行半角相當于水柱的擴散半徑，平行半角愈小時，照射光阻底部的擴散承擔就愈小，顯像後的側壁就會愈垂直，平行半角與光學積分器口徑以及到平行光反射鏡距離有關，平行光系統在設計上必須在其光路徑長度、有效曝光面積以及有效光強度上取得平衡，才能夠達到1.5度標準平行光光路圖1.設備外觀平行光反射鏡光線整合器反射鏡燈泡及燈罩設備組成光源發出來的光，部份經過聚光器，然後再經過介質性的冷光面鏡或雙向鋁鏡，而反射出來；此兩種鏡面也可當作紅外線濾光器雙向鋁鏡，讓光源中的紅外光透過，其中之熱量則被散熱座所吸收。剩下的冷光成90度折射透過另外一個雙凸透鏡的組合(一般稱為光線整合器Lightintegrator)，此時紅外光被濾走，剩下來幾乎都是很純的紫外光，是一種外觀為藍色的光，其波長在320~405Nanometer(l0-9m)之間。然後再到達另兩個反射表面，一般稱此為平行光反射鏡，變成平行光線反射出來，到達工作區域上。平行光產生原理是利用光學透鏡或反射鏡的折射反射原理，來修正由點狀光源發出光線的進行方向，使其在達到被照射面時成平行光。電路板曝光所用大面積平行光系統則是應用拋物面反射的原理，使用集光器聚集由汞氙短弧燈點狀光源所發出散射光所產生光柱，經冷光鏡反射去除掉大部分紅外線及可見光熱能後。再利用光學積光器修正并消除光柱中角度過大的光線，使成為平行光鏡焦點上的虛擬點光源，經平行光鏡反射後照射到曝光台面上的UV光就是平行光。光路平行光原理

傾斜角θｃ理想平行光散射角θα/2

(DeclinationAngle)(CollimatingAngle)平行光和散亂光散亂光曝光机ORCHMW-201GX平行光曝光机ORCHMW-590

曝光位置对显影后干膜断面形状的影响曝光机原理曝光均勻性及能量格定義﹕1234567891、

正常開機，穩定15min後開始測試。2、

將對位台依右圖分為1-9個區域。