1 PCBA加工制程目的
經鉆孔及通孔電鍍后,內外層已連通,本制程在制作外層線路,以達電性的完整。
2 制作流程
銅面處理→壓膜→曝光→顯像。
PCBA加工打孔 首先選擇好合適的鉆頭,以鉆普通接插件孔為例,選擇0.95mm的鉆頭,安裝好鉆頭后,將電路板平放在鉆床平臺上,打開鉆床電源,將鉆頭壓桿慢慢往下壓,同時調整電路板位置,使鉆孔中心點對準鉆頭,按住電路板不動,壓下鉆頭壓桿,這樣就打好一個孔。提起鉆頭壓桿,移動電路板,調整電路板其它鉆孔中心位置,以便鉆其它孔,注意此時鉆孔為同型號。對于其它型號的孔,更換對應規(guī)格的鉆頭后,按上述同樣的方法鉆孔。
特別提示:
打孔前,最好將FeCl3 腐蝕后的電路板噴上透明漆,以防止電路板被氧化。
不需用沉銅環(huán)的孔選用0.95mm的鉆頭,PCBA加工需沉銅環(huán)的孔用1.2mm的鉆頭,過孔用0.4鉆頭
PCBA加工干膜介紹
干膜(dry film)的構造見圖8.1,1968年由杜邦公司開發(fā)出來這種感旋光性聚合物的干膜后,PCB的制作就進入另一紀元,到1984年末杜邦的專利到期后日本的HITACHI也有自己的品牌問世。爾后就陸續(xù)有其它廠牌加入此一戰(zhàn)場。
依干膜發(fā)展的歷史可分下列三種Type:
-溶劑顯像型
。胨芤猴@像型
。瓑A水溶液顯像型
現在幾乎是后者的天下PCBA加工,所以本章僅探討此類干膜。
A. 干膜之組成
水溶性干膜主要是由于其組成中含有機酸根,會與強堿反應使成為有機酸的鹽類,可被水溶掉。其組成見圖8.1 水溶性干膜最早由Dynachem 推出,以碳酸鈉顯像,用稀氫氧化鈉剝膜,當然經不斷改進才有今日成熟而完整的產品線。
B. 制程步驟
干膜作業(yè)的環(huán)境,需要在黃色照明,通風良好,溫濕度控制的無塵室中操作,以減少污染增進阻劑之品質。其主要的步驟如下:
壓膜─停置─曝光─停置─顯像。
2.2.2 壓膜(Lamination)作業(yè)
A. 壓膜機 壓膜機可分手動及自動兩種,有收集聚烯類隔層的卷輪,干膜主輪,加熱輪,抽風設備等四主要部份,進行連續(xù)作業(yè),其示意見圖8.2
一般壓膜條件為:
壓膜熱輪溫度 120°±10℃
板面溫度 50±10℃
壓膜速度 1.5~2.5米/分
壓力 15-40 psi
a. 傳統(tǒng)手動壓膜機須兩人作業(yè),一人在機前送板,一人在機后收板并切斷干膜,此方式用在樣品、小量多料號適合,對人力、物料的耗用浪費頗多。
b. 自動壓膜機市面上HAKUTO,CEDAL,SCHMID等多種廠牌,其機構動作在板前緣黏壓干膜方式及壓膜后緣切膜動作多有不同,但都朝產速加快,節(jié)省干膜以及黏貼能力上在改進。
c. 國內志勝幾年前開發(fā)自動壓膜機頗為成功國內多家大廠均有使用。
d. 干膜在上述之溫度下達到其玻璃態(tài)轉化點而具有流動性及填充性,而能覆蓋銅面。PCBA加工但溫度不可太高,否則會引起干膜的聚合而造成顯像的困難。壓膜 前板子若能預熱,可增強其附著力。
e. 為達細線路高密度板之高品質,必須從環(huán)境及設備上著手,干膜之壓膜需要在無塵
室中進行(10K 級以上),環(huán)境溫度應控制在
23°±3℃,相對濕度應保持50%RH±5%左右。
PCBA加工操作人員也要帶手套及抗靜電之無塵衣帽。
PCBA加工曝光機種類 -手動與自動
。叫泄馀c非平行光
。璍DI雷射直接暴光
A. 手動曝光機,是將將欲曝板子上下底片以手動定PIN對位后,送入機臺面, 吸真空后曝光。
B. 自動曝機一般含Loading/unloading,須于板子外框先做好工具孔,做初步定位再由機臺上之CCD,Check底片與孔的對位狀況,并做微調后入曝光區(qū)曝光。依目前的精密須求程度,不以視覺機器自動對位,恐怕做不到好品質的板子。
C. 如何量測及評估曝光機的平行度:
。x:從平行度(collimate)字面的意思就是使直向行進,而從光的眼光而言則是讓光行進同時垂直于照射面。
圖8.3是平行光與非平行光之比較。
。叫卸鹊挠绊懀憾信衅叫兄边M的方法有兩個值可供參考,平行羊角 (Collimate Half Angle)及偏斜(Declination Angle)。此二值可大略判斷 曝光機的平行度及曝光可能造成的側向偏移,也因此若使用非平行曝光機 曝光其影像會有偏料及底部側向顯像的問題。
。繙y方法及工具:
一般量測平行度的方法是用一種叫平行度像機(Collimation Camera) 其量測方式是以此工具置于感光紙或感光物上曝光,之后再量偏移度,其示意圖如下(圖8.4(a,b)):
D. 非平行光與平行光的差異,平行光可降低Under-Cut。其差異點,可見圖8.5,顯影后的比較。做細線路(4mil以下)非得用平行光之曝光機。
E. 另有一種LDI(Laser Direct Imaging)激光直接感光之設備與感光方式。是利用 特殊之感光膜coating在板面,不須底片直接利用激光掃描曝光。其細線可做到2mil以內,利用多beam方式18in×24in的板子,已有號稱曝光時間僅30秒。
PCBA加工作業(yè)注意事項
A. 偶氮棕片的使用
手動曝光因仰賴人目視對位,因此棕片是有必要的,但自動曝光機由機器負責對位所以一般黑白底片即可。棕片的壽命較短。
B. 能量的設定
曝光機中有光能量之累積計算器,光能量子 (以焦耳或毫焦耳為單位)是指光強度(瓦特或毫瓦特)與時間的乘積,即
mili - Joule = mili Watt ╳ Sec. 焦耳=瓦特╳秒
曝光機上有可以調動的光能量數字鍵,并有測光強度之裝置,當設定某一光能量數字后即可做定能量之曝光,每當光源紫外燈老化而光強度衰減時,該設定系統(tǒng)即會自動延長時間以達到所需的光能量。定期以"Photometer" 或"Radiometer"做校正工作。
C. Stouffer 21 Step Tablet
Stouffer 21 step tablet是IN-process監(jiān)測曝光顯像后的條件是否正常,見圖8.6。它是放于板邊與正常板一樣曝光,停置及顯像后,其21格上之干膜殘留有顏色漸淡,至完全露銅的變化,最重要視其已顯像及仍殘存板面之交界是落于第幾格。一般標準是8~10格,Follow各廠牌所給的Data Sheet。
D. 吸真空的重要
非平行光的作業(yè)中,吸真空的程度是影響曝光品質的重大因素。因底片與膜面有間隙會擴大under-cut。一般判斷貼緊程度是從光罩上之Mylar面出現的 牛頓環(huán)(Newton Ring)的狀況,以手碰觸移動,若牛頓環(huán)并不會跟著移動,則表吸真空良好。手動作業(yè),時常作業(yè)員尚要以"刮刀"輔助刮除空氣,此小動作事實上極易影響對位及底片的壽命。平行光源則此問題可降至最低。
E. 對位
對于自動曝光機來說,偏位不是不問題,只要評估好設備的制程能力以及維護工作底片的準確度即可,但手動曝光機作業(yè)影響對準度的變量就很多:
<1> PIN孔大小的選擇
<2> 上制程通孔電鍍的厚度分析
<3> 孔位準確度
<4> 底片套板的方式
<5> 人目視誤差
上述僅舉常見因素,各廠應就產品層次來提升干膜作業(yè)的制程能力。
F. 靜置
曝光后板子須問隔板置放10~15分鐘讓吸收UV能量后的resist Film聚合更完全。
G.高強度的UV光對細線路而言是十分重要的,因為所有的光阻都含有遮蔽劑 (Inhibitor),PCBA加工而此遮蔽劑遇UV光時會在數秒內大量消耗。因此如果用弱光曝 光,則須用較長時間來達到必須的能量,如此有較多的時間讓未見光區(qū)的遮蔽劑擴散至曝光區(qū),如此只要有一點折光或散射就會形成聚合,產生殘膠顯影不潔等問題。因此使用強光曝光機有助于細線的制作,有殘膠并不是代表只是顯影不潔或水洗不良的問題。
PCBA加工一般而言5mW/cm2能量密度對一般的線路已有不錯的效果,如果要有更佳的分辨率則高一些的光強度有助于改善之。
H. 影響分辨率的因子互動關系有:(I)曝光時間長短(2)未曝光區(qū)遮蔽劑的量 (3)散射折射光的多少。其中第二項是來自供貨商的調配較無法調整,第(1)項可考慮控制光強度來改善其品質,第(3)項則
PCBA加工使用平行曝光機及加強曝光前真空作業(yè)會有幫助。。