PCB全流程下(3)

2019-04-02 09:44

PCB制造流程及說明

度很高的金鹽為純白色的結晶,不含結晶水,依結晶條件不同有大結晶及細小的結晶,前者在高濃度的 PGC 水溶液中緩慢而穩定自然形成的,後者是 快速冷卻並攪拌而得到的結晶,市場上多為後者.

d. 酸性鍍金(PH 3.5~5.0)是使用非溶解性陽極,最廣用的是鈦網上附著有白金,或鉭網 (Tantalam) 上附著白金層,後者較貴壽命也較長。

e. 自動前進溝槽式的自動鍍金是把陽極放在構槽的兩旁,由輸送帶推動板子行進於槽中央,其電流的接通是由黃銅電刷(在槽上方輸送帶兩側)接觸板子上方突出 槽外的線路所導入,只要板子進鍍槽就立即接通電流,各鍍槽與水洗槽間皆有緩衝室並用橡膠軟墊隔絕以降低drag in/out,故減少鈍化的發生,降低脫皮的可能。

f. 酸金的陰極效率並不好,即使全新鍍液也只有30-40% 而已,且因逐漸老化及污染而降低到15% 左右。 故酸金鍍液的攪拌是非常重要,

g. 在鍍金的過程中陰極上因效率降低而發生較多的氫氣使液中的氫離子減少,因而 PH值有漸漸上升的情形,此種現象在鈷系或鎳系或二者並用之酸金製程中都會發生。當 PH 值漸升高時鍍層中的鈷或鎳量會降低,會影響鍍層的硬度甚至疏孔度,故須每日測其PH 值。通常液中都有大量的緩衝導電鹽類,故 PH 值不會發生較大 的變化,除非常異常的情形發生。

h. 金屬污染 鉛:對鈷系酸金而言,鉛是造成鍍層疏孔 (pore)最直接的原因.(剝錫鉛製程要注意) 超出10ppm即有不良影響. 銅:是另一項容易帶入金槽的污染,到達100ppm時會造成鍍層應力破製,不過液中的銅會漸被鍍在金層中,只要消除了帶入來源銅的污染不會造成太大的害處。 鐵:鐵污染達50ppm時也會造成疏孔,也需要加以處理。

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C.金手指之品質重點 a.厚度 b.硬度 c.疏孔度 (porosity) d.附著力 Adhesion e.外觀:針點,凹陷,刮傷,燒焦等. 13.2.2 噴錫HASL(Hot Air Solder Leveling) A 歷史

從1970年代中期HASL就己發展出來。早期製程,即所謂\滾錫\,板子輸送進表面沾有熔融態錫鉛之滾輪,而將一層薄的錫鉛轉移至板子銅表面。目前仍有低層次單面硬板,或單面軟板使用此種製程。接下來因有鍍通孔的發展及錫鉛平坦度問題,因此垂直將板子浸入熔解的熱錫爐中,再將多餘錫鉛以高壓空氣將之吹除。此製程逐漸改良成今日的噴錫製程,同時解決表面平整和孔塞的問題。但是垂直噴錫仍計多的缺點,例如受熱不平均Pad下緣有錫垂(Solder Sag),銅溶出量太多等,因此,於1980年初期,水平噴錫被發展出來,其製程能力,較垂直噴錫好很多,有眾多的優點,如細線路可到15mil以下,錫鉛厚度均勻也較易控制,減少熱衝擊,減少銅溶出以及降低IMC層厚度。 B. 流程

不管是垂直、噴錫or水平噴錫,正確的製造流程一樣如下: 兩種噴錫機的示意圖見圖13.2與圖13.3

C. 貼金手指保護膠 此步驟目的在保護金手指以免滲錫,其選擇很重要,要能耐熱,貼緊,

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不沾膠.

D. 前清潔處理 前清潔處理主要的用意,在將銅表面的有機污染氧化物等去除,一般的處理方式如下

脫脂→清洗→微蝕→水洗→酸洗(中和)→水洗→熱風乾。

使用脫脂劑者,一般用酸性,且為浸泡方式而非噴灑方式,此程序依各廠前製程控制狀況為選擇性。微蝕則是關鍵步驟,若能控制微蝕深度在0.75~1.0μm(30~40μ in),則可確保銅面之有機污染去除乾淨。至於是否須有後酸洗(中和),則視使用微蝕劑種類,見表。 此微蝕最佳方式,是以水平噴灑的設備為之維持一定的微蝕速率,以及控制後面水洗,熱風吹乾間隔的時間,防止再氧化的情形出現;並和噴錫速度密切搭配,使生 產速率一致。 屬於前製程嚴重的問題,例如S/M殘留,或者顯影不淨問題,則再強的微蝕都 無法解決這個問題。

前清潔處理的好壞,有以下幾個因素的影響: -化學劑的種類

-活性劑的濃度(如氧化劑,酸) -微蝕劑的銅濃度 -溫度 -作用時間

槽液壽命,視銅濃度而定,所以為維持etch rate的穩定,可以分析銅濃度來控制添加新鮮的藥液。 E. 預熱

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預熱段一般使用於水平噴錫,其功能有三,一為減少進入錫爐時熱衝擊,二是避免孔塞或孔小。三、接觸錫爐時較快形成IMC以利上錫。若能加進此程序,當然最 好,否則浸錫時間須增加,尤其是厚度大於1.6.mm的厚板,預熱方式有使用烤箱者,水平方式則大半用IR做預熱,in-line輸送以控制速度及溫度。以1.6mm厚 度而言,其預熱條件應維持表面溫度在144~174℃間。若板子是高層次,高縱橫比 (Aspect Ratio),以及內層為散熱層,則熱傳效果是非常重要的。有些公司的預熱放在 Coating flux之後,但根據實驗顯示如此會將flux中的活性成份破壞,而不利於吃錫。前述提到很多垂直噴灑式。不管用何種方式,均勻與完全的塗覆是最為主要的。

助焊劑的選擇,要考慮的因素非常的多。助焊劑要考量的是它的黏度與酸度(活 性),其適用範圍和產品的種類,製程以及設備有很大的關連。譬如,水平噴錫的 助焊劑黏度的選擇,就必須較垂直噴錫低很多。因水平噴錫之浸錫時間短,所以助 焊劑須以較快速度接觸板面與孔內。

除了這些以外,尚有以下的考慮: -與錫爐的抗氧化油是否相容 -是何不易清潔,而有殘留物

所以,為了易於清潔,大部份flux主成份為glycol,可溶於水.活化劑則使用如 HCl或HBr等酸。

最後,因設備的差異,flux的一些特質可能因使用的過程而有變化,如黏度以及揮發性成份。因此須考慮自動添加系統,除補充液之外,亦補充揮發性成份。 F上錫鉛

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此段程序,是將板子完全浸入熔融態的錫爐中,液態Sn/Pb表面則覆蓋乙二醇類(glycol)的抗氧化油,此油須與助焊劑相容,此步驟最重要的是停留時間,以 及因在高溫錫爐中,如何克服板彎問題的產生。

板子和錫接觸的瞬間,銅表面即產生一薄層IMC Cu6Sn5,有助後續零件焊接。此IMC層在一般儲存環境下,厚度的成長有限,但若高溫下,則厚度增長快速, 反而會造成吃錫不良。垂直噴錫和水平噴錫極大的不同點,在於垂直噴錫從進入錫爐瞬間至離開錫爐瞬間的時間約是水平噴錫的二倍左右。整個PANEL受熱的時間 亦不均勻,而且水平噴錫板子有細小的滾輪壓住,讓板子維持同一平面。所以垂直噴錫一直有熱衝擊板子彎翹的問題存在。雖有些公司特別設計夾具,減少其彎翹的 情形,但產能卻也因此減少。 G. 整平

當板子完全覆蓋錫鉛後,接著經高壓熱風段將表面孔內多餘的錫鉛吹除,並且整平附著於PAD及孔壁的錫鉛。此熱氣的產生由空壓機產生的高壓空氣,經加溫 後,再通過風刀吹出. 其溫度一般維持在210~260℃。溫度太低,會讓仍是液狀的錫鉛表面白霧化及粗糙,溫度太高則浪費電力。空氣壓力的範圍,一般在12~30psi 之間,視下列幾個條件來找出最佳壓力:1. 設備種類2. 板厚3. 孔縱橫比4風刀角度及距離(以板子做基準) 下列幾個變數,會影響整個錫鉛層厚度,平整度,甚至後續焊錫性的良窳。 1.風刀的結構 2.風刀口至板子的距離 3.風刀角度 4.空氣壓力大小

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