计量泵

>PCB制造流程及申明(外观查抄,防焊,金手指喷锡,表面处理等)>>十一、外层查抄>>11.1前言>>一般电脑b建造会在两个步骤完成后做全检的作业:一是线路完成(内层与外层)后二是制品,本章针对线路完成后的查抄来介绍.>>11.2查抄方式>>11.2.1电测>>11.2.2目检>>以放大镜附圆形灯管来检视线路品质以及对位精确度,如果是外层尚须检视孔及镀层 品质,凡是会在备有10倍显微镜做进一步明确承认,这是很传统的作业模式,所以人力的须 求相当大.但目前高密度设计的板子险些无法在用肉眼查抄,所以下面所介绍的AOI 会被大量的使用.>>11.2.3 AOI-Automated optical Inspection 自己主动光学查验>>因线路密度逐渐的提高,要求规格也愈趋严苛,因此目视加上放大灯镜已经不足以 过滤所有的缺点,因而有AOI的应用。>>11.2.3.1应用规模>>A. 板子型态>>-旌旗灯号层,电源层,钻孔后(即内外层皆可).>>-底片,干膜,铜层.(工作片, 干膜显像后,线路完成后)>>B. 目前AOI的应用大部分还集中在内层线路完成后的检测,但更大的1个取代人力的制程是绿漆后已经作焊垫表面加工 (surface finish) 的板子.尤其如BGA,板尺寸小,线又细,数目大,单人力的须求就非常惊人.可是应用于这领域者仍有待技术上的突破.>>11.2.3.2 原理>>一般业界所使用的"自己主动光学查验CCD及Laser两种;前者主如果哄骗卤素灯通光线,针对板面未黑化的铜面,哄骗其反光效果,进行断、短路或碟陷的判读。应用于黑化前的内层或线漆前的外层。后者Laser AOI主如果针对板面的基材部份,哄骗对基材(成铜面)反射后产荧光(Fluorescences)在强弱上的不同,而加以判读。早期的Laser AOI对"双功能"所产生的荧光不很强,常需插手少许"荧光剂"以加强其效果,减少错误警讯当基板薄于6mil时,雷射光例会穿透板材到达板子对另一面的铜线带来误判。"四功能"基材,则本身带有淡黄色"已经具加强荧光的效果。Laser自己主动光学查验技术的发展较成熟,是近年来AOI灯源的主力.>>现在更进步先辈的激光技术之AOI,哄骗激光荧光,光面金属反射光,以及穿入孔中激光光之旌旗灯号侦测,使患上线路侦测的能力提高很多,其原理可由图11.1 , 图11.2简单阐释。>>11.2.3.3侦测项目>>各厂牌的capability,由其data sheet可患上.一般侦测项目如下List>>A. 旌旗灯号层线路缺点,>>B. 电源与接地层,>>C. 孔, . SMT,>>AOI是一种非常进步先辈的替换人工的查验设备,它应用了激光,光学,智能判断软件等技术,理论来完成其动作.在这里咱们应注意的是其未来的发展可否完全取代PCB各阶段所有的目视查抄.>>十二 防焊>>12.1 制程目的>>A. 防焊:留出板上待焊的通孔及其pad,将所有线路及铜面都笼罩住,防 止波焊时酿成的短路,并节省焊锡之用量 。>>B. 护板:防止湿气及各种电解质的损害使线路氧化而危害电气性质,并防 止外来的机械伤害以维持板面良好的绝缘,>>C. 绝缘:由于板子愈来愈薄,线宽距愈来愈细,故导体间的绝缘问题日形突 显,也增加防焊漆绝缘性质的重要性.>>12.2建造流程>>防焊漆,俗称"绿漆",(Solder mask or Solder Resist),为便于肉眼查抄,故于主漆中多插手对眼睛有帮助的绿色颜料,其实防焊漆了绿色之外尚有黄色、白的色彩、玄色等色彩.>>防焊的种类有传统环氧树脂IR烘烤型,UV硬化型, 液态感光型(LPISM-Liquid Photo Imagable Solder Mask)等型油墨, 以及干膜防焊型(Dry Film, Solder Mask),其中液态感光型为目前制程大宗.所以本单元只介绍液态感光作业 .>>其步骤如下所叙:>>铜面处理→印墨→预烤→暴光→显影→后烤>>上述为网印式作业,其它coating方式如Curtain coating ,Spray coating等有其不错的发展潜力,后面也有介绍.>>12.2.0液态感光油墨简介:>>A. 缘起: 液态感光油墨有三种名称:>>-液态感光油墨(Liquid Photoimagable Resist Ink)>>-液态光阻油墨(Liquid Photo Resist Ink)>>-湿膜(Wet Film以别于Dry Film) 其别于传统油墨的地方,在于电子产品的轻薄短小所带来的尺寸精度需求,传统网版技术无法突破。网版能力一般水准线宽可达7-8mil间距可达10-l5mil,而当今追求的方针则 Five & Five,干膜制程则因密接不良而可能有焊接问题,此为液态绿漆发展之原因。>>B. 液态油墨分类>>a.依电路板制程分类:>>-液态感光线路油墨(Liquid Photoimagable Etching & Plating Resist Ink)>>-液态感光防焊油墨(Liquid Photoimagable Solder Resist Ink)>>b.依涂布方式分类:>>-浸涂型(Dip Coating)>>-滚涂型(Roller Coating)>>-帘涂型(Curtain Coating)>>-静电喷涂型(Electrostatic Spraying)>>-电着型(Electrodeposition)>>-印刷型(Screen Printing)>>C.液态感光油墨基本原理>>a. 要求>>-感光度解像度高-Photosensitivity & Resolution-感旋光性树脂>>-密着性平坦性好-Adhesion & Leveling>>-耐酸碱蚀刻 -Acid & Alkalin Resistance>>-稳固性-Stability>>-操作前提宽-Wide Operating Condition>>-去墨性-Ink Roving>>b. 主身分及功能>>-感光树脂>>-感光>>-反映性单体>>-稀释及反映>>-感光剂>>-启动感光>>-填料>>-提供印刷及操作性>>-溶剂>>-调整流动性>>c. 液态感光绿漆化学组成及功能>>-合成树脂(压克力脂)>>-UV及热硬化>>-光启始剂(感光剂)>>-启动UV硬化>>-填充料(填充粉及摇变粉)>>-印刷性及尺寸稳固性>>-色料(绿粉)>>-色彩>>-消泡平坦剂(界面活性剂)>>-消泡平坦>>-溶济(脂类)>>-流动性>>哄骗感旋光性树脂加硬化性树脂,产生互穿式聚合物网状结构(lnter-penetrating Net-Work),以达到绿漆的强度。>>显影则是哄骗树脂中含有酸根键,可以Na2CO3溶液显像,在后烘烤后由于此键已经被融入树脂中,因此无法再被洗掉.>>12.2.1. 铜面处理 请参读四内层建造>>12.2.2. 印墨>>A 印刷型(Screen Printing)>>a. 档墨点印刷>>网板上仅做孔及孔环的档点阻墨,防止油墨流入孔内此法须注意档点积墨,问题>>b. 空网印>>不做档墨点直接空网印但板子或印刷机台面可小幅移动使不因积墨流入孔内>>c. 有些要求孔塞墨者一般在暴光显像后针对那些孔在印一次的方式占多数>>d. 使用网眼在80~120刮刀硬度60~70>>B. 帘涂型(Curtain Coating)>>1978 Ciba-Geigy首先介绍此制程商品名为Probimer52, Mass of Germany则首 度展示Curtain Coating设备,作业图>>a. 制程特点>>1 Viscosity 较网印油墨低>>2.Solid Content较少>>3.Coating厚度由Conveyor的速度来决定>>4.可混合不同尺寸及不同厚度要求的板子一路生产但一次仅能单面coating>>b. 效益>>1. 作业员不必谙练印刷技术>>2. 高产能>>3. 较光滑>>4. VOC较少>>5. Coating厚度控制规模大且均匀>>6. 维护容易>>C. Spray coating 可分三种>>a. 静电spray>>b. 无air spray>>c. 有air spray>>其设备有水平与垂直方式,此法的好处是对板面不平整十时其cover性非常好. 另外还有roller coating方式可进行很薄的coating.>>12.2.3. 预烤>>A. 主要目的赶走油墨内的溶剂,使油墨部分硬化,不致在进行暴光时黏底片.>>B. 温度与时间的设定,须参照供货商的data shee.t双面印与单面印的预烤前提是不一样.(所谓双面印,是指双面印好同时预烤)>>C. 烤箱的选择须注意通风及过滤系统以防异物四沾.>>D. 温时的设定,必须有警报器,时间一到必须顿时拿出,否则overcuring会造成显像不尽. E. Conveyor式的烤箱,其产能及品质都较佳,唯空间及成本须考量.>>12.2.4. 暴光>>A. 暴光机的选择: IR光源,7~10KW之能+量,须有冷却系统维持台面温度25~30°C.>>B. 能+量管理:以Step tablet结果设定能+量.>>C. 抽真空至牛顿环不会移动>>D. 手动暴光机一般以pin对位,自己主动暴光机则以CCD对位,以现在高密度的板子设计,若没有自己主动对位势必无法达品质要求.>>12.2.5. 显像>>A. 显像前提 药液 1~2% Na2CO3 温度 30±2°C 喷压 2.5~3Kg/cm2>>B. 显像时间因和厚度有关,凡是在50~60sec,Break-point约在50~70%.>>12.2.6. 后烤>>A. 凡是在显像后墨硬度不足,会进步先辈行UV硬化,增加其硬度以免做检修时刮伤.>>B. 后烤的目的主要让油墨之环氧树脂彻底硬化,文字印刷前提一般为150°C,30min.>>12.3文字印刷>>目前业界有的将文字印刷放在喷锡后,也有放在喷锡前,不管何种程序要注意以下几点:>>A. 文字不可沾Pad>>B. 文字油墨的选择要和S/M油墨Compatible.>>C. 文字要清析可辨识.>>12.4. 品质要求>>根据IPC 840C对S/M要求分了三个等级:>>Class 1:用在消费性电子产品上如电视、玩具,单面板之直接蚀刻而无需电镀之板类,只要有漆笼罩即可。>>Class 2:为一般工业电子线路板用,如计算机、通讯设备、商用机器及仪 器类,厚度要0.5mil以上。>>Class 3:为高信赖度长时间连续操作之设备,或军用及宇宙电子设备之用途,其厚度至少要1mil 以上。>>实务上,表一般绿漆油墨试验性质项目可供参考>>绿漆制程至此介绍完毕,接下来的制程是表面焊垫的各种处理方式.>>十三 金手指,喷锡( Gold Finger & HAL )>>13.1制程目的>>A.金手指(Gold Finger,或称 Edge Connector)设计的目的,在于藉由connector毗连器的插接作为板对外连络的出口,因此须要金手指制程.之所以选择金是因为 它优越的导电度及抗氧化性.但因为金的成本极高所以只应用于金手指,局部镀或化学金,如bonding pad等.图13.1是金手指差入毗连器中的表示意思向.>>B. 喷锡的目的,在保护铜表面并提供后续装配制程的良好焊接基地.>>13.2制造流程>>金手指→喷锡>>13.2.1 金手指>>A. 步骤:>>贴胶→割胶→自己主动镀镍金→撕胶→水洗吹干>>B. 作业及注意事项>>a. 贴胶,割胶的目的,是让板子仅露出欲镀金手指之部份线路,其它则以胶带贴住防镀.此步骤是最耗人力的,不谙练的作业员还可能割伤板材.现有自己主动贴,割胶机上市,但仍不成熟.须注意残胶的问题.>>b. 镀镍在此是作为金层与铜层之间的屏障,防止铜migration.为提高生产速率及节 省金用量,现在险些都用输送带式直立进行之自己主动镀镍金设备,镍液则是镍含量 甚高而镀层应力极低的氨基磺酸镍(Nickel Sulfamate Ni(NH2SO3)2 )>>c. 镀金无固定的基本配方,除金盐 (Potassium Gold Cyanide 金氰化钾,简称 PGC ) 以外, 其余各种成份都是专密的,目前不管酸性中性甚至碱性镀金所用的赤金都 是来自纯度很高的金盐为纯白的色彩的结晶,不含结晶水,依结晶前提不同有大结晶及细小的结晶,前者在高浓度的 PGC 水溶液中缓慢而不变自然形成的,后者是 快速冷却并搅拌而患上到的结晶,市场上多为后者.>>d. 酸性镀金(PH 3.5~5.0)是使用非溶解性阳极,最广用的是钛网上附着有白金,或钽网 (Tantalam) 上附着白金层,后者较贵寿命也较长。>>e. 自己主动进步沟槽式的自己主动镀金是把阳极放在构槽的两旁,由输送带推动板子行进于槽中央,其电流的接通是由黄铜电刷(在槽上方输送带两侧)接触板子上方凸起 槽外的线路所导入,只要板子进镀槽就立即接通电流,各镀槽与水洗槽间皆有缓和冲突室并用橡胶软垫隔绝以减低drag in/out,故减少钝化的发生,减低脱皮的可能。>>f. 酸金的阴极效率并不好,即使全新镀液也只有30-40% 罢了,且因逐渐老化及污染而减低到15% 左右。 故酸金镀液的搅拌是非常重要,>>g. 在镀金的过程当中阴极上因效率减低而发生较多的氢气使液中的氢离子减少,因而 PH值有渐渐上升的情形,此种现象在钴系或镍系或二者并用之酸金制程中都会发生。当 PH 值渐升高时镀层中的钴或镍量会减低,会影响镀层的硬度甚至疏孔度,故须逐日测其PH 值。凡是液中都有大量的缓和冲突导电盐类,故 PH 值不会发生较大 的变化,除非常异常的情形发生。>>h. 金属污染 铅:对钴系酸金而言,铅是造成镀层疏孔 (pore)最直接的原因.(剥锡铅制程要注意) 超出10ppm即有不良影响. 铜:是另一项容易带入金槽的污染,到达100ppm时会造成镀层应力破制,不过液中的铜会渐被镀在金层中,只要消除了带入来源铜的污染不会造成太大的害处。 铁:铁污染达50ppm时也会造成疏孔,也需要加以处理。>>C.金手指之品质重点>>a.厚度>>b.硬度>>c.疏孔度 (porosity)>>d.附着力 Adhesion>>e.外观:针点,凹陷,刮伤,烧焦等.>>13.2.2 喷锡HASL(Hot Air Solder Leveling)>>A 历史>>从1970年代中期HASL就己发展出来。早期制程,即所谓"滚锡"(Roll tinning),板子输送进表面沾有熔融态锡铅之虎符,而将一层薄的锡铅转移至板子铜表面。目前仍有低层次单面硬板,或单面软板使用此种制程。接下来因有镀通孔的发展及锡铅平坦度问题,因此垂直将板子浸入溶化的热锡炉中,再将多余锡铅以高压空气将之吹除。此制程逐渐改良成今日的喷锡制程,同时解决表面平整和孔塞的问题。但是垂直喷锡仍计多的缺点,例如受热不平均Pad下缘有锡垂(Solder Sag),铜溶出量太多等,因此,于1980年初期,水平喷锡被发展出来,其制程能力,较垂直喷锡好很多,有众多的优点,如细线路可到15mil以下,锡铅厚度均匀也较易控制,减少热冲击,减少铜溶出以及减低IMC层厚度。>>B. 流程>>不管是垂直、喷锡or水平喷锡,正确的制造流程一样如下:>>C. 贴金手指保护胶 此步骤目的在保护金手指以免渗锡,其选择很重要,要能耐热,贴紧,不沾胶.>>D. 前清洁处理 前清洁处理主要的用意,在将铜表面的有机污染氧化物等去除,一般的处理方式如下>>脱脂→清洗→微蚀→水洗→酸洗(中和)→水洗→热风干。>>使用脱脂剂者,一般用酸性,且为浸泡方式而非喷洒方式,此程序依各厂前制程控制状况为选择性。微蚀则是关键步骤,若能控制微蚀深度在0.75~1.0μm(30~40μ in),则可确保铜面之有机污染去除干净。至于是否须有后酸洗(中和),则视使用微蚀剂种类,见表。>>此微蚀最佳方式,是以水平喷洒的设备为之维持一定的微蚀速率,以及控制后面水洗,热风吹干间隔的时间,防止再氧化的情形出现;并和喷锡速度密切搭配,使生 产速率一致。>>属于前制程严重的问题,例如S/M残留,或者显影不净问题,则再强的微蚀都 无法解决这个问题。>>前清洁处理的优劣,有以下几个因素的影响:>>-化学剂的种类>>-活性剂的浓度(如氧化剂,酸)>>-微蚀剂的铜浓度>>-温度>>-作用时间>>槽液寿命,视铜浓度而定,所以为维持etch rate的不变,可以阐发铜浓度来控制添加新颖的药液。>>E. 预热>>预热段一般使用于水平喷锡,其功能有三,一为减少步入锡炉时热冲击,二是避免孔塞或孔小。三、接触锡炉时较快形成IMC以利上锡。若能加进此程序,当然最 好,否则浸锡时间须增加,尤其是厚度大于1.6.mm的厚板,预热方式有使用烤箱者,水平方式则大半用IR做预热,in-line输送以控制速度及温度。以1.6mm厚 度而言,其预热前提应维持表面温度在144~174℃间。若板子是高层次,高纵横比 (Aspect Ratio),以及内层为散热层,则热传效果是非常重要的。有些公司的预热放在 Coating flux之后,但根据实验显示云云会将flux中的活性成份破坏,而不利于吃锡。前述提到很多垂直喷洒式。不管用何种方式,均匀与完全的涂覆是最为主要的。>>助焊剂的选择,要考虑的因素非常的多。助焊剂要考量的是它的黏度与酸度(活 性),其适用规模和产品的种类,制程以及设备有很大的关连。譬如,水平喷锡的 助焊剂黏度的选择,就必须较垂直喷锡矮半截。因水平喷锡之浸锡时间短,所以助 焊剂须以较快速度接触板面与孔内。>>除了这些以外,尚有以下的考虑:>>-与锡炉的抗氧化油是否兼容>>-是何不易清洁,而有残留物>>所以,为了易于清洁,大部份flux主成份为glycol,可溶于水.活化剂则使用如 HCl或HBr等酸。>>最后,因设备的差异,flux的一些特质可能因使用的过程而有变化,如黏度以及挥发性成份。因此须考虑自己主动添加系统,除补充液之外,亦补充挥发性成份。>>F上锡铅>>此段程序,是将板子完全浸入熔融态的锡炉中,液态Sn/Pb表面则笼罩乙二醇类(glycol)的抗氧化油,此油须与助焊剂兼容,此步骤最重要的是逗留时间,以 及因在高温锡炉中,如何克服板弯问题的产生。>>板子和锡接触的瞬间,铜表面即产生一薄层IMC Cu6Sn5,有助后续零件焊接。此IMC层在一般储存环境下,厚度的成长有限,但若高温下,则厚度增长快速, 反倒会造成吃锡不良。垂直喷锡和水平喷锡极大的不同点,在于垂直喷锡从步入锡炉瞬间至离开锡炉瞬间的时间约是水平喷锡的二倍左右。整个PANEL受热的时间 亦不均匀,而且水平喷锡板子有细小的虎符压住,让板子维持同一平面。所以垂直喷锡一直有热冲击板子弯翘的问题存在。虽有些公司特别设计夹具,减少其弯翘的 情形,但产能却也因此减少。>>G. 整平>>当板子完全笼罩锡铅后,接着经高压热风段将表面孔内多余的锡铅吹除,并且整平附着于PAD及孔壁的锡铅。此热气的产生由空压机产生的高压空气,经加温 后,再通过风刀吹出. 其温度一般维持在210~260℃。温度太低,会让仍是液状的锡铅表面白雾化及粗糙,温度太高则华侈电力。空大气的压力力的规模,一般在12~30psi 之间,视下列几个前提来找出最佳压力:1. 设备种类2. 板厚3. 孔纵横比4风刀角度及距离(以板子做基准)>>下列几个变量,会影响整个锡铅层厚度,平整度,甚至后续焊锡性的良窳。>>1.风刀的结构>>2.风刀口至板子的距离>>3.风刀角度>>4.空大气的压力力大小>>5.板子通过风刀的速度>>6.外层线路密度及结构>>其中,前五项都是可调整到最佳状况,但是第六项则和制程设备的选择或者后处理设备有极大的瓜葛,例如垂直喷锡,在PAD下缘,或孔下半部会有锡垂造成 厚度不均及孔径问题。>>H. 后清洁处理>>后清洁水洗目的,在将残留的助焊剂或其由锡炉带出之残油类事物洗除,本步骤是喷锡最后1个程序,看似没什么,但若不用心建置,反倒会功败垂成,以下是 几个要考虑的因素:>>1.冷却段及Holder的设计>>2.化学洗>>3.水洗水的水质、水温及循环设计>>4.各段的长度(接触时间)>>5.轻刷段>>成功的后清洁制程的设计必须是板子清洗后:>>1.板弯翘维持最小比率>>2.离子污染必须小于最高标准(一般为6.5μg/cm2)>>3.表面绝缘阻抗(SIR)必须达最低要求。(一般标准:3×10 9Ω-喷锡水洗后35℃, 85%RH,24小时后)>>13.3 锡炉中各种金属杂质的影响>>喷锡品质的优劣,因素复杂,除上述之锡炉温度高压喷气温度以及浸锡时间外,另1个颇为重要的因素是污染的程度。温度与时间的控制以各种方式做监控。但是 杂质的in-line监控倒是不可能的是,它是须要特殊的阐发设备来做精确阐发,如AA等,规模够大,有自已经的化验室者,凡是由化验人员做定期阐发;或者由提供锡铅 的供货商定期取回阐发。>>决定锡炉寿命的主要两个因素,一是铜污染,二是锡的浓度,当然其它的金属污染若有异常现象,亦不可等闲视之。>>A. 铜>>铜污染是最主要的,且产生来源亦是清楚不过。铜表面在Soldering时,会产生一层IMC,那是因铜migrates至Solder中,形成种化学μ(Cu3Sn和Cu5Sn6),随 着处理的面积增加,铜溶入Solder的浓度会增加,但它的饱和点,是0.36%(在243 ℃),当超过饱和点时,锡面就会浮现颗粒状粗糙表面,这是因为IMC的密度低于 熔溶态锡铅,它会nigrate到锡铅表面,呈树状结晶,因此看起来粗糙,这种现像会有两个问题,一是外观,二是焊锡性。因PAD表面锡铅里面含有铜浓度高,因此在 组配零件,会分外增加如Wave Solder或IR Reflow时的设定温度,甚至根本无法吃锡。>>B. 锡>>锡和铅合金的最低熔点183℃,其比例是63:37,因此其比例若因建造过程而有变化,极可能因差异太大,而造成装配时的前提设定不良。一般,锡含量比例变化 在61.5~63.5%之间,尚不致有影响。若高于或低于此规模,除了改变其熔点外,并因此改变其表面张力,伴随的后果是助焊剂的功能被打折扣。助焊剂最大的作用在 清洁铜面并使达到较低的自由状态。而且后续装配时使用高速,低温的焊锡应用亦会大受影响而使表现不比预期。>>C. 金>>金也是1个常见的金属污染,若金手指板产量多时,更须注意控管。若Solder接触金面,会形成另一IMC层-AuSn4。金溶入Solder的溶解度是铜的六倍对焊接点 有绝对的伤害。有金污染的solder画面看似结霜,且易脆。要彻底避免金的污染,可将金手指制程放在喷之后。一旦金污染超过限度只有换新一途。>>D. 锑Antimony>>锑对焊锡和铜间的wetting亦有影响,其含量若超出0.5%,即对焊性产生不良影响。>>E. 硫(Sulfur)>>硫的污染会造成很严重的焊锡性问题,即使是一百万之几的含量,而且它会和锡及铅起化学反映。因此要尽所有可能防止它污染的可能性,包括进料的查验,制程中带 入的可能。>>F. 表13.1是一般可容许的杂质百分点,所订的数码会比较严苛,这是因为个别的污染虽有较高的容忍度,但若同时有几个不同污染体,则有可能即使仅有容忍上限 的. 1/2,但仍会造成制程的不良焊锡性变差。因此,制程管理者须谨慎从事。>>SMOBC(Solder Mask Of Bare Copper)之喷锡制程完成后即进行成型步骤(十五)>>十四 其它焊垫表面处理(OSP,化学镍金,)>>14.1 前言>>锡铅长期以来饰演着保护铜面,维持焊性的脚色, 从熔锡板到喷锡板,数十年光阴至此,碰到 几个无法克服的困难的问题,非患上用替换制程不可:>>A. Pitch 太细造成架桥(bridging)>>B. 焊接面平坦要求日严>>C. COB(chip on board)板大量设计使用>>D. 环境污染 本章就两种最常用制程OSP及化学镍金介绍之>>14.2 OSP>>OSP是Organic Solderability Preservatives 的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux,本章就以护铜剂称之.>>14.2.1>>种类及流程介绍>>A. BTA(苯骈三氯唑):BENZOTRIAZOLE>>BTA是白的色彩带淡黄无嗅之晶状齑粉,在酸碱中都很稳固,且不易发生氧化还原反映,能 与金属形成稳固化合物。ENTHON将之溶于木醇与水溶液中出售,作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST),商品名为CU-55及CU-56,经CU-56处理之铜面可产生保护膜,防止裸铜迅速氧化。>>操作流程如表。>>B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作为护铜剂而开始,由 Japan四国化学公司首先 研发之商品,于1985年声请专利,用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST),但由于色呈透明检 测不易,未大量使用。其后推出GLICOAT等,系由其衍生而来。>>GLICOAT-SMD(E3)具以下特性:>>-与助焊剂相容,维持良好焊锡性>>-可耐高热焊锡流程>>-防止铜面氧化>>操作流程如表。>>C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE>>由Japan三和公司研发,品名为CUCOAT A ,为一种耐湿型护铜剂。 能与铜原子产生错合物 (COMPLEX COMPOUND),防止铜面氧化,与各类锡膏皆相容,对焊锡性有正面效果。>>操作流程如表。>>D. 目前市售相关产品有以下几种代表厂家:>>醋酸调整系统:>>GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)>>WPF-106A (TAMURA)>>ENTEK 106A (ENTHON)>>MEC CL-5708 (MEC)>>MEC CL-5800(MEC)>>甲酸调整系统:>>SCHERCOAT CUCOAT A>>KESTER>>大半药液为使成长速率快而升温操作,水因之蒸发快速,PH控制不易,当PH提高时会导致MIDAZOLE不溶而产生结晶,须将PH调回。一般采用醋酸(ACETIC ACID)或甲酸 (FORMIC ACID)调整。>>14.2.2>>有机保焊膜一般约0.4μm的厚度就可以达到多次熔焊的目的,虽然廉价及操作单纯,但有以下缺点:>>A. OSP透明不易测量,目视亦难以查抄>>B. 膜厚太高不利于低固含量,低活性免洗锡膏作业,有利于焊接之Cu6Sn5 IMC也不易形成>>C. 多次组装都必须在含氮环境下操作>>D. 若有局部镀金再作OSP,则可能在其操作槽液中所含的铜会沉积于金上,对某些产品会形成问题>>E. OSP Rework必须特别小心>>14.3 化学镍金>>14.3.1基本步骤>>脱脂→水洗→中和→水洗→微蚀→水洗→预浸→钯活化→吹气搅拌水洗→无电镍→热水洗→ 无电金→回收水洗→后处理水洗→干燥.>>14.3.2无电镍>>A. 一般无电镍分为"置换式"与"自我催化"式其配方极多,但不论何者仍以高温镀层品质较佳>>B.一般常用的镍盐为氯化镍(Nickel Chloride)>>C.一般常用的还原剂有次磷酸盐类(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/联氨 (Hydrazine)/硼氩化合物(Borohydride)/硼氢化合物(Amine Borane)>>D.螯合剂以柠檬酸盐(Citrate)最常见 E.槽液酸碱度需调整控制,传统使用氨水(Amonia),也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine),除可调整PH及比氨水在高温下不变,同时具有与柠檬酸钠联合共为镍金属螯合剂,使镍可顺利有效地沉积于镀件上>>F.选用次磷二氢钠除了可减低污染问题,其所含的磷对镀层品质也有极大影率>>G.此为化学镍槽的其中一种配方>>配方特性阐发:>>a.PH值的影响:PH低于8会有混浊现像发生,PH高于10会有分解发生,对磷含量及沉 积速率及磷含量并无明显影响>>b.温度的影响:温度影响析出速率很大,低于70°C反映缓慢,高于95°C速率快而无 法控制.90°C最佳>>c.组成浓度中柠檬酸钠含量高,螯合剂浓度提高,沉积速率随之下降,磷含量则随螯合 剂浓度增加而升高,三乙醇氨系统磷含量甚至可高到15.5%上下>>d.还原剂次磷酸二氢钠浓度增加沉积速率随之增加,但超过0.37M后槽液有分解现像, 因此其浓度不可过高,过高反倒有害。磷含量则和还原剂间没有明确瓜葛,因此一般 浓度控制在O.1M左右较洽当>>e.三乙醇氨浓度会影响镀层的磷含量及沉积速率,其浓度增高磷含量减低沉积也变慢, 因此浓度保持约0.15M较佳。他除了可以调整酸碱度也可作金属螯合剂之用>>f.由探讨患上知柠檬酸钠浓度作通当调整可有效改变镀层磷含量>>H.一般还原剂大分为两类:>>次磷酸二氢钠(NaH2PO2H2O, Sodium Hypophosphate)系列及硼氢化钠(NaBH4,Sodium Borohydride)系列,硼氢化钠价贵因此市面上多以次磷酸二氢钠为主 一般公认反映为:>>[H2PO2]- + H2Oa H+ +[HPO3]2- + 2H(Cat) -----------(1)>>Ni2+ + 2H(Cat)a Ni + 2H+---------------------------(2)>>[H2PO2]- + H(Cat)a H2O + OH- + P------------------(3)>>[H2PO2]- + H2Oa H+ + [HPO3]2- + H2-----------------⑷}>>铜面多呈非活化性表面为使其产生负电性以达到"启镀"之目的铜面采先长无电钯的方式 反映中有磷共析故,4-12%含磷量为常见。故镍量多时镀层失去弹性磁力,脆性光泽增 加,有利防锈不利打线及焊接>>14.3.3无电金>>A.无电金分为"置换式镀金"与"无电金"前者就是所谓的"浸镀金"(lmmersion Gold plating) 镀层薄且底面镀满即停止。后者接管还原剂供应电子故可以使镀层继续增厚无电镍。>>B.还原反映示性式为: 还原半反映: Au+ + e- + Au0 氧化半反映式: Reda Ox + e- 全反映式: Au+ + Red aAu0 + Ox.>>C.化学镀金配方除提供黄金来源的错合物及促成还原的还原剂,还必须并用螯合剂、稳固剂、 缓和冲突剂及膨润剂等才能发挥效用>>D.化学金配方组成及功用:>>E.部份研究报告显示化学金效率及品质的改善,还原剂的选用是关键,早期的甲醛到近期的 硼氢化合物,其中以硼氢化钾最普遍效果也佳,若与他种还原剂并用效果更理想。代表反映式如后:>>还原半反映: Au(CN)-2 + e-a Au0 + 2CN-:>>氧化半反映式: BH4- + H2O a BH3OH- + H2>>BH3OH- + 30H- a BO2- + 3/2H2 + 2H20 +3e->>全反映式: BH3OH"+3AU(CN)z"+30H` -, BOz吐 + /2Hz+2H,0 +3Auo 6CN->>F.镀层之沉积速率随氢氧化钾及还原剂浓度和槽温提高而提升,但随氰化钾浓度增加而减低>>G.已经商业化的制程操作温度多为9O℃左右,对材料稳固性是一大考验>>H.细线路底材上若发生横向成长可能产生短路的危险 I.薄金易有疏孔易形成Galvanic Cell Corrosion K.薄金层疏孔问题可经由含磷后处理钝化方式解决>>14.3.4制程重点:>>A.碱性脱脂: 为防止钯沉积时向横向扩散,初期使用柠檬酸系清洁剂。后因绿漆有疏水性,且碱性清洁 剂效果又较佳,同时为防止酸性清洁剂可能酿成的铜面钝化,故采磷酸盐系直炼非离子性 清洁剂,以容易清洗为诉求。>>B.微蚀: 其目的在去除氧化获患上新颖铜面,同时达到绝对粗度约0.5-1.0μm之铜面,使患上镀镍金后 仍能获患上相当粗度,此结果有助打线时之拉力。配槽以SPS 150g/l加少量盐酸,以保持氯 离子约2OOppm 为原则,以提高蚀刻效率。>>C.铜面活化处理 钯约3ppm,操作约40℃, 一分钟,由于氯化钯对铜面钝化比硫化钯为快,为患上较好的镍结 合力自然是硫化钯较适当。由于钯作用同时会有少量Cu+会产生,它可能还原成Cu也可能 氧化成Cu++,若成为铜原子则沉积会影响钯还原。为使钯还原顺利须有吹气搅拌,风量约 为0./~O.15M3/M2*min以上,促使亚铜离子氧化并释出电子以还原钯,完成无电镍沉积的动作。>>D.活化后水洗: 为防止镍层扩散,清除线路间之残钯至为重要,除强烈水洗也有人用稀盐酸浸渍以转化死角 的硫化钯防止镍扩散。为增进镍还原,热水预浸将有助于成长及均匀性,其设法在提高活 性使大小面积及高低电压差皆因提高活性而使差异变小以达到均一的目的。>>E.无电镍: 操作温度85±5℃ ,PH4.5~4.8,镍浓度约为4.9~5.1 g/l间,槽中应保持镍浓度低于5.5 ,否则有氢氧化沉淀的可能,若低于4.5g/l则镀速会减慢,正常析出应以15μm/Hr,Bath loading则应保持约0.5~1.5)dM2/l,镀液以5 g/l为标准镍量经过5个Turn即必须更槽 否则析出镍品质会变差。镍槽可以316不锈钢建造,槽体事前以50%硝酸钝化,并以槽壁 外加电解阳极以防止镍沉积,阴极可接于搅拌叶通以0.2~0.4 A/M2(0.018~0.037 ASF)低 电流,但须注意不能在桨叶区产生气泡否则代表电流太强或镍镀层太厚必须烧槽。建浴操 作应维持在PH=5~4.7间,可用NaOH或H2S04调整,PH低于4.8会出现混浊,槽液老化PH 操作规模也会逐渐提高才能维持正常析出速度。因线路底部为死角,易留置反映后所留的 残碱 ,因此对绿漆可能产生不利影响, 必须以加强搅拌及震动使残碱及气泡去除。>>F.无电镍磷含量: 一般无电镍多以"次磷酸二氢钠"为还原剂,故镀层会含有一定量的磷约4~6%,且部份呈结 晶状。苦含量在6~8% 中含量则多数呈非结晶状,当高达12%的以上则险些全呈非结晶社团。 就打线而言,中磷含量及硬度在500~600HV最佳,焊锡性也以9%最好。一般在添加四回后 析出磷含量就会达到10%应考虑换槽,打线用厚度应在130μ以上。>>G.无电金:>>以柠檬酸为错合剂的化学金槽,含金 5g/l,槽体以PP为材质。PH=5.1~5.3时可与铜作用,PH=4.5~4.8时可与镍作用实行镀金,PH可以柠檬酸调整之。一般操作温度在85℃,厚度险些会停止在2.5μ"左右,大约五分钟就可达到此厚度,高的温度固然可加快成长但因结晶粗反倒防蚀能力较差。由于大半采置换反映,因此会有不少的镍溶入液中,良好的管理最好不要让镍浓度超过2OOppm ,到40Oppm时金属外观及附着力都变差,药水甚至变绿变黑,此时必须更槽。金槽对铜离子极敏感,2Oppm以上析出就会减缓,同时会导致应力增大。镀镍后也不宜久置,以免因钝化而无法析镀,故镍后水洗完应尽速步入金槽,有时为了特定状况则作10%柠檬酸浸泡再步入金槽也能改善一些联合力。经镀金后的镀面仍难免有部份疏孔,此镀件经水洗后仍应经一道封孔处理,云云可以使底层镍经有机磷的处理增加其耐蚀性。>>14.4 结语>>A. OSP制程成本最低,操作简便,凡是终检电测完,包装前作业之.但此制程因须装配厂修改设备 及制程前提且重工性较差因此普及度仍不佳有待双方努力.>>B. 化镍金制程则因成本极高,会锁定某些领域的板子如COB,IC Substrate等,不会普及化.>>C. 目前也有其它较低成本而仍有化镍金功能之产品如Pd/Ni,Sn, Organic Silver等,以后陆续会再做探讨.>>十五 成型(Outline Contour)>>15.1制程目的>>为了让板子符合客户所要求的规格尺寸,必须将外围没有用的边框去除之。若此板子是Panel出货(连片),往往须再进行一道程序,也就是所谓的V-cut,让客户在Assbly前或后,可轻易的将Panel 折断成Pieces。又若PCB是有金手指之划定,为使容易插入,connector的槽沟,因此须有切斜边(Beveling)的步骤。>>15.2 制造流程>>外型成型(Punching or Routing)→V-cutaBeveling ( 倒角 )→清洗>>15.2.1外型成型>>外型成型的方式从PCB演变大致有以下几个方式:>>15.2.1.1 Tplate模板>>最早期以手焊零件,板子的尺寸只要在客户组装之产品可容纳患上下的规模即可,对尺寸的容差要求较不严苛,甚至板内孔至成型边尺寸亦不在意,因此很多用裁剪的方式,单片出货。>>再往后演变,尺寸要求较严苛,则关门时,将板子套在事前按客户要求尺寸做好的模板(Tplate)上,再以手动铣床,沿Tplate外型旋切而患上。如果是大量,则须委外建造生产模型(Die)以冲床冲型之。这些都是早期单面或简单双面板凡是使用的成型方式。>>15.2.1.2 冲型>>冲型的方式对大量生产,较不CARE板边粗糙度以及板屑酿成的影响时,可考虑使 用冲型,生产成本 较routing为低,流桯如下:>>生产模型设计→生产模型发包建造→试冲→First Article量测尺寸→量产。>>a. 生产模型建造前的设计非常重要,它要考虑的因素很多,例举如下:>>(1) PCB的板材为何,(例如FR4,C,FRI)等>>(2) 是否有冲孔>>(3) Guide hole (Aligned hole)的选择>>⑷ Aligned Pin的直径选择>>(5) 冲床吨数的选择>>(6) 冲床种类的选择>>(7) 尺寸容差的要求>>b. 生产模型材质以及耐用程度>>目前国内建造生产模型的厂商水准不错,但是材料的选用及热处理加工,以及可冲次数,尺寸容差等,和Japan比较,尚逊一筹,当然价格上的差异,亦是相当的大。>>15.2.1.3 切外型>>因为板子层次技术的提升,以及装配方法的改变,再加上生产模型冲型的一些限制, 例如生产模型的高价以及修改的弹性不佳,且紧密度较差,因此CNC Routing的应用愈来愈普遍。>>A. 除了切外型外,它也有几个应用:>>a. 板内的挖空(Blank)>>b. 开槽slots>>c. 板边须部份电镀。>>B. 作业流程:>>CNC Routing程序建造→试切→尺寸查抄(First Article)→生产→清洁水洗→吹干→烘干>>a. 程序建造>>目前很多CAD/CAM软件并没Support直接产生CNC Routing程序的功能,所以大部份仍须按DRAWING上的尺寸图直接写程序。注意事项如下:>>(1) 铣刀直径大小的选择,须研究清楚尺寸图的规格,包括SLOT的宽度,圆弧直径的要求(尤其在转角),另外须考虑板厚及STACK的厚度。一般标准是使用1/8 in直径的Routing Bits。>>(2) 程序路径是以铣刀中心点为准,因此须将铣刀半径offset考虑进去.>>(3). 考虑多片排版出货,客户折断容易,在程序设计时,就象下不同的处理方式>>⑷. 若有板边部份须电镀的规格,则在PTH前就先行做出Slot,>>(5) Routing Bit在作业时,会有偏斜(deflect)产生,因此这个补偿值也应算入>>b. 铣刀的动作原理>>一般铣刀的转速设定在6,000~36,000转/分钟。由上向下看其动作,应该是顺时钟转的动作,除在板子侧面产生切削的作用外,还出现一种将板子向下压迫的力量。若设计成反时针的转向,则会发生向上拉起的力量,将不利于切外形的整个制程。>>1 铣刀的机关>>图15.3 是铣刀的横切面以及各重点机关的介绍. Relief Angle浮离角:减少与基材的摩擦而减少发热. Rake Angle(抠角):让chip(废屑)切断抠起,其角度愈大时,使用的力量较小,反之则较大。Tooth Angle(Wedge Angle)楔尖角:这是routing bit齿的楔形形状,其设计上要考虑锐利及坚固耐用。>>2. 偏斜 ( deflect )>>在切外型的过程当中,会有偏斜的情形,如果是偏斜过多将影响精准程度,因此必须减少偏斜值。在程序完成初次试切时,必须量出偏斜的大小,再做补偿, 待合乎尺寸规格后,再大量生产.>>影响偏斜的因素大致就象下几个:>>-板子厚度>>-板材质>>-切的方向>>-转速 根据这些因素,下面探讨如何减少偏斜,以减低其酿成的误差。>>-铣刀必须标准化,如直径、齿型等>>-针对不同板材选择适用的铣刀>>-根据不同的材质,找出不同的转速及切速,如FR4材质可以24,000转/分钟;至于切速一般而言速度愈 快,偏斜值愈大;反之愈小。>>-若有必要,可设定两次同样的路径,将因偏斜而较大尺寸的部份铣除。>>-铣刀进行的路径遵守1个原则:切板外缘时,顺时针方向,切板内孔或小片间之槽沟时,以逆时针方 向进行,>>C. 辅助工具>>NC ROUTING设备评估优劣,辅助工具部份的重要所占比例非常高。辅助工具的定义是如何让板子正确的定位,有效率的上、下板子,以及其排屑渣的功能,图15.5(a.b)是一辅助工具申明。>>1机械台面(Machine Plate)必须让工作面板对位PIN固定于其上,尺寸凡是为1/4 in左右>>2.工作面板(Tooling Plate)凡是比机械台面稍小,其用途为bushings并且在每支SPINDLE的中心线下有槽构(Slot)>>3.Sub-plates:材质为Benelax或亚麻布及酚醛树脂做成的,其表面须将待切板子的形状事前切出,云云可以在正式切板时,板屑(chips)可以由此排掉同时其上也必须做出板子固定的PIN孔。其孔径一般为1/8 in。每次生产1个料号时,先将holding-pins紧密的固定于pin 孔(ping孔最好选择于成型内),然后再每片板套上(每个piece 2到3个pin孔),每STACK1~3片,视要求的尺寸容差,PIN孔的位置,应该在做成型程序时,一路计算进去,以减少误差。>>D.作业小技法>>因为外型尺寸要求精度,依不同P/N或客户而有所不同,就如不同P/N,会设定不同定位孔一样,因此有几种切型及固定方法可以应用。不管何种方法,最小单一piece(分离的)最小尺寸必须0.15 in以上。(用一般1/8in Router)>>1.无内Pin孔的方法:若无法找出成型内Pin孔时,可依图15.6 方式作业a.先切单piece 三边。b.再以不残胶 胶布如图贴住已经切之所有piece所剩另一边就可切除,TAPE拉起 时,也道将单Piece取出。此法之特征 :>>精确度:±0.005in>>速度:慢(最好用在极小piece且需切开的板子)>>每个STACK:每STACK仅置1panel>>2.单一Pin方法:且须依序切之,此法的特征>>精确度:±0.005in>>速度:快>>每个STACK:每STACK可多片置放>>3.双pins方法 此法精确度最高,且须铣两次,首届依一般标准速度, 因有偏斜产生, 因此须切第二次,但第二次速度加快至200in/min。其特征:>>精确度:±0.002in>>速度:快(上、下板因pin较紧,速度稍慢于单pin)>>每个STACK:多片>>15.2 V-cut(Scoring ,V-Grooving)>>V-cut一种须要直、长、快速的切型方法,且须是已经做出方型外型(以routing或punching)才可进此作业。时常在单piece有复杂外型时用之。>>15.2.1相关规格>>A. V-Groove角度 ,一般限定在30°~90°间,以避免切到板内线路或太靠近之。>>B. V-cut设备本身的机械公差,尺寸不准度约在±0.003in,深度不准度约在±0.006in。因此,公司的业务,品 管人员与客户讨论或制订相关的制程能力或规格,应该视厂内的设备能力。勿订出做不到的规格。>>C.不同材质与板厚,有不同的规格,以FR4来说,0.060in厚则web厚约为0.014in。当然深度是上、下要均等 否则容易有弯翘发生。C-3板材0.060in厚,约留web 0.024in;C-1则留web 0.040in,这是因含纸质 ,较易折断。>>D.至于多厚或多薄的板子可以过此制程,除了和设备能力有关外,太薄的板子,走此流程并无意义(凡是 0.030in以下厚度就不做V-cut设计)。有些客户对成型板边粗糙度不要求,PCB厂也有于切或冲PANEL后 ,设计V-cut制程,切深一些,再直接折断成piece出货。>>E. V-cut深度控制非常重要, 所以板子的平坦度及机台的平行度非常重要.有专用IPQC量测深度之量规可供使 用.>>15.2.2设备种类>>A. 手动:一般以板边做基准,由皮带输送,切刀可以做X轴尺寸调整与上、下深度的调整。>>B. 自己主动CNC:此种设备可以板边或定位孔固定,经CNC程控所要V-cut板子的坐标,并可做跳刀(Jump scoring)处理,深度亦可自己主动调整,同一片板子可处理不同深度。其产出速度非常快。>>15.3金手指斜边(Beveling)>>PCB须要金手指( Edge connectors )设计,表示为Card类板子,它在装配时,必须插入插槽,为使插入顺利,因此须做斜边,其设备有手动、半自己主动、自己主动三种。几个重点规格须注意 ,一般客户DRAWING会标清楚。>>A. θ°角一般为30°、45°、60°>>B. Web宽度一般视板厚而定,若以板厚0.060in,则web约在0.020in>>C. H、D可由公式推算,或客户会在Drawing中写清楚。>>15.4清洗>>经过机械成型加工后板面,孔内及V-cut,slot槽内会很多板屑,一定要将之清除干净.一般清洗设备的流程如下:>>loading→高压冲洗→轻刷→水洗→吹干→烘干→冷却→unloading>>15.4.1注意事项>>A. 此道水洗步骤如果是出货前最后一次清洗则须将离子残留考虑进去.>>B. 因已经V-cut须注意轻刷前提及输送.>>C. 小板输送结构设计须特别注意.>>15.5 品质要求>>由于尺寸公差要求越趋严苛因此First Article 要确实量测,设备的维护更要做到随时保持容许公差之内.>>接下来之制程为电测与外观查验.>>十六 电测>>16.1 前言>>在PCB的制造过程当中,有三个阶段,必须做试验>>1.内层蚀刻后>>2.外层线路蚀刻后>>3.制品>>随着线路密度及层次的演进,从略单的试验治具,到今日的泛用治具试验 及导电材料辅助试验,为的就是及早发现线路功能缺陷的板子,除了可 rework,并可阐发探讨,做为制程管理改善,而最终就是提高良率减低成本。>>16.2 为何要试验>>并非分配制程中的板子都是好的,若没有将不良板区分出来,任其流入下 制程,则势必增加很多不必要的成本. 纵观PCB制造史,可以发现良率一 直在提高。制程控制的改善, 报废的减低,以及改善品质的ISSURE持续 进行着,因此才会逐次的提高良率。>>A. 在电子产品的生产过程当中,对因失败而造成成本的损失估计,各阶段都不同。愈早发现挽救的成本愈低。图16.1是一普遍被接管的预估因PCB在 不同阶段被发现不良时的补救成本,称之为"The Rule of 10'S" 举一简单的例子,空板建造完成,因断路在试验时因故未测出,则板 子出货至客户组装,所有零件都已经装上,也过炉钖及IR重熔,却在试验时 发现。一般客户会让空板制造公司补偿零件损坏用度、重工费、查验费。 但若于空板试验就发现,则做个补线即可,或顶多报废板子。设若更不幸 装配后的试验未发现,而让整部计算机,话机、汽车都组装制品再做试验才 发现,损失更惨重,有可能连客户都会失去。>>B. 客户要求 百分之百的电性试验,险些己是所有客户都会要求的购进货物规格。但是PCB 制造商与客户必须就试验前提与试验方法达成一致的规格. 下列是几个两 方面须清楚写下的>>1.试验数据来源与格式>>2.试验前提如电压、电流、绝缘及连通性>>3.治具建造方式与选点>>4.试验章>>5.修补规格>>C. 制程监控 在PCB的制造过程当中,凡是会有2~3次的100%试验, 再将不良板做重工, 因此,试验站是1个最佳的阐发制程问题点的资料汇集的地方。经由统计 断,短路及其它绝缘问题的百分点,重工后再阐发发生的原因, 整理这些 数据,再哄骗品管手法来找出问题的根源而据以解决。凡是由这些数据的 阐发,可以归纳下面几个种类,而有不同的解决方式。>>1. 可归纳成某特定制程的问题,譬如连底材料都凹陷的断路,多是压板 环境不洁(含钢板上残胶)造成;局部小面积规模的细线或断路比例高, 则有多是干膜暴光抬面吸真空局部不良的问题。诸云云类,由品管或 制程工程师做经验上的判断,就可解决某些制程操作上的问题。>>2. 可归成某些特别料号的问题,这些问题往往是因客户的规格和厂内制程 能力上的某些冲突,或者是数据上的某些不合理的地方,因而会特别 凸起这个料号制造上的不良。凡是这些问题的浮现,须经历一段的时 间及一些数目以上,经由试验显现出它的问题,再针对此独立料号加 以改进,甚至更改不同的制程。>>3. 不特定属于作业疏忽或制程能力酿成的不良,这些问题就比较困难去做 归纳阐发。而必须从成本和获利间差异来考量因为有可能须添购设备 或另做工治具来改善。>>D. 质量管理 试验数据的阐发,可做品管系统设计的参数或改变的依据, 以不断的提升 品质, 提高制程能力, 减低成本.>>16.3试验不良种类>>A. 短路>>定义:原设计上,两条不通的导体,发生不应该的通电情形。>>B. 断路>>定义:原设计,同一回路的任何二点应该通电的,却发生了断电的情形。>>C. 漏电(Leakage) 不同回路的导体,在一高抗的通路试验下,发生某种程度的连通情形,属于短路的一种。其发生原因,可能为离子污染及湿气。>>16.4电测种类与设备及其选择>>电测方式常见有三种:1.专用型(dedicated) 2.泛用型(universal) 3.飞针型 (moving probe), 下面会逐一介绍。决定何种型式,要考虑下列因素:1.待 测数目2.不同料号数目3.版别变动类频繁度4.技术难易度 5.成本考量。 图16.4是数目的多寡,试验种类及成本的瓜葛 图16.5则是制程技术须求与试验方式种类的瓜葛。 另外有一些特殊试验方式, 也会简述一二.>>A. 专用型(dedicated)试验 专用型的试验方式之所以取为专用型,是因其所使用的治具 (Fixture) 仅适 用一种料号,不同料号的板子就不能试验,而且也不能回收使用. (试验针 除外)>>a. 适用>>1.试验点数,单面10,240点,双面各8,192点以内都可以测>>2试验密度,0.020" pitch以上都可测,虽然探针的建造愈来愈细, 0.020" pitch以下也可测,但一成本极高,且试验不变度较差,这些都会影响使用何种试验方式的决定.>>b. 设备 其价位是最便宜的一种,随试验点数的多寡价格有所不同,从台币40到200 万不到。若再须求自己主动上、下板及分类良品,不良品的功能, 则价格更高。>>c. 治具建造 治具建造使用的数据,是由CAD或Gerber的netlist所产生,所以选点、 编号、压克力试验针盘用的钻孔带(含SMT各焊垫自己主动打带)以及试验程序 等都由计算机来加以处理。>>1 建造程序: 选点→压克力(电木板)钻孔→压针套→绕线→插针→套FR4板。>>2 针的种类及选择 现有针号2,1,0,00,….一直到6个0都有,pitch愈小须愈多0的针. 图16.6是各类型探针及适用方式.>>d. 试验>>找出标准板→记忆数据→开始试验>>e. 找点、修补>>找点方式有两种>>1是手制点位图,用透明Mylar做出和板大小一样的试验各点位置及编 号,并按顺序以线毗连。>>2哄骗标点机及工作站,在屏幕上,显示问题之线,即可立即对照板而 找正确的位置 标示出正确位置后即进行明确承认修补,而后再进行重测,明确承认的过程当中, 凡是会以三用电表做工具来判断。>>f. 优,缺点 优点:>>1Running cost低>>2.产速快>>缺点:>>1治具贵>>2.set up慢>>3.技术受限>>B. 泛用型(Universal on Grid)试验>>a. Universal Grid观念早于1970年代就被介绍,其基本理论是PCB线路Lay-out以Grid(格子)来设计, Grid之间距为0.100", 或者以密度观点来看,是100points/in2,尔后沿用此一观念,线路密度,就以Grid的距离称之. 板子电测方式就是取一G10的基材做Mask,钻满on grid的孔,只有在板子须试验的点才插针,其余不插.因此其治具的建造简略单纯快速,其针且可重复使用>>b. On-grid test 若板子之lay-out,其孔或pad皆on-grid,不管是0.100",或0.050"其试验就叫on-grid试验,问题不大.>>c. Off-grid test 现有高密度板其间距太密,已经不是on-grid设计,属Off-grid试验, 其fixture就要特殊设计.>>d. 进步先辈的试验明确承认与修补都由技术人员在CAM Workstation上执行.由key- board或mouse来移动x,y坐标,多层板各层次之线路以不同色彩重迭显示 在屏幕上,因此找点明确承认非常简略单纯.>>e. 优,缺点 优点:>>1.治具成本较低>>2.set-up时间短,样品,小量产适合.>>3.可测较高密度板>>缺点:>>1设备成本高>>2.较不适合大量产>>C. 飞针试验(Moving probe)>>a. 不须建造昂贵的治具,其理论很简单仅须两根探针做x,y,z的移动来逐一试验各线路的两端点>>b.有ccd配置,可矫正板弯翘的接触不良.>>c.测速约10~40点/秒不等.>>d.优,缺点>>优点:1极高密度板如MCM的试验皆无问题>>2.不须治具,所以最适合样品及小量产.>>缺点:1设备昂贵>>2.产速极慢>>D. 其它试验方式>>a. 非接触式E-Bean>>b.导电布,胶>>c.电容式试验>>d.最近发表的刷测(ATG-SCAN MAN)>>十七、终检>>17.1 前言>>PCB建造至此,将进行最后的品质查验,查验内容可分以下几个项目:>>A. 电性试验>>B. 尺寸>>C. 外观>>D. 信赖性>>A项之电测,己在十六章介绍,本章将针对后三项LIST一般查验的项目,另外也列出国际间习用的相关PCB制造的规范,供大家参考。>>17.2.1尺寸的查抄项目(Dimension)>>1.外形尺寸 Outline Dimension>>2.各尺寸与板边 Hole to Edge>>3.板厚 Board Thickness>>4.孔径 Holes Diameter>>5.线宽 Line width/space>>6.孔环大小 Annular Ring>>7.板弯翘 Bow and Twist>>8.各镀层厚度 Plating Thickness>>17.1.2外观查抄项目(Surface Inspection)>>一、基材(Base Material)>>1.白点 Measling>>2.白斑 Crazing>>3.局部分层或起泡 Blistering>>4.分层 Delamination>>5.织纹显露 Weave Exposure>>6.玻璃维纤凸起 Fiber Exposure>>7.白边 Haloing>>二、表面>>1.导体针孔 Pin hole>>2.孔破 Void>>3.孔塞 Hole Plug>>4.露铜 Copper Exposure>>5.异物 Foreign particle>>6.S/M 沾PAD S/M on Pad>>7.多孔/少孔 Extra/Missing Hole>>8.金手指缺点 Gold Finger Defect>>9.线边粗糙 Roughness>>10.S/M刮伤 S/M Scratch>>11.S/M剥离 S/M Peeling>>12.文字缺点 Legend(Markings)>>17.2.3信赖性(Reliability)>>1.焊锡性 Solderability>>2.线路抗撕强度 Peel strength>>3.切片 Micro Section>>4.S/M附着力 S/M Adhesion>>5.Gold附着力 Gold Adhesion>>6.热冲击 Thermal Shock>>7.离子污染度 Ionic Contamination>>8.湿气与绝缘 Moisture and Insulation Resistance>>9.阻抗 Impedance>>上述项目仅列举重点,仍须视客户的规格要求以及厂内之管束项目来逐项进行全检或抽检。白蓉生师长教师99年微切片手册有非常精美的内容,值患上大家去参阅。>>17.3相关规范>>A. IPC规范>>编号 内容>>IPC-A-600 PCB之允收规格>>IPC-6012 硬皮资历认可与性能查验>>IPC-4101 硬板基材规范>>IPC-D-275 硬板设计准则>>IPC-MF-150 铜箔相关规格>>I-STD-003A PCB焊性试验>>IPC/JPCA-6202 单、双面FPCB性能规范>>IPC-TM-650 各种试验方法>>IPC-SM-840 S/M相关规范>>IPC-2315 HDI及Microvias设计准则>>B. Military规范>>编号 内容>>MIL-P-55110 硬板规范>>MIL-P-50884 软板及软硬板规范>>MIL-P-13949 基材规范>>MIL-STD-105 抽样查抄规范>>C. 其它>>UL 796 PCB安规>>结语:>>品检往往是PCB厂最耗人力的制程,虽然它是属品管一部份,所以若能从制前设计就多考量制程的能力,而予以批改各种前提,可将良率提升,则此站的人力成本可减低。因为现有查验设备仍有无法取代人工之处。>>未来,本公司将会针对品检方面提供一图、文、问题与解决内容的互动训练光盘,供业界使用.>>十八 包装(Packaging)>>18.1 制程目地>>"包装"此道步骤在PCB厂中受重视程度,凡是都不及制程中的各STEP,主要原因,一方面当然是因为它没有产生附加价值,二方面是台湾制造业长久以来,不注重产品的包装所可带来的无法评量的效益,这方面Japan做患上最好。细心察看Japan一些家用电子,日用品,甚至食品等,同样的功能,都会让人宁愿多花些钱买Japan货,这和崇洋媚日无关,而是消费者心态的掌握。所以特别将包装独立出来探讨,以让PCB业者懂患上小小的改善,可能会有大大的成效出现。再如Flexible PCB凡是都是小小一片,且数目极多,Japan公司包装方式,可能为了某个产品之形状而特别开模做包装器皿,使用方便又有保护之用。>>18.2早期包装的探讨>>早期的包装方式,见表陈旧出货包装方式,详列其缺失。目前仍然有一些小厂是依这些方法来包装。>>今日,国内PCB产能扩充极速,且大部份是外销,因此在竞争上非常猛烈,不仅国内各厂间的竞争,更要和前两大的美、日PCB厂竞争,除了产品本身的技术层次和品质受客户肯定外,包装的品质更须要做到客户满意才可。>>险些有点规模的电子厂,现在都会要求PCB制造厂出货的包装,必须注意下列事项,有些甚至直接给予出货包装的规范。>>1.必须真空包装>>2.每迭之板数依尺寸过小有限定>>3.每迭PE胶膜被覆紧密度的规格以及留边宽度的划定>>4.PE胶膜与气泡布(Air Bubble Sheet)的规格要求>>5.纸箱磅数规格以及其它>>6.纸箱内侧置板子前有否特别划定放缓和冲突物>>7.封箱后耐率规格>>8.每箱重量限定>>目前国内的真空密着包装(Vacuum Skin Packaging)大同小异,主要的不同点仅是有效工作面积以及自己主动化程度。>>18.2真空密着包着(Vacuum Skin Packaging)见>>18.2.1操作程序>>A. 准备:将PE胶膜就定位,手动操作各机械动作是否正常,设定PE膜加热温度,吸真空时间等。>>B. 仓库板:当迭板片数固定后,其高度也固定,此时须考虑如何堆放,可以使产出最大,也最省材料,以下是几个原则:>>a.每迭板子间距,视PE膜之规格(厚度)、(标准为0.2m/m),哄骗其加温变软拉长的原理,在吸真空的同时,被覆板子后和气泡布黏贴。其间距一般至少要每迭总板厚的两倍。太大则华侈材料;过小则切割较困难且极易于黏贴处脱落或者根本无法黏贴。>>b.最外侧之板与边沿之距亦至少须一倍的板厚距离。>>c.如果是PANEL尺寸不大,按上述包装方式,将华侈材料与人力。若数目极大,亦可类似软板的包装方式开模做器皿,再做PE膜收缩包装。另有1个方式,但须征求客户同意,在每迭板子间不留空地,但以硬纸板离隔,取患上当的迭数。底下亦有硬纸皮或瓦垄纸承接。>>C. 启动:A.按启动,加温后的PE膜,由压框带领下降而罩住台面B.再由底部真空pump吸气而紧贴电路板,并和气泡布黏贴。C.待加热器移开使之冷却后升起外框D.切断PE膜后,拉开底盘,即可每迭切割分开>>D. 装箱:装箱的方式,若客户指定,则必须依客户装箱规范;若客户未指定,亦须以保护板子运送过程不为外力损伤的原则订立厂内的装箱规范,注意事项,前边曾提及尤其是出口的产品的装箱更是须特别重视。>>E. 其它注意事项:>>a. 箱外必须书写的信息,如"口麦头"、料号(P/N)、版别、周期、数目、重要等信息。以及Made in Taiwan(如果是出口)字样。>>b. 检附相关之品质证实,如切片,焊性报告、试验记录,以及各种客户要求的一些赖试验报告,依客户指定的方式,放置其中。 包装不是门大学问,用心去做,当可省去很多不该发生的贫苦.>>19、未来趋势(Trend)>>19.1前言.>>印刷电路板的设计,制造技术以及基材上的变革,弓遭到电子产品设计面的变化影响外,近年来,更大的1个推动力就是半导体以及封装技术发展快速,以下就这两个财产发展影响PCB财产趋势做一关连性的探讨。>>19.2电子产品的发展朝向轻薄短小,高功能化、高密度化、高靠患上住性、低成本化的潮流、最典型的发展就是小我私家计算机的演变,通讯技术的革新,为了共同电子产品的革新,电子组件也有了极大的变革,高脚数、小规模化SMD化及复杂化是面临的演进压力。>>19.3对半导体而言,尺寸的细密化与功能的多元化促使半导体需求的接点随之升高。而近来鸿息的多媒体化,尤其是高品质影像的传输需求一天比一天增加,如何在有限的空间下放入更多的功能组件,成为半导体构装的最迫切需求。以往由于电子产品单价高,需求相对于也不是非常快,使用寿命,则要求较长,应用领域也较受限制。相对于今天电子产品小我私家化、机动化、全民化、消耗品、高速化,以往订定的标准己不合适实际需要。尤其以往简单半导体产品多用导线架封装,较复杂的产品则采用陶磁或金属真空包装,在整体成本及电性上尚能满足早期需求。今为了低单价,高传输速率、高脚数化需求,整体封装财产型态随之改观。图19.3是I.C PACKAGING的演变以及图19.4(a.b.c.d.e)表示意思向。>>19.4对印刷电路板的影响>>早期电路板只被定位母板及适配卡的载板的格局势必为因应电子产品的改变,而需作调整,并赋予1个全新的观念"电路板是辅助电子产品发挥功能的重要组件;电路板是一种构装,是一种促使各构装组件有效连结的构装"。>>电路板的型态极多,举凡能建承载电子组件的配置电路都可称为电路板。一般的定义,是以Rigid PCB及Flexible-PCB两种为主。由于电子零件的多元化、组件的连结方式分野愈加模糊。随之而来的是电路板的脚色变患上分界不清,例如内引脚之BONDING三种方法(图19.5),就是一种电路板与半导体直接毗连的方式。再如MCM (Multichip Module),是多芯片装在一小片电路板或封装基板上的一种组合结构。界限的模糊化促使电路板家族多了很多不同的产品可能性,因除发挥电路板的功能外,同时也达到如下的构装基本目的。>>1.传导电能(Power distribution)>>2.传导讯号(Signal connection)>>3.散热(Heat dissipation)>>4.组件保护(Protection)>>电路板在高密度化后,由于旌旗灯号加速电力密集也将与构装一并考量,因此整体电路板与构装的相关性愈来愈高。>>19.5印刷电路板技术发展趋势>>从两方面探讨现在及未来PCB制程技术的发方向>>19.5.1朝高密度,细线,薄形化发展>>然而高密度的定义为何,见表>>本表是国内正在努力的方针, 甚至超越了IPC尖端板的定义 Build-UP是解决此类艰难板子1个很好的方式,图19.7描述了Build-UP制程的应用与选择。>>19.4.2封装载板的应用>>传统QFP封装方式,在超过208脚以上,其不良率就会升高很多,因此Motorola发展出"球脚数组-Ball Grid Array"的封装方式之后,到今天可说BGA已经站稳其带领职位地方,虽然陆续有不同的设计与应用,但仍不脱离其架构。>>图19.8(a.b)清楚的把IC封装ILB、OLB的方式与Substrate的性能要求做一对照。国内PCB大厂陆续和国外签约授权及技术移转制造BGA,如Prolinx的V-BGA,Tessera的μBGA等。>>A.BGA基板>>半导体因接点增多而细密化,封装的形态也由线发展为面的设计,因此而 有所谓从外围(Peripheral) to数组( Array) 的趋势.业界对封装的哄骗有粗略 的阐发,一般认为每一平方英寸若接点在208点以下可以使用导线架,若超 出则可能必须使用其它方式,例如:TAB或 BGA、PGA、LGA等,此类封 装都属数组式封装BGA(Ball Grid Array)是六、七年前由Motorola公司所发 展出来的封装结构, 其制程代表性作法如图19.9: 不论此板的结构为几层板,若其最后封装形态是此种结构,咱们称它为 BGA当然,如果一片基板上有多于一颗芯片的封装,则它就是MCM型的 BGA目前BGA主要的用途是小我私家计算机的芯片组、绘图及多媒体芯片、CPU 等.>>B. CSP(Chip Scale Package)基板:>>对随身形及轻薄形的电子配件,更细致化的封装及更薄的包装情势有其 必要性。封装除走向数组化外,也走向接点距离细密化的路,CSP的中文 名称目前多数的人将它翻译为"芯片级封装"。它的定义是 [ 最后封装面积>上海液压隔膜计量泵啥品牌好，速来上海龙亚计量泵厂，O21-6l557O88，02l-6l557288，QQ:l5858l222l