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,1,WF工艺讲解与各项可靠性测试,康志雄,2012/04/01,目录,PCB的认识PCB的工艺流程绿油基础知识介绍绿油工艺流程相互可靠性测试项目与方法介绍,printedcircuitboard（印制电路板）PCB的功能提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。PCB的角色在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色。因此当电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。,PCB扮演的角色,PCB的发展史,1、1903年Mr.AlbertHanson首创利用“线路”(Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之粘着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。见右图。,2.至1936年，DrPaulEisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今日之print-etch(photoimagetransfer)的技术，就是沿袭其发明而来的。,印制电路板工艺流程图,S/M、W/F、绿油名称的由来：,Soldermask-阻焊膜Wetfilm-湿膜初期的阻焊剂由于大多数颜色都为绿色，故俗称绿油,PCB印绿油的目的,A.阻焊：留出板上待焊的通孔及其pad，将所有线路及铜面都覆盖住，防止波焊时造成的短路,并节省焊锡之用量。B.护板：防止湿气及各种电解质的侵害使线路氧化而危害电气性质，并防止外来的机械力损伤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.,阻焊剂的分类,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-LiquidPhotoImagableSolderMask)等型油墨,以及干膜防焊型(DryFilm,SolderMask)。尽管在阻焊油墨的范畴中还有热固阻焊油墨和UV固化油墨的应用，但是这些都只能用于单面和低档的电子产品印制板，生产中高档印制板时还需用光成像阻焊油墨。随着帘幕涂布技术的发展，及印制板线条密度的普遍增加，使光成像阻焊油墨不断应用普及到大中小企业中。,液态感光油墨基本原理,主成分及功能感光树脂。感光。反应性单体。稀释及反应。感光剂。启动感光。填料。提供印刷及操作性。色料(绿粉)。颜色。消泡平坦剂(界面活性剂)。消泡平坦。溶剂。调整流动性。,利用感旋旋光性树脂加硬化性树脂，产生互穿式聚合物网状结构，以达到绿漆的强度。显影则是利用树脂中含有酸根键，可以用Na2CO3溶液显像，在后烘烤后由于此键已被融入树脂中，因此无法再被洗掉.,五、绿油工艺流程图,前工序,前处理,丝印,网版制作,预烤,曝光,显影,检查,最终固化,下工序,菲林制作,1前处理,前处理的主要目的是去除铜表面的油、氧化层、灰尘和颗粒残留、水分和化学物质特别是碱性物保证铜表面清洁度和粗糙度，制造均匀合适的铜表面，提高感光胶与铜箔的结合力，湿膜与干膜要求有所不同，它更侧重于清洁度。前处理的方法有：机械研磨法、化学前处理法及两者相结合之方法。,1前处理,检查方法：1、采用水膜试验，水膜破裂试验的原理是基于液相与液相或者液相与固相之间的界面化学作用。若能保持水膜1530不破裂即为清洁干净。2、磨痕试验，磨痕试验的原理是利用高速旋转的磨刷与铜板的接触面来确定磨刷对于铜面的摩擦效果。一般控制磨刷在铜板上的刷痕宽度10-15MM来衡量。,阻焊的涂覆方式,丝网印刷(SilkScreenPrinting)帘幕涂布（Curtaincoating）喷涂（Spraycoating）工作条件：无尘室黄光下操作，室温为1823，相对湿度为555%，作业场所保持洁净清洁度为10000级，避免阳光及日光灯直射,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),1.网布材料(1)依材质不同可分丝绢、尼龙、聚酯（或称特多龙),不锈钢等。电路板常用者为后三者.(2)编织法:最常用也最好用的是单丝平织法。(3)网目数、网布厚度、线径、开口开口:见图4.2所示网目数:每inch或cm中的开口数线径:网布织丝的直径网布厚度:厚度规格有六,Slight(S),Medium(M),Thick(T),Halfheavyduty(H),Heavyduty(HD),Superheavyduty(SHD),印刷过程网布各元素扮演角色.,左图为网版开口,油墨油墨的分类有几种方式(1).以组成份可分单液及双液型.(2).以烘烤方式可分蒸发干燥型、化学反应型及紫外线硬化型(UV)(3).以用途可分抗蚀，抗镀，防焊，文字,导电，及塞孔油墨。,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),印刷作业网版印刷目前有三种方式:手印、半自动印及全自动印刷.手印机须要印刷熟手操作,是最弹性与快速的选择,尤以样品制作.较小工厂及协力厂仍有不少采手印.半自动印则除拆、装以人工操作外,印刷动作由机器代劳,但对位还是人工操作.也有所谓3/4机印。,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),印墨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曝光显像后针对那些孔再印一次的方式居多d.使用网目在80120刮刀硬度6070,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),塞孔方式与能力现行的塞孔方式一般采用一下几种工艺：1、树脂填充（多用于内层塞孔或HDI/BGA封装板）2、塞孔烘干后印刷表面油墨3、使用空白网连塞带印4、于HAL后塞孔,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),塞孔工艺及优缺点分析网印塞孔为目前业界普遍使用的塞孔作业方式，因其所需之主要设备印刷机台为各家业者均普遍拥有项目；而所必需之工具如：印刷网板、刮刀、下垫板、对位Pin等等也几乎是随处可见之常备物料，其作业流程并非是很困难的操作，以单次行程的刮刀印刷在与内层塞孔孔径位置相符的网板上，藉由印刷压力将油墨塞入孔径内，同时为使油墨顺利塞入孔内在内层塞孔板的下方，需准备一可供塞孔孔径透气用之下垫板，使孔内空气在塞孔过程中可顺利排出，而达到100%塞满的效果。,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),影响塞孔量饱满度的因数,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),影响塞孔量饱满度的因数,预烤A.主要目的赶走油墨内的溶剂,使油墨部分硬化,不致在进行曝光时黏底片.B.温度与时间的设定,须参照供货商的技术资料，双面印与单面印的预烤条件是不一样.(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,时间一到必须马上拿出,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.,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),控制好预烘的温度（Temperature）和时间（Time）很重要。温度过高或时间过长，显影困难，不易去膜；若温度过低或时间过短，干燥不完全，皮膜有感压性，易粘底片而致曝光不良，且易损坏底片。所以，预烘恰当，显影和去膜较快，图形质量好。,2、丝网印刷(SilkScreenPrinting),曝光即在紫外光照射下，光引发剂吸收了光能分解成游离基，游离基再引发光聚合单体进行聚合交联反应，反应后形成不溶于稀碱溶液的体型大分子结构。曝光一般在自动双面曝光机内进行，现在曝光机根据光源的冷却方式不同，可分风冷和水冷式两种，影响曝光成像质量的因素除感光阻焊剂的性能外，光源的选择、曝光时间(曝光量)的控制、照相底版的质量等都是影响曝光成像质量的重要因素。,3、曝光（Exposuring）,液态感光油经UV光照射后发生交联聚合反应，受光照部分成膜硬化而不被显影液所影响。通常选用的曝光灯灯源为高亮度、中压型汞灯或者金属卤化物汞灯。灯管7000W，曝光量300500mj/cm2，密度测定采用21级光密度表(Stouffer21)，以确定最佳曝光参数，通常为912级。工作条件：无尘室黄光下操作，室温为2325，相对湿度为555%，作业场所保持洁净清洁度为10000级，避免阳光及日光灯直射,3、曝光（Exposuring）,光聚合反应取决于灯的光强和曝光时间，灯的光强与激发电压有关，与灯管使用时间有关。因此，为保证光聚合反应足够的光能量，必须由光能量积分仪来控制，其作用原理是保证曝光过程中灯光强度发生变化时，能自动调整曝光时间来维持总曝光能量不变，曝光时间为3050秒。,3、曝光（Exposuring）,影响曝光时间的因素：（1）灯光的距离越近，曝光时间越短；（2）液态感光剂厚度越厚，曝光时间越长；（3）空气湿度越大，曝光时间越长；（4）预烘温度越高，曝光时间越短。当曝光过度时，易形成散光折射，线宽减小，显影困难。当曝光不足时，显影易出现针孔、发毛、脱落等缺陷，抗化学性和抗损伤性下降。因此选择最佳曝光参数是控制显影效果的重要条件。,3、曝光（Exposuring）,3、曝光（Exposuring）,照相底版的质量照相底版的质量主要表现在光密度和尺寸稳定性两方面。关于光密度，要求最大光密度Dmax大于4，最小光密度Dmin小于02。最大光密度是指底片在紫外光中，其表面挡光膜的挡光下限，也就是说，底片不透明区的挡光密度Dmax超过4时，才能达到良好的挡光目的。最小光密度是指底片在紫外光中，其挡光膜以外透明片基所呈现的挡光上限，也就是说，当底片透明区之光密度Dmin小于0.2时，才能达到良好的透光目的。照相底片的尺寸稳定性(指随温度、湿度和储存时间的变化)将直接影响印制板的尺寸精度和图像重合度，照相底片尺寸严重胀大或缩小都会使照相底版图像与印制板的钻孔发生偏离。国产硬性软片受温度和湿度的影响，尺寸变化较大，其温度系数和湿度系数大约在(5060)106及(5060)106，对于一张长度约400mm的底片，冬季和夏季的尺寸变化可达0.51mm，在印制板上成像时可能偏半个孔到一个孔的距离。因此照相底版的生产、使用和储存最好均在恒温恒湿的环境中。另曝光机如冷却系统有问题，机内温度过高会使底片产生胀缩影响定位精度。,曝光定位（适用于非自动曝光机）1)目视定位通常适用于使用重氮底版的手动定位曝光，重氮底版呈棕色或桔红色的半透明状态；但不透紫外光，透过重氮图像使底版的焊盘与印制板的孔重合对准，用胶带固定板与菲林即可进行曝光。,3、曝光（Exposuring）,一般曝光后聚合反应还要持续一段时间，为保证工艺的稳定性，曝光后不要立即去显影，以使聚合反应持续进行。一般曝光以后需放置15分钟30分钟以后才显影。,3、曝光（Exposuring）,注意事项：（1）曝光机抽真空晒匣必不可少，真空度90%，只通过抽真空将底片与工件紧密贴合，才能保证图像无畸变，以提高精度。（2）曝光操作时，若出现粘生产底片，可能是预烘不够或者晒匣真空太强等原因造成，应及时调整预烘温度和时间或者检查晒匣抽真空情况。（3）曝光停止后，应立即取出板件，否则，灯内余光会造成显影后有余胶。（4）工作条件必须达到：无尘黄光操作室，清洁度为10000100000级，有空调设施。曝光机应具有冷却排风系统。（5）曝光时底片药膜面务必朝下，使其紧贴感光膜面，以提高解像力。,3、曝光（Exposuring）,4、显影（Developing）,显影即去掉（溶解掉）未感光的部分湿膜，留下已感光硬化的部分。其方法为在显影机器喷淋显影。显影配方及工艺规范Na2CO30.81.2%消泡剂0.1%温度302显影时间60-90秒喷淋压力1.53kg/cm2,显影后有余胶产生，大多与工艺参数有关，主要有以下几种可能：显影温度不够；Na2CO3浓度偏低；喷淋压力小；传送速度较快，显影不彻底；曝光过度；预烤过度。,