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PCB制造流程及说明(外观检查,防焊,金手指喷锡,表面处理等)

 更新日期: 2007-6-11 15:32:03  作者:     来源:



  d. 使用网目在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起生产但一次仅能单面coating
  b. 效益
   1. 作业员不必熟练印刷技术
   2. 高产能
   3. 较平滑
   4. VOC较少
   5. Coating厚度控制范围大且均匀
   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,不致在进行曝光时黏底片.
 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.
12.2.4. 曝光
 A. 曝光机的选择: 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. 手动曝光机一般以pin对位,自动曝光机则以CCD对位,以现在高密度的板子设计,若没有自动对位势必无法达品质要求.
12.2.5. 显像
 A. 显像条件 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,通常在50~60sec,Break-point约在50~70%.
12.2.6. 后烤
 A. 通常在显像后墨硬度不足,会先进行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,文字印刷条件一般为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,只要有漆覆盖即可。
  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,或军用及太空电子设备之用途,其厚度至少要1mil 以上。
  实务上,表一般绿漆油墨测试性质项目可供参考
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连接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是金手指差入连接器中的示意图.
 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,不熟练的作业员还可能割伤板材.现有自动贴,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,现在几乎都用输送带式直立进行之自动镀镍金设备,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纯金都 是来自纯度很高的金盐为纯白色的结晶,不含结晶水,依结晶条件不同有大结晶及细小的结晶,前者在高浓度的 PGC 水溶液中缓慢而稳定自然形成的,后者是 快速冷却并搅拌而得到的结晶,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. 自动前进沟槽式的自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)接触板子上方突出 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冲室并用橡胶软垫隔绝以降低drag in/out,故减少钝化的发生,降低脱皮的可能。
  f. 酸金的阴极效率并不好,即使全新镀液也只有30-40% 而已,且因逐渐老化及污染而降低到15% 左右。 故酸金镀液的搅拌是非常重要,
  g. 在镀金的过程中阴极上因效率降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降低,会影响镀层的硬度甚至疏孔度,故须每日测其PH 值。通常液中都有大量的缓冲导电盐类,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滚轮,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熔解的热锡炉中,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,减少铜溶出以及降低IMC层厚度。

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