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:464411.1前言一般pcb制作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)后二是成品,本章针对线路完成后的检查来介绍.11.2检查方式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准确度,若是外层尚须检视孔及镀层品质,通常会在备有10倍目镜做进一步确认,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几乎无法在用肉眼检查,所以下面所介绍的AOI 会被大量的使用.11.2.3 AOI－Automated optical Inspection 自动光学检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不足以过滤所有的缺点,因而有AOI的应用。
11.2.3.1应用范围A. 板子型态－信号层，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,但更大的一个取代人力的制程是绿漆后已作焊垫表面加工(surface finish) 的板子.尤其如BGA,板尺寸小,线又细,数量大,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"自动光学检验CCD及Laser两种；前者主要是利用卤素灯通光线，针对板面未黑化的铜面，利用其反光效果，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主要是针对板面的基材部份，利用对基材(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，常需加入少许"荧光剂"以增强其效果，减少错误警讯当基板薄于6mil时，雷射光常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"已具增强荧光的效果。
Laser自动光学检验技术的发展较成熟,是近年来AOI 灯源的主力.现在更先进的激光技术之AOI，利用激光荧光，光面金属反射光，以及穿入孔中激光光之信号侦测，使得线路侦测的能力提高许多,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可得.一般侦测项目如下ListA. 信号层线路缺点,B. 电源与接地层,C. 孔, . SMT,AOI是一种非常先进的替代人工的检验设备,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.在这里我们应注意的是其未来的发展能否完全取代PCB各阶段所有的目视检查.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制作流程防焊漆,俗称"绿漆",(Solder mask or Solder Resist)，为便于肉眼检查，故于主漆中多加入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、白色、黑色等颜色.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→曝光→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，而现今追求的目标则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－安定性-Stability－操作条件宽-Wide Operating Condition －去墨性-Ink Removingb. 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－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)－印刷性及尺寸安定性－色料(绿粉)－颜色－消泡平坦剂(界面活性剂)－消泡平坦－溶济(脂类)－流动性利用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。
显影则是利用树脂中含有酸根键，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制作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曝光显像后针对那些孔在印一次的方式居多d. 使用网目在80~120刮刀硬度60~70B. 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 C oating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coatingb. 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sprayb. 无air sprayc. 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/cm2B. 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PadB. 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。