PCB線路版的加工特殊制程

1、PCB線路版的加工特殊制程線路板PCB加工特殊制程作為在PCB行業(yè)領(lǐng)域的人士來說,對(duì)于PCB抄板,PCB設(shè)計(jì)相關(guān)制程必須得熟練,通過本公司專業(yè)PCB抄板人士的分析于總結(jié),我們專業(yè)的PCB抄板專家得出以下線路板PCB加工的特殊制程,希望能對(duì)PCB行業(yè)的人士有所幫助。Additive Process 加成法指非導(dǎo)體的基板表面,在另加阻劑的協(xié)助下,以化學(xué)銅層進(jìn)行局部導(dǎo)體線路的直接生長制程(詳見電路板信息雜志第47 期P.62。PCB抄板所用的加成法又可分為全加成、半加成及部份加成等不同方式。Backpanels,Backplanes 支撐板是一種厚度較厚(如0.093“,0.125”的電路板,專門用

2、以插接聯(lián)絡(luò)其它的板子。其做法是先插入多腳連接器(Connector在緊迫的通孔中,但并不焊錫,而在連接器穿過板子的各導(dǎo)針上,再以繞線方式逐一接線。連接器上又可另行插入一般的PCB抄板。由于這種特殊的板子,其通孔不能焊錫,而是讓孔壁與導(dǎo)針直接卡緊使用,故其品質(zhì)及孔徑要求都特別嚴(yán)格,其訂單量又不是很多,一般電路板廠都不愿也不易接這種訂單,在美國幾乎成了一種高品級(jí)的專門行業(yè)。Build Up Process增層法制程這是一種全新領(lǐng)域的薄形多層板做法,最早啟蒙是源自IBM 的SLC 制程,系于其日本的Yasu 工廠1989 年開始試產(chǎn)的,該法是以傳統(tǒng)雙面板為基礎(chǔ),自兩外板面先全面涂布液態(tài)感光前質(zhì)如Pr

3、obmer 52,經(jīng)半硬化與感光解像后,做出與下一底層相通的淺形“感光導(dǎo)孔”(Photo-Via,再進(jìn)行化學(xué)銅與電鍍銅的全面增加導(dǎo)體層,又經(jīng)線路成像與蝕刻后,可得到新式導(dǎo)線及與底層互連的埋孔或盲孔。如此反復(fù)加層將可得到所需層數(shù)的多層板。此法不但可免除成本昂貴的機(jī)械鉆孔費(fèi)用,而且其孔徑更可縮小至10mil以下。過去56年間,各類打破傳統(tǒng)改采逐次增層的多層板技術(shù),在美日歐業(yè)者不斷推動(dòng)之下,使得此等Build Up Process 聲名大噪,已有產(chǎn)品上市者亦達(dá)十余種之多。除上述“感光成孔”外;尚有去除孔位銅皮后,針對(duì)有機(jī)板材的堿性化學(xué)品咬孔、雷射燒孔(Laser Ablation 、以及電漿蝕孔(P

4、lasma Etching 等不同“成孔”途徑。而且也可另采半硬化樹脂涂布的新式“背膠銅箔” (Resin Coated Copper Foil ,利用逐次壓合方式(Sequential Lamination 做成更細(xì)更密又小又薄的多層板。日后多樣化的個(gè)人電子產(chǎn)品,將成為這種真正輕薄短小多層板的天下。Cermet 陶金將陶瓷粉末與金屬粉末混合,再加入黏接劑做為種涂料,可在電路板面(或內(nèi)層上以厚膜或薄膜的印刷方式,做為“電阻器”的布著安置,以代替組裝時(shí)的外加電阻器。Co-Firing 共燒是瓷質(zhì)混成PCB電路板(Hybrid的一個(gè)制程,將小型板面上已印刷各式貴金屬厚膜糊(Thick Film P

5、aste的線路,置于高溫中燒制。使厚膜糊中的各種有機(jī)載體被燒掉,而留下貴金屬導(dǎo)體的線路,以做為互連的導(dǎo)線。Crossover越交,搭交板面縱橫兩條導(dǎo)線之立體交叉,交點(diǎn)落差之間填充有絕緣介質(zhì)者稱之。一般單面板綠漆表面另加碳膜跳線,或增層法之上下面布線均屬此等“越交”。Discreate Wiring Board散線PCB電路板,復(fù)線板即Multi-Wiring Board的另一說法,是以圓形的漆包線在板面貼附并加通孔而成。此種復(fù)線板在高頻傳輸線方面的性能,比一般PCB經(jīng)蝕刻而成的扁方形線路更好。DYCOstrate電漿蝕孔增層法是位于瑞士蘇黎士的一家Dyconex公司所開發(fā)的Build up P

6、rocess。系將板面各孔位處的銅箔先行蝕除,再置于密閉真空環(huán)境中,并充入CF4、N2、O2,使在高電壓下進(jìn)行電離形成活性極高的電漿(Plasma,用以蝕穿孔位之基材,而出現(xiàn)微小導(dǎo)孔(10mil以下的專利方法,其商業(yè)制程稱為DYCOstrate。Electro-Deposited Photoresist電著光阻,電泳光阻是一種新式的“感光阻劑”施工法,原用于外形復(fù)雜金屬物品的“電著漆”方面,最近才引進(jìn)到“光阻”的應(yīng)用上。系采電鍍方式將感旋光性帶電樹脂帶電膠體粒子,均勻的鍍在PCB 電路板銅面上,當(dāng)成抗蝕刻的阻劑。目前已在內(nèi)層板直接蝕銅制程中開始量產(chǎn)使用。此種ED光阻按操作方法不同,可分別放置在

7、陽極或陰極的施工法,稱為“陽極式電著光阻”及“陰極式電著光阻”。又可按其感光原理不同而有“感光聚合”(負(fù)性工作Negative Working 及“感光分解”(正性工作Positive Working等兩型。目前負(fù)型工作的ED光阻已經(jīng)商業(yè)化,但只能當(dāng)做平面性阻劑,通孔中因感光因難故尚無法用于外層板的影像轉(zhuǎn)移。至于能夠用做外層板光阻劑的“正型ED”(因?qū)俑泄夥纸庵つ?故孔壁上雖感光不足但并無影響,目前日本業(yè)者仍正在加緊努力,希望能夠展開商業(yè)化量產(chǎn)用途,使細(xì)線路的制作比較容易達(dá)成。此詞亦稱為“電泳光阻”(Electrothoretic Photoresist。Flush Conductor 嵌入

8、式線路,貼平式導(dǎo)體是一外表全面平坦,而將所有導(dǎo)體線路都?jí)喝氚宀闹械奶厥釶CB抄板電路板。其單面板的做法是在半硬化(Semi Cured的基材板上,先以影像轉(zhuǎn)移法把板面部份銅箔蝕去而得到線路。再以高溫高壓方式將板面線路壓入半硬化的板材之中,同時(shí)可完成板材樹脂的硬化作業(yè),成為線路縮入表面內(nèi)而呈全部平坦的電路板。通常這種板子已縮入的線路表面上,還需要再微蝕掉一層薄銅層,以便另鍍0.3mil的鎳層,及20微寸的銠層,或10微寸的金層,使在執(zhí)行滑動(dòng)接觸時(shí),其接觸電阻得以更低,也更容易滑動(dòng)。但此法郄不宜做PTH,以防壓入時(shí)將通孔擠破,且這種板子要達(dá)到表面完全平滑并不容易,也不能在高溫中使用,以防樹脂膨脹

9、后再將線路頂出表面來。此種技術(shù)又稱為Etch and Push法,其完工的板子稱為Flush-Bonded Board,可用于RotarySwitch及Wiping Contacts等特殊用途。Frit玻璃熔料在厚膜糊(Poly Thick Film,PTF印膏中,除貴金屬化學(xué)品外,尚需加入玻璃粉類,以便在高溫焚熔中發(fā)揮凝聚與附著效果,使空白陶瓷基板上的印膏,能形成牢固的貴金屬電路系統(tǒng)。Fully-Additive Process 全加成法是在完全絕緣的板材面上,以無電沉積金屬法(絕大多數(shù)是化學(xué)銅,生長出選擇性電路的做法,稱之為“全加成法”。另有一種不太正確的說法是“Fully Electro

10、less”法。Hybrid Integrated Circuit 混成電路是一種在小型瓷質(zhì)薄基板上,以印刷方式施加貴金屬導(dǎo)電油墨之線路,再經(jīng)高溫將油墨中的有機(jī)物燒走,而在板面留下導(dǎo)體線路,并可進(jìn)行表面黏裝零件的焊接。是一種介乎印刷電路板與半導(dǎo)體集成電路器之間,屬于厚膜技術(shù)的電路載體。早期曾用于軍事或高頻用途,近年來由于價(jià)格甚貴且軍用日減,且不易自動(dòng)化生產(chǎn),再加上電路板的日趨小型化精密化之下,已使得此種Hybrid 的成長大大不如早年。Interposer互連導(dǎo)電物指絕緣物體所承載之任何兩層導(dǎo)體間,其待導(dǎo)通處經(jīng)加填某些導(dǎo)電類填充物而得以導(dǎo)通者,均稱為Interposer。如多層板之裸孔中,若填充

11、銀膏或銅膏等代替正統(tǒng)銅孔壁者,或垂直單向?qū)щ娔z層等物料,均屬此類Interposer。Laser Direct Imaging,LDI 雷射直接成像是將已壓附干膜的板子,不再用底片曝光以進(jìn)行影像轉(zhuǎn)移,而代以計(jì)算機(jī)指揮激光束,直接在干膜上進(jìn)行快速掃瞄式的感光成像。由于所發(fā)出的是單束能量集中的平行光,故可使顯像后的干膜側(cè)壁更為垂直。但因此法只能對(duì)每片板子單獨(dú)作業(yè),故量產(chǎn)速度遠(yuǎn)不如使用底片及傳統(tǒng)曝光來的快。LDI 每小時(shí)只能生產(chǎn)30 片中型面積的板子,因而只能在雛型打樣或高單價(jià)的板類中偶有出現(xiàn)。由于先天性的成本高居不下,故很難在業(yè)界中推廣。Laser Maching 雷射加工法電子工業(yè)中有許多精密的

12、加工,例如切割、鉆孔、焊接、熔接等,亦可用雷射光的能量去進(jìn)行,謂之雷射加工法。所謂LASER 是指“Light Amplification Stimulated Emission of Radiation”的縮寫,大陸業(yè)界譯為“激光”為其意譯,似較音譯更為切題。Laser 是在1959 年由美國物理學(xué)家T.H.Maiman,利用單束光射到紅寶石上而產(chǎn)生雷射光,多年來的研究已創(chuàng)造一種全新的加工方式。除了在電子工業(yè)外,尚可用于醫(yī)療及軍事等方面。Micro Wire Board微封線(封包線板貼附在板面上的圓截面漆包線(膠封線,經(jīng)制做PTH完成層間互連的特殊電路板,業(yè)界俗稱為Multiwire Bo

13、ard“復(fù)線板”,當(dāng)布線密度甚大(160250in/in2,而線徑甚小(25mil以下者,又稱為微封線路板。Moulded Circuit模造立體電路板利用立體模具,以射出成型法(Injection Moulding或轉(zhuǎn)型法,完成立體電路板之制程,稱為Moulded circuit或Moulded Interconnection Circuit。左圖即為兩次射出所完成MIC的示意圖。Multiwiring Board(or Discrete Wiring Board復(fù)線板是指用極細(xì)的漆包線,直接在無銅箔的板面上進(jìn)行立體交叉布線,再經(jīng)涂膠固定及鉆孔與鍍孔后,所得到的多層互連電路板,稱之為“復(fù)線板

14、”。此系美商PCK 公司所開發(fā),目前日商日立公司仍在生產(chǎn)。此種MWB可節(jié)省設(shè)計(jì)的時(shí)間,適用于復(fù)雜線路的少量機(jī)種(電路板信息雜志第60 期有專文介紹。Noble Metal Paste 貴金屬印膏是厚膜電路印刷用的導(dǎo)電印膏。當(dāng)其以網(wǎng)版法印在瓷質(zhì)的基板上,再以高溫將其中有機(jī)載體燒走,即出現(xiàn)固著的貴金屬線路。此種印膏所加入的導(dǎo)電金屬粉粒必須要為貴金屬才行,以避免在高溫中形成氧化物。商品中所使用者有金、鉑、銠、鈀或其它等貴金屬。Pads Only Board唯墊板早期通孔插裝時(shí)代,某些高可靠度多層板為保證焊錫性與線路安全起見,特只將通孔與焊環(huán)留在板外,而將互連的線路藏入下一內(nèi)層上。此種多出兩層的板類將

15、不印防焊綠漆,在外觀上特別講究,品檢極為嚴(yán)格。目前由于布線密度增大,許多便攜式電子產(chǎn)品(如大哥大手機(jī),其電路板面只留下SMT焊墊或少許線路,而將互連的眾多密線埋入內(nèi)層,其層間也改采高難度的盲孔或“蓋盲孔”(Pads On Hole,做為互連以減少全通孔對(duì)接地與電壓大銅面的破壞,此種SMT密裝板也屬唯墊板類。Polymer Thick Film (PTF厚膜糊指陶瓷基材厚膜電路板,所用以制造線路的貴金屬印膏,或形成印刷式電阻膜之印膏而言,其制程有網(wǎng)版印刷及后續(xù)高溫焚化。將有機(jī)載體燒走后,即出現(xiàn)牢固附著的線路系統(tǒng),此種板類通稱為混合電路板(Hybrid Circuits。Semi-Additive

16、 Process半加成制程是指在絕緣的底材面上,以化學(xué)銅方式將所需的線路先直接生長出來,然后再改用電鍍銅方式繼續(xù)加厚,稱為“半加成”的制程。若全部線路厚度都采用化學(xué)銅法時(shí),則稱為“全加成”制程。注意上述之定義是出自1992.7. 發(fā)行之最新規(guī)范IPC-T-50E,與原有的IPC-T-50D (1988.11在文字上已有所不同。早期之“D版”與業(yè)界一般說法,都是指在非導(dǎo)體的裸基材上,或在已有薄銅箔(Thin foil如1/4 oz或1/8 oz者的基板上。先備妥負(fù)阻劑之影像轉(zhuǎn)移,再以化學(xué)銅或電鍍銅法將所需之線路予以加厚。新的50E并未提到薄銅皮的字眼,兩說法之間的差距頗大,讀者在觀念上似乎也應(yīng)跟

17、著時(shí)代進(jìn)步才是。Substractive Process減成法是指將基板表面局部無用的銅箔減除掉,達(dá)成電路板的做法稱為“減成法”,是多年來電路板的主流。與另一種在無銅的底材板上,直接加鍍銅質(zhì)導(dǎo)體線路的“加成法”恰好相反。Thick Film Circuit厚膜電路是以網(wǎng)版印刷方式將含有貴金屬成份的“厚膜糊”(PTF PolymerThick Film Paste,在陶瓷基材板上(如三氧化二鋁印出所需的線路后,再進(jìn)行高溫?zé)?Firing,使成為具有金屬導(dǎo)體的線路系統(tǒng),謂之“厚膜電路”。是屬于小型“混成電路”板(Hybrid Circuit的一種。單面PCB上的“銀跳線”(Silver Past

18、e Jumper也屬于厚膜印刷,但卻不需高溫?zé)?。在各式基材板表面所印著的線路,其厚度必須在0.1 mm 4 mil以上者才稱為“厚膜”線路,有關(guān)此種“電路系統(tǒng)”的制作技術(shù),則稱為“厚膜技術(shù)”。Thin Film Technology薄膜技術(shù)指基材上所附著的導(dǎo)體及互聯(lián)機(jī)路,凡其厚度在0.1 mm 4 mil 以下,可采真空蒸著法(Vacuum Evaporation、熱裂解涂裝法(Pyrolytic Coating、陰極濺射法(Cathodic Sputtering、化學(xué)蒸鍍法(Chemical Vapor Deposition、電鍍、陽極處理等所制作者,稱之為“薄膜技術(shù)”。實(shí)用產(chǎn)品類有Thin Film Hybrid Circuit及Thin Fi