,Multilayer PCB Image Transfer Technology I,11/50,11/50,課程綱要,多層板製程 曝光製程 光阻曝光原理 曝光光源系統 曝光量測,多層板製程,11/50,11/50,多層板Multilayer PCB 結構,通孔Through Hole,孔徑,孔環Annular Ring,絕緣介質層Dielectric,線路,線距,線寬,內層2,內層1,傳統多層板,增層法多層板,11/50,結構術語及尺寸單位,導通孔Via Hole 目的: 連接各層電路 孔徑 Ex. 機鑽通孔 0.35 mm Ex. 雷射盲孔 6 mil 孔環 Annular Ring Ex. 單邊 + 5 mil 縱橫比 Aspect Ratio 板厚/孔徑 鑽孔, 電鍍能力 孔間距 100 mil = 2.54 mm 50 mil = 1.27 mm,線路 Power/Ground層 信號層 Signal layer 線路 Conductor 焊墊 Pad 線寬/線距 (L/S) Line Width / Line Space 6/6 = 150/150 m 5/5 = 125/125 m 4/4 = 100/100 m 孔間(100 mil)過几條導線 8/8 過 2 條 6/6 過 3 條 5/5 過 4 條,11/50,外形術語及尺寸單位,多層板 Multi-layer 層數 layer count: Cu層數 內層 inner layer Ex. L2/L3, L4/L5 外層 outer layer 零件面 Component side Ex. L1 銲錫面 Solder side Ex. L6 外尺寸 長度寬度 Ex. 20 x 16 板厚 Ex. 63 mil (條) = 1.6 mm,尺寸單位 英吋 inch 1 inch = 1000 mil = 25.4 mm 英絲 mil 1 mil = 0.001 inch = 0.0254 mm= 25.4 m 5 mil = 0.005 inch = 0.125 mm= 125 m 1 mm = 39.37 mil,11/50,疊板結構,例：4L 疊板 L1 - 1 oz: 1.4 mil 1080: 2.5 mil 7628: 7.0 mil L2/L3-1.0mm, 1/1: 40 mil 7628: 7.0 mil 1080: 2.5 mil L4 - 1 oz, 1.4 mil Total = 61.8 mil = 1.569 mm,例：6L 疊板 L1 - 1/2 oz: 0.7 mil 1080: 2.5 mil 7628: 7.0 mil L2/L3 - 0.38mm, 1/1: 17.8 mil 2116: 4.0 mil 2116: 4.0 mil L4/L5 - 0.38mm, 1/1: 17.8 mil 7628: 7.0 mil 1080: 2.5 mil L6 - 1/2 oz, 0.7 mil Total = 64 mil = 1.6 mm,11/50,多層板製程示意,11/50,典型多層板製程Multi-Layer Process,基板處理 內層製程 壓合鑽孔鍍銅 外層製程 防焊製程 表面處理 檢驗成型,11/50,曝光製程,11/50,印刷電路板影像移轉製程,影像移轉 Image Transfer 將PCB設計圖像(Pattern)的工程資料由CAD/CAM上轉移至網板或底片上 使用印刷或曝光方式將底片上影像移轉至阻劑上 再經由蝕刻、電鍍或單純顯像方式製作線路或遮蓋部分板面 曝光製程 內層 Inner Layer Primary Image 外層 Outer Layer Primary Image 防焊 Solder Mask 選擇性鍍金 Secondary Image Transfer,11/50,曝光製程 - 內層,內層 Print and Etch 光阻在線路製作製程 中使用，蝕刻完成後除去 內層曝光 光阻抗酸性蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 滾塗 Roller Coating 乾膜：壓膜曝光顯像蝕刻剝膜膜厚 1.0,1.3 mil，能量 4560 mj/cm2 濕膜：塗佈預烘曝光顯像蝕刻剝膜liquid film 1015m厚，需80120 mj/cm2因無Mylar層可做較細線路,11/50,曝光製程 - 外層,外層 Pattern Plate 光阻在線路製作製程 中使用，電鍍完成後除去 外層曝光 (負片流程) 光阻抗電鍍，抗鹼性蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 乾膜：壓膜曝光顯像電鍍剝膜蝕刻膜厚 1.3, 1.5 mil,11/50,外層正片 / 負片流程,內層曝光 正片 Print and Etch 流程 曝光聚合部分保護線路 曝光顯像蝕刻 外層曝光 負片流程 Pattern Plate 曝光聚合部分非線路 曝光顯像電鍍蝕刻 正片Tenting 流程 Tent and Etch 曝光聚合部分保護線路 曝光顯像蝕刻,11/50,內層與外層製作比較,內層流程,外層負片電鍍流程,外層正片Tenting流程,11/50,曝光製程 - 防焊,防焊 LPSM 保護銅面 PCB上永久性保護層 防焊曝光 光阻塗佈 網印 Flood Screen Printing 簾塗 Curtain Coating 噴塗 Spray Coating 塗佈預烤曝光顯像後烘烤UV硬化約0.8 mil厚，能量 400600 mj/cm2 曝光時需抽真空使底片密貼板材並隔絕氧氣使聚合反應加速完成,11/50,光阻曝光原理,11/50,365nm,光阻聚合 製程 光阻(乾膜/濕膜)曝光聚合(UV)顯像(碳酸鈉),曝光原理及製程,G-line: 436 nm H-line: 405 nm I-line: 365 nm,11/50,光阻反應機構,Sensitizer 光敏劑 接受初始能量, 啟動反應 (搖旗吶喊) Photoinitiator 感光起始劑 接受, 產生自由基, 抓Monomer, 連鎖反應形成聚合物 對 320380 nm 波長敏感 Monomer 單體 Crosslink, Migrate Inhibitor 遮蔽劑 在未曝光時維持不反應 (警察), Migrate Binder 塑化劑 強度,11/50,負型光組基本組成,Polymer Acrylate type, Epoxy type Cross Linker Tri-, Tetra-, Penta-functional Sensitizer Accept energy, then transfer to photoinitiator Photoinitiator Accept energy transferred from sensitizer Solvent Control viscosity, and film thickness Other additives Leveling agent, Inhibitor, Surfactant, Antioxidant,11/50,光阻感光聚合過程,自由基轉移 Transfer Free Radical,聚合/交聯 Polymerization / Cross Linking,PI + h PI* ITX + h ITX* ITX* + PI ITX + PI* Monomer 1.52.5 DA: 12 點光源 DA: 512 散射光 DA: 1025,11/50,如何產生平行光,平行光產生方式 增加光源至照射面距離 利用拋物體燈罩反射點光源 利用拋物面鏡反射點光源光柱 利用鏡組折射點光源光柱,汞氙短弧燈,11/50,平行光曝光系統,平行光源: 5KW汞氙短弧燈 平行半角(CHA): 1.5 斜射角(DA) 1,11/50,Integrator (Flyeye) 積光器作用,11/50,平行半角與斜射角,平行半角 Collimation half angle 光柱擴散角度 斜射角 Declination angle 光柱與法線夾角,11/50,平行半角與斜射角量測,平行半角與斜射角測量 量測規目測 熱感紙測量,UV光,11/50,曝光量測,11/50,UV曝光測量單位,UV強度(照度)單位 Intensity (Irradiance): watt/cm2, milli-watt/cm2 單位面積上的功率 UV能量(劑量)單位 Energy (Dose): joule/cm2, milli-joule/cm2 單位面積上所接受的能量，與時間有關 在 1 mw/cm2 下照射 1 秒 = 1 mj/cm2 是強度對時間曲線下的總面積 是一般常給的操作參數 UV Range (definition of EIT) UVA: 365 nm, UVB:300nm, UVC: 254 nm UVV: 420 nm,11/50,常用UV曝光量表,IL 1400 UVA 單一波段 測量強度 測量能量 ORC 351 UVA 單一波段 測量強度 測量能量,EIT UVIRad UVA 波段 測量能量 EIT UV Power Puck UVA/B/C/V 四波段 測量強度 測量能量,11/50,曝光格數片 Step Tablets,格數片原理 檢驗曝光能量多少，了解光阻聚合程度 格數片上每一格的光密度(Optical Density)不同，曝光時透光量每格不同，第一格光密度最低透光量最多使光阻感光最足，每增一格，固定增加一定比例的光密度 以Stouffer 21格為例每格增加 41%光密度 常用格數片 OD = 0.15, 41% 21格 Stouffer, Kodak (No.2), Hitachi Photec 21格 OD = 0.05, 12% Dupont Riston 25格 Stouffer 41格,11/50,光密度Optical Density,OD = log10(入射光強度 I / 穿透光強度 T) = log10(I) log10(T) 21格數片- 每格差OD=0.15, 41%透光率 第一格: OD = 0.05 第六格: OD = 0.80, T = 0.158 * I 第七格: OD = 0.95, T = 0.112 * I 第八格: OD = 1.10 第十二格: OD = 1.70 第二十一格: OD = 3.05 100.15 = 1.41,11/50,UV量表與格數片比較,UV能量/強度量表 誤差 5% 直接測光強度能量 直接讀出數值 不同廠牌差異讀值差異 量均勻度時使用 一般用於設備檢驗確認曝光機功能,曝光格數片 誤差 1241% 間接量測 需等待 格數片污染, 老化 每班確認曝光條件 一般用於線上檢驗確保量產板實際曝光結果 Ex. DF 六滿七殘,11/50,曝光均勻度,曝光均勻度 確認有效曝光範圍內各點接受到的能量一致性 Uniformity 或稱 Non-Uniformity 測量方法 有效曝光範圍內量測 9、13 、25點位置的強度或能量 計算公式 ,改善 8% 5% ,改善90% 95%,本單元結束,11/50,