技术发展介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,技术发展介绍,*,PPT,文档演模板,Office,PPT,技术发展介绍,2024/10/3,技术发展介绍,講議大綱,流程介紹,製程原理,品質控制,異常及對策,細線路製程發展方向,結語,技术发展介绍,前 言,“減成法” （,Tenting & Etching）,即保留需要的而去除不需要的加工方法;而與之對應“加成法” （,additive process）,即將為將需要的部分添加上去的加工方法.,目前葉界(包括PCB與FPC)絕大多數的生產仍以傳統的“減成法”為生產方式 .在“減成”的製程中,DES作為線路形成(“減成”)的關鍵製程,一直是製程中的瓶頸.,DES的製程能力直接決定了全製程的製程能力。因此， 改善和提昇DES的製程能力，亦是改善和提昇全製程製程能力的前提。,技术发展介绍,第一部份-流程介紹(一),DES,全流程,干膜來料,顯影,水洗,蝕刻,水洗,剝膜,水洗,化學洗,水洗,烘乾,轉CVL,技术发展介绍,第一部份-流程介紹(一),顯影：,顯影前段,顯影後段,水洗,水洗,吸干,冷風吹干,熱風烘干,顯影前段：未感光干膜在此產生溶漲。,顯影後段：未感光干膜在此被顯影液溶解帶走。,二次水洗：防止顯影液及干膜污染板面。,吸干：主要吸干板面水分和孔內部分水分。,冷風吹干：主要吹脫板面水分和孔內部分水分。,熱風烘干：烘乾板面水分和孔內水分。,技术发展介绍,第一部份-流程介紹(二),蝕刻：,蝕刻,水洗,蝕刻：形成線路。,水洗:防止蝕刻液殘留板面造成污染。,技术发展介绍,第一部份-流程介紹(三),剝膜：,剝膜,水洗,酸洗,水洗,冷風吹干,熱風烘干,剝膜:剝去板面干膜。,水洗:防止上流程藥液殘留板面造成污染。,酸洗:中和剝膜鹼液。,技术发展介绍,第二部分-制程原理（顯影）,D/F,CCL,PI+AD,A/W or MASK,UV LIGHT,D/F,CCL,PI+AD,PI+AD,CCL,D/F,顯影流程示意圖,技术发展介绍,曝光,顯影,蝕刻,剝暯,基材乾膜曝光之乾膜銅箔,DES流程示意圖,技术发展介绍,第二部分-制程原理（顯影）,在前面干膜製程的介紹里我們已經了解干膜,係由一種負型自由基式的聚合物組成.,未經過曝光光線照射並發生聚合反應之干膜之主要成分:,Resist-,COOH,與顯影液的主要成分,CO3,2,發生如下的反應:,Resist-COOH + CO3,2,HCO,3,+ Resist-COO,-,本反應實際為一種皂化作用，故於程中會產生類似肥皂狀的泡沫,未聚合之干膜中負型自由基式的聚合物溶入溶液,H,2,0 + CO,3,2-,HCO,3,-,+ OH,反應的平衡式為:,K = ,HCO,3,-,OH,-, / ,CO,3,2-,PH = 14 + logK,CO,3,2-,/ ,HCO,3,-,技术发展介绍,第二部分:製程原理(顯影),為掌握顯影之品質，製程中需嚴格控制,CO,3,2-,/HCO,3,-,的濃度比值(PH值控制)，以得最佳之線路顯影效果,亦即可以通過控制,PH,值進而控制顯影之效果.,生產中所需的,CO,3,2-,通常由Na,2,CO,3,來提供, 並通過更換槽液來維持顯影液中的,CO,3,2-,/HCO,3,-,濃度比值這也是我們生產中保持每生產固定量產品需換槽的原因.,當然,隨著工藝的更新, 以的K,2,CO,3,代替,Na,2,CO,3,用于顯影也逐步為行業所接受. K,2,CO,3,顯影相對於,Na,2,CO,3,有著許多優點, 在顯影品質上和操作上均較Na,2,CO,3,容易控制, 以K,2,CO,3,顯影容易完成顯影液的自動添加.但是在生產成本上K,2,CO,3,顯影高于Na,2,CO,3,顯影.,技术发展介绍,第二部分:製程原理(顯影),K,2,CO,3,與,Na,2,CO,3,比較如下,：,對照項目,K2CO3,自動添加,Na2CO3,控制添加方式,以PH值自動控制,依照生產板數換槽控制,顯影點,固定6062%,變動4860%,配槽,濃縮液體,粉末,主槽配槽頻率,1次/5000m,2,90次/1個月,添加槽配槽頻率,每月45次,每月180次,清槽頻率,5000m,2,1次,每月多次,停線管理,每5000m,2,24小時,45小時以上每月,槽液管理,每周校正一次方便管理,因配置當槽次數多,變數大,粘稠懸浮物及硬水污垢,沒有,許多,軟水,減少到1/31/4,廢液量,54.6噸,270噸,產量,增加20%,技术发展介绍,第二部分:製程原理(蝕刻),蝕刻的原理是:利用氧化-還原反應(主要酸性蝕刻)或者是絡合反應(主要鹼性蝕刻)消耗無抗蝕刻層(,Resist),之板面銅層,剩下所需線路銅層.反應的方程式如下:,酸性蝕刻:,Cu+Cu,2+,2 Cu,+,-(1),鹼性蝕刻:,為何富葵不用鹼性蝕刻?,技术发展介绍,第二部分:製程原理(蝕刻),在鹼性環境溶液中，銅離子非常容易形成,氫氧化銅,之沉澱，需加入足夠,的,氨水,使產生氨銅的錯離子團，則可抑制其沉澱的發生，同時使原有多,量的銅及繼續溶解的銅在液中形成非常安定的錯氨銅離子，此種二價的,氨銅錯離子又可當成氧化劑使零價的金屬銅被氧化而溶解，不過氧化還,原反應過程中會有一價亞銅離子,),出現,;,鹼性蝕刻反應之中間態亞銅離子之溶解度很差，必須輔助以氨水、氨離子及空氣中大量的氧使其繼續氧化成為可溶的二價銅離子，而又再成為蝕銅的氧化劑週而復始的繼續蝕銅直到銅量太多而減慢為止。故一般蝕刻機之抽風除了排除氨臭外更可供給新鮮的空氣以加速蝕銅。,因為鹼性蝕刻主要用于以電鍍層(PLATED RESIST)為抗蝕刻層的PCB外層線路的生產,在這裡不做過多描述.,技术发展介绍,第二部分:製程原理(蝕刻),a.CuCl2酸性蝕刻反應過程之分析,銅可以三種氧化狀態存在，原子形成Cu, 藍色離子的Cu,2+,以及較不常見 的亞銅離子Cu,+,。金屬銅可在銅溶液中被氧化而溶解，見下面反應式,（1）,Cu+ Cu,2+,2 Cu,+,在酸性蝕刻的再生系統，就是將Cu,+,氧化成Cu,2+,因此使蝕刻液能將更多的 金屬銅咬蝕掉。 直覺的聯想，在氯化銅酸性蝕刻液中， Cu,2+,及Cu,+,應是以CuCl,2,及CuCl存 在才對，,即離子方程式(1)可知:,Cu(銅箔) + CuCl,2,（二价銅） 2CuCl(一價銅),(2),但事實非完全正確，兩者事實上是以和HCl形成的一龐大錯化物存在的:,Cu + H,2,CuCl,4,+ 2HCl 2H,2,CuCl,3,- (3) 金屬銅 銅離子 亞銅離子,其中,H,2,CuCl,4,實際是,CuCl,2,+ 2HCl,2H,2,CuCl,3,實際是,CuCl,(不溶),+ 2HCl,在反應式(3)中可知HCl是消耗品。式中因產生,CuCl沉澱,，會阻止蝕刻反應繼續發生，但因,CL2,的存在溶解 CuCl，維持了蝕刻反應的循環進行。由此可看出HCl是氯化銅蝕刻中的消耗品，而且 是蝕刻速度控制的重要化學品。,雖然增加HCl的濃度往往可加快蝕刻速度，但亦可能發生下述的缺點。,1. 側蝕 (undercut ) 增大，或者etching factor降低。 2. 若補充藥液是使用氯化鈉或HCL過量，則有可能產生氯氣，對人體有害。,CL2 是怎麼產生的?,技术发展介绍,第二部分:製程原理(剝膜),氯酸鈉再生反應式:,NaClO,3,+ 6HCl NaCl + 3Cl,2,+ 3H,2,O (4),Cl,2,+ 2CuCl 2CuCl,2,(5),干膜曝光時的聚合是,Resist-,基團內的鏈狀(短鏈)斷開並在基團間鏈接形成高分子化合物的反應.此反應的生成物(即感光後干膜)是含,-COOH,的高聚物,該高聚物結構相對比較穩定,不溶于弱鹼,CO,3,2-,但受,-COOH,基團的作用,仍呈弱酸性,可溶解于強鹼(NaOH).,根據干膜的這一特性,在蝕刻後可以使用強鹼NaOH剝除殘餘干膜,即,剝膜,(stripping),.,技术发展介绍,第三部分:品質控制(顯影),根據顯影制程的原理,通過控制顯影液中的,CO,3,2-,/HCO,3,-,濃度比值保障顯影品質.,銅箔,D/F,線路區,C,D,上圖是對顯影側蝕的圖例,與蝕刻類似,當出現,“水池效應”,時顯影出現顯影側蝕,.造成顯影不潔或膜渣.,以最快速度的讓欲顯影的干膜表面接觸愈多新鮮的顯影液是保障顯影品質的方法。因為作用之顯影液,溶解干膜,濃度增高降低了溶解速度，須迅速補充新液以維持速度,否則則會出現,水池效應,造成側蝕的速度成倍增長并導致側蝕。,因此,顯影時要保證顯影液的噴淋壓力.,顯影噴淋壓力的控制可以避免出現顯影側蝕.,技术发展介绍,第三部分:品質控制(,藥水,技术发展介绍,第三部分:品質控制(顯影),顯像點,Break point (,從設備透明外罩看到已經完全顯現出圖樣的該點的距,離稱之,),應落於,5070%,間，不及,銅面有,scun,殘留,太過,則線邊有膜屑或,undercut,(與C/D值有關,),過大,.,最好有自動添加系統,(auto-dosing).,另外噴灑系統設計良否也會影響顯像點,.,顯像良好的側壁應為直壁式者，顯像不足時容易發生膜渣,(Scum),造成蝕刻板的短路、銅碎、及鋸齒突出之線邊，顯像機噴液系統之過濾不良時也會,造成此種缺點。檢查,Scum,的方法可用之氯化銅溶液,(Cupric Chloride CuCl,2,),或氯化銨溶液浸泡，,若銅面上仍有鮮亮的銅色時，即可判斷有,Scum,殘留.,技术发展介绍,第三部份:品質控制(蝕刻),兩種,Etchant,對大部份的金屬都是具腐蝕性，所以蝕刻槽通常都用塑膠，如,PVC (Poly Vinyl chloride),或,PP (Poly,Propylene),。唯一可使用之金屬是,鈦,(Ti),。為了得到很好的蝕刻品質最筆直的線路側壁,(,衡量標準為,蝕刻因子,etching factor,其定義見,圖),技术发展介绍,第三部份:品質控制(蝕刻),不同的理論有不同的觀點，且可能相衝突。 但有一點卻是不變的基本觀念，那就是以最快速度的讓欲蝕刻銅表面接觸愈多 新鮮的蝕刻液。因為作用之蝕刻液Cu,+,濃度增高降低了蝕刻速度，須迅速補充 新液以維持速度。,同樣,這也是蝕刻必須保證壓力的原因.,同樣, 生產中的品質控制主要是通過調整蝕刻時間即調整蝕刻速度製作初件來尋找達到最佳蝕刻效果的蝕刻條件.,根據各料號所用干膜不同,且不同的時刻人、機、物 、法 、環的差異,蝕刻的品質會有一定的變化,在批良生產前,必須做初件進行確認,以保證蝕刻的質量.,技术发展介绍,第三部份:品質控制(蝕刻),自動監控添加系統的使用,使蝕刻液各成分濃度維持在系統要求範圍內,以保證蝕刻品質,.,目前使用,CuCl2,酸性蝕銅水平設備者,大半都裝置,Auto dosing,設備,以維持蝕銅速率,控制因子有五,:,1.,比重,2. HCl,3. H,2,O,2,4.,溫度,5.,蝕刻速度,技术发展介绍,第三部份:品質控制(剝膜),A.,硬化後之乾膜在此溶液下部份溶解，部份剝成片狀，為維持藥液的效果及後水洗能徹底，過濾系統的效能非常重要,.,B.,有些設備設計了輕刷或超音波攪拌來確保膜的徹底，尤其是在外層蝕刻後的剝膜,線路邊被二次銅微微卡住的乾膜必須被徹底剝下，以免影響線路品質。也有在溶液中加入,BCS,幫助溶解，但有違環保，且對人體有害。,C.,有文獻指,K(,鉀,),會攻擊錫，因此外層線路蝕刻前之剝膜液之選擇須謹,慎評估。剝膜液為鹼性，因此水洗的徹底與否，非常重要，內層之剝膜,後有加酸洗中和，也有防銅面氧化而做氧化處理者。,剝膜注意事項,技术发展介绍,第四部分:異常及對策,技术发展介绍,第四部分:異常及對策,技术发展介绍,第四部分:異常及對策,技术发展介绍,第四部分:異常及對策,技术发展介绍,第五部分:結語,高密度細線路,之無DES,技桁,電路板的密度以往主要受限於,鑽孔,的尺寸，因此似乎線路密度成長的迫切性也就沒有那麼高。細線路由於鑽孔技術的進步及,MCM-L,技術的需求，近來備受重視。而運用傳統的,Tenting & Etching(,“減成法”),技術，想作到小於,1OOm,的線路走十分困難的。,Additive process,(“加成法”),能降低甚至避免蝕刻的問題，只是必須使用特定的物料與流程，因此在電子封裝領域較少被運用。,A. Additive Process其銅線路是用電鍍光阻定義出線路區，以電鍍方式填入銅來 達形成線路。此類製程分為Semi Additive與Fully Additive兩類，Semi Additive 利用壓合薄銅於各類樹脂上，再以,電鍍及蝕刻,達到形成線路的目的。Fully Additive則是利用樹脂表面粗化，其後塗布加強黏合層以改善無電銅與板面連 結強度，之後以,無電解銅長出線路,。(,問題點,:製程複雜,設備成本高,在部分COF上應用),典型的線形式Subtractive/Semi Additive/Fully Additive示意如下圖 :,相對於“減成法”來說,“加成法”的方法在業界使用尚少,介紹給大家以提供一種製程的思路.,技术发展介绍,第五部分:結語,高密度細線路,之無DES,技桁,B. 無電解銅在Additive製程方面是極為重要的尤其是高品質高選擇性的無電解銅，是高密度高信賴度板使用該製程的必要條件。然而一般無電解銅析出速率約為22.5m/Hr其析鍍時間相對可縮短為24分之一。,目前,問題點,: 對無電解銅而言，抗鍍,光阻,(鍍孔銅的 shelter-mask干膜 )的,剝離,是最嚴苛的問題，由於光阻會操作在70的 鹼性化學銅液中，介面間的應力及光阻膨鬆是被認為剝離的主要動力。化學銅反 應產生的氫氣，原有的薄氧化銅表層因還原反應而失去鍵結力，都是剝離的可能 原因。,技术发展介绍,第五部分:結語,高密度細線路,之無DES,技桁,改善方法:,1.較有效的防止剝離方式可以考慮對表面施以不同的金屬處理。底銅的化學電位相 對於氫為-600mV，氧化銅相對於氫的還原位為-355mV，由於還原電位高於電化反 應因此還原反應極易產生剝離。若要保持良好的鍵結力就必須找一個更低電位的 金屬覆於其上以防止反應。,Zn/Sn/Ni,都是有機會的金屬，以,鋅,而言經實驗證明 適當的覆蓋厚度可得到承受浸泡化學銅40Hr仍不會剝離的結合效果，其經驗厚 度約為0.50.1mg/cm2，,金,也是可選擇加強結合力的金屬。 2. 傳統的光阻(D/F)是以溶劑型為主，但因環保問題而使業界對配方有所調整，加入親水 性物質，光阻可使用水溶液顯影。但一般水溶性光阻由於是鹼性顯影系統，用 化學銅抗電鍍將因親水分子過多而產生膨鬆問題。因此有新系統發展出來，親水 分子調整至最佳狀況後以,低鹼性鹽及高揮發點溶劑組合成顯影液,，顯影液之最大 成份仍為水，如此不會有燃燒的危險。而此光阻劑可承受約40小時化學銅浸泡 不致有問題，只是光阻難免有溶出物會影響鍍液析出速度及鍍出品質，因此其配 方是必須考慮以減少影響為目標。一般負型光阻其本身會吸收光源能量，因此改 善光阻透光性以獲得良好筆直的壁面，是光阻改善的方向。有部份光阻已可作到 光阻厚度76m厚度以下,30m線寬間距的解析度。,技术发展介绍,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,3rew,2024/10/3,技术发展介绍,