pcb製程介紹

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種類
a. 【單面板】在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導線則集中在另一面上。因為導線只出現在其中一面，所以我們就稱這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，佈線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。
單面PCB表面
單面PCB底面

b. 【雙面板】這種電路板的兩面都有佈線。不過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當的電路連接才行。這種電路間的「橋樑」叫做導孔（via）。導孔是在PCB上，充滿或塗上金屬的小洞，它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為佈線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更複雜的電路上。
　
雙面PCB表面
雙面PCB底面

c. 【多層板】
為了增加可以佈線的面積，多層板用上了更多單或雙面的佈線板。多層板使用數片雙面板，並在每層板間放進一層絕緣層後黏牢（壓合）。板子的層數就代表了有幾層獨立的佈線層，通常層數都是偶數，並且包含最外側的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結構，不過技術上可以做到近100層的PCB板。大型的超級電腦大多使用相當多層的主機板，不過因為這類電腦已經可以用許多普通電腦的群組代替，超多層板已經漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結合，一般不太容易看出實際數目，不過如果您仔細觀察主機板，也許可以看出來。
  
我們剛剛提到的導孔（via），如果應用在雙面板上，那麼一定都是打穿整個板子。不過在多層板當中，如果您只想連接其中一些線路，那麼導孔可能會浪費一些其他層的線路空間。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技術可以避免這個問題，因為它們只穿透其中幾層。盲孔是將幾層內部PCB與表面PCB連接，不須穿透整個板子。埋孔則只連接內部的PCB，所以光是從表面是看不出來的。
  
在多層板PCB中，整層都直接連接上地線與電源。所以我們將各層分類為訊號層（Signal），電源層（Power）或是地線層（Ground）。如果PCB上的零件需要不同的電源供應，通常這類PCB會有兩層以上的電源與電線層。

依用途區分有以下幾種：

1. 單面PCB
基板材質以紙酚銅張積層板（紙酚當底，上鋪銅箔）、紙環氧樹酯（Epoxy）銅張積層板為主。大部分使用於收音機、AV電器、暖氣機、冷藏庫、洗衣機等家電產品，以及印表機、自動販賣機、電路機、電子元件等商業用機器，優點是價格低廉。
  
2. 雙面PCB
基板材質以Glass-Epoxy銅張積層板、Glass Composite（玻璃合成）銅張積層板，紙Epoxy銅張積層板為主。大部分使用於個人電腦、電子樂器、多功能電話機、汽車用電子機器、電子週邊、電子玩具等。至於Glass苯樹脂銅張積層板，Glass高分子銅張積層板由於高頻特性優良，大多使用在通信機器、衛星廣播機器、集移動性通信機器，當然成本也高。
  
3. 3～4層PCB
基板材質主要是Glass-Epoxy或苯樹脂。用途主要是個人電腦、Me(Medical Electronics，醫學電子)機器、測量機器、半導體測試機器、NC(Numeric Control，數值控制)機、電子交換機、通信機、記憶體電路板、IC卡等。最近也有玻璃合成銅張積層板當多層PCB材料，主要著眼於其加工特性優良。
  
4. 6～8層PCB
基板材質仍是以Glass-Epoxy或Glass苯樹脂為主。用於電子交換機、半導體測試機、中型個人電腦、EWS(Engineering Work Station，工程型工作站)、NC等機器。
  
5. 10層以上的PCB
基板以Glass苯樹脂材料為主，或是以Glass-Epoxy當多層PCB基板材料。這類PCB的應用較為特殊，大部分是大型電腦、高速電腦、防衛機器、通信機器等。主要是因其高頻特性、高溫特性優良之故。

6. 其他PCB基板材質
其他PCB基板材料尚有鋁基板、鐵基板等。將電路在基板上形成，大部分用於回轉機（小型馬達）汽車上。另外還有軟性PCB（Flexible Print Circuit Board），電路在高分子、多元酯等為主的材料上形成，可作為單層、雙層，到多層板都可以。這種軟性電路板主要應用於照相機、OA機器等的可動部分，及上述硬性PCB間的連接或硬性PCB和軟性PCB間的有效連接組合，至於連接組合方式由於彈性高，其形狀呈多樣化。

印刷電路板之製程
流程     
                                 單面板
                     雙面板與多層板

製程簡介內容說明
  
主要製程單元：
乾式製程：
裁板、乾膜壓合、疊板壓層、鑽孔、成型裁邊
  
濕式製程：
內層刷磨、內層顯像、內層蝕刻、內層去墨或剝膜、黑/棕氧化、去毛鞭、除膠渣、鍍通孔、全板鍍銅、外層刷磨、外層顯像、線路鍍銅、鍍錫鉛、外層剝膜、外層蝕刻、剝錫鉛、防焊綠漆、前處理刷磨、防焊綠漆顯像、鍍鎳鍍金、噴錫前/後處理、成型清洗、綠漆褪洗。

a. 【蝕刻阻劑轉移】將感光乾膜滾壓於銅箔基板上，再將線路圖案底片置於其上，於UV光照射下曝光，使線路圖案上的乾膜起感光硬化(curing)反應，即正片影像轉移，最後以含Na2CO3的顯像液將線路以外未感光硬化的乾膜溶解去除。另一種方法為絲印法，即油墨印刷。此法乃先將線路圖案製版，然後以人工方式進行印刷，最後再將印在板面線路上的油墨烘乾硬化。
  
b. 【蝕刻阻劑轉移後蝕刻】以酸性蝕刻液(FeCl3或CuCl2系)將銅箔基板上未覆蓋蝕刻阻劑之銅面全溶蝕掉，僅剩被硬化的油墨或乾膜保護的線路銅。
  
c.  【去蝕刻阻劑】以含NaOH(aq)或有機溶劑溶解線路銅上硬化之油墨或乾膜，使線路銅裸露出來。
  
d. 【黑/棕氧化】其目的在於使內層板線路表面上形成一層高抗撕裂強度的黑/棕色氧化銅絨晶，以增加內層板與膠片在進行層壓時的結合能力，黑/棕氧化槽液含磷酸三鈉、亞氯酸鈉、氫氧化鈉等組成黑藍色水溶液。
o項步驟可以同時作兩面的佈線。

銅線是如何佈線

a. 【內層線路】銅箔基板先裁切成適合加工生產的尺寸大小。基板壓膜前通常需先用刷磨、微蝕將板面銅箔做適當的粗化處理，再以適當的溫度及壓力將乾膜光阻密合貼附其上。將貼好乾膜光阻的基板送入紫外線曝光機中曝光，光阻在底片透光區域受紫外線照射後會產生聚合反應（該區域的乾膜在稍後的顯影、蝕銅步驟終將被保留下來當作蝕刻阻劑），而將底片上的線路影像移轉到板面乾膜光阻上。撕去膜面上的保護膠膜後，先以Na2CO3水溶液將膜面尚未受光照的區域顯影去除，再用HCl/H2O2混合溶液將裸露出來的銅箔腐蝕去除，形成線路。最後再以NaOH水溶液將乾膜光阻洗除。對於六層（含）以上的內層線路板以自動定位沖孔機沖出層間線路對位的鉚和基準孔。
  
b.【壓合】完成後的內層線路板須以玻璃纖維樹脂膠片與外層線路銅箔黏合。在壓合前，內層板需先經過黑（氧）化處裡，使銅面鈍化增加絕緣性；並使內層線路的銅面粗化以便能和膠片產生良好的黏合性能
。疊合時先將六層線路（含）以上的內層線路板用鉚釘機成對的鉚合。再用盛盤將其整齊疊放於鏡面鋼板之間，送入真空壓合機中以適當之溫度及壓力使膠片硬化黏合。壓合後的電路板以X光自動定位鑽靶機鑽出靶孔做為內外層線路對位的基準孔。並將板邊做適當的細裁切割，以方便後續加工。
  
c. 【鑽孔】將電路板以CNC鑽孔機鑽出層間電路的導通孔到及焊接零件的固定孔。鑽孔時用插梢透過先前鑽出的靶孔將電路板固定於鑽孔機床檯上，同時加上平整的下墊板（酚醛樹酯板或木漿板）與上蓋板（鋁板）以減少鑽孔毛頭的發生。
  
d. 【線路鍍銅】
1.《脫脂》以鹼性清潔液去除來自顯像步驟殘留的墨渣。
2.《微蝕》以微蝕液（如過硫酸鈉）輕微溶蝕板面上的線路銅，以完全去除顯像後現路上殘留的任何乾膜（或油墨）殘渣。
3.《酸浸》以稀硫酸液去除線路銅表面上之氧化物。
4.《鍍銅》將印刷電路板置放於含硫酸銅、硫酸及微量氯離子和添加劑（光澤劑）的電鍍槽液的陰極，陽極為磷銅塊，供給直流電源，使電路板之線路銅上沈積金屬銅。

e. 【鍍通孔一次銅】在層間導通孔道成行後需於其上佈建金屬銅層，以完成層間電路的導通。先以重度刷磨及高壓沖洗的方式清理孔上的毛頭及孔中的粉屑，再以高錳酸鉀溶液去除孔壁銅面上的膠渣。在清理乾淨的孔壁上浸泡附著上錫鈀膠質層，再將其還原成金屬鈀。將電路板浸於化學銅溶液中，藉著鈀金屬的催化作用將溶液中的銅離子還原沈積附著於孔壁上，形成通孔電路。再以硫酸銅浴電鍍的方式將導通孔內的銅層加厚到足夠抵抗後續加工及使用環境衝擊的厚度。

f. 【外層線路二次銅】在線路影像轉移的製作上如同內層線路，但在線路蝕刻上則分成正片和負片兩種生產方式。負片的生產方式如同內層線路製作，在顯影後直接蝕銅、去膜即算完成。正片的生產方式則是在顯影後再加鍍二次銅與錫鉛（該區域的錫鉛在稍後的蝕銅步驟終將被保留下來當作蝕刻阻劑），去膜後以鹼性的
氨水、氯化銅混合溶液將裸露出來的銅箔腐蝕去除，形成線路。最後再以錫鉛剝除液將錫鉛層剝除。

g. 【防焊綠漆】外層線路完成後需再披覆絕緣的樹酯層來保護線路避免氧化和焊接短路。塗裝前通常需先用刷磨、微蝕等方法將線路板銅面做適當的粗化清潔處理。而後以網版印刷、簾塗、靜電噴塗…等方式將液態感光綠漆塗覆於板面上，再預烘乾燥（乾膜感光綠漆則是以真空壓膜機將其壓合披覆於板面上）。待其冷卻後送入紫外線曝光機中曝光，綠漆在底片透光區域受紫外線照射後會產生聚合反應（該區域的綠漆在稍後的顯影步驟終將被保留下來），以Na2CO3水溶液將塗膜尚未受光照的區域顯影去除。最後再加以高溫烘烤使綠漆中的樹酯完全硬化。

h. 【文字印刷】將客戶所需的文字、商標或零件標號以網版印刷的方式印在板面上，再用熱烘（或紫外線照射）的方式讓文字漆墨硬化。

i. 【接點加工】防焊綠漆覆蓋了大部分的線路銅面，僅露出供零件焊接、電性測試及電路板插接用的終端接點。該端點需另加適當保護層，以避免在長期使用中連通陽極（＋）的端點產生氧化物，影響電路穩定性及造成安全顧慮。

1.《鍍金》在電路板的插接端點上（俗稱金手指）鍍上一層高硬度耐磨損的鎳層及高化學鈍性的金屬來保護端點及提供良好接通性能。

2.《噴錫》在電路板的焊接端點上以熱風整平的方式覆蓋上一層錫鉛合金屬，來保護電路板端點及提供良好的焊接性能。

     3.《預焊》在電路板的焊接端點上以浸染的方式覆蓋一層抗氧化預焊皮膜，在焊接前暫時保護焊接端點及提供較平整的焊接面，使具有良好的焊接性能。

     4.《碳墨》在電路板的接觸端點上以網版印刷的方式印上一層碳墨，以保護端點及提供良好的接通性能。

j.【去抗鍍阻劑及蝕刻】在進行蝕刻前，先行將線路以外的硬化乾膜或油墨部分，以氫氧化鈉或有機溶劑將其溶解剝離，再進行蝕刻，將線路以外未鍍上耐蝕刻錫鉛合金的銅面全部溶蝕掉，其反應如下：
Cu+Cu(NH3)42+           2Cu(NH3)2+
4Cu(NH3)2++8NH3+O2+2H2O             4Cu(NH3)42++4OH-
2Cu+8NH3+ClO2-+2H2O                2Cu(NH3)42++Cl-+4OH-

蝕刻液中主要成分及功能如表一
表一 蝕刻液主要成分及其功能
名稱         成分         功能
複合物         氨水         使銅維持離子狀態溶解於溶液中
加速劑         氯化銨         增加蝕刻速率及溶解穩定性
氧化劑         銅離子、亞氯酸鈉         溶解金屬銅
添加劑         -         緩衝清潔
  
k. 【成型切割】將電路板以CNC成型機（或模具沖床）切割成客戶需求的外型尺寸。切割時用插梢透過先前鑽出的定位孔將電路板固定於床檯（或模具）上成型。切割後金手指部位再進行磨斜角加工以方便電路板插接使用。對於多聯片成型的電路板多需加開X形折斷線，以方便客戶於插件後分割拆解。最後在將電路板上的粉屑及表面的離子污染物洗淨。
  
l. 【終檢包裝】在包裝前對電路板進行最後的電性導通、阻抗測試及焊錫性、熱衝擊耐受性試驗。並以適度的烘烤消除電路板在製程中所吸附的濕氣及積存的熱應力，最後再用真空袋封裝出貨。

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南亞基材表