压合制程介绍

压合制程目的:

将铜箔(Copper Foil),胶片(Prepreg)与氧化处理(Oxidation)后的内层线路板,压合成多层基板.

内层氧化处理(Black/Brown Oxide Treatment) 氧化反应

A. 增加与树脂接触的表面积,加强二者之间的附着力(Adhesion).

B. 增加铜面对流动树脂之润湿性,使树脂能流入各死角而在硬化后有更强的抓地力。

C. 在裸铜表面产生一层致密的钝化层(Passivation)以阻绝高温下液态树脂中胺类(Amine)对铜面的影响。

还原反应

目的在增加氧化层之抗酸性，并剪短绒毛高度，至恰当水准以使树脂易于填充并能减少粉红圈( pink ring ) 的发生。

黑化及棕化标准配方:

表一般配方及其操作条件

上表中之亚氯酸钠为主要氧化剂,其余二者为安定剂,其氧化反应式。

此三式是金属铜与亚氯酸钠所释放出的初生态氧，先---生成中间体氧化亚铜

----2Cu+[O] →Cu2O,再继续反应成为氧化铜CuO,若反应能彻底到达二价铜的境界,则呈现黑巧克力色之"棕氧化"层,若层膜中尚含有部份一价亚铜时，则呈现无光泽的墨黑色的"黑氧化"层。

制程操作条件( 一般代表),典型氧化流程及条件。

棕化与黑化的比较

黑化层因液中存有高碱度而杂有Cu2O,此物容易形成长针状或羽毛状结晶。此种亚铜之长针在高温下容易折断而大大影响铜与树脂间的附着力,并随流胶而使黑点流散在板中形成电性问题,而且也容易出现水份而形成高热后局部的分层爆板。棕化层则呈碎石状瘤状结晶贴铜面,其结构紧密无疏孔,与胶片间附着力远超过黑化层,不受高温高压的影响,成为聚亚醯胺多层板必须的制程。

B. 黑化层较厚,经PTH后常会发生粉红圈(Pink ring),这是因PTH中的微蚀或活化或速化液攻入黑化层而将之还原露出原铜色之故。棕化层则因厚度很薄.较不会生成粉红圈。内层基板铜箔毛面经锌化处理与底材抓的很牢。但光面的黑化层却容易受酸液之侧攻，而现出

铜之原色,见图5.2.

C. 黑化因结晶较长厚度较厚故其覆盖性比棕化要好,一般铜面的瑕疪较容易盖过去而能得到色泽均匀的外表。棕化则常因铜面前处理不够完美而出现斑驳不齐的外观,常不为品管人员所认同。不过处理时间长或温度高一些会比较均匀。事实上此种外观之不均匀并不会影响其优良之剥离强度(Peel Strength).

一般商品常加有厚度仰制剂(Self-Limiting)及防止红圈之封护剂(Sealer)使能耐酸等,则棕化之性能会更形突出。

制程说明

内层板完成蚀刻后需用碱液除去干膜或油墨阻剂,经烘干后要做检修,测试,之后才进入氧化制程。此制程主要有碱洗、酸浸,微蚀、预浸、氧化,还原,抗氧化及后清洗吹干等步骤,现分述于后:

A. 碱性清洗- 也有使用酸洗.市售有多种专业的化药,能清除手指纹、油脂,或有机物。

B. 酸浸-调整板面PH,若之前为酸洗,则可跳过此步骤.

C. 微蚀- 微蚀主要目的是蚀出铜箔之柱状结晶组织(grain structure)来增加表面积,增加氧化后对胶片的抓地力。通常此一微蚀深度以50-70微英吋为宜。微蚀对棕化层的颜色均匀上非常重要,

D. 预浸中和- 板子经彻底水洗后,在进入高温强碱之氧化处理前宜先做板面调整,使新鲜的铜面生成- 暗红色的预处理,并能检查到是否仍有残膜未除尽的亮点存在。

E. 氧化处理-市售的商品多分为两液,其一为氧化剂常含以亚氯酸钠为主,另一为氢氧化钠及添加物,使用时按比例调配加水加温即可。通常氢氧化钠在高温及搅动下容易与空气中的二氧化碳形成碳酸钠而显现出消耗很多的情况,因碱度的降低常使棕化的颜色变浅或不均匀,宜分析及补充其不足。温度的均匀性也是影响颜色原因之一,加热器不能用石英,因高温强碱会使硅化物溶解。操作时最好让槽液能合理的流动及交换。

F. 还原－此步骤的应用影响后面压合成败.

G. 抗氧化－此步骤能让板子的信赖度更好,但视产品层次,不一定都有此步骤.

H. 后清洗及干燥-要将完成处理的板子立即浸入热水清洗,以防止残留药液在空气中干涸在板面上而不易洗掉,经热水彻底洗净后,才真正完工。

设备

氧化处理并非制程中最大的瓶颈,大部分仍用传统的浸槽式独臂或龙门吊车的输送。所建立的槽液无需太大量,以便于更换或补充,建槽材料以CPVC或PP 都可以。

水平连续自动输送的处理方式,对于薄板很适合,可解决板弯翘的情形.水平方式可分为喷液法(Spray)及溢流法(Flood),前者的设备昂贵,温度控制不易,又因大

量与空气混合造成更容易沉淀的现象,为缩短板子在喷室停留的时间,氧化液中多加有加速剂(Accelerator)使得槽液不够稳定.溢流法使用者较多.

氧化线生产品质控制重点

A.检测方法及管制范围

a.氧化量(o/w)之测定〔管制范围：0.3±0.07（mg/cm2）〕

(1) 取一试片9cm×10cm 1oz规格厚度之铜片，随流程做氧化处理。

(2) 将氧化处理后之试片置于130℃之烤箱中烘烤10min.去除水分，置于密闭容器冷却至室温，称重得重量－w1(g)。

(3) 试片置于20%H2SO4中约10min去除氧化表层，重复上一步骤，称重得重量－w2(g)

(4) 计算公式：O/W = （W1-W2／9×10×2）×1000

又称weight gain,一般在In-processQC会用此法

b.剥离强度( Peel Strength )之测定（管制范围：4~8 lb/in）

(1) 取一试片1oz规格厚度之铜箔基板，做氧化处理后图-做迭板( lay up )后做压合处理。

(2) 取一1cm宽之试片，做剥离拉力测试，得出剥离强度( 依使用设备计算).

c.蚀刻铜量(Etch Amount) 之测定（管制范围：70±30u in）

(1) 取一试片9cm×10cm 1oz规格厚度之铜片，置于130℃之烤箱中烘烤10min去除水份，置于密闭容器中冷却至室温，称重量得－w1(g)

(2) 将试片置于微蚀槽中约2'18"(依各厂实际作业时间)，做水洗处理后，重复上一个步骤，称得重量－w2(g)。

(3) 计算公式：

d.氧化后抽检板子以无亮点为判断标准

预迭

进压合机之前,需将各多层板使用原料准备好,以便迭板(Lay-up)作业.除已氧化处理之内层外,尚需胶片(Prepreg),铜箔(Copper foil),以下就叙述其规格种类及作业: