4--内层制作

五.壓合

5.1. 製程目的:

將銅箔(Copper Foil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)後的內層線路板,壓合成多層基板.本章仍介紹氧化處理,但未來因成本及縮短流程考量,取代製程會逐漸普遍.

5.2. 壓合流程,如下圖5.1: 5.3. 各製程說明

5.3.1 內層氧化處理(Black/Brown Oxide Treatment)

5.3.1.1 氧化反應

A. 增加與樹脂接觸的表面積,加強二者之間的附著力(Adhesion). B. 增加銅面對流動樹脂之潤濕性,使樹脂能流入各死角而在硬化後有更強的抓地力。

C. 在裸銅表面產生一層緻密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態樹脂中胺類(Amine)對銅面的影響。 5.3.1.2. 還原反應

目的在增加氧化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當水準以使樹脂易於填充並能減少粉紅圈( pink ring ) 的發生。

5.3.1.3. 黑化及棕化標準配方: 表一般配方及其操作條件

上表中之亞氯酸鈉為主要氧化劑,其餘二者為安定劑,其氧化反應式。

此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態氧先生成中間體氧化亞銅,2Cu+[O] →Cu2O,再繼續反應成為氧化銅CuO,若反應能徹底到達二價銅的境界,則呈現黑巧克力色之\棕氧化\層,若層膜中尚含有部份一價亞銅時則呈現無光澤的墨黑色的\黑氧化\層。

5.3.1.4. 製程操作條件( 一般代表 ),典型氧化流程及條件。

5.3.1.5 棕化與黑化的比較

A. 黑化層因液中存有高鹼度而雜有Cu2O,此物容易形成長針狀或羽毛狀結晶。此種亞銅之長針在高溫下容易折斷而大大影響銅與樹脂間的附著力,並隨流膠而使黑點流散在板中形成電性問題,而且也容易出現水份而形成高熱後局部的分層

爆板。棕化層則呈碎石狀瘤狀結晶貼銅面,其結構緊密無疏孔,與膠片間附著力遠超過黑化層,不受高溫高壓的影響,成為聚亞醯胺多層板必須的製程。

B. 黑化層較厚,經PTH後常會發生粉紅圈(Pink ring),這是因 PTH中的微蝕或活化或速化液攻入黑化層而將之還原露出原銅色之故。棕化層則因厚度很薄.較不會生成粉紅圈。內層基板銅箔毛面經鋅化處理與底材抓的很牢,但光面的黑化層卻容易受酸液之側攻而現出銅之原色,見圖5.2. C. 黑化因結晶較長厚度較厚故其覆蓋性比棕化要好,一般銅面的瑕疪較容易蓋過去而能得到色澤均勻的外表。棕化則常因銅面前處理不夠完美而出現斑駁不齊的外觀,常不為品管人員所認同。不過處理時間長或溫度高一些會比較均勻。事實上此種外觀之不均勻並不會影響其優良之剝離強度(Peel

Strength). 一般商品常加有厚度仰制劑(Self-Limiting)及防止紅圈之封護劑 (Sealer)使能耐酸等,則棕化之性能會更形突出。

表5.4顯示同樣時間及溫度下,不同濃度氧化槽液,其氧化層顏色,顆粒大小及厚度變化

5.3.1.6製程說明

內層板完成蝕刻後需用鹼液除去乾膜或油墨阻劑,經烘乾後要做檢修,測試,之後才進入氧化製程。此製程主要有鹼洗、酸浸,微蝕、預浸、氧化,還原,抗氧化及後清洗吹乾等步驟,現分述於後:

A. 鹼性清洗- 也有使用酸洗.市售有多種專業的化藥,能清除手指紋、油脂,scum或有機物。

B. 酸浸-調整板面PH,若之前為酸洗,則可跳過此步驟.

C. 微蝕- 微蝕主要目的是蝕出銅箔之柱狀結晶組織(grain structure)來增加表面積,增加氧化 後對膠片的抓地力。通常此一微蝕深度以50-70微英吋為宜。微蝕對棕化層的顏色均勻上非 常重要,

D. 預浸中和- 板子經徹底水洗後,在進入高溫強鹼之氧化處理前宜先做板面調整 ,使新鮮的銅 面生成- 暗紅色的預處理,並能檢查到是否仍有殘膜未除盡的亮點存在。

E. 氧化處理-市售的商品多分為兩液,其一為氧化劑常含以亞氯酸鈉為主,另一

為氫氧化鈉及添 加物,使用時按比例調配加水加溫即可。通常氫氧化鈉在高溫及攪動下容易與空氣中的二氧化 碳形成碳酸鈉而顯現出消耗很多的情況,因鹼度的降低常使棕化的顏色變淺或不均勻,宜分析 及補充其不足。溫度的均勻性也是影響顏色原因之一,加熱器不能用石英,因高溫強鹼會使矽 化物溶解。操作時最好讓槽液能合理的流動及交換。

F. 還原－此步驟的應用影響後面壓合成敗甚鉅.

G. 抗氧化－此步驟能讓板子的信賴度更好,但視產品層次,不一定都有此步驟. H. 後清洗及乾燥-要將完成處理的板子立即浸入熱水清洗,以防止殘留藥液在空氣中乾涸在板面 上而不易洗掉,經熱水徹底洗淨後,才真正完工。 5.3.1.7 設備

氧化處理並非製程中最大的瓶頸,大部分仍用傳統的浸槽式獨臂或龍門吊車的輸送。所建立的槽液無需太大量,以便於更換或補充,建槽材料以CPVC或PP都可以。

水平連續自動輸送的處理方式,對於薄板很適合,可解決RACK及板彎翹的情形.水平方式可分為噴液法(Spray)及溢流法(Flood),前者的設備昂貴,溫度控制不易,又因大量與空氣混合造成更容易沉澱的現象,為縮短板子在噴室停留的時間,氧化液中多加有加速劑(Accelerator)使得槽液不夠穩定.溢流法使用者較多 . 5.3.1.8氧化線生產品質控制重點

A.檢測方法及管制範圍

a.氧化量(o/w)之測定〔管制範圍：0.3±0.07（mg/cm2）〕

(1) 取一試片9cm×10cm 1oz規格厚度之銅片，隨流程做氧化處理。 (2) 將氧化處理後之試片置於130℃之烤箱中烘烤10min.去除水分，置於密閉容器冷卻至室溫，稱重得重量－w1(g)。

(3) 試片置於20%H2SO4中約10min去除氧化表層，重覆上一步驟，稱重得重量－w2(g)

(4) 計算公式： O/W = （W1-W2／9×10×2）×1000 又稱weight gain,一般在In-process QC會用此法 b.剝離強度( Peel Strength )之測定 （管制範圍：4~8 lb/in）

(1) 取一試片1oz規格厚度之銅箔基板，做氧化處理後圖-做疊板( lay up )