2.1.1 印刷電路板產業概況
印刷電路板(PCB)為安置電子零組件,使其相互連結的基本承載 體,是所有電子產品都不可或缺之關鍵零件,舉凡消費性電子、資訊 產品、通訊器材等皆為應用範圍,故有電子系統之母的雅稱。印刷電 路板業產業結構圖如下:
圖 2-1 印刷電路板產業結構圖 (資料來源:經濟部工業局,2000。【11】 )
.民生機器
.自動販賣機
.鍵盤
.通信機
.辦公室自動化機器
.攜帶式傳真機
.汽車
.行動電話
.中型及個人電腦
.大型電腦
.電子交換機
.防衛機器
.筆記型電腦
.照相機
.列表機
.鐘錶
.列表機 技 術
材 料 電 鍍 鑽 孔 線路形成 機 械 電 機
電 路 板
佈 線 板
雙 面 板
多 層 板 加 成 法 基 板
高層數多層板
軟 式 板
其 他
2.1.2 印刷電路板業的特性
PCB 產業是台灣第二大電子零組件產業,在產業的特性方面
【12】,有以下幾點:
1.產業相對資本密集:相較於其他電子零組件和下游個人電腦廠商,
印刷電路板廠屬相對資本密集產業。
2.相對技術密集:隨著相關周邊元件高密度化、輕巧化、高頻化、低 雜訊化和低價化,以及積體電路之 IC 構裝化和零組件標準模式化 的改變,印刷電路板在技術上必須相對提升才能因應趨勢,所以,
化學、機械、資訊人才匯集,為相對技術密集產業。
3.由於全球電子資訊業的蓬勃發展,系統廠商及周邊零件對印刷電路 板的需求量大增,但也由於近期的電腦成品削價競爭,迫使資訊大 廠不得不降低製造成本,轉而選擇代工能力強、機動性高的台灣廠 商作為合作對象,從而連帶提昇我國印刷電路板業的成長。
4.印刷電路板的製作流程是由下游廠商的電子產品系統業者,將設計 好的電路圖,交由印刷電路板業者依照一定的程序完成整個繁複流 程,同時還得依客戶需求而微調其生產流程,製程中需耗用大量的 化學藥劑及水處理,故易造成安衛危害及環境污染。因此使用材料 之改善、製程作業安全之評估、環保安全之投資與妥善運用是業者 所必須面對的課題。
5.目前我國擁有印刷電路板全製程能力的廠商,有近九成都聚集在北 部區域,而部分代工廠及相關周邊材料支援廠商也聚集於此一地 帶,因此在原物料供應充足、代工資源不虞匱乏,且因減少運輸費 用導致產品價格低廉的情況下,對本產業的發展,有極大的助力。
2.1.3 印刷電路板製程
所謂印刷電路板,就是在絕緣基板上,經由印刷方式、電鍍或蝕 刻等化學手法、運用導電膏,而形成導電性配線圖的板子【13】。然 後,再配合膠片及銅箔而與完成導體線路製作之內層板壓合;單雙面 板及多層板的製造流程依其面板層數之不同而有些許差異,其製程內 容及功能,茲簡要說明【14】如下:
1.表面處理(刷磨):以刷磨機的刷輪來研磨銅箔基板上的銅層,增加 阻劑與銅面間的附著力,除去通孔口毛頭及噴錫後可能產生的錫絲
。
2.蝕刻阻劑轉移:讓滾壓於銅箔基板上的感光乾膜,藉由紫外線(UV) 的曝光,使置於其上的線路圖案底片與乾膜起感光硬化反應,再以 含碳酸鈉的顯像液除去未感光硬化的乾膜(線路之外)。
3.蝕刻阻劑後蝕刻:將銅箔基板上未覆蓋阻劑之銅面溶解(使用酸性 蝕刻液),使之成為僅剩被油墨或乾膜保護的線路銅。
4.去蝕刻阻劑:以鹼液(NaOH)或有機溶劑溶解線路銅油墨或乾膜,使 其裸露。
5.黑/棕氧化處理:內層線路形成高抗撕裂強度的黑/棕氧化銅,增加 結合力。
6.鑽孔:形成上下或內外層線路之連通管道,使面板呈現零件導線插 入路徑。
7.除膠渣:以鉻酸溶液或高錳酸鉀液去除鑽孔過程中於孔壁所產生的 毛渣。
8.鍍通孔:在非導體通孔壁上沉積具導電性的金屬銅。
9.抗鍍阻劑轉移:以負片影像轉移,即將線路以外的區域曝光或烘乾 硬化,然後,反過來將線路上的乾膜去除,以利於後續進行之金屬 析鍍。
10.線路鍍銅:以微蝕、酸浸及鍍銅的方式,將裸露出來的線路進行 鍍銅。
11.鍍錫鉛:以氟硼酸液在線路上進行電鍍錫鉛合金,使其利於後續 抵抗蝕劑。
12.去抗鍍阻劑及蝕刻:以鹼性溶液(NaOH)或有機溶劑將線路以外的 乾膜或油墨部份溶解去除,再將未鍍上耐蝕劑的錫鉛合金銅面溶 解之。
13.剝錫鉛:以硝酸或氫氟酸液將抗蝕作用之錫鉛剝除,使線路銅裸 露。
14.防焊處理:將液態綠漆以塗佈或乾膜壓合於電路板上,經紅外線 硬化及紫外線曝光及顯像處理,將通孔及線路部份裸露出來,使 其不具沾錫性並利於噴錫製程。
15.鍍鎳鍍金:通稱鍍金手指,目的為使板面線路具抗磨性及耐焊性。
16.噴錫:使板上通孔及線路附著一層錫,以作為電子零件裝配之用。
c
c d
e d
e
鍍金板 非鍍金板
e
另以單面板、雙面板、多層板來區分,則其製程可概述如下:
(一)、單面板
單面板之基材主要為酚醛樹脂基板,少部分為環氧樹脂基板,經 單面貼合銅箔,於加熱、加壓下形成單面銅箔基板,進行裁切形成一 定規格後,在銅面上輕刷粗化(加強蝕刻阻力與銅面之附著力),再 進行正片蝕刻阻劑轉移,在欲形成的線路上覆蓋一層耐蝕刻的乾膜或 油墨阻劑(一般採油墨網版印刷),經蝕刻程序溶蝕除去線路以外的 銅面,再將阻劑去除,接著施以鑽孔,以供未來電子零件導線插入及 焊接之用,經過刷磨後,全板加印防焊綠漆。製造流程如圖 2-2 單面 板製造流程。
*:刷磨 **:加防焊綠漆
圖 2-2 單面板製造流程圖 (資料來源: Leonida 1995。【35】)
(二)、雙面板
雙面板的基材是以環氧樹脂基板為主,兩面貼合銅箔以成雙銅 箔基板,然後,在裁切好的基板上進行鑽孔,進行化學銅導通孔(在 非導體的通孔壁及兩面銅層上沉積銅,使上下兩面銅層,經由化學 銅導體化後的通孔得以連通),之後做上一次薄的全板鍍銅(加厚孔 壁上銅層),隨後進行表面刷磨清潔及粗化銅面,進行負片抗鍍阻劑 轉移,進行線路鍍銅及鍍錫鉛之後,去除阻劑,經蝕刻將兩面所要 形成的線路及通孔裸露出來,錫鉛鍍金板則先行鍍鎳鍍金,再將板 面上已鍍上的灰暗錫鉛合金層,用高溫的媒體(甘油、石蠟)溶蝕 成光澤表面的合金實體,以增加美觀、防銹及焊接功能;噴錫鍍金 板則需要撥除錫鉛鍍層,形成裸銅板,以進行防焊綠漆塗佈,最後 在待插焊之通孔及其焊墊上進行噴錫,使裸銅能具備良好的保護及 焊錫性。製造流程如圖 2-3。
單面銅
箔基板 裁板 表面
處理*
蝕刻阻
劑轉移 蝕刻
去蝕
刻阻劑 鑽孔 表面
處理*
防焊 處理**
表面 處理*
鍍鎳 鍍金
噴錫 文字
印刷 成型 成品
c
錫/鉛鍍金板