濕式制程與PCB表面處理
1、Abrasives磨料,刷材
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/276000.htm對板面進(jìn)行清潔前處理而磨刷銅面所用到的各種物料,如聚合物不織布,或不織布摻加金剛砂,或其砂料之各型免材,以及浮石粉(Pumice Slurry)等均稱之為Abrasives.不過這種摻和包夾砂質(zhì)的刷材,其粉體經(jīng)常會(huì)著床在銅面上,進(jìn)而造成后續(xù)光阻層或電鍍層之附著力與焊錫性問題。附圖即為摻和有砂粒的刷材纖維其之示意情形。
2、Air Knife風(fēng)刀
在各種制程聯(lián)機(jī)機(jī)組的出口處,常裝有高溫高壓空氣的刀口以吹出風(fēng)刀,可以快速吹干板面,以方便取攜及減少氧化的機(jī)會(huì)。
3、Anti-Foaming Agent消泡劑
PCB制程如干膜顯像液的沖洗過程中,因有多量有機(jī)膜材溶入,又在抽取噴灑的動(dòng)作中另有空氣混進(jìn),而產(chǎn)生多量的泡沫,對制程非常不便。須在槽液中添加降低表面張力的化學(xué)品,如以辛醇(Octyl Alcohol)類或硅樹脂(Silicone)類等做為消泡劑,減少現(xiàn)場作業(yè)的麻煩。但含硅氧化合物陽離子接口活性劑之硅樹脂類,則不宜用于金屬表面處理。因其一旦接觸銅面后將不易洗凈,造成后續(xù)鍍層附著力欠佳或焊錫性不良等問題。
4、Bondability結(jié)合層
接著層:指待結(jié)合(或接著)的表面,必須保持良好的清潔度,以達(dá)成及保持良好的結(jié)合強(qiáng)度,謂之"結(jié)合性".
5、Banking Agent護(hù)岸劑
是指在蝕刻液中所添加的有機(jī)助劑,使其在水流沖刷較弱的線路兩側(cè)處,發(fā)揮一種皮膜附著的作用,以減弱被藥水攻擊的力量,降低側(cè)蝕(Cmdercut)的程度,是細(xì)線路蝕刻的重要條件,此劑多屬供貨商的機(jī)密。
6、Bright-Dip光澤浸漬處理
是一種對金屬表面輕微咬蝕,使呈現(xiàn)更平滑光亮者,其槽液濕式處理謂之。
7、Chemical Milling化學(xué)研磨
是以化學(xué)濕式槽液方法,對金屬材料進(jìn)行各種程度的腐蝕加工,如表面粗化、深入蝕刻,或施加精密的特殊阻劑后,再進(jìn)行選擇性的蝕透等,以代替某些機(jī)械加工法的沖斷沖出(Punch)作業(yè),又稱之為Chemical Blanking或Photo Chemical Machining(PCM)技術(shù),不但可節(jié)省昂貴的模具費(fèi)用及準(zhǔn)備時(shí)間,且制品也無應(yīng)力殘存的煩惱。
8、Coat,Coating皮膜,表層
常指板子外表所做的處理層而言。廣義則指任何表面處理層。
9、Conversion Coating轉(zhuǎn)化皮膜
是指某些金屬表面,只經(jīng)過特定槽液簡單的浸泡,即可在表面轉(zhuǎn)化而生成一層化合物的保護(hù)層。如鐵器表面的磷化處理(Phosphating),或鋅面的鉻化處理(Chromating),或鋁面的鋅化處理(Zincating)等,可做為后續(xù)表面處理層的"打底"(Striking),也有增加附著力及增強(qiáng)耐蝕的效果。
10、Degreasing脫脂
傳統(tǒng)上是指金屬物品在進(jìn)行電鍍之前,需先將機(jī)械加工所留下的多量油漬予以清除,一般常采用有機(jī)溶劑之"蒸氣脫脂"(Vapor Degreasing)法,或乳化溶液之浸泡脫脂。不過電路板制程并無脫脂的必要,因所有加工過程幾乎都沒有碰過油類,與金屬電鍍并不相同。只是板子前處理仍須用到"清潔"的處理,在觀念上與脫脂并不全然一樣。
11、Etch Factor蝕刻因子、蝕刻函數(shù)
蝕銅除了要做正面向下的溶蝕之外,蝕液也會(huì)攻擊線路兩側(cè)無保護(hù)的銅面,稱之為側(cè)蝕(Undercut),因而造成如香菇般的蝕刻缺陷,Etch Factor即為蝕刻品質(zhì)的一種指針。Etch Factor一詞在美國(以IPC為主)的說法與歐洲的解釋恰好相反。美國人的說法是"正蝕深度與側(cè)蝕凹度之比值",故知就美國人的說法是"蝕刻因子"越大品質(zhì)越好;歐洲的定義恰好相反,其"因子"卻是愈小愈好。很容易弄錯(cuò)。不過多年以來,IPC在電路板學(xué)術(shù)活動(dòng)及出版物上的成就,早已在全世界業(yè)界穩(wěn)占首要地位,故其闡述之定義堪稱已成標(biāo)準(zhǔn)本,無人能所取代。
12、Etchant蝕刻劑,蝕刻
在電路板工業(yè)中是專指蝕刻銅層所用的化學(xué)槽液,目前內(nèi)層板或單面板多已采用酸性氯化銅液,有保持板面清潔及容易進(jìn)行自動(dòng)化管理的好處(單面板亦有采酸性氯化鐵做為蝕刻劑者)。雙面板或多層板的外層板,由于是以錫鉛做為抗蝕阻劑,故需蝕銅品質(zhì)也提高很多。
13、Etching Indicator蝕刻指針
是一種重視蝕刻是否過度或蝕刻不足的特殊楔形圖案。此種具體的指針可加設(shè)在待蝕的板邊,或在操作批量中刻意加入數(shù)片專蝕的樣板,以對蝕刻制程進(jìn)行了解及改進(jìn)。
14、Etching Resist抗蝕阻劑
指欲保護(hù)不擬蝕掉的銅導(dǎo)體部份,在銅表面所制作的抗蝕皮膜層,如影像轉(zhuǎn)移的電著光阻、干膜、油墨之圖案,或錫鉛鍍層等皆為抗蝕阻劑。
15、Hard Anodizing硬陽極化
也稱為"硬陽極處理",是指將純鋁或某些鋁合金,置于低溫陽極處理液之中(硫酸15%、草酸5%,溫度10℃以下,冷極用鉛板,陽極電流密度為15ASF),經(jīng)1小時(shí)以上的長時(shí)間電解處理,可得到1~2 mil厚的陽極化皮膜,其硬度很高(即結(jié)晶狀A(yù)12O3),并可再進(jìn)行染色及封孔,是鋁材的一種良好的防蝕及裝飾處理法。
16、Hard Chrome plating鍍硬鉻
指耐磨及滑潤工業(yè)用途所鍍之厚鉻層而言。一般裝飾性鍍鉻只能在光澤鎳表面鍍約5分鐘,否則太久會(huì)造成裂紋。硬鉻則可長達(dá)數(shù)小時(shí)之操作,傳統(tǒng)鍍液成份為CrO3250 g/1+H2SO410%,但需加溫到60℃,陰極效率低到只有10%而已。因而其它的電量將產(chǎn)生大量的氫氣而帶出多量由鉻酸及硫酸所組成的有害濃霧,并使得水洗也形成大量黃棕色的嚴(yán)重廢水污染。雖然廢水需嚴(yán)格處理而使得成本上升,但鍍硬鉻是許多軸桫或滾筒的耐磨鍍層,故乃不可完全廢除。
17、Mass Finishing大量整面、大量拋光
許多小型的金屬品,在電鍍前須要小心去掉棱角,消除刮痕及拋光表面,以達(dá)成最完美的基地,鍍后外表才有最好的美觀及防蝕的效果。通常這種鍍前基地的拋光工作,大型物可用手工與布輪機(jī)械配合進(jìn)行。但小件大量者則須依靠自動(dòng)設(shè)備的加工,一般是將小件與各種外型之陶瓷特制的"拋光石"(Abrasive Media)混合,并注入各式防蝕溶液,以斜置慢轉(zhuǎn)相互磨擦的方式,在數(shù)十分鐘內(nèi)完成表面各處的拋光及精修。做完倒出分開后,即可另裝入滾鍍槽中(Barrel)進(jìn)行滾動(dòng)的電鍍。
18、Microetching微蝕
是電路板濕制程中的一站,目的是為了要除去銅面上外來的污染物,通常應(yīng)咬蝕去掉100μ-in以下的銅層,謂之"微蝕".常用的微蝕劑有"過硫酸鈉"(SPS)或稀硫酸再加雙氧水等。另外當(dāng)進(jìn)行"微切片"顯微觀察時(shí),為了在高倍放大下能看清各金屬層的組織起見,也需對已拋光的金屬截面加以微蝕,而令其真相得以大白。此詞有時(shí)亦稱為Softetching或Microstripping.
19、Mouse Bite鼠嚙
是指蝕刻后線路邊緣出現(xiàn)不規(guī)則的缺口,如同被鼠咬后的嚙痕一般。此為近來在美商PCB業(yè)界流行的非正式術(shù)語。
20、Overflow溢流
槽內(nèi)液體之液面上升越過了槽壁上緣而流出,稱為"溢流".電路板濕式制程(Wet Process)的各水洗站中,常將一槽分隔成幾個(gè)部份,以溢流方式從最臟的水中洗起,可經(jīng)過多次浸洗以達(dá)省水的原則。
21、Panel Process全板電鍍法
在電路板的正統(tǒng)縮減制程(Substractive Process)中,這是以直接蝕刻方式得到外層線路的做法,其流程如下:PTH-全板鍍厚銅至孔壁1 mil-正片干膜蓋孔-蝕刻-除膜得到裸銅線路的外層板。此種正片做法的流程很短,無需二次銅,也不鍍鉛錫及剝錫鉛,的確輕松不少。但細(xì)線路不易做好,其蝕刻制程亦較難控制。
22、Passivation鈍化,鈍化處理
是金屬表面處理的術(shù)語,常指不銹鋼對象浸于硝酸與鉻酸的混合液中,使強(qiáng)制生成一層薄氧化膜,用以進(jìn)一步保護(hù)底材。另外也可在半導(dǎo)體表面生成一種絕緣層,而令晶體管表面在電性與化學(xué)性上得到絕緣,改善其性能。此種表面皮膜的生成,亦稱為鈍化處理。
23、Pattern Process線路電鍍法
是減縮法制造電路板的另一途徑,其流程如下:PTH——>鍍一次銅——>負(fù)片影像轉(zhuǎn)移——>鍍二次銅——>鍍錫鉛——>蝕刻——>褪錫鉛——>得到外層裸銅板。這種負(fù)片法鍍二次銅及錫鉛的Pattern Process,目前仍是電路板各種制程中的主流。原由無他,只因?yàn)槭禽^安全的做法,也較不容易出問題而已。至于流程較長,需加鍍錫鉛及剝錫等額外麻煩,已經(jīng)是次要的考慮了。
24、Puddle Effect水坑效應(yīng)
是指板子在水平輸送中,進(jìn)行上下噴灑蝕刻之動(dòng)作時(shí),朝上的板面會(huì)積存蝕刻液而形成一層水膜,妨礙了后來所噴射下來新鮮蝕刻液的作用,及阻絕了空氣中氧氣的助力,造成蝕刻效果不足,其蝕速比起下板面之上噴要減慢一些,此種水膜的負(fù)作用,就稱為Puddle Effect.
25、Reverse Current Cleaning反電流(電解)清洗
是一種將金屬工作物掛在清洗液中的陽極,另以不銹鋼板當(dāng)成陰極,利用電解中所產(chǎn)生的氧氣,配合金屬工作物在槽液中的溶解(氧化反應(yīng)),而將工作物表面清洗干凈,這種制程亦可稱做"Anodic Cleaning"陽極性電解清洗;是金屬表面處理常用的技術(shù)。
26、Rinsing水洗,沖洗
濕式流程中為了減少各槽化學(xué)品的互相干擾,各種中間過渡段,均需將板子徹底清洗,以保證各種處理的品質(zhì),其等水洗方式稱為Rinsing.
27、Sand Blast噴砂
是以強(qiáng)力氣壓攜帶高速噴出的各種小粒子,噴打在物體表面上,做為一種表面清理的方法。此法可對金屬進(jìn)行除銹,或除去難纏的垢屑等,甚為方便。所噴之砂種有金鋼砂、玻璃砂、胡桃核粉等。而在電路板工業(yè)中,則以浮石粉(Pumice)另混以水份,一同噴打在板子銅面上進(jìn)行清潔處理。
28、Satin Finish緞面處理
指物體表面(尤指金屬表面)經(jīng)過各式處理,而達(dá)到光澤的效果。但此處理后并非如鏡面般(Mirror like)的全光亮情形,只是一種半光澤的狀態(tài)。
29、Scrubber磨刷機(jī)、磨刷器
通常是指對板面產(chǎn)生磨刷動(dòng)作的設(shè)備而言,可執(zhí)行磨刷、拋光、清除等工作,所用的刷子或磨輪等皆有不同的材質(zhì),亦能以全自動(dòng)或半自動(dòng)方式進(jìn)行。
30、Sealing封孔
鋁金屬在稀硫酸中進(jìn)行陽極處理之后,其表面結(jié)晶狀氧化鋁之"細(xì)胞層"均有胞口存在,各胞口可吸收染料而被染色。之后須再浸于熱水中,使氧化鋁再吸收一個(gè)結(jié)晶水而令體積變大,致使胞口被擠小而將色澤予以封閉而更具耐久性,稱之為Sealing.
31、Sputtering濺射
即陰極濺射Cathodic Sputtering之簡稱,系指在高度真空的環(huán)境及在高電壓的情況下,處于陰極的金屬外表原子將被迫脫離本體,并以離子形態(tài)在該環(huán)境中形成電漿,再奔向處在陽極的待加工對象上,并累積成一層皮膜,均勻的附著在工作物表面,稱為陰極濺射鍍膜法,是金屬表面處理的一種技術(shù)。
32、Stripper剝除液,剝除器
指對金屬鍍層與有機(jī)皮膜等之剝除液,或漆包線之外皮剝除器等。
33、Surface Tension表面張力
指液體的表面所具有一股分子級的內(nèi)向吸引力,即內(nèi)聚力的一部份。此種表面張(縮)力在液體與固體的交界面處,會(huì)有阻止液體擴(kuò)散的趨勢。就電路板濕制程前處理的清潔槽液而言,首先即應(yīng)降低其表面張(縮)力,使板面及孔壁容易達(dá)到潤濕的效果。
34、Surfactant表面潤濕劑
濕制程之各種槽液中,所添加用以降低表面張力的化學(xué)品,以協(xié)助通孔之孔壁產(chǎn)生潤濕作用,故又稱為"潤濕劑"(Wetting Agent)。
35、Ultrasonic Cleaning超音波清洗
在某種清洗液中施加超音波振蕩的能量,使產(chǎn)生半真空泡(Cavitation),并利用這種泡沫的磨擦力及微攪拌的力量,令待清洗物品之各死角處,也同時(shí)產(chǎn)生機(jī)械性的清洗作用。
36、Undercut Undercutting側(cè)蝕
此字原義是指早期人工伐木時(shí),以斧頭自樹根兩側(cè)處,采上下斜口方式將大樹逐漸砍斷,謂之Undercut.在PCB中是用于蝕刻制程,當(dāng)板面導(dǎo)體在阻劑的掩護(hù)下進(jìn)行噴蝕時(shí),理論上蝕刻液會(huì)垂直向下或向上進(jìn)行攻擊,但因藥水的作用并無方向性,故也會(huì)產(chǎn)生側(cè)蝕,造成蝕后導(dǎo)體線路在截面上,顯現(xiàn)出兩側(cè)的內(nèi)陷,稱為Undercut.但要注意只有在油墨或干膜掩護(hù)下,直接對銅面蝕刻所產(chǎn)生的側(cè)蝕才是真正的Undercut.一般Pattern Process在鍍過二次銅及錫鉛后,去掉抗鍍阻劑再行蝕刻時(shí),則可能有二次銅與錫鉛自兩側(cè)向外增長出,故完成蝕刻后側(cè)蝕部份只能針對底片上線寬,而計(jì)算其向內(nèi)蝕入的損失,不能將鍍層向外增寬部份也計(jì)入。電路板制程中除了銅面蝕刻有此缺陷外,在干膜的顯像過程中也有類似這種側(cè)蝕的情形。
37、Water Break水膜破散,水破
當(dāng)板面油污被清洗得很干凈時(shí),浸水后將在表面形成一層均勻的水膜,能與板材或銅面保持良好的附著力(即接觸角很小)。通常直立時(shí)可保持完整的水膜約5~10秒左右。清潔的銅面上在水膜平放時(shí)可維持10~30秒而不破。至于不潔的板面,即使平放也很快就會(huì)出現(xiàn)"水破",呈現(xiàn)一種不連續(xù)而各自聚集的"Dewetting"現(xiàn)象。因?yàn)槭遣粷嵉谋砻媾c水體之間的附著力,不足以抗衡水體本身的內(nèi)聚力所致。這種檢查板面清潔度的簡便方代,稱為Water Break法。
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