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memo_PCB製程股溜整理_20260626

原始內容

CCL漲價下一個會輪到誰!PCB!(吧 以前一塊PCB伺服器板只要幾千元,現在五六萬以上的都有,大佬客戶們就是要最好的,但現在有錢可能還買不到🤧

今天準備了PCB製程影片和大家分享,除了能有個初步的概念外,也可以更近一步思考這些製程瓶頸在哪裡,解決這些瓶頸的,是不是這場遊戲贏家

對惹 如果有說的不好的地方,再請產業大大們補充惹🥹

這邊先幫大家科普一下一片CCL的組成: 銅箔-L2第二層 樹酯 玻布 樹酯 銅箔-L3第三層

如果客人想要10層的PCB,會需要4片CCL+2片銅箔

接下來 我們就開始印刷電路板之路吧

PCB板廠會依據客戶的需求、設備的規格限制裁切CCL大小

接著開始進行內層線路的製作 首先進行前處理,主要功能為去除表面異物,增加銅面粗糙度,使附著能力提升 清潔乾淨後,CCL會送進黃光無塵室,並在銅箔表面覆上感光乾膜,透過 LDI 曝光機直接將線路「印」在板子上。 接下來進入線路蝕刻DES 共三個站別 1.顯影站,用碳酸鈉藥水洗掉未曝光的乾膜 2.下一個進入蝕刻站,氯酸鈉會將沒有被乾膜保護的銅線咬掉

  1. 最後是去膜站,氫氧化鈉將原本留在銅面上的膜去除,客戶想要的線路就會留在CCL上

完成的內層板會利用AOI自動光學檢測線路是否有短路、斷路等等的缺陷 再藉由人工進行線路的修補 確認沒問題後才會進入下一站

當每一層的內層線路都確認完成後 接著會使用沖孔機打洞 等等我們要把它們都釘在一起

為了讓這些一層一層的CCL在壓合時可以黏的更緊密 我們首先需要對銅面進行「粗化」處理 透過棕化藥水,讓光滑的銅面上增加粗糙度,強化層間黏著力

接下來就是多層板成型的關鍵「壓合」 我們將完成線路的內層板、樹脂膠片以及外層銅箔 利用剛剛沖孔機打出的洞,對齊堆疊 送入真空壓合機中 利用高溫、高壓讓膠片中的樹脂熔化、流動並重新固化 熱壓完成後,原本獨立的內層板 就融合成了一塊堅固的多層板!

到目前為止 PCB製程只完成1/3 下一集會進入到鑽孔 你們愛的鑽針要來了👊🏻

最後跟大家分享~ PCB從過去不到十層,到現在做超過50層的都有,只要其中一層有缺陷,全部都會報廢💸 在產品單價以及成本不斷增加的情況下,板廠對於檢驗設備的要求也越來越高,願意花在設備的錢錢也是不斷的增加啊~~

PCB序篇來啦~~ 一樣有附上影片│˶˙ᵕ˙˶)꜆ 先幫大家複習一下上集提到的製程 內層線路->棕化-> 壓合

現在的伺服器板又大又厚,線路越來越細,為的就是要在有限的空間中利用到極致

高階伺服器的線路可能只有你的一根頭髮寬,為了提升線路製作的精度,LDI直接成像曝光機取代了過去的底片成像,精準控制線路公差

還記得棕化嗎~它是為了增加銅箔粗糙度進而提升層與層之間的附著度,但銅箔越粗糙會影響到訊號的傳輸,坑坑巴巴怎麼跑得快 因此高階的伺服器板會使用低咬蝕甚至是無咬蝕的藥水,避免訊號損耗,不過相對的在壓合時會容易出現黏不牢固的問題。

壓合是在PCB製程中非常重要的一環 層數越多越難對齊,還要針對不同的高階材料如膠片、棕化藥水等等調整參數,控制漲縮、避免板彎翹,此時板廠的經驗就非常重要了,這也是為什麼金像能在高階伺服器板中取得一席之地

複習結束!繼續我們的PCB製程吧~ 壓合結束後會進入到鑽孔 這裡的鑽孔主要指的是鑽貫穿整張 PCB 的導通孔,以及外層的元件插孔。

鑽孔會使用使用超硬的鎢鋼鑽針,在高速的轉速中下鑽,為了防止鑽孔時產生高溫與毛邊,板子上方會加上鋁墊板(協助散熱與定位),下方則放底板(保護鑽針與鑽孔機檯面)。鋁板、底板都屬於一次性使用,而鑽針屬於高消耗品

鑽孔完成後,必須先進行「除膠渣」。在鑽孔高速高溫下,會使通孔中的樹酯熔化、拉扯,溫度下降後便成了膠渣,如果膠渣不清除乾淨,會導致電鍍銅無法與內層接觸,造成斷路。 清除膠渣會使用乾+濕的方式,才會更乾淨~ 乾製程使用的是電漿法(四氟化碳+氧氣+氮氣) 濕製程使用Sweller 膨鬆劑軟化膠渣,接著用高錳酸槽去除膠渣,最後使用中和槽將殘留的高錳酸去除

清潔溜溜後接下來會進行電鍍 剛鑽好的孔壁是絕緣的樹脂與玻璃纖維,無法直接導電。我們必須透過 PTH化學銅製程,先利用鈀膠體活化孔壁,再透過化學銅藥水,在孔壁上沉積一層薄薄、均勻的化學銅層,為接下來的電鍍打好基底。接著利用電解電鍍原理加厚孔內的銅層,將電路板作為陰極,銅塊作為陽極,浸入硫酸銅電鍍槽中通電。電鍍又分為直流電鍍和脈衝電鍍 。直流電鍍是以持續輸出固定大小與方向的直流電流。脈衝電鍍的電流則是以微秒或毫秒級的速度不斷切換方向。

正向脈衝快速長銅,反向脈衝減銅,孔內鍍層比直流電更均勻,縱橫比也更高。

補充一下縱橫比AR值

AR=板厚/孔徑 現在的板子越來越厚,孔徑越來越小,AR比高。 想像有兩根吸管,一根可以吸波霸珍珠的粗吸管,另外一根是UG的超細吸管 要在這兩根吸管均勻噴塗油漆,在一樣的噴塗手法下,UG吸管的入口較波霸珍珠吸管容易卡油漆。 因此在製作這些高階伺服器板,AR比增加的情況下,均勻電鍍的能力就變得非常重要!

今天就先告一個段落~~我們下集見haha  ▓

嗨嗨大家 這裡是股溜股溜( ˙˘˙ ) PCB最終章終於完成惹(撒花

IG有整理PCB製程供應商筆記,記得追蹤我哦ദ്ദി ˉ͈̀꒳ˉ͈́ )

一樣先幫大家前情提要:內層線路→棕化→壓合→鑽孔→除膠渣→PTH化學銅+一次銅

歐虧就讓我們開始這集的內容吧

▎一次銅電鍍後,會依客戶需求進行背鑽(Back Drill) 背鑽是將不需要的導通孔壁移除,降低訊號的干擾 還有一小段殘留的孔壁稱為「殘銅Stub」,這段 Stub 就像高速公路旁多出的一條死巷,當高速行駛的跑車跑進死巷中,又繞回到主幹道,就會使行駛時間拉長,所以 Stub=死巷 距離越長,也會導致傳輸時間更長 Stub過長會造成訊號反射,使高速訊號品質下降,增加資料傳輸錯誤。 在高速傳輸時代,PCB 的訊號完整性變得非常重要,控制好Stub長度,可以大幅改善高速訊號品質,也是目前 AI Server、高速交換器、高頻通訊板大量採用的重要技術之一

▎外層影像轉移(Outer Layer Imaging) 完成內層製作後,PCB 外層同樣需要形成線路

首先,板面會先覆蓋一層乾膜,再透過 LDI利用雷射直接曝光成像,將設計好的外層線路圖案轉印到乾膜上,LDI可以使線寬線距更精細、對位精度更高、提升良率

曝光完成後,經過顯影,受到曝光的區域會留下來,而未曝光部分則被沖洗掉 未曝光的地方會露出銅層,接下來會進行二次銅

▎二次銅(Pattern Plating) 完成外層影像後,就進入二次銅製程 PCB 會放入硫酸銅電鍍槽中,利用電流將銅離子沉積到外層線路與孔壁上,增加銅的厚度

二次銅只會鍍上未曝光的銅線路,而被乾膜保護的線路是沒有導電的,所以不會被鍍上銅層 完成電鍍銅後,還會再鍍上一層薄錫,保護剛剛完成的銅線路 接著移除乾膜,再利用蝕刻液將沒有錫保護的銅去除 最後再將錫保護層剝掉 PCB 外層線路就完成了!

▎外層檢驗 完成外層線路後,需要確認所有線路是否完全符合客戶設計 這時便會使用 AOI(自動光學檢測)利用高解析相機拍攝整片 PCB,再與客戶的設計圖(Gerber)進行比對。 系統可快速找出各種缺陷,例如:斷路、短路、殘銅等等

若 AOI 判定異常,還需要進一步人工檢查、修理,在PCB進入下一站之前,就將大部分線路缺陷攔截,可以大幅提升良率,也降低後續加工成本。

▎防焊(Solder Mask) 判定為好板的PCB接著會進入防焊製程 防焊的主要目的:防止銅面氧化、避免組裝廠上件時焊錫橋接、保護線路、提高絕緣能力

PCB 會先經過表面清潔,再利用網印或噴塗將液態防焊油墨均勻,覆蓋於PCB最上及最下層表面不需要焊接的位置上,最後再經高溫固化,使防焊層具有足夠的硬度、附著力

▎表面處理(Surface Finish) 完成防焊後,還是有裸露的銅面。 銅容易氧化,若是直接放著不管,會造成組裝廠不容易上件(焊錫性下降),也可能導致產品可靠度降低 因此在出貨前,PCB 還會進行表面處理,可以防止銅面氧化、提升焊錫性、延長產品保存期限 依不同產品需求,還有不同的表面處理方式,這裏列舉兩個常見的: 1.OSP:在銅面形成一層有機保護膜,保護銅面不被氧化,成本最低且製程簡單,但不容易重工,也容易受濕氣影響 2.金手指:鍍層具抗摩擦之能力,也同時具有較低的接觸電阻,應用在我們常見的SIM卡和Switch卡帶

▎成型(Routing) 完成所有製程後,PCB 仍是一大片Working Panel ,一片Working Panel 可能包含數片成品 PCB 利用高速銑刀沿著PCB外形加工、分割,才切出符合客戶需求的產品

除了切割外形之外,成型製程也會加工各種機構孔位,例如:安裝孔、定位孔、卡扣缺口、折斷邊等等 由於許多產品需要與機構件精密配合,因此成型尺寸、公差及邊緣品質都必須受到嚴格控制,避免因尺寸偏差影響後續組裝上件

▎測試 PCB成品完成了!但現在還不能出貨 即使 PCB 外觀看起來完全正常,也無法保證內部訊號都能正確傳輸 因此,在出貨前還需要進行檢查,確認每一條線路都符合客戶設計要求,有沒有出現斷路、短路、訊號不良等等的現象

電測測試是否有斷路、短路 依產品特性不同,常見電測方式有: 治具測試 利用專用針床治具,一次接觸所有測試點,像蓋印章的方式,同時完成所有測試點。 測試速度快,產品量產時,可以快速檢測,但製作專用治具的成本很高,漲縮容忍度也比飛針測試低

飛針測試(Flying Probe Test)

利用多支可移動的探針,配備高解析度 CCD 鏡頭,能一邊對位、一邊動態補償PCB的物理漲縮偏位,能輕鬆測試超小間距的點位,可以隨時修改測試點,調整彈性高,但測試速度很慢,畢竟要一個點一個點測

阻抗測試:檢測訊號反射與能量損耗 採用 時域反射TDR原理 利用高頻探針,向 PCB 的測試線路發射一個上升時間極快、又非常精準的高頻階躍電壓訊號,訊號在電路中傳輸時,如果遇到了阻抗變化(例如線寬變細、介電層變厚),部分能量就會像光束撞到鏡子一樣反射回來。 這時候,TDR 會捕捉這些反射回來的電壓波形,計算阻抗值 阻抗不良會導致高速訊號在傳輸過程中產生反射與失真,降低訊號完整性(Signal Integrity),進而增加資料傳輸錯誤,嚴重時可能造成當機的問題

可靠度測試(Reliability Test) 依產品應用需求進行高溫、高濕、熱循環等環境測試,驗證 PCB 在長時間使用及嚴苛環境下,能夠維持穩定的電性與可靠性

最後進行外觀檢查,確認線路刮、防焊、表面處理、孔位、板邊、印刷文字等等 如果沒問題就可以出貨啦~~

PCB製程真的很繁瑣....

尤其是現在高階PCB,製程可能多達100道以上(累 這也就是為什麼板廠現在能一抹過去低毛利的印象,毛利、營收都不斷創高,還有更大的議價權 一線板廠其實也不用太擔心上游材料缺貨,基本上連一年後的材料都預定了,有了充足的原物料,排滿滿的訂單,最後就是裝不下的錢🤧