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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
- 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🤧