FPC基本知识.docx

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FPC基本知识

FPC基本知识

一、开料：

开料是整个FPC原材料制作的首站，其质量问题对后其影响较大，而且是成本的一个控制点，在作业员熟练操作技能各良好工作责任心。

1．原材料识别：

  厂家材料编码一般为：

前面的英文数字表示材料的类型和铜箔的种类，中间的数字依次为PI（材质）→Cu（铜箔）→Ad（粘合剂），后面的英文则表示原物料的生产厂商。

材料类型：

S单面板，D双面板，H铝基板，W镂空板

铜箔类别：

A：

铝箔H：

高延展性电解铜（也称高饶曲铜）R：

压延铜E：

电解铜

材质类别：

聚酰亚胺（PI）、PET、FR-4（用于硬板基材）

厚度区分：

a、材质厚度以mil为单位，1mil=25um（如：

材料编号中1表示1mil，05表示1/2mil）。

      b、铜箔厚度以oz为单位，1oz=35um（如：

材料编号中1表示1oz，05表示1/2oz）

      c、粘胶剂一般直接标出厚度。

2．制程质量控制：

a、操作者应带手套和指套，防止铜箔表面因接触手上之汗渍等氧化。

b、正确的架料/拿板方式，防止皱折。

c、不可裁偏，手对裁时不可破坏冲床制定的定位孔和测试孔，如无特殊说明裁剪公差为裁时在±2mm

（1）

d、裁时在0.3mm

e、裁剪尺寸时不能有较大误差,而且要注意其垂直性,即裁剪为时四边应为垂直（<2°）,对角长<3mm

g、材料质量,材料表面不可有皱折,污点,重氧化现象,所裁切材料不可有毛边,溢胶等.

二、钻孔：

钻孔是整FPC流程的第一站，其质量对后续程序有很大影响；CNC基本流程：

组板→打PIN→钻孔→退PIN（或叠板→用皱纹胶纸包板→钻孔→退胶纸）。

1．组板：

选择盖板→组板→用皱纹胶纸包板→打箭头（记号）

  基本组板要求：

  a、单面板：

10或15一叠        双面板：

10一叠；

  b、Coverlay：

10或15一叠      补强板：

根据情况3-6

  盖板主要作用：

A：

减少进孔性毛头；B防止钻机和压力脚在材料面上造成的压伤；C：

使钻尖中心容易定位，避免钻孔位置的偏斜；D：

带走钻头与孔壁摩擦产生的热量，减少钻头的扭断。

2．钻针管制办法：

a、使用次数管制：

￠0.2---￠0.3根据情况3000-3500次、￠0.4以上的一般为6000-6500次。

b、钻头使用的控制：

由于软板的特殊性，一般采用新钻头作业。

3．品质管控点：

a、正确性：

依据对钻片及钻孔数据确认产品孔位与孔数的正确性，防止断针和监视孔是否完全钻透；

b、外观质量：

不可有翘铜，毛边之不良现象。

4．影响钻孔质量因数：

a、操作人员的技术能力、责任心、熟练程度

b、钻头的材质、型状、钻数、钻尖

c、压板和垫板的材质、厚度、导热性

d、钻孔机的震动、位置精度、夹力、辅助性能

e、钻孔参数：

分次/单次加工方法、转数、进刀退刀速

f、加工环境：

外力震动、噪音、温度、湿度

5．常见不良表现及原因：

断针：

a、钻机操作不当b、钻头存有问题c、进刀太快等

毛边：

a、盖板、垫板不正确b、钻孔条件不对c、静电吸附等等

烧孔：

钻咀转速和下刀速度太快；

毛刺：

a、使用返磨的旧钻咀b、加工Coverlay材料时未清理钻咀上的毛刺。

三、P．T．H

1．PTH原理及作用：

PTH即在不外加电流的情况下，通过镀液的自催化（钯和铜原子作为催化剂）氧化还原反应，使铜离子析镀在经过活化处理的孔壁及铜箔表面上的过程，也称为化学镀铜或自催化镀铜，化学反应方程式。

2．PTH流程及各步作用：

  来料上架→PI调整→双水洗→碱性除油→双水洗→微蚀→双水洗→预浸→活化→双水洗→加速→双水洗→沉铜→双水洗→检孔→OK下料待镀

a、PI调整：

对双面和多层板的孔壁PI，胶和毛刺进行适量咬蚀，为后序金属铜的沉积提供一个好的平台，从而保证孔铜的可靠性。

b、整孔：

清洁板面，将孔壁的负电荷极化为正电荷，已利与带负电荷的钯胶体粘附。

c、微蚀：

使铜面微观粗化，增强铜层结合力，同时除掉前面药槽没能除去的氧化和水洗时未洗净的表面活性剂。

d、预浸：

是一种酸性溶液，能有效除去板面污物及水渍等，保护活化缸免受污染，以延长活化缸的使用寿命

e、活化：

是一种高活性胶体钯，可在孔壁形成一层均匀的金属钯，作为化学沉铜的初始化作用，为铜的沉积创造可能性。

f、加速：

将Pd离子还原成Pd原子，使化学铜能锡镀上去。

g、加速：

加速活化非导体表面层，除掉胶体钯外壳的锡离子裸露钯离子，从而使化学铜在活化表面上的初始沉积速度加快，保持铜层结合力。

h、化学沉铜：

在孔和板面沉积上一层粉红色的铜层，使双面板的两面导通，为后续电镀加厚孔铜提供条件。

3．PTH常见不良状况之处理：

  A-孔无铜：

a、活化钯吸附沉积不好b、速化槽：

速化剂溶度不对c、化学铜：

温度过低，使反应不能进行或反应速度过慢，槽液成分不对。

  B-孔壁有颗粒、粗糙：

a、化学槽有颗粒，铜粉沉积不均，需安装过滤机装置；b、板材本身孔壁有毛刺

  C-板面发黑：

a、化学槽成份不对（NaOH浓度过高）b、建浴时建浴剂不足

四、镀铜（加厚铜）：

1．镀铜的原理和作用：

  镀铜即提高孔镀层均匀性，保证整个板面（孔及孔口附近的整个镀层）镀层厚度达到一定的要求。

  制程管控：

产品确认、流程确认、药液确认、机台参数的确认。

  品质管控：

A、贯通性：

第一槽抽2，以20倍放大镜检查孔壁是否镀铜完全附着贯通（导通）。

        B、表面品质：

铜箔表面不可有烧焦，甩铜，颗粒状，针孔及花斑不良等现象。

        C、附着性：

于板边任一处约为2.54*2.54㎝2面积以切片从轴横轴各割10条,再以3M胶带粘贴3分钟后,以垂直90°向上拉起不可有脱落现象.

备:

化学铜每周都应倒槽.（作用：

有铜沉积于槽底，槽底的铜越来越多，消耗药水就越多，从而使成本变高。

）

切片检验：

A、使用设备：

a、研磨机b、金像显微镜c、电脑

B、程序：

  a、准备好的切片所需的亚克力药粉及药水，凡士林，夹具，器皿；

b、根据要求取样制作试片；

c、先在器皿的表面均匀地涂抹一层润滑作用的凡士林；

d、将试片用夹具夹好后放入器皿中；

e、将亚克力粉与亚克力药水以10：

8的比例调匀后缓慢地倒入器皿中；

f、待其凝固成型后直接将其取出。

g、将切片放在金相试样预磨机上研磨抛光至符合要求后用金相显微镜观察并记录其数值。

铜厚的计算方法（微米）：

电流密度*电镀时间*0.217

五、贴膜（干膜、湿膜）：

1、干膜的原理和作用

A、干膜贴在板材上，经曝光后显影后，使线路基本成型，在此过程中干膜主要起到了影象转移的功能，而且在蚀刻的过程中起到保护线路的作用。

B、干膜主要构成：

PE、感光阻剂、PET。

其中PE和PET只起到了保护和隔离的作用。

感光阻剂包括：

连接剂、起始剂、单体、粘着促进剂、色料。

作业要求：

A、保持干膜和板面的清洁；

B、平整度，无气泡和皱折现象；

C、附着力达到要求，密合度高；

作业品质控制要点：

A、为了防止贴膜时出现断线现象，需先用无尘纸除去铜箔表面杂质；

B、应根据不同板材设置加热滚轮的温度、压力、转数等参数；

C、保证铜箔的方向孔在同一方位；

D、防止氧化，不要直接接触铜箔表面，如果有氧化现象要用纤维刷刷掉氧化层（或用药水处理氧化层）；

E、加热滚轮上不应该有伤痕，以防止产生皱折和附着性不良

F、贴膜后留置15min-30min，然后再去曝光，时间太短会使干膜受UV光照射，发生有机聚合反应未完全，太长则不容易被水解，发生残留导致镀层不良；

G、经常用无尘纸擦去加热滚轮上的杂质和溢胶。

H、要保证贴膜的良好附着性。

品质确认：

A、附着性：

贴膜后以测试片底片做测试，经曝光显影后线路不可弯曲变形或断线等现象（以放大镜检测）；

B、平整性：

需平整，不可有皱折、气泡；

C、清洁性：

每不得有超过5点杂质。

缺点和优点：

A、干膜的分辨率较差，主要是因为上面有一层离型膜，存在一定的高度差，造成细线路比较难做；

B、干膜不会流动，对有凹层的地方盖不住，特别是多层板；

C、优点是掩孔性好、干净；

2．丝印湿膜：

将感光线路油墨丝印到板材上，经曝光后显影后，使线路基本成型，在此过程中湿膜主要起到了影象转移的功能，而且在蚀刻的过程中起到保护线路的作用，一般用于制作较精细线路的制作。

  作业要求：

a、保持板面的清洁，在作业前需用除尘滚轮清洁板面；

b、油墨必须搅拌均匀，防止产生气泡；

c、要保证油墨丝印的平整；

d、要保证油墨的良好附着性；

e、烘板时必须保证油墨全部烘干，不能有气泡。

曝光：

1、原理：

使线路通过油墨的作用转移到板子上；

2、作业要点：

双面板作业时应垫黑纸以防止曝光；

3、品质确认：

a、定位孔偏移±0.1mm以

b、焊接点之锡环不可小于0.1mm（不可孔破为原则）

c、贯通孔之锡环不可小于0.1mm（不可破孔为原则）；

d、不可有底片因素之固定断线，针孔或短路现象。

  *底片的规格，曝光机的曝光能量，底片与干膜的紧贴度都会影响线路的精密度；

  *进行抽真空目的：

提高底片与干膜接触的紧密度减少散光现象；

  *曝光能量的高低对品质也有影响：

1.能量低，曝光不足，显像后阻剂太软，色泽灰暗，蚀刻时阻剂破坏或浮起，造成线路的断路；2。

能量高，则会造成曝光过度，则线路会缩细或曝光区易洗掉。

显影：

原理：

显像即是将已经曝过光的带干膜的板材，经过显影液（7.9g/l的碳酸钠溶液）的处理,将未受UV光照射的干膜洗去而保留受到UV光照射发生聚合反应的干膜使线路基本成型.

影响显像作业品质的因素:

1、显影液的组成；2、显影温度；3、显影压力；4、显影液分布的均匀性；5、传送的速度。

制程参数管控：

药液浓度，显影温度，显影速度，喷压。

显影作业品质控制重点：

1．出料口板子上不应有水滴，应吹干净；

2．不可以有未撕的干膜保护膜；

3．显像应该完整，线路不可锯齿状、弯曲、变细等状况；

4．显像后裸铜面用刀轻刮不可有干膜脱落，否则会影响蚀刻作业品质；

5．干膜线宽与底片线宽控制在±0.05mm（或20％）以的误差；

6．线路复杂的一面朝下放置，以避免膜渣残留，减少水池效应引起的显影不均；

7．根据碳酸钠的溶液，干膜负荷和使用时间来及时更新影液，保证最佳的显影效果；

8．控制好显影液，清水之液位；

9．吹干风力应保持向里侧5-6度；

10．应定期清洗槽和喷管，喷头中之水垢，防止杂质污染板材和造成显影液分布不均匀性；

11．防止操作中产生卡板，卡板时应停止转动装置，应立即停止放板，并拿出板材送至显影台中间，如未完全显影，因进行二次显影；

12．显影吹干后之板子应有吸水纸隔开，防止干膜粘连而影响到蚀刻品质。

蚀刻脱膜：

原理：

蚀刻是在一定的温度条件下（45±5℃）蚀刻药液经过喷头均匀喷淋到铜箔的表面，与没有蚀刻阻剂保护的铜发生氧化还原反应，而将不需要的铜反应掉，露出基材再经过剥膜处理后使线路成形。

蚀刻药液的主要成分：

氯化铜、双氧水、盐酸、软水（溶度有严格要求）

品质要求及控制要点：

1、不能有残铜，特别是双面板应该注意；

2、不能有残胶存在，否则会造成露铜或镀层附着性不良；

3、蚀刻速度应适当，不允许出现蚀刻过度而引起的线路变细，对蚀刻线宽和总pitch应作为本站管控的重点；

4、线路焊点上之干膜不得被冲刷分离或断裂；

5、蚀刻剥膜后之板材不允许有油污、杂质，铜皮翘起等不良品质；

6、放板应注意避免卡板，防止氧化；

7、应保证蚀刻药液分布的均匀，以避免造成正反面或同一面的不同部分蚀刻不均匀。

制程管控参数：

蚀刻药水温度：

45±5℃            双氧水的溶度：

1.95-2.05mol/l

剥膜药液温度：

55±5℃            蚀刻机安全使用温度≤55℃  

烘干温度：

75±5℃              前后板间距：

5-10㎝

氯化铜溶液比重：

1.2-1.3g/㎝3      放板角度、导板、上下喷头的开关状态

盐酸溶度：

1.9-2.05mol/l

品质确认：

线宽：

蚀刻标准线为0.2mm&0.25mm，其蚀刻后须在±0.02mm以;

表面品质：

不可有皱折划伤等；以透光方式检查不可有残铜；线路不可变形；无氧化水滴；

常见产品不良：

残铜、断线、变色、尺寸涨缩、板变形

1-    残铜：

主要是使用的蚀刻的药水不当产生，可改用药水；

2-    断线：

铜箔无干膜保护（酸洗后干膜附着力较底），干膜起泡，蚀刻过度；

3-    变色：

原材料氧化或过期，材料的酸碱性能；

4-    尺寸涨缩：

受残铜的影响；

5-    板翘：

蚀刻槽放置太久，蚀刻槽的速度。

表面处理：

一、光泽镀锡：

制程中常见不良及其原因：

1．结合力差（附着力不良）、前处理不良、电流过大、有铜离子等污染；

2．镀层不够光亮、添加剂不够、锡铅比不当；

3．湿气严重、游离酸过多、二价锡铅浓度太低；

4．镀层混浊、锡铅胶体过多、形成沉淀；

5．镀层发暗、阳极泥过多、铜箔污染；

6．镀锡厚度偏大、电镀时间偏大；

7．镀锡厚度偏小、电镀时间不够；

8．露铜、有溢胶。

二、质量控制：

1．首件检查必须用胶带试拉，验证其附着性；

2．应检查受镀点是否完全镀上，不可有未镀上而露铜之处；

3．须有光泽性，不可有变黑、粗糙或烧焦；

4．用X射线厚度仪量测镀层厚度；

*在电流密度为2ASD时，1分钟越镀1um。

锡层厚度的计算方法：

锡层厚度（um）=电流密度（ASD）*电镀时间（分钟）*0.419

镍层厚度的计算方法：

镍层厚度（um）=电流密度（ASD）*电镀时间（分钟）*0.196

三、电镀条件的决议因素：

1、电流密度选择；

2、受镀面积大小；

3、镀层厚度要求；

4、电镀时间控制；

四、外观检验：

1、镀层膜厚量测工具为X-Ray测量仪；

2、受镀点完全镀上，不可有遗漏未镀上之不正常现象；

3、镀层不可变黑或粗糙、烧焦；

4、镀层不可有麻点、露铜、色差、孔破、凹凸不平之现象；

5、以3M600或3M810这胶带试拉，不可有脱落之现象。

化学沉金：

1、流程及操作条件：

串板→酸洗→水洗→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→前酸浸→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→后浸→纯水洗→纯水洗→沉镍→纯水洗→纯水洗→纯水洗→沉金→回收缸→热水洗→纯水洗→下板

酸性清洁剂：

用于去除铜面轻度油脂及氧化物，使铜面清洁及增加润湿性

  操作条件：

清洁剂（80-120ml/l）；温度（40-60℃）；时间（3-7min）；过滤（5-10umPP滤芯过滤）搅拌（摆动及循环搅拌）

  配制方法：

A、加入纯水到槽体的2/3；B、加入清洁剂；C、充分搅拌至完全混合；D、加纯水调整液位；

  铜溶解速率：

每小时约0.4微英寸;

  补充及更新:

每生产一平米补充清洁剂10ML/L;每一升槽液处理4-6平米或铜含量达250PPM须更新。

2、微蚀：

用于使铜面微粗糙化，增加铜与化学镍层的密着性；

  操作条件：

SPS（80-120g/l）；硫酸（15-35ml/l）；铜含量（3-20ml/l）；温度（室温）；时间（1-3min）；搅拌（摆动、循环及打气搅拌）

    配制方法：

A、加入纯水至槽体的2/3；B、加入硫酸及过硫酸钠；C、充分搅拌到完全溶解；D、加纯水调整液位

    补充及更新：

A、每生产一平米须补充SPS15-25G；B、铜含量达20g/L时须更新；

    注意：

温度越高咬蚀铜的速率就越快，槽液的铜含量越高，咬蚀的速率就越慢。

3、酸洗：

用于去除微蚀后铜面氧化物，增加与化学镍层的密着性。

  操作条件：

98％硫酸（40-70ml/l）；温度：

（室温）；时间（1-3min）；搅拌（摆动及循环搅拌）

  配制方法：

A、加入纯水至槽体的2/3；B、加入硫酸；C、充分搅拌至完全混合；D、加纯水调整至液位

补充及更新：

A、每1㎡补充硫酸2-5ml；B、每1L槽液处理4-6平米或铜含量达2000PPM时须换槽

4、活化：

在铜面上析出一层钯，做为化学镍启始反应的触媒。

  操作条件：

A、活化剂（80-120ml/l）；B、温度（25-35℃）；C、处理时间（1-4min）；D、过滤（1-2umPP滤芯过滤）；E、搅拌（摆动及循环搅拌）

  配制方法：

A、加入纯水至槽体2/3；B、加入活化剂并充分搅拌；C、加纯水调整液位。

  活化槽硝槽程序：

A、加入30-40％的硝酸；B、启动循环泵循环2小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全去除为止（如有需要可加热至40-50℃）C、排出硝酸液，并加水循环10-20分钟后排放，至少更换两次以上；D、加纯水循环10-20分钟，并有PH试纸确认PH值在4.5以上排放，如PH值未达到4.5以上则需要重得清洗。

  补充及更新：

A、每1㎡须补充活化液12-25ml（补充10ml/l可提高钯1.2PPM）；

          B、铜含量达50-100PPM须更新。

5、沉镍：

一般为酸性镍/磷合金化学镍镀液。

  镀层的组成：

A、Ni：

93±1％；B、P：

7±1％；一般析出速度：

12UM/小时；

  沉镍常使用药品：

M剂：

主要建浴用。

主要成份：

还原剂、错合剂

            A剂：

主要建浴及补充用。

主要成份：

镍盐、错合剂、添加剂

            B剂：

主要补充用，主要成份：

还原剂、添加剂、错合剂

            C剂：

主要补充用，PH调整剂、错合剂、添加剂

            D剂：

主要建浴及补充用，主要成份：

添加剂

  操作条件：

A、温度（79-82℃）；B、浴负载（0.3平方厘米/L）；C、镍建浴浓度（4.5g/l）；D、PH4.6（4.5-4.7）

  建浴方法：

A、加入槽体的1/2的纯水；B、加入所需的M剂加以搅拌；C、加入所需的A剂加以搅拌；D、加入所需的D剂加以搅拌；E、调整至所需的液位，加温至操作温度，并加以搅拌。

          补充：

在生产过程中分析镍浓度的消耗而补充四种不同成份的药液。

          每消耗1g镍须补充：

A剂（10ml）；B剂（10ml）；C剂（10ml）；D剂（4ml）；M剂（10ml）

          补充注意事项：

a、加药口须接近搅拌区,防止局部浓度过高;

b、补充时采用少量多次方式;

c、B剂及C剂须在槽外先混合后再添加;

d、带出及消耗的补加M及A剂;

e、D剂到达操作温度时会自行消耗,消耗量约0.2ml/l/小时;

f、PH调整.

          注:

1、调高PH以10％的NaOH溶液调整；2、调低PH以10％的硫酸溶液或氨水调整。

    镍槽杂质的容许量与影响：

    杂质          铜        钯          铁        铝        锌

  容许量（PPM）      10          1          20        2        10

    影响    药液混浊及分解    药液分解    粗糙表面析出速度减慢及露铜析出速度变慢

6、沉金：

  操作条件：

A、金溶液（80-120ml/l）；B、温度（80-90℃）；C、（4.8-6.0）；D、金盐（0.5-1.2g/l）

  建浴方法：

A、加入纯水至槽体的2/3；B、加入金溶液搅拌至完全混合；C、加入金盐搅拌至完全混合（金盐须预先溶解于纯水中）；D、加入纯水调整至液位；E、PH调整至5.3（PH升高0.1须添加28％氨水约0.15ml）；（PH降低0.1须添加柠檬酸约0.2g/l）；

  补充及更新：

A、每添加100G金盐须同时补充金溶液2-3L；

          B、铜含量达5PPM或镍含量达900PPM时须更新

  金槽杂质容许量与影响：

杂质          铜        镍          铁        

  容许量（PPM）        5        900          2        

    影响        焊锡性不良    金厚度降低    金厚度降低

各洗槽洗净程序：

A、化镍后水洗槽、金回收槽及沉金后水洗槽保养处理流程：

    1、杂质的去除及水洗

    2、3％的NaOH溶液打气循环1小时后洗净

    3、3％的硫酸打气循环1小时后洗净

    4、加满新水洗。

B、后处理水平清洗线各水洗槽保养处理流程：

    1、杂质的去除及水洗；

    2、3％的NaOH溶液打气循环喷淋1小时后洗净（液温不可超过40℃）

    3、3％的硫酸打气循环1小时后洗净

    4、加满新水洗。

C、后处理线滚轮保养处理流程：

    1、取出滚轮放入水盆；

    2、注水后加入清洁剂；

    3、对保滚轮刷洗；

    4、洗刷完毕后用清水冲洗。

镍金槽的处理程序：

A、镍槽：

    1、杂质的去除及水洗---------干湿两用吸尘除及水洗后槽壁擦试干净；

    2、NaOH溶液浸泡后洗净-----3-5％NaOH溶液加热至50℃，4-6小时循环后洗净；

    3、加水至操作液位及升温----启动循环泵，管路试漏；

    4、硝酸纯化----68％浓硝酸加水稀释1倍后，循环2-3小时，室温12小时以上浸渍；

    5、水洗及中和-----水洗2次以上，使用PH试纸确认PH为4.5以上；

    6、最终杂质去除及纯水洗----干净吸水布料或无尘纸擦试过滤筒洗净；

    7、建浴；

B、挂架的洗净----用3％硫酸浸渍2小时后洗净。

C、金槽及各药液槽

    1、杂质去除及水洗；

    2、3％NaOH浸渍4-8小时后洗净；

    3、加水后循环，管路试漏

    4、升温测试；

    5、杂质去除，水洗；

    6、3％硫酸循环2小时后，用纯水洗（金槽使用20％柠檬酸）；

    7、建浴；

磨板：

磨板是FPC制程中可能多次利用的一个辅助制程，作为其它制程的预处理或后处理工序，一般先对板子进行酸洗，微蚀或抗氧化处理，然后利用尼龙轮刷对板子的板子的表面进行刷磨以除去板子表面的杂质，黑化层，残胶等。

磨板程序：

入料→去黑化层→水洗→磨刷→加压水洗→切水挤干→吹干→烘干→出料

磨板种类：

1、待贴膜：

双面板去氧化，拉伸（孔位偏移）单面板：

去氧化

2、待假贴Coverlay：

打磨，去红斑（剥膜后NaOH残留），去氧化

3、待假贴补强：

打磨，清洁。

4、待电镀：

打磨、清洁、增加附着力

5、电镀后：

烘干、提高光泽度

表面品质：

1、所需磨板处皆有均匀磨刷之痕迹；

2、表面需烘干完全，不可有氧化或水滴残留等；

3、不可有切水滚轮造成皱折及压伤