pcb 印刷電路板設計與製造--銅箔基板篇

三.  基板

基板

印刷電路板是以銅箔基板（  Copper-clad Laminate 簡稱CCL ）做為原料而製造的電器或電子 的重要機構元件,故從事電路板之上下游業者必須對基板有所瞭解:有那些種類的基板,它們是如何 製造出來的,使用於何種產品,  它們各有那些優劣點,如此才能選擇適當的基板.表3.1簡單列出不同 基板的適用場合.

基板工業是一種材料的基礎工業，  是由介電層（樹脂  Resin ，玻璃纖維  Glass fiber ），及高 純度的導體  (銅箔  Copper foil )二者所構成的複合材料（  Composite material），其所牽涉的理論及 實務不輸於電路板本身的製作。  以下即針對這二個主要組成做深入淺出的探討.

3.1介電層

3.1.1樹脂  Resin

3.1.1.1前言

目前已使用於線路板之樹脂類別很多,如酚醛樹脂（  Phenolic ）、環氧樹脂（  Epoxy ）、聚亞 醯胺樹脂（  Polyimide ）、聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，簡稱PTFE 或稱TEFLON），B 一三 氮  樹脂（Bismaleimide Triazine 簡稱  BT ）等皆為熱固型的樹脂（Thermosetted Plastic Resin）。

3.1.1.2  酚醛樹脂  Phenolic Resin

是人類最早開發成功而又商業化的聚合物。是由液態的酚（phenol）及液態的甲醛

（  Formaldehyde 俗稱Formalin ）兩種便宜的化學品，  在酸性或鹼性的催化條件下發生立體架橋

（  Crosslinkage ）的連續反應而硬化成為固態的合成材料。其反應化學式1

1910  年有一家叫  Bakelite 公司加入帆布纖維而做成一種堅硬強固，絕緣性又好的材料稱為

Bakelite，俗名為電木板或尿素板。

美國電子製造業協會(NEMA-Nationl Electrical Manufacturers Association) 將不同的組合冠以 不同的編號代字而為業者所廣用,  現將酚醛樹脂之各產品代字列表，如表  NEMA  對於酚醛樹脂板 的分類及代碼

表中紙質基板代字的第一個  "X"  是表示機械性用途，第二個  "X"  是表示可用電性用途。  第

三個  "X"  是表示可用有無線電波及高濕度的場所。 "P"  表示需要加熱才能沖板子（  Punchable ）， 否則材料會破裂，  "C"  表示可以冷沖加工（  cold punchable ），"FR"  表示樹脂中加有不易著火的 物質使基板有難燃  (Flame Retardent) 或抗燃(Flame resistance) 性。

紙質板中最暢銷的是XXXPC  及FR-2．前者在溫度25  ℃  以上,厚度在.062in以下就可以沖製 成型很方便，後者的組合與前完全相同，只是在樹脂中加有三氧化二銻增加其難燃性。以下介紹幾 個較常使用紙質基板及其特殊用途:

基板疊和流程

A  常使用紙質基板

a. XPC Grade：通常應用在低電壓、低電流不會引起火源的消費性電子產品， 如玩具、手提收 音機、電話機、計算機、遙控器及鐘錶等等。UL94對XPC Grade 要求只須達到HB耐燃等 級即可。

b. FR-1 Grade：電氣性、難燃性優於XPC Grade，廣泛使用於電流及電壓比XPC Grade稍高的 電器用品，如彩色電視機、監視器、VTR、家庭音響、洗衣機及吸塵器等等。UL94要求FR-1難燃 性有V-0、V-1與V-2不同等級，不過由於三種等級板材價位差異不大，而且考慮安全起見，目前 電器界幾乎全採用V-0級板材。

c. FR-2 Grade：在與FR-1比較下，除電氣性能要求稍高外，其他物性並沒有特別之處，近年來 在紙質基板業者努力研究改進FR-1技術，FR-1與FR-2的性質界線已漸模糊,FR-2等級板材在不久 將來可能會在偏高價格因素下被FR-1  所取代。

B. 其他特殊用途：

a. 銅鍍通孔用紙質基板

主要目的是計劃取代部份物性要求並不高的FR-4板材，以便降低PCB的成  本. b.  銀貫孔用紙質基板時下最流行取代部份物性要求並不很高的FR-4作通孔板材，就是銀貫孔用  紙質基板印刷電 路板兩面線路的導通，可直接借由印刷方式將銀膠(Silver Paste) 塗佈於孔壁上，經由高溫硬化，即 成為導通體，不像一般FR-4板材的銅鍍通  孔，需經由活化、化學銅、電鍍銅、錫鉛等繁雜手續。

b-1  基板材質

1)  尺寸安定性： 除要留意X、Y軸(纖維方向與橫方向)外，更要注意Z軸(板材厚度方向)，因熱脹冷縮及加 熱減量因素容易造成銀膠導體的斷裂。

2)  電氣與吸水性：  許多絕緣體在吸濕狀態下，降低了絕緣性，以致提供金屬在電位差趨動力下  發生移行的現象，FR-4在尺寸安性、電氣性與吸水性方面都比FR-1及XPC  佳，所以生產銀 貫孔印刷電路板時，要選用特製FR-1及XPC的紙質基板  .板材。

b.-2  導體材質

1)  導體材質  銀及碳墨貫孔印刷電路的導電方式是利用銀及石墨微粒鑲嵌在聚合體內，  藉由 微粒的接觸來導電，而銅鍍通孔印刷電路板，則是借由銅本身是連貫的  結晶體而產生非常順暢的 導電性。

2)  延展性：

銅鍍通孔上的銅是一種連續性的結晶體，有非常良好的延展性，不會像銀、 碳墨膠在熱脹 冷縮時，容易發生界面的分離而降低導電度。

3)  移行性：

銀、銅都是金屬材質，容易發性氧化、還原作用造成銹化及移行現象，因  電位差的不同， 銀比銅在電位差趨動力下容易發生銀遷移(Silver Migration)。

c. 碳墨貫孔(Carbon Through Hole)用紙質基板. 碳墨膠油墨中的石墨不具有像銀的移行特性，石墨所擔當的角色僅僅是作簡  單的訊號傳遞 者，所以PCB業界對積層板除了碳墨膠與基材的密著性、翹  曲度外，並沒有特別要求.石墨因有良 好的耐磨性，所以Carbon Paste最早期 是被應用來取代Key Pad及金手指上的鍍金，而後延伸到扮 演跳線功能。  碳墨貫孔印刷電路板的負載電流通常設計的很低，所以業界大都採用XPC  等級，至 於厚度方面，在考慮輕、薄、短、小與印刷貫孔性因素下，常通選  用0.8、1.0或1.2mm厚板材。

d.  室溫沖孔用紙質基板  其特徵是紙質基板表面溫度約40℃以下，即可作Pitch為1.78mm的IC

密  集孔的沖模，孔間不會發生裂痕，並且以減低沖模時紙質基板冷卻所造成線  路精準度的偏差， 該類紙質基板非常適用於細線路及大面積的印刷電路板。

e. 抗漏電壓(Anti-Track)用紙質基板 人類的生活越趨精緻，對物品的要求且也就越講就短小輕 薄，當印刷電路板  的線路設計越密集，線距也就越小，且在高功能性的要求下，電流負載變大  了， 那麼線路間就容易因發生電弧破壞基材的絕緣性而造成漏電，紙質基板  業界為解決該類問題，有 供應採用特殊背膠的銅箔所製成的抗漏電壓  用紙質基板

2.1.2  環氧樹脂  Epoxy Resin

是目前印刷線路板業用途最廣的底材。在液態時稱為清漆或稱凡立水（Varnish) 或稱為A-stage， 玻璃布在浸膠半乾成膠片後再經高溫軟化液化而呈現黏著性而用於雙面基板製作或多層 板之壓合用稱  B-stage prepreg ,經此壓合  再硬化而無法回復之最終狀態稱為  C-stage。

2.1.2.1傳統環氧樹脂的組成及其性質

用於基板之環氧樹脂之單體一向都是Bisphenol A  及Epichlorohydrin 用  dicy 做為架橋劑所形 成的聚合物。為了通過燃性試驗(Flammability test), 將上述仍在液態的樹脂再與Tetrabromo-Bisphenol A  反應而成為最熟知FR-4  傳統環氧樹脂。現將產品之主要成份列於後:

單體  --Bisphenol A, Epichlorohydrin

架橋劑(即硬化劑) -雙氰 Dicyandiamide簡稱Dicy

速化劑  (Accelerator)--Benzyl-Dimethylamine ( BDMA )  及  2- Methylimidazole ( 2-MI ) 溶劑  --Ethylene glycol monomethyl ether( EGMME ) Dimethyl formamide (DMF) 及稀釋劑 Acetone ,MEK。

填充劑(Additive) --碳酸鈣、矽化物、  及氫氧化鋁  或  化物等增加難燃效果。  填充劑可調整其Tg. A.  單體及低分子量之樹脂

典型的傳統樹脂一般稱為雙功能的環氣樹脂  ( Difunctional Epoxy Resin), 為了達到使 用安全的目的，特於樹脂的分子結構中加入溴原子，使產生部份碳溴之結合而呈現難燃的效果。也 就是說當出現燃燒的條件或環境時，它要不容易被點燃，萬一已點燃在燃燒環境消失後，能自己熄 滅而不再繼續延燒。見圖3.3.此種難燃材炓在  NEMA  規範中稱為  FR-4。(不含溴的樹脂在  NEMA 規範中稱為  G-10)  此種含溴環氧樹脂的優點很多如介電常數很低，與銅箔的附著力很強，與玻璃 纖維結合後之撓性強度很不錯等。

B. 架橋劑(硬化劑)

環氧樹脂的架橋劑一向都是Dicy,它是一種隱性的 (latent) 催化劑  ,  在高溫160℃之下才發揮 其架橋作用，常溫中很安定，故多層板  B-stage 的膠片才不致無法儲存。 但  Dicy的缺點卻也不少， 第一是吸水性  (Hygroscopicity)，第二個缺點是難溶性。溶不掉自然難以在液態樹脂中發揮作用。 早期的基板商並不瞭解下游電路板裝配工業問題，那時的  dicy 磨的不是很細，其溶不掉的部份混 在底材中，經長時間聚集的吸水後會發生針狀的再結晶,  造成許多爆板的問題。當然現在的基板製 造商都很清處它的嚴重性,因此已改善此點.

C. 速化劑

用以加速  epoxy 與  dicy 之間的架橋反應，  最常用的有兩種即BDMA  及  2-MI。 D. Tg  玻璃態轉化溫度 高分子聚合物因溫度之逐漸上升導致其物理性質漸起變化，由常溫時之無定形或部份結晶之 堅硬及脆性如玻璃一般的物質而轉成為一種黏滯度非常高,柔軟如橡皮一般的另一種狀態。傳統 FR4  之  Tg 約在115-120℃之間，已被使用多年，但近年來由於電子產品各種性能要求愈來愈高,

所以對材料的特性也要求日益嚴苛，如抗濕性、抗化性、抗溶劑性、抗熱性  ,尺寸安定性等都要求 改進,以適應更廣泛的用途,  而這些性質都與樹脂的  Tg 有關, Tg 提高之後上述各種性質也都自然 變好。例如  Tg 提高後, a.其耐熱性增強， 使基板在  X  及  Y  方向的膨脹減少，使得板子在受熱後 銅線路與基材之間附著力不致減弱太多，使線路有較好的附著力。  b.在  Z 方向的膨脹減小後，使 得通孔之孔壁受熱後不易被底材所拉斷。c. Tg 增高後，其樹脂中架橋之密度必定提高很多使其有 更好的抗水性及防溶劑性，使板子受熱後不易發生白點或織紋顯露，而有更好的強度及介電性.至於 尺寸的安定性,由於自動插裝或表面裝配之嚴格要求就更為重要了。因而近年來如何提高環氧樹脂之 Tg 是基板材所追求的要務。

E. FR4  難燃性環氧樹脂

傳統的環氧樹脂遇到高溫著火後若無外在因素予以撲滅時，  會不停的一直燃燒下去直到分子 中的碳氫氧或氮燃燒完畢為止。若在其分子中以溴取代了氫的位置，  使可燃的碳氫鍵化合物一部 份改換成不可燃的碳溴鍵化合物則可大大的降低其可燃性。此種加溴之樹脂難燃性自然增強很多， 但卻降低了樹脂與銅皮以及玻璃間的黏著力，而且萬一著火後更會放出劇毒的溴氣，會帶來的不良 後果。

3.1.2.2高性能環氧樹脂(Multifunctional Epoxy)

傳統的  FR4  對今日高性能的線路板而言已經力不從心了，  故有各種不同的樹脂與原有的環 氧樹脂混合以提升其基板之各種性質.

A. Novolac

最早被引進的是酚醛樹脂中的一種叫  Novolac 者  ,由  Novolac 與環氧氯丙烷所形成的酯類稱為  Epoxy Novolacs， 將此種聚合物混入  FR4  之樹脂，  可大大改善其抗水性、 抗化性及尺寸安定性, Tg 也隨之提高，缺點是酚醛樹脂本身的硬度及脆性都很高而易鑽頭，加之抗 化性能力增強,對於因鑽孔而造成的膠渣  (Smear) 不易除去而造成多層板PTH製程之困擾。

B. Tetrafunctional Epoxy

另一種常被添加於  FR4 中的是所謂  "  四功能的環氧樹脂  " (Tetrafunctional Epoxy Resin ).其 與傳統  "  雙功能  "  環氧樹脂不同之處是具立體空間架橋  ,見圖3.5，Tg 較高能抗較差的熱環境， 且抗溶劑性、抗化性、抗濕性及尺寸安定性也好很多，而且不會發生像  Novolac那樣的缺點。最早 是美國一家叫  Polyclad 的基板廠所引進的。四功能比起  Novolac來還有一種優點就是有更好的均 勻混合。為保持多層板除膠渣的方便起見，此種四功能的基板在鑽孔後最好在烤箱中以  160  ℃烤

2-4  小時,  使孔壁露出的樹脂產生氧化作用，氧化後的樹脂較容易被蝕除，而且也增加樹脂進一步 的架橋聚合,對後來的製程也有幫助。因為脆性的關係,  鑽孔要特別注意. 上述兩種添加樹脂都無法溴化,故加入一般FR4中會降低其難燃性.

3.1.2.3  聚亞醯胺樹脂  Polyimide(PI) A.  成份

主要由Bismaleimide 及Methylene Dianiline 反應而成的聚合物,見圖3.6. B. 優點 電路板對溫度的適應會愈來愈重要，某些特殊高溫用途的板子，已非環氧樹脂所能勝任，傳統式  FR4  的  Tg 約  120℃  左右，即使高功能的  FR4  也只到達  180-190  ℃，比起聚亞醯胺的  260

℃  還有一大段距離.PI在高溫下所表現的良好性質,如良好的撓性、銅箔抗撕強度、抗化性、介電性、 尺寸安定性皆遠優於  FR4。鑽孔時不容易產生膠渣，對內層與孔壁之接通性自然比  FR4  好。  而 且由於耐熱性良好，其尺寸之變化甚少，以X  及  Y方向之變化而言，對細線路更為有利，不致因 膨脹太大而降低了與銅皮之間的附著力。就  Z 方向而言可大大的減少孔壁銅層斷裂的機會。

C. 缺點:

a.不易進行溴化反應，不易達到 UL94 V-0  的難燃要求。 b.此種樹脂本身層與層之間，或與銅箔之間的黏著力較差，不如環氧樹脂那麼強，而且撓性也 較差。

c.常溫時卻表現不佳，有吸濕性 (Hygroscopic), 而黏著性、延性又都很差。 d.其凡立水(Varnish,又稱生膠水,液態樹脂稱之)中所使用的溶劑之沸點較高，不易趕完，容易 產生高溫下分層的現象。而且流動性不好,壓合不易填  滿死角  。 e.目前價格仍然非常昂貴約為 FR4  的  2-3倍，故只有軍用板或  Rigid- Flex 板才用的起。 在美軍規範MIL-P-13949H中,  聚亞醯胺樹脂基板代號為GI.

3.1.2.4  聚四氟乙烯  (PTFE)

全名為  Polyterafluoroethylene ,是以之抽絲作PTFE纖維的商品名為 Teflon 鐵弗

龍  ,其最大的特點是阻抗很高  (Impedance) 對高頻微波  (microwave) 通信用途上是無法取代的，美 軍規範賦與  "GT"、"GX"、及  "GY"  三種材料代字,皆為玻纖補強type，其商用基板是由3M 公司 所製，目前這種材料尚無法大量投入生產，其原因有:

A. PTFE 樹脂與玻璃纖維間的附著力問題；  此樹脂很難滲入玻璃束中，因其抗化性特強，許多濕 式製程中都無法使其反應及活化，在做鍍通孔時所得之銅孔壁無法固著在底材上，很難通過

MILP-55110E  中  4.8.4.4 之固著強度試驗。  由於玻璃束未能被樹脂填滿，很容易在做鍍通孔時造 成玻璃中滲銅  (Wicking) 的出現，影響板子的可信賴度。

B. 此四氟乙烯材料分子結構，非常強勁無法用一般機械或化學法加以攻擊，  做蝕回時只有用電漿 法.

C. Tg 很低只有  19  度  c, 故在常溫時呈可撓性，  也使線路的附著力及尺寸安定性不好。 表為四種不同樹脂製造的基板性質的比較.

3.1.2.5 BT/EPOXY樹脂BT樹脂也是一種熱固型樹脂，是日本三菱瓦斯化成公司(Mitsubishi Gas Chemical Co.)在1980 年研製成功。是由Bismaleimide 及Trigzine Resin monomer二者反應聚合而成。其反應式見圖3.8。 BT樹脂通常和環氧樹脂混合而製成基板。

A.  優點

a. Tg點高達180℃，耐熱性非常好，BT作成之板材，銅箔的抗撕強度(peel Strength)，撓性強 度亦非常理想鉆孔後的膠渣(Smear)甚少

b.  可進行難燃處理，以達到UL94V-0的要求

c. 介質常數及散逸因數小，因此對於高頻及高速傳輸的電路板非常有利。

d.  耐化性，抗溶劑性良好

e. 絕緣性佳

B. 應用

a. COB設計的電路板  由於wire bonding過程的高溫，會使板子表面變軟而致打線失敗。

BT/EPOXY高性能板材可克服此點。

b. BGA ,PGA, MCM-Ls等半導體封裝載板  半導體封裝測試中，有兩個很重要的常見問題，一 是漏電現象，或稱  CAF(Conductive Anodic Filament),一是爆米花現象(受濕氣及高溫衝 擊)。這兩點 也是BT/EPOXY板材可以避免的。

3.1.2.6 Cyanate Ester Resin

1970年開始應用於PCB基材，目前Ciba Geigy有製作此類樹脂。

A.  優點

a. Tg可達250℃，使用於非常厚之多層板

b.  極低的介電常數(2.5~3.1)可應用於高速產品。

B. 問題

a. 硬化後脆度高.

b.  對濕度敏感，甚至可能和水起反應.

3.1.2玻璃纖維

3.1.2.1前言 玻璃纖維(Fiberglass)在PCB基板中的功用，是作為補強材料。基板的補強材料尚有其它種，如 紙質基板的紙材，  Kelvar(Polyamide聚醯胺)纖維，以及石英(Quartz)纖維。本節僅討論最大宗的玻 璃纖維。 玻璃(Glass)本身是一種混合物，其組成見表它是一些無機物經高溫融熔合而成，再經抽絲冷 卻而成一種非結晶結構的堅硬物體。此物質的使用，已有數千年的歷史。做成纖維狀使用則可追溯 至17世紀。真正大量做商用產品，則是由Owen-Illinois及Corning Glass Works兩家公司其共同的 研究努力後，組合成Owens-Corning Fiberglas Corporation於1939年正式生產製造。

3.1.2.2  玻璃纖維布 玻璃纖維的製成可分兩種，一種是連續式(Continuous)的纖維另一種則是不連續式(discontinuous)的纖維前者即用於織成玻璃布(Fabric)，後者則做成片狀之玻璃蓆(Mat)。FR4等基材，即是使用前 者，CEM3基材，則採用後者玻璃蓆。

A.  玻璃纖維的特性 原始融熔態玻璃的組成成份不同，會影響玻璃纖維的特性，不同組成所呈現的差異，表中有 詳細的區別，而且各有獨特及不同應用之處。按組成的不同(見表)，玻璃的等級可分四種商品：A 級為高鹼性，C級為抗化性，E級為電子用途，S級為高強度。電路板中所用的就是E級玻璃，主 要是其介電性質優於其它三種。

－玻璃纖維一些共同的特性如下所述： a.高強度：和其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強度。在某些應用上，其強度/重量比甚至 超過鐵絲。

b.抗熱與火：玻璃纖維為無機物，因此不會燃燒 c.抗化性：可耐大部份的化學品，也不為黴菌，細菌的滲入及昆蟲的功擊。 d.防潮：玻璃並不吸水，即使在很潮濕的環境，依然保持它的機械強度。 e.熱性質：玻纖有很低的熬線性膨脹係數，及高的熱導係數，因此在高溫環境下有極佳的表現。

f.電性：由於玻璃纖維的不導電性，是一個很好的絕緣物質的選擇。 PCB基材所選擇使用的E級玻璃，最主要的是其非常優秀的抗水性。因此在非常潮濕，惡劣 的環境下，仍然保有非常好的電性及物性一如尺寸穩定。

－玻纖布的製作： 玻璃纖維布的製作，是一係列專業且投資全額龐大的製程本章略而不談．

3.2  銅箔(copper foil) 早期線路的設計粗粗寬寬的,厚度要求亦不挑剔,但演變至今日線寬3,4mil,甚至更細(現國內已 有工廠開發1 mil線寬),電阻要求嚴苛.抗撕強度,表面Profile等也都詳加規定.所以對銅箔發展的現況 及驅勢就必須進一步了解.

3.2.1傳統銅箔

3.2.1.1輾軋法  (Rolled-or Wrought Method)

是將銅塊經多次輾軋製作而成，其所輾出之寬度受到技術限制很難達到標準尺寸基板的要求

(3  呎*4呎) ,而且很容易在輾製過程中造成報廢，因表面粗糙度不夠,所以與樹脂之結合能力比較不 好，而且製造過程中所受應力需要做熱處理之回火軔化(Heat treatment or Annealing),故其成本較高。 A.  優點.

a. 延展性Ductility高,對FPC使用於動態環境下,信賴度極佳.

b.  低的表面稜線Low-profile Surface,對於一些Microwave電子應用是一利基. B. 缺點.
a. 和基材的附著力不好
b.  成本較高.
c. 因技術問題,寬度受限.
3.2.1.2  電鍍法  (Electrodeposited Method) 最常使用於基板上的銅箔就是ED銅.利用各種廢棄之電線電纜熔解成硫酸銅鍍液，在殊特深入 地下的大型鍍槽中，陰陽極距非常短,以非常高的速度沖動鍍液，以  600 ASF  之高電流密度，將柱 狀  (Columnar) 結晶的銅層鍍在表面非常光滑又經鈍化的  (passivated) 不銹鋼大桶狀之轉胴輪上 (Drum)，因鈍化處理過的不銹鋼胴輪上對銅層之附著力並不好，故鍍面可自轉輪上撕下，如此所鍍 得的連續銅層,可由轉輪速度，電流密度而得不同厚度之銅箔，貼在轉胴之光滑銅箔表面稱為光面

(Drum side ),  另一面對鍍液之粗糙結晶表面稱為毛面  (Matte side) .此種銅箔: A.  優點
a. 價格便宜.
b.  可有各種尺寸與厚度.
B. 缺點.
a. 延展性差
b.  應力極高無法撓曲又很容易折斷.
3.2.1.3 厚度單位
一般生產銅箔業者為計算成本,  方便訂價，多以每平方呎之重量做為厚度之計算單位，  如1.0

Ounce (oz)的定義是一平方呎面積單面覆蓋銅箔重量1 oz (28.35g)的銅層厚度.經單位換算  35  微米

(micron)或1.35 mil. 一般厚度1 oz 及1/2 oz而超薄銅箔可達 1/4 oz,或更低.

3.2.2  新式銅箔介紹及研發方向

3.2.2.1  超薄銅箔

一般所說的薄銅箔是指  0.5 oz (17.5 micron ) 以下，表三種厚度則稱超薄銅箔

3/8 oz 以下因本身太薄很不容易操作故需要另加載體  (Carrier) 才能做各種操作(稱複合式

copper foil),否則很容易造成損傷。所用之載體有兩類，一類是以傳統 ED  銅箔為載體,厚約2.1 mil.

另一類載體是鋁箔,厚度約3 mil.兩者使用之前須將載體撕離.

超薄銅箔最不易克服的問題就是  "  針孔  "  或  "  疏孔  "(Porosity)，因厚度太薄,電鍍時無法將 疏孔完全填滿.補救之道是降低電流密度,讓結晶變細.  細線路,尤其是5 mil以下更需要超薄銅箔,以 減少蝕刻時的過蝕與側蝕.

3.2.2.2  輾軋銅箔 對薄銅箔超細線路而言，導體與絕緣基材之間的接觸面非常狹小，如何能耐得住二者之間熱膨 脹係數的巨大差異而仍維持足夠的附著力，完全依賴銅箔毛面上的粗化處理是不夠的，而且高速鍍 銅箔的結晶結構粗糙在高溫焊接時容易造成  XY 的斷裂也是一項難以解決的問題。輾軋銅箔除了 細晶之外還有另一項長處那就是應力很低  (Stress)。ED  銅箔應力高，但後來線路板業者所鍍上的 一次銅或二次銅的應力就沒有那麼高。於是造成二者在溫度變化時使細線容易斷製.因此輾軋銅箔是 一解決之途。若是成本的考量,Grade 2,E-Type 的  high-ductility或是Grade 2,E-Type HTE銅箔也是一 種選擇.  國際製造銅箔大廠多致力於開發ED細晶產品以解決此問題.

3.2.2.3  銅箔的表面處理 A  傳統處理法 ED銅箔從Drum撕下後，會繼續下面的處理步驟：

a. Bonding Stage－在粗面(Matte Side)上再以高電流極短時間內快速鍍上銅， 其長相如瘤，稱

"瘤化處理""Nodulization"目的在增加表面積，其厚度約 2000~4000A

b. Thermal barrier treatments-瘤化完成後再於其上鍍一層黃銅(Brass，是Gould 公司專利，稱為 JTC處理)，或鋅(Zinc 是Yates公司專利，稱為TW處理)。 也是鍍鎳處理其作用是做為耐熱層。樹 脂中的Dicy於高溫時會攻擊銅面而 生成胺類與水份，一旦生水份時，會導致附著力降底。此層的 作用即是防止  上述反應發生，其厚度約500~1000A

c. Stabilization－耐熱處理後，再進行最後的"鉻化處理"(Chromation)，光面與 粗面同時進行做 為防污防銹的作用，也稱"鈍化處理"(passivation)或"抗氧化 處理"(antioxidant)

B新式處理法

a. 兩面處理(Double treatment)指光面及粗面皆做粗化處理，嚴格來說，此法 的應用己有20

年的歷史，但今日為降低多層板的COST而使用者漸多．  在光面也進行上述的傳統處理方式，如

此應用於內層基板上，可以省掉壓  膜前的銅面理處理以及黑/棕化步驟。 美國一家Polyclad銅箔 基板公司，發展出來的一種處理方式，稱為DST  銅箔，其處理方式有異曲同工之妙。該法是在光 面做粗化處理，該面就壓  在膠片上，所做成基板的銅面為粗面，因此對後製亦有幫助。

b.  矽化處理(Low profile) 傳統銅箔粗面處理其Tooth Profile (稜線) 粗糙度  (波峰波谷)，不利

於細  線路的製造(  影響just etch時間,造成over-etch)，因此必須設法降低稜線 的高度。上述Polyclad 的DST銅箔，以光面做做處理，改善了這個問題，  另外，一種叫"有機矽處理"（Organic Silane Treatment），加入傳統處理 方式之後，亦可有此效果。它同時產生一種化學鍵，對於附著力有幫助。

3.3.3  銅箔的分類

按  IPC-CF-150  將銅箔分為兩個類型，TYPE E 表電鍍銅箔，TYPE W 表輾軋銅箔,再將之分成 八個等級，  class 1  到 class 4  是電鍍銅箔，class 5  到 class 8  是輾軋銅箔.現將其型級及代號分列 於表

3.4 PP(膠片  Prepreg)的製作 "Prepreg"是"preimpregnated"的縮寫，意指玻璃纖維或其它纖維浸含樹脂，並經部份聚合而稱 之。其樹脂此時是B-stage。Prepreg又有人稱之為"Bonding sheet"

3.4.1膠片製作流程

3.4.2製程品管

製造過程中，須定距離做Gel time, Resin flow, Resin Content 的測試，也須做Volatile 成份及Dicy

成份之分析，以確保品質之穩定。

3.4.3  儲放條件與壽命 大部份EPOXY系統之儲放溫度要求在5℃以下，其壽命約在3~6個月，儲放超出此時間後須 取出再做3.3.2的各種分析以判定是否可再使用。而各廠牌prepreg可參照其提供之Data sheet 做為 作業時的依據。

3.4.4常見膠片種類，其膠含量及Cruing後厚度關係，

3.4基板的現在與未來

趨使基板不斷演進的兩大趨動力(Driving Force)，一是極小化(Miniaturization)，一是高速化(或 高頻化)。

3.4.1極小化

如分行動電話，PDA，PC卡，汽車定位及衛星通信等系統。  美國是尖端科技領先國家，從其 半導體工業協會所預估在Chip 及Package 方面的未來演變-見表(a)與(b)，可知基板面臨的挑戰頗為 艱辛。

3.4.2高頻化

從個人電腦的演進，可看出CPU世代交替的速度愈來愈快，消費者應接不應  暇，當然對大眾 而言是好事。但對PCB的製作卻又是進一步的挑戢。因為高頻化,  須要基材有更低的Dk與Df值。 最後，表歸納出PCB一些特性的現在與未來演變的指標。

當然對於基板還有很多類型.如鋁基板.陶瓷基板等.之後再介紹
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