无铅化无卤化之除胶渣与化学铜.pdfVIP

C M Y B 無鉛化無鹵化板材之除膠渣與化學銅 TPCA 技術顧問 白蓉生 本文主要內容取材自阿托科技柏林總公司電子產品市場經理N e i l P a t t o n於2007 年7月號C i r c u i t W o r l d所發表之文章，不過此文最早是出現在2006年2月的I P C的論 文集(編號S32-03-1)。此文堪稱是對無鉛化新板材與P T H製程兩者間關係進行深入闡 明的好資料，特再加整理以提醒業者與讀者認知PCB應如何面對無鉛化的到來。 一、前言 本文係阿托科技公司利用數種知名的無鉛化與無鹵化板材，針對除膠渣與PTH 化學銅等起步的濕製程，進行系列性的試做研究與深入觀察。試圖在藥水配方與操 作參數方面，對無鉛化不同板材進行配套性的改善。 由於新型板材樹脂的大幅度改變，造成原本針對傳統環氧樹脂的除膠渣效果不 免為之大打折扣，也就是在咬蝕而失重（Weight Loss）與樹脂面的粗糙化（蜂窩 狀外觀）方面相形見拙。如此勢必將影響到化銅層與電銅層的附著力。一旦遇到高 溫作業時就難免會發生起泡（Blistering）或拉離（Pull Away）的缺失。此時若 能改用低應力之化學銅，當然就會在附著力方面有所改善。 Blistering with standard electroless copper Exposed Resin Area Perfect adhesion with new Electroless copper 圖1.此為PN固化高Tg的無鉛化板材，由於耐化性頑強，在不易除膠渣與樹脂面難 以產生蜂窩狀之情況下，使得化銅層的附著力大為減弱。左圖刻意在大排板之 角落割除一小塊銅箔，完成電鍍銅後即可從中圖見到該刻意曝露樹脂區的化銅 層浮離。但若能對除膠渣PTH與化學銅等進行配方與參數的小心改善者，右圖 相同角落則已見不到化銅層的浮離了。 事實上由於商用板材的多樣化與複雜化，想要在量產線上順利做出良好品質的 PTH銅壁者，在確定各種板材之不同參數前，當然要進行前期性的大量試做、觀察 與改變。單一參數不可能通行無阻皆大歡喜，仍須與板材商與藥水商密切配合，找  電路板會刊第三十八期 無鉛化無鹵-11頁.indd 4 2007/9/26 下午 04:54:22 C M Y B 出最經濟可行的做法，電路板業者在這方面的努力勢必還要加強。 板材樹脂配方的改變，主要是為了因應無鉛焊接而仍期能擁有更好的耐熱性與 機械強度。簡單說就是要板材在強熱的α2橡膠態中，降低其Z-CTE減少其爆板。 然而上游如此大動作的改變配方，當然必定會對PCB濕流程帶來極大的衝擊。除 了主樹脂改變外，固化劑也不得不將延用多年效益極佳唯獨耐熱性不足的Dicy（ Dicyandiamide），改為耐熱性較好的PN（Phenolic Novolac），甚至還要在 樹脂中另加無機填料（Fillers）才能使厚大板類通過無鉛焊接而免於爆板。 二、板材的耐熱性 去年（2006.7.1）已正式發行的世界性基材板規範IPC-4101B，將耐熱性（ Heat Resistance）以四項指標已明確加以界定。但讀者務必先要搞清楚，抵抗無 鉛焊接的耐熱性與UL所要求的阻燃性（Flame Retardent），兩者似乎類同但卻