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研究生:巫坤星
研究生(外文):Kun-Shin Wu
論文名稱:印刷電路板蝕刻製程設計與可視化驗證實驗
指導教授:蔡錫錚
指導教授(外文):Shyi-Jeng Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:機械工程學系在職專班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:印刷電路板蝕刻機銅膜均勻性水坑效應
外文關鍵詞:printed circuit boardetchingcopper foiluniformitypuddle effect
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有鑒於印刷電路板產業的蝕刻製程中始終存在不同類型的蝕刻問題,其中最重要的莫過於銅膜(俗稱銅皮) 蝕刻後厚度分佈均勻性的問題。尤其目前業界均採取以輸送輪傳送的水平式噴灑蝕刻製程,均面臨銅膜中心位置的水坑效應及板面因接觸滾輪造成板面微細線路刮傷及汙染等問題,嚴重影響製品的整體品質。因此新型的蝕刻製程之開發,有助於改善此一問題。
本論文研究之目標係建立之可視化實驗方法,探討新型蝕刻製程設計參數之關聯性,並以實際蝕刻加以驗證。本研究在定性條件下,先就單噴嘴之噴灑高低速及順、逆轉條件下之結果,進而探討單噴嘴在不同偏心位置之順逆轉下之可視化實驗分析結果及實際蝕刻驗證,最後再以複數噴嘴條件分析與檢討相關參數,最終以實驗所得到之結論建立複數噴嘴製程最佳化設計。經實際蝕刻驗證,最佳化製程之均勻性可達92.1%,可有效改善目前製程品質。同時本研究所建立之可視化實驗方法,也可縮短相關設備的開發設計時間,並降低開發成本,增加市場競爭力。

Several problems are found in the etching process for printed circuit board industry which affect also the design of etching machines. The most important of them is the distribution quality of the etched thickness of the copper foil. In particular, the current transport method in the horizontal etching process is to use conveyor rollers for PCB manufacturing. The problems, such as the puddle effect, the scratches and pollution of PCB`s due to the surface contact with rollers, will seriously affect the overall quality of the follow-up products. It is therefore necessary to develop a new type of etching machine to overcome this problem.
The aim of this thesis is to propose a visualized method for the new etching process to study experimentally the correlation between the recorded imageds and design parameters. Additionally the design parameters are also validated by the accual etching process. In the qualitative conditions, the results from the experiment with a single nozzle spraying in high/low speed and forward/reverse conditions are at first studied. And then the experimental results in the case of the single nozzle in different eccentric positions along the forward/reverse are also used to verify the analysis of actual etching results. At last, the conditions of multiple nozzles and the related parameters are analyzed and discussed.
Finally, according to the conclusions obtained by the study with multiple nozzles, a optimized arrangement design. The uniformity of the optimized process can be up to 92.1%, which can effectively improve the quality of the current process. At the same time, the visualized experimental method established by this research cannot only shorten the design time and reduce the development cost, but also increase the competitiveness for marketing.

摘要 i
Abstract ii
謝誌 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
第 1 章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.2 蝕刻技術發展與問題 1
1.3 研究目的與動機 5
1.4 論文架構 6
第 2 章 電路板蝕刻技術回顧 7
2.1 印刷電路板概論 7
2.2 電路板特性用途分類 8
2.2.1 HDI電路板 8
2.2.2 軟性印刷電路板(軟板) 8
2.2.3 IC基板 9
2.3 製程原理與技術要點 9
2.3.1 電路板製造方式 9
2.3.2 蝕刻均勻性 10
2.3.3 蝕刻因子(Etch Factor) 11
2.3.4 電路板蝕刻反應 12
2.4 水平式蝕刻技術 13
2.4.1 平板式噴嘴(水刀) 13
2.4.2 真空蝕刻(Vacuum Etching ) 14
2.5 立式蝕刻製程技術 15
2.6 立式旋轉蝕刻製程原理 16
2.7 立式旋轉蝕刻製程開發 18
第 3 章 可視化實驗設計與驗證 19
3.1 實驗目的 19
3.2 實驗與驗證設備規畫 19
3.2.1 可視化實驗設備 19
3.2.2 蝕刻驗證設備 21
3.2.3 實驗藥品材料 22
3.2.4 測量分析儀器 23
3.2.5 實驗定性條件 24
3.3 實驗規劃 24
3.3.1 單噴嘴、中心噴灑實驗 25
3.3.2 單噴嘴、偏心噴灑實驗 25
3.3.3 複數噴嘴噴灑實驗 26
第 4 章 實驗數據分析與討論 28
4.1 單噴嘴、中心噴灑實驗 28
4.1.1 可視化觀察實驗結果與討論 28
4.1.2 蝕刻後之銅厚數據及圖形 29
4.2 單噴嘴、偏心噴灑實驗 32
4.2.1 可視化觀察結果與討論 32
4.2.2 蝕刻後之銅厚數據及圖形 35
4.3 複數噴嘴噴灑實驗 37
4.3.1 可視化蝕刻觀察 37
4.3.2 蝕刻後之銅厚數據數據及圖形 39
第 5 章 最佳化設計 41
5.1 噴嘴排列最佳化設計 41
5.2 實驗設定 41
5.3 最佳化噴嘴噴灑可視化觀察 42
5.4 最佳化噴嘴噴灑實際蝕刻驗證 43
第 6 章 結論與未來展望 45
6.1 結論 45
6.2 未來工作 45
參考文獻 47


〔1〕林定皓,高密度印刷電路板技術,台灣電路板協會,桃園,2004。
〔2〕台灣電路板協會,台灣PCB產業技術發展藍圖,台灣電路板協會,桃園,2013。
〔3〕 蘇勝義,電路板濕製程噴灑裝置,中華民國專利證書號數:132411,1998。
〔4〕 蘇勝義, 電路板蝕刻機結構(二) ,中華民國專利證書號數:184811,2001。
〔5〕 黃世達 ,吳寧,蘇紹君,用於濕製程的板材表面處理裝置,中華民國專利證書號數:M448323,2013。
〔6〕白榕生,細線路之蝕刻與濕膜光阻,台灣電路板協會,桃園,2000。
〔7〕台灣電路板協會,「電路板材料供需分析與技術發展趨勢」,台灣電路板協會,桃園,2007。
〔8〕雀部俊樹、石井正人、秋山政憲、加藤凡典,「印刷電路板蝕刻技術」,日刊工業新聞社,2009。
〔9〕林介文,「印刷電路板蝕刻液研究」,國立清華大學,碩士論文,1998。
〔10〕林定皓,「電子構裝載板技術」,台灣電路板協會,桃園,2003。
〔11〕蔡明翰,「印刷電路板蝕刻製程之均勻性改進研究-水坑效應排除與非等向性提昇」,國立清華大學,碩士論文,2007。
〔12〕巫坤星 、呂理榕 、黃世達 ,具有傾斜抽吸方向的噴射裝置,中華民國專利證書號數:M499739,2015。
〔13〕郭明宏,垂直式電路板蝕刻機之改良傳動機構,中華民國專利證書號數:M448878,2013。
〔14〕巫坤星 、呂理榕 、黃世達、蘇紹君 、鍾添達 ,噴射驅動式電路板旋轉載具,中華民國專利證書號數:M499738,2015。
〔15〕巫坤星 、呂理榕 、黃世達、蘇紹君 、鍾添達 ,基板輸送加工之磁力夾持裝置及其輸送加工設備,中華民國專利證書號數:M502245,2015。
〔16〕思沛雅噴霧器材公司產品型錄,2016。
〔17〕台灣中澤(股)公司產品型錄,2016。

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