全新PCB制作工藝流程簡(jiǎn)介演示幻燈片

PCB制作工藝,MINGHELV,單雙面板工藝流程簡(jiǎn)介,2007年8月6日,印制電路板流程培訓(xùn)教材,第一部分印制板概述,.印制電路板概述.印制電路板加工流程.印制板缺陷及原因分析.印制電路技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展,印制電路板大綱,印制電路板概述,印制電路板概述,一、PCB扮演的角色PCB的功能為提供完成第一層級(jí)構(gòu)裝的組件與其它必須的電子電路零件接合的基地，以組成一個(gè)具特定功能的模塊或成品。所以PCB在整個(gè)電子產(chǎn)品中，扮演了整合連結(jié)總其成所有功能的角色.圖一是電子構(gòu)裝層級(jí)區(qū)分示意。,印制電路板概述,印制電路板概述,單面板,雙面板,多層板,硬板,軟硬板,通孔板,埋孔板,盲孔板,硬度性能,PCB分類,孔的導(dǎo)通狀態(tài),表面制作,結(jié)構(gòu),軟板,碳油板,ENTEK板,噴錫板,鍍金板,沉錫板,金手指板,沉金板,印制電路板概述,二、PCB種類A.以材質(zhì)分a.有機(jī)材質(zhì)酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂、Polyimide(聚酰亞胺)、BT/Epoxy等皆屬之。b.無(wú)機(jī)材質(zhì)鋁、Copper-invar（鋼）-copper、ceramic(陶瓷)等皆屬之。主要取其散熱功能。,印制電路板概述,B.以成品軟硬區(qū)分硬板RigidPCB軟板FlexiblePCB見圖1.3軟硬板Rigid-FlexPCB見圖1.4,印制電路板概述,C.以結(jié)構(gòu)分a.單面板見圖1.5b.雙面板見圖1.6,印制電路板概述,c.多層板見圖1.7,印制電路板概述,D.依用途分：通信/耗用性電子/軍用/計(jì)算機(jī)/半導(dǎo)體/電測(cè)板,見圖1.8BGA.另有一種射出成型的立體PCB，使用少。,印制電路板概述,E.依表面制作分HotAirLevelling噴錫Goldfingerboard金手指板Carbonoilboard碳油板Auplatingboard鍍金板Entek（防氧化）板ImmersionAuboard沉金板ImmersionTin沉錫板ImmersionSilver沉銀板,印制電路板概述,三、基材基材（CCL-CopperCladLaminate)工業(yè)是一種材料的基礎(chǔ)工業(yè)，是由介電層（樹脂Resin，玻璃纖維Glassfiber），及高純度的導(dǎo)體(銅箔Copperfoil)二者所構(gòu)成的復(fù)合材料（Compositematerial），,印制電路板概述,CopperFoil,Prepreg,銅箔類型：1/4OZ；1/3OZ；1/2OZ；1OZ；2OZ；3OZ等P片類型：106、2116、1080、7628、2113等,印制電路板概述,樹脂Resin目前已使用于線路板之樹脂類別很多,如酚醛樹脂（Phenolic）、環(huán)氧樹脂（Epoxy）、聚亞醯胺樹脂（Polyimide）、聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，簡(jiǎn)稱PTFE或稱TEFLON），B一三氮樹脂（BismaleimideTriazine簡(jiǎn)稱BT）等皆為熱固型的樹脂（ThermosettedPlasticResin）。,印制電路板概述,環(huán)氧樹脂EpoxyResin是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材。在液態(tài)時(shí)稱為清漆或稱凡立水（Varnish)或稱為A-stage，玻璃布在浸膠半干成膠片后再經(jīng)高溫軟化液化而呈現(xiàn)粘著性而用于雙面基板制作或多層板之壓合用稱B-stageprepreg,經(jīng)此壓合再硬化而無(wú)法回復(fù)之最終狀態(tài)稱為C-stage。,印制電路板概述,傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的組成及其性質(zhì)用于基板之環(huán)氧樹脂之單體一向都是BisphenolA及Epichlorohydrin用dicy做為架橋劑所形成的聚合物。為了通過燃性試驗(yàn)(Flammabilitytest),將上述仍在液態(tài)的樹脂再與Tetrabromo-BisphenolA反應(yīng)而成為最熟知FR-4傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂。,印制電路板概述,傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的組成及其性質(zhì)現(xiàn)將產(chǎn)品之主要成份列于后:單體-BisphenolA,Epichlorohydrin架橋劑(即硬化劑)-雙氰Dicyandiamide簡(jiǎn)稱Dicy速化劑(Accelerator)-Benzyl-Dimethylamine(BDMA)及2-Methylimidazole(2-MI)溶劑-Ethyleneglycolmonomethylether(EGMME)Dimethylformamide(DMF)及稀釋劑Acetone,MEK。填充劑(Additive)-碳酸鈣、硅化物、及氫氧化鋁或化物等增加難燃效果。填充劑可調(diào)整其Tg.,印制電路板概述,玻璃纖維前言玻璃纖維(Fiberglass)在PCB基板中的功用，是作為補(bǔ)強(qiáng)材料?；宓难a(bǔ)強(qiáng)材料尚有其它種，如紙質(zhì)基板的紙材，Kelvar(Polyamide聚醯胺)纖維，以及石英(Quartz)纖維。玻璃(Glass)本身是一種混合物，它是一些無(wú)機(jī)物經(jīng)高溫融熔合而成，再經(jīng)抽絲冷卻而成一種非結(jié)晶結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬物體。,印制電路板概述,玻璃纖維布玻璃纖維的制成可分兩種連續(xù)式(Continuous)的纖維不連續(xù)式(discontinuous)的纖維前者即用于織成玻璃布(Fabric)，后者則做成片狀之玻璃席(Mat)。FR4等基材，即是使用前者，CEM3基材，則采用后者玻璃席。,印制電路板概述,玻璃纖維的特性按組成的不同，玻璃的等級(jí)可分四種商品：A級(jí)-高堿性C級(jí)-抗化性E級(jí)-電子用途S級(jí)-高強(qiáng)度電路板中所用的是E級(jí)玻璃，主要是其介電性質(zhì)優(yōu)于其它三種。,印制電路板概述,玻璃纖維一些共同的特性如下所述：a.高強(qiáng)度與其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強(qiáng)度。在某些應(yīng)用上，其強(qiáng)度/重量比甚至超過鐵絲。b.抗熱與火玻璃纖維為無(wú)機(jī)物，因此不會(huì)燃燒。c.抗化性可耐大部份的化學(xué)品，也不為霉菌，細(xì)菌的滲入及昆蟲的功擊。,印制電路板概述,玻璃纖維一些共同的特性如下所述d.防潮玻璃并不吸水，即使在很潮濕的環(huán)境，依然保持它的機(jī)械強(qiáng)度。e.熱性質(zhì)玻纖有很低的線性膨脹系數(shù)，及高的熱導(dǎo)系數(shù)因此在高溫環(huán)境下有極佳的表現(xiàn)。f.電性由于玻璃纖維的不導(dǎo)電性，是一個(gè)很好的絕緣物質(zhì)的選擇。,印制電路板概述,PCB基材所選擇使用的E級(jí)玻璃，最主要的非常優(yōu)秀的抗水性。因此在非常潮濕，惡劣的環(huán)境下，仍然保持有非常好的電性及物性一如尺寸穩(wěn)定度。,印制電路板概述,銅箔分類電解銅箔：涂膠箔（用于紙基板）、表面處理箔（用于玻纖布板）壓延銅箔：用于撓性板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,印制電路板流程培訓(xùn)教材,第二部分印制板加工流程內(nèi)層制作,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層制作,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,InnerDryFilm內(nèi)層干菲林,AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè),InnerEtching內(nèi)層蝕板,內(nèi)層制作,OxideReplacement棕化,or,1.內(nèi)層線路（圖像轉(zhuǎn)移）1-1.作用及原理利用UV光照射，在曝光區(qū)域抗蝕劑中的感光起始劑吸收光子分解成游離基，游離基引發(fā)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于稀堿的空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)，而未曝光部分因未發(fā)生反應(yīng)可溶于稀堿。利用二者在同種溶液中具有不同的溶解性能從而將底片上設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移到基板上，即圖像轉(zhuǎn)移。,固態(tài)抗蝕劑-干膜結(jié)構(gòu)圖,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層制作,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層制作,圖像轉(zhuǎn)移基本原理圖（以干膜成像法為例）,前處理,壓膜,干膜,Cu面,曝光,底片，白色表示曝光部分,顯影,蝕刻,去膜,曝光區(qū)域，感光單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，不溶于弱堿,圖像轉(zhuǎn)移完成,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層制作,1-2.流程對(duì)干膜成像法，其生產(chǎn)流程為：前處理壓膜曝光顯影蝕刻去膜液態(tài)感光法生產(chǎn)流程：1-3.前處理1-3-1.前處理的作用：去除銅表面的油脂，氧化層等雜質(zhì)。1-3-2.前處理方式：A.噴砂研磨法B.化學(xué)處理法C.機(jī)械研磨法1-3-3.化學(xué)處理法的基本原理：以化學(xué)物質(zhì)如SPS等酸性物質(zhì)均勻咬蝕銅表面，去除銅表面的油脂及氧化物等雜質(zhì),印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,化學(xué)清洗用堿溶液去除銅表面的油污、指印及其它有機(jī)污物。然后用酸性溶液去除氧化層和原銅基材上為防止銅被氧化的保護(hù)涂層，最后再進(jìn)行微蝕處理以得到與干膜具有優(yōu)良粘附性能的充分粗化的表面。,內(nèi)層干菲林,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,轆干膜（貼膜）先從干膜上剝下聚乙烯保護(hù)膜，然后在加熱加壓的條件下將干膜抗蝕劑粘貼在覆銅箔板上。干膜中的抗蝕劑層受熱后變軟，流動(dòng)性增加，借助于熱壓輥的壓力和抗蝕劑中粘結(jié)劑的作用完成貼膜。轆干膜三要素：壓力、溫度、傳送速度。,內(nèi)層干菲林,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,干膜曝光原理在紫外光照射下，光引發(fā)劑吸收了光能分解成游離基，游離基再引發(fā)光聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)后形成不溶于稀堿溶液的立體型大分子結(jié)構(gòu)。,內(nèi)層干菲林,顯影的原理感光膜中未曝光部分的活性基團(tuán)與稀堿溶液反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)而溶解下來(lái)，從而把未曝光的部分溶解下來(lái)，而曝光部分的干膜不被溶解。,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層蝕刻內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移制程中，D/F或油墨是作為抗蝕刻，有抗電鍍之用或抗蝕刻之用。因此大部份選擇酸性蝕刻。,內(nèi)層蝕刻,常見問題蝕刻不盡線幼開路短路,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層設(shè)計(jì)最小線寬/線距,內(nèi)層蝕刻,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,黑化/棕化原理對(duì)銅表面進(jìn)行化學(xué)氧化或黑化，使其表面生成一層氧化物（黑色的氧化銅或棕色的氧化亞銅或兩者的混合物)，以進(jìn)一步增加比表面，提高粘結(jié)力。,內(nèi)層氧化,棕化與黑化的比較黑化層較厚,經(jīng)PTH后常會(huì)發(fā)生粉紅圈(Pinkring),這是因PTH中的微蝕或活化或速化液攻入黑化層而將之還原露出原銅色之故。棕化層則因厚度很薄.較不會(huì)生成粉紅圈。,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,定位系統(tǒng)PINLAM有銷釘定位MASSLAM無(wú)銷釘定位X射線打靶定位法熔合定位法,內(nèi)層排板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,PinLam理論此方法的原理極為簡(jiǎn)單，內(nèi)層預(yù)先沖出4個(gè)Slot孔，見圖4.5，包括底片，prepreq都沿用此沖孔系統(tǒng)，此4個(gè)SLOT孔，相對(duì)兩組，有一組不對(duì)稱，可防止套反。每個(gè)SLOT孔當(dāng)置放圓PIN后，因受溫壓會(huì)有變形時(shí)，仍能自由的左右、上下伸展，但中心不變，故不會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生。待冷卻，壓力釋放后，又回復(fù)原尺寸，是一頗佳的對(duì)位系統(tǒng)。,內(nèi)層排板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,內(nèi)層排板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,FoilLamination,CoreLamination,排板(以6層板為例）,表示基材,表示P片,內(nèi)層排板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,排板壓板方式一般區(qū)分兩種:一是Core-lamination,一是Foil-lamination，,內(nèi)層排板,壓板,1.制程目的將銅箔、PP、內(nèi)層線路板壓合成多層板。2.主要設(shè)備黑化（棕化）線、壓機(jī)、剖半機(jī)、打靶機(jī)等3.生產(chǎn)流程,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,壓板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,壓板將銅箔(CopperFoil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)后的內(nèi)層線路板按客戶要求排板,壓合成多層板。,壓板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,曲翹產(chǎn)生原因排板結(jié)構(gòu)不對(duì)稱因芯板與P片的張數(shù)及厚度上下不對(duì)稱，產(chǎn)生不平衡的應(yīng)力。結(jié)構(gòu)應(yīng)力多層板P/P與芯板之經(jīng)緯方向未按經(jīng)對(duì)經(jīng)、緯對(duì)緯的原則疊壓，則結(jié)構(gòu)應(yīng)力會(huì)造成板翹曲。熱應(yīng)力造成板翹壓合后冷卻速度過快，板內(nèi)之熱應(yīng)力無(wú)法釋放完全而造成板翹值過大。,壓板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,板子外部應(yīng)力此種狀況是發(fā)生在壓合后各種制程,如鉆孔,電鍍,烘烤,噴錫等流程。玻纖布的結(jié)構(gòu)玻纖布織造均勻度、緯紗歪斜、張力大小，對(duì)基板的板彎、板翹會(huì)造成影響。,壓板,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,4-1.制程作用為后續(xù)各層次間的導(dǎo)通提供橋梁，同時(shí)鉆出后制程的對(duì)位孔。4-2.主要設(shè)備上PIN機(jī)、鉆孔機(jī)、研磨機(jī)4-2.生產(chǎn)流程上PIN即將幾片板子用PIN針固定于一起，可提升鉆孔產(chǎn)能，并為鉆孔時(shí)提供定位點(diǎn)。,進(jìn)料檢驗(yàn),上PIN,鉆孔,下PIN,抽檢,下制程,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,鉆孔,1.一次銅1-1.制程目的將孔壁鍍上銅使之實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通的功能1-2.主要設(shè)備SHADOW線、DESMEAR線、電鍍槽等1-2.生產(chǎn)流程及作用詳見下表,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,2-1.制程目的制作外層線路，以達(dá)電性的完整。2-2.主要生產(chǎn)設(shè)備前處理線、壓膜機(jī)、曝光機(jī)、顯影線2-3.生產(chǎn)流程因外層線路制作原理與內(nèi)層線路同，故在此不再?gòu)?fù)述,出貨,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,3.二次銅,3-1.制程目的線路電鍍，增加銅厚3-2.主要設(shè)備二銅自動(dòng)電鍍線3-3.生產(chǎn)流程,銅面前處理（脫脂水洗微蝕水洗酸浸）鍍銅鍍錫(鉛),3-4.鍍銅基本原理掛于陰極上的PCB板在電流作用下將游離于硫酸銅溶液中的銅離子吸附于板面，沉積并形成一層光滑致密的鍍層。,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,4.蝕刻剝錫,4-1.制程目的與作用蝕刻出線路，并將鍍上的錫剝?nèi)ィ罱K完成外層線路的制作。4-2.主要生產(chǎn)設(shè)備蝕刻線4-3.生產(chǎn)流程,去膜（去膜液：稀堿K0H或NaOH）線路蝕刻（堿性蝕刻，蝕刻液：氨水）剝錫(鉛)（溶液成分：主要為HNO3，H2O2）,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,5.外層檢驗(yàn),原理：業(yè)界一般使用“自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)CCD及Laser兩種。前者主要是利用鹵素?zé)敉ü饩€，針對(duì)板面未黑化的銅面，利用其反光效果進(jìn)行斷、短路的判讀，應(yīng)用于黑化前的內(nèi)層或綠漆前的外層。后者LaserAOI主要是針對(duì)板面的基材部份，利用對(duì)基材(成銅面)反射后產(chǎn)螢光在強(qiáng)弱上的不同，而加以判讀。主要生產(chǎn)設(shè)備：AOI測(cè)試機(jī)生產(chǎn)流程：上板測(cè)試找點(diǎn)、修補(bǔ)重測(cè)出貨,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,三、表面處理,表面處理主要為阻焊劑的涂覆以及印字，同時(shí)依據(jù)客戶要求進(jìn)行相應(yīng)的浸金、噴錫、護(hù)銅等表面處理。1.綠漆（阻焊劑的涂覆）其作用為防止焊接時(shí)出現(xiàn)線路搭橋的缺點(diǎn)，提供長(zhǎng)時(shí)間的電氣環(huán)境和抗化學(xué)保護(hù)，同時(shí)起絕緣作用。1-1.主要生產(chǎn)設(shè)備前處理線、淋幕機(jī)、烘箱、曝光機(jī)、顯影線等1-2.生產(chǎn)流程,前處理淋幕烘烤翻面淋幕烘烤曝光顯影熱固化或UV固化1-2-1.前處理A.目的：除去板面上的氧化物、油脂和雜質(zhì)，清潔并粗化板面，使之與油墨有良好的結(jié)合力。,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,B.前處理的方式：為防止損傷線路，主要以化學(xué)方式處理，如采用SPS+刷磨處理；也可采用Pumice的方式。但后者成本較高。1-2-2.淋幕A.目的：將油墨涂布于板面上。B.方式：主要采用簾幕涂布的方式C.綠漆主要成分（1）光引發(fā)劑（提供自由基）（2）感光單體，其起主要作用的官能團(tuán)為（3）固化劑，主要為胺類和酸酐類物質(zhì)（4）添加劑和溶劑（控制黏度）,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,1-2-3.烘烤A.目的：因油墨為液態(tài)，淋幕后須烘烤固化。1-2-4.曝光、顯影其作用為進(jìn)行影象轉(zhuǎn)移，原理同內(nèi)層線路制作。顯影液同樣可用弱堿NaCO3溶液。1-2-5.UV固化其目的主要使油墨進(jìn)一步充分的發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使之充分固化。,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,2.印字,2-1.主要目的依客戶要求在板面上印上相應(yīng)的字符。2-2.主要生產(chǎn)設(shè)備印字機(jī)2-3.生產(chǎn)流程：準(zhǔn)備網(wǎng)板(部分地方可下墨,通過刮刀將印字油墨從可下墨地方擠出,印成客人所需要的字符)UV(固化印字油墨),若兩面均需印字,則重復(fù)做另一面.,印制電路板制作流程簡(jiǎn)介,外層制作流程,3.浸金,3-1.制程目的依