印制電路技術基礎

1、印制電路技術基礎印制電路技術基礎 印制電路技術基礎印制電路技術基礎 孫俊杰孫俊杰 2008072520080725 內容概要內容概要 印制電路板的功能和地位印制電路板的功能和地位（5min） 印制電路板的分類印制電路板的分類（5min） 印制電路板用基材介紹印制電路板用基材介紹（5min） 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述（5min） 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流程（90min） 印制電路板常用術語介紹印制電路板常用術語介紹（15min） 印制電路板常用計量單位介紹印制電路板常用計量單位介紹（10min） Q/A（20min） 印制電路板的功能和地位印制電路板的功能和地位 印

2、制電路板，即印制電路板，即The Printed Circuit BoardThe Printed Circuit Board，簡寫簡寫PCBPCB。 發(fā)展歷史：發(fā)展歷史： 印制電路概念于印制電路概念于19361936年由英國年由英國EislerEisler博士提出，且首創(chuàng)了銅箔腐蝕法工博士提出，且首創(chuàng)了銅箔腐蝕法工 藝；在二次世界大戰(zhàn)中，美國利用該工藝技術制造印制板用于軍事電子裝置中，藝；在二次世界大戰(zhàn)中，美國利用該工藝技術制造印制板用于軍事電子裝置中， 獲得了成功，才引起電子制造商的重視；獲得了成功，才引起電子制造商的重視； 19531953年出現(xiàn)了雙面板，并采用電鍍工藝使兩面導線互連；年

3、出現(xiàn)了雙面板，并采用電鍍工藝使兩面導線互連； 19601960年出現(xiàn)了多層板；年出現(xiàn)了多層板； 19901990年出現(xiàn)了積層多層板；年出現(xiàn)了積層多層板； 19901990年代末出現(xiàn)了埋置無源元件板。年代末出現(xiàn)了埋置無源元件板。 印制電路板的主要功能：印制電路板的主要功能： 支撐電路元件和互連電路元件，即支撐和互連兩大作用。支撐電路元件和互連電路元件，即支撐和互連兩大作用。 隨著埋電容、埋電阻隨著埋電容、埋電阻PCBPCB板的出現(xiàn)，也起電路元件的作用。板的出現(xiàn)，也起電路元件的作用。 產(chǎn)業(yè)地位：產(chǎn)業(yè)地位： 在電子元器件產(chǎn)品中印制板產(chǎn)值僅次于半導體集成電路產(chǎn)業(yè)而列第二位。在電子元器件產(chǎn)品中印制板產(chǎn)值

4、僅次于半導體集成電路產(chǎn)業(yè)而列第二位。 內容概要內容概要 印制電路板的功能和地位印制電路板的功能和地位 印制電路板的分類印制電路板的分類 印制電路板用基材介紹印制電路板用基材介紹 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流程 印制電路板常用術語介紹印制電路板常用術語介紹 印制電路板常用計量單位介紹印制電路板常用計量單位介紹 印制電路板的分類印制電路板的分類 印制板一般按三種方式分類：以用途分類，以基材分類，以結構分類。印制板一般按三種方式分類：以用途分類，以基材分類，以結構分類。 按用途分：按用途分： 工業(yè)類工業(yè)類( (交換機、基站）交換機、基站）、消費類（

5、手機、電視機、消費類（手機、電視機、MP3MP3）、）、航空航天類航空航天類 （火箭、導彈、空間站）（火箭、導彈、空間站） 按基材分：按基材分： 環(huán)氧玻璃布板、聚四氟乙烯板、陶瓷基板、金屬基板、酚醛紙基板環(huán)氧玻璃布板、聚四氟乙烯板、陶瓷基板、金屬基板、酚醛紙基板 按結構分：按結構分： 剛性板（單面板、雙面板、多層板、埋盲孔板）、撓性板（單面板、雙剛性板（單面板、雙面板、多層板、埋盲孔板）、撓性板（單面板、雙 面板、多層板）、剛撓結合板。面板、多層板）、剛撓結合板。 內容概要內容概要 印制電路板的功能和地位印制電路板的功能和地位 印制電路板的分類印制電路板的分類 印制電路板用基材介紹印制電路板用

6、基材介紹 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流程 印制電路板常用術語介紹印制電路板常用術語介紹 印制電路板常用計量單位介紹印制電路板常用計量單位介紹 印制電路板用基材介紹印制電路板用基材介紹 基材分類：基材分類： 單、雙面單、雙面PCBPCB用基板材料（覆銅箔層壓板，簡稱為覆銅板，用基板材料（覆銅箔層壓板，簡稱為覆銅板， 英文縮寫為英文縮寫為 CCLCCL）；）；多層多層PCBPCB用基板材料（內芯薄型覆銅板、半固化片等）。用基板材料（內芯薄型覆銅板、半固化片等）。 基材在基材在PCB中的作用：中的作用： 基材擔負著導電、絕緣和支撐三方面功能，且基材

7、擔負著導電、絕緣和支撐三方面功能，且PCBPCB的性能、質量、制造中的性能、質量、制造中 的可加工性、制造成本、制造水平等，在很大程度上取決于基板材料。的可加工性、制造成本、制造水平等，在很大程度上取決于基板材料。 基材的結構：基材的結構： 常用常用FR4FR4覆銅板包括以下幾部分：覆銅板包括以下幾部分：A A、玻璃纖維布玻璃纖維布 B B、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 C C、銅箔銅箔 內容概要內容概要 印制電路板的功能和地位印制電路板的功能和地位 印制電路板的分類印制電路板的分類 印制電路板用基材介紹印制電路板用基材介紹 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流

8、程 印制電路板常用術語介紹印制電路板常用術語介紹 印制電路板常用計量單位介紹印制電路板常用計量單位介紹 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述 電子設備的設計程序：電子設備的設計程序： 確定設備規(guī)格/產(chǎn)品功能/檔次結構設計電路圖設計印制板設 計印制板制造裝配/測試 印制板設計：印制板設計：將電原理圖（邏輯圖）轉換成線路圖（電路圖）。 印制板設計考量因素：印制板設計考量因素： 功能性（支撐/互連/電路元件）、可靠性、可加工性、經(jīng)濟性。 設計中的技術因素：設計中的技術因素： 板的結構類型（剛性/層數(shù)等）、基材的類型、外形尺寸、元器件布局、 線路布設、表面涂覆方式。 內容概要內容概要 印制電路板的

9、功能和地位印制電路板的功能和地位 印制電路板的分類印制電路板的分類 印制電路板用基材介紹印制電路板用基材介紹 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流程 印制電路板常用術語介紹印制電路板常用術語介紹 印制電路板常用計量單位介紹印制電路板常用計量單位介紹 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流程 常規(guī)多層板流程（僅指圖形電鍍工藝）：常規(guī)多層板流程（僅指圖形電鍍工藝）： 內層下料內層圖形內層蝕刻沖定位孔內層檢查棕 化/黑化（配板）疊板層壓鉆靶標銑邊鉆孔沉 銅加厚電鍍外層圖形圖形電鍍外層蝕刻阻焊印刷印 字符表面涂覆（V刻）外形銑電測成品檢驗終 審包裝 圖形電鍍

10、工藝圖形電鍍工藝 Vs 掩孔蝕刻工藝：掩孔蝕刻工藝：堿性蝕刻 Vs 酸性蝕刻 特殊工藝流程：特殊工藝流程： 埋盲孔板：一次或多次內層鉆孔、層壓 POFV板：塞孔電鍍 混壓板：一種或多種基材混合設計在同一款PCB中。 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（1） 內層圖形加工介紹內層圖形加工介紹 內層圖形流程：內層圖形流程： 前處理前處理 壓膜壓膜曝光曝光DESDES裁板裁板 裁板裁板(BOARD CUT):(BOARD CUT): 目的目的: : 依設計規(guī)劃要求（MI）,將基板材料裁切成所需尺寸 主要原物料主要原物料: :基板;開料鋸片 注意事項注意事項: : 基板規(guī)格，如銅厚H/H;1o

11、z/1oz;2oz/2oz、板厚 經(jīng)緯向 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（2） 內層圖形加工介紹內層圖形加工介紹 前處理前處理(PRETREAT):(PRETREAT): 目的目的: : 去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利于后續(xù)的壓膜制程 主要用料：主要用料：刷輪或硫酸雙氧水或其它氧化劑 壓膜壓膜: : 目的目的: : 將經(jīng)處理的基板銅面透過熱壓方式貼上抗蝕膜 主要原物料主要原物料: :干膜(Dry Film)或濕膜 水溶性膜主要是由于其組成中含有機酸根，會 與強堿反應使成為有機酸的鹽類，可被水溶掉。 壓膜前壓膜前 壓膜后壓膜后 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（3

12、） 內層圖形加工介紹內層圖形加工介紹 曝光曝光(EXPOSURE):(EXPOSURE): 目的目的: : 經(jīng)UV光源作用將原始底片上的圖像轉移到感光 底板上 主要原物料主要原物料: :底片 內層所用底片為負片,即白色透光部分發(fā)生光聚 合反應, 黑色部分則因不透光,不發(fā)生反應,圖 形電鍍外層所用底片剛好與內層相反,底片為正 片。 UV光光 曝光前曝光前 曝光后曝光后 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（4） 內層圖形加工介紹內層圖形加工介紹 顯影顯影(DEVELOPING):(DEVELOPING): 目的目的: : 用堿液將未發(fā)生化學反應的干膜部分 沖掉 主要原物料主要原物料: :N

13、aNa2 2COCO3 3 將未發(fā)生聚合反應的干膜沖掉,而發(fā) 生聚合反應的干膜則保留在板面上作 為抗蝕保護層 顯影后顯影后 顯影前顯影前 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（5） 內層圖形加工介紹內層圖形加工介紹 蝕刻蝕刻(ETCHING):(ETCHING): 目的目的: : 利用藥液將顯影后露出的銅蝕掉,形成 內層線路圖形 主要原物料主要原物料: :蝕刻藥液(NaClO3和CuCl2) 蝕刻后蝕刻后 蝕刻前蝕刻前 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（6） 內層圖形加工介紹內層圖形加工介紹 去膜去膜(STRIP):(STRIP): 目的目的: : 利用強堿將保護銅面的抗蝕層剝

14、掉, 露出線路圖形 主要原物料主要原物料: :NaOH 去膜后去膜后 去膜前去膜前 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（7） CCDCCD沖定位孔沖定位孔: : 目的目的: : 利用CCD對位沖出后續(xù)層間定位用的定位工具孔（鉚釘孔、銷釘孔等） 注意事項注意事項: : CCD沖孔精度直接影響層間對準度,故機臺精度定期確認非常重要。 全稱為Automatic Optical Inspection，自動光學檢測 目的：目的： 通過光學反射原理將圖像回饋至設備，與設定的邏輯判斷原則或資料 圖形相比較，找出缺點位置 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（8） 棕化棕化/ /黑化黑化: :

15、目的目的: : (1)粗化銅面,增加與樹脂接觸的表面積 (2)增加銅面對流動樹脂的濕潤性 (3)使銅面鈍化,避免發(fā)生不良反應 主要原物料主要原物料: :棕化/黑化藥液 配板（預定位）配板（預定位） 目的目的: : 利用鉚釘或熱熔將多張內層板對位準確地釘在 一起,以避免后續(xù)加工時產(chǎn)生層間滑移 主要原物料主要原物料: :鉚釘;P/P P/P(PREPREG):P/P(PREPREG):由樹脂和玻璃纖維布組成,據(jù) 玻璃布種類可分為1080;2116;7628等幾種 2L 3L 4L 5L 鉚釘鉚釘 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（9） 疊板疊板: : 目的目的: : 將預疊合好之板疊成待

16、壓“三明治”形式 Layer 1 Layer 2 Layer 3 Layer 4 Layer 5 Layer 6 Layer 1 Layer 2 Layer 3 Layer 4 Layer 5 Layer 6 鉚釘定位鉚釘定位銷釘銷釘/四槽定位四槽定位 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（10） 層壓層壓 目的目的: :通過熱壓方式將疊合板壓成多層板 主要原物料主要原物料: :牛皮紙;鋼板 牛皮紙的作用：牛皮紙的作用： 緩沖壓力 緩沖熱傳遞速率 隔離鋼板隔離鋼板 壓力壓力 牛皮紙牛皮紙 承載盤承載盤 熱盤熱盤 可疊很多層可疊很多層 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（11） 鉆

17、靶標、銑邊鉆靶標、銑邊: : 目的目的: : 經(jīng)銑邊、打靶、 磨邊等工序對壓合后的多層板進行初步外形處理，以便后工 序品質控制及提供后工序加工用工具孔。 主要原物料主要原物料: :鉆頭;銑刀 鉆靶標的作用：鉆靶標的作用：為后工序提供定位孔，同時實現(xiàn)內層與外層之間的準確對位。 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（12） 鉆孔鉆孔: : 目的目的: : 在板面上鉆出層與層之間線路連接的導通孔（非金屬化） 主要原物料主要原物料: :鉆頭鉆頭; ;蓋板蓋板; ;墊板墊板 鉆頭:碳化鎢,鈷及有機黏著劑組合而成 蓋板:主要為鋁片,在制程中起鉆頭定位、散熱、減少毛頭、防壓力腳壓傷作用 墊板:主要為復

18、合板,在制程中起保護鉆機臺面、防出口性毛頭、降低鉆針溫度 及清潔鉆針溝槽膠渣作用 鋁蓋板鋁蓋板 墊板墊板 鉆頭鉆頭 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（13） 去毛去毛刺刺( (Deburr):Deburr): 毛刺形成原因:鉆孔后孔邊緣的未切斷的銅絲及未切斷的玻璃布 目的:去除孔邊緣的毛刺，,防止鍍孔不良 重要的原物料：刷輪 去去鉆污鉆污( (Desmear):Desmear): 鉆污形成原因: 鉆孔時造成的高溫超過玻璃化轉換溫度 (Tg溫度),而形成融熔狀,產(chǎn)生膠渣 Desmear之目的:裸露出各層需互連的銅環(huán)，另膨松劑可 改善孔壁結構，增強電鍍銅附著力。 重要的原物料：KMnO4

19、(除膠劑) 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（14） 沉銅沉銅/ /化化學銅學銅( (PTH)PTH) 化學銅之目的: 通過化學沉積方式在 孔內及板表面沉積上厚度為0.3-0.5微米的 化學銅。 重要原物料： 活化鈀，電鍍液 加厚鍍銅加厚鍍銅 加厚銅目的:鍍上5um厚度的銅以保護僅有 的0.5um厚度的化學銅不被后制程破壞造成 孔斷裂。 重要原物料:銅球（陽極） PTH 一次銅一次銅 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（15） （圖形電鍍工藝下的）外層圖形加工介紹（圖形電鍍工藝下的）外層圖形加工介紹 外層圖形流程：外層圖形流程： 前處理前處理壓膜壓膜曝光曝光 顯影顯影 前處理

20、、壓膜基本同內層圖形前處理、壓膜基本同內層圖形 曝光曝光( (Exposure):Exposure): 目的目的: : 通過曝光轉移在干膜上 曝出客戶所需的線路 重要物料：重要物料：底片 外層所用底片與內層相反， 為正片，底片黑色為線路，白 色為底板(白底黑線) 白色的部分紫外光透射過去 ，干膜發(fā)生聚合反應，不能被 顯影液洗掉 干干膜膜 底片底片 UV光光 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（16） （圖形電鍍工藝下的）外層圖形加工介紹（圖形電鍍工藝下的）外層圖形加工介紹 顯顯影影( (Developing):Developing): 制制程目的程目的: : 把尚未發(fā)生聚合反應 的區(qū)域

21、用顯像液將其沖洗掉,已感光 部分則因已發(fā)生聚合反應洗不掉而留 在銅面上成為蝕刻或電鍍之阻劑膜. 重要原物料：重要原物料：弱堿(Na2CO3) 一次銅一次銅 干膜干膜 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（17） 圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹 圖形電鍍及外層蝕刻流程：圖形電鍍及外層蝕刻流程： 鍍銅鍍銅剝膜剝膜線線路路蝕刻蝕刻去錫去錫鍍錫鍍錫 圖形電鍍銅圖形電鍍銅: : 目的目的: :將顯影后裸露銅面的厚 度加厚,以達到客戶所要求的最 終銅厚，相對加厚鍍銅屬選擇性 鍍銅。 重要原物料：重要原物料：銅球（陽極） 干膜干膜二次銅二次銅 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工

22、藝流程（18） 圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹 鍍錫鍍錫: : 目的目的: :在鍍完銅的表面鍍 上一層錫，做為蝕刻時的保護 劑 重要原物料：重要原物料：錫棒 乾膜乾膜二次銅二次銅 保護層保護層- -錫層錫層 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（19） 圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹 去去膜膜: : 目的目的: :將抗電鍍用途之干膜以藥 水剝除 重要原物料重要原物料: :去膜液（NaOH) 線線路路蝕刻蝕刻: : 目的目的: :將非導體部分的銅蝕刻 重要原物料：重要原物料：蝕刻液(氨水) 二次銅二次銅 保護層保護層- -錫層錫層 二次銅二次銅

23、保護層保護層- -錫層錫層 底板底板 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（20） 圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹圖形電鍍及外層蝕刻加工介紹 去錫去錫: : 目的目的: :將導體部分上面起保護 作用的錫去除 二次銅二次銅 底板底板 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（21） 外層檢驗：外層檢驗： 通過檢驗的方式，將一些不良品挑出，降低制造成本 收集品質資訊，及時反饋，避免大量的異常產(chǎn)生 與內層檢驗的不同點：有孔、板件為多層，檢驗項目更多。 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（22） 絲印綠油絲印綠油( (Solder Mask)Solder Mask) 目的：目的： A.防焊

24、： 防止波焊時造成的短路，并節(jié)省焊錫用量 B.護板：防止線路被濕氣、各種電解質及外來的機械力所傷害 C.絕緣：由于板子愈來愈小，線路間距愈來愈窄，所以對防焊漆絕緣性質 的要求也越來越高 原理：影像轉移原理：影像轉移（同內層圖形） 主要原物料：油墨 流程：流程： 預烘烤 印刷 前處理 曝光 顯影 后固化（烘烤） S/MS/M 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（23） 前處理、曝光、顯影基本同內層圖形。前處理、曝光、顯影基本同內層圖形。 油墨印刷油墨印刷 目的：目的：利用絲網(wǎng)上圖案，將油墨準確的印刷在板子上。 主要原物料：主要原物料：油墨 常用的印刷方式：常用的印刷方式： A 絲網(wǎng)印刷型

25、（Screen Printing) B 噴涂型 (Spray Coating) C 滾涂型 (Roller Coating) 預烘預烘( (Pre-baking)Pre-baking) 目的目的: :趕走油墨內的溶劑，使油墨部分硬化，不致在進行曝光時粘底片。 后固化（后固化（P Post Baking)ost Baking) 使油墨內環(huán)氧樹脂徹底硬化。 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（24） 絲印字符（絲印字符（Component Mask)Component Mask) 目的：利于維修和識別 原理：印刷及烘烤 主要原物料：字符油墨 工藝方式：兩面印，印一面烘烤后再印另一面并再烘烤

26、。 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（25） 表面涂覆（表面涂覆（Surface Finish)Surface Finish) 目的：提供里良好的焊接界面，提高焊接可靠性 幾種表面涂覆工藝方式： A 化金 (Immersion Gold) ENIG：在銅面上利用置換反應形成一層 很薄的鎳金層（厚度一般為2-5um) B 化錫（Immersion Tin) /化銀（Immersion Silver) ：化學反應沉積。 C 噴錫 (Hot Air Solder Leveling) HASL：高溫下的錫鉛棒（63/37）均勻涂 布。 D 抗氧化 （ Organic Solderabilit

27、y Preservatives）OSP:化學沉積涂布有機物。 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（26） 外形外形 目的：讓板子裁切成客戶所需規(guī)格尺寸 原理：數(shù)控銑床機械切割 主要原物料：銑刀 成型后成型后 成型成型 成型前成型前 常規(guī)多層板的工藝流程（常規(guī)多層板的工藝流程（27） 電測試電測試 目的：目的：并非所有制程中的板子都是好的，若未將不良板區(qū)分出來，任其流入 下制程，則勢必增加許多不必要的成本。 電測的種類：電測的種類： A 專用型（dedicated)測試 B 通用型（Universal on Grid) C 飛針測試（Moving probe) 成品（外觀）檢驗成品（外觀

28、）檢驗 孔破、孔塞、露銅、異物、多孔/少孔、金手指缺點、文字缺點 終審抽檢終審抽檢 A 符合性項目：外形尺寸、各尺寸與板邊、板厚、孔徑、線寬、孔環(huán)大小、 板彎翹、各鍍層厚度 B 可靠性項目：焊錫性Solderability、線路抗撕拉強度 Peel strength、 切片 Micro Section、S/M附著力 S/M Adhesion、Gold附著力 Gold Adhesion、熱沖擊 Thermal Shock、阻抗 Impedance、離子污染度 Ionic Contamination 包裝：包裝：把制作完成的PCB通過密著或抽真空方式包裝起來。 內容概要內容概要 印制電路板的功能和地位印制電路板的功能和地位 印制電路板的分類印制電路板的分類 印制電路板用基材介紹印制電路板用基材介紹 印制電路板的設計概述印制電路板的設計概述 常規(guī)多層板的工藝流程常規(guī)多層板的工藝流程 印制電路板常用術語介紹印制電路板常用術語介紹 印制電路板常用計量單位介紹印制電路板常用計量單位介紹 印制電路板常用術語介紹（印制電路板常用術語介紹（1） 蝕刻因子（蝕刻因