PCB工藝流程及AOI檢測(cè)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題名稱：PCB工藝流程及AOI的檢測(cè)專業(yè)名稱：應(yīng)用電子設(shè)計(jì)人：張葉清學(xué)號(hào)：20050077班級(jí)：E05201指導(dǎo)教師：張?bào)阍铺K州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院SuzhouIndustrialParkInstituteOfVocationalTechnology2007年5月蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)PCB流程與AOI檢測(cè) 目錄TOC o 1-5 h z畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3- HYPERLINK l bookmark6 摘要5 HYPERLINK l bookmark8 一、緒論5 HYPERLINK l bookmark10 二、PCB技術(shù)的介紹5 HYPERLINK l

2、bookmark12 三、PCB工藝流程的介紹及AOI的檢測(cè)6（一）干制程壓合，鉆孔，成型的流程介紹7制程的目的8（二）濕制程鍍銅，金手指，OSP的流程介紹-9制程的目的9（三）影制程內(nèi)層，外層，防焊的流程介紹11制程的目的11四、AOI的檢測(cè)12五、結(jié)論16六、致謝17附錄一（圖1）附錄二（圖2）附錄三（圖3）附錄三（圖4）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)院（系）：電子工程系論文（設(shè)計(jì)）題目：PCB工藝流程與AOI檢測(cè)指導(dǎo)教師：張?bào)阍坡毞Q：類別：畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生：張葉清專業(yè)：應(yīng)用電子班級(jí)：E05201學(xué)號(hào)：200500277論文（設(shè)計(jì)）類型：應(yīng)用型1論文（設(shè)計(jì)）的主要任務(wù)及目標(biāo)了解PCB的分類，各個(gè)制程的

3、流程及制程的目的，在整個(gè)流程中起到的作用。什么是AOI,AOI檢測(cè)的項(xiàng)目Discovery檢測(cè)流程。AOI對(duì)與目測(cè)的優(yōu)點(diǎn)檢測(cè)機(jī)理-孔層分析論文（設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容PCB工藝流程AOI的檢測(cè)3論文（設(shè)計(jì)）的基本要求A內(nèi)容充實(shí)、明確，語(yǔ)言用詞準(zhǔn)確、條理清楚；A體現(xiàn)設(shè)計(jì)的用途及實(shí)用性；A必要的方案論證（安全性、技術(shù)性、可靠性等）A反映出設(shè)計(jì)思路，闡明設(shè)計(jì)的工作原理及工作特性。4主要參考文獻(xiàn)5進(jìn)度安排論文（設(shè)計(jì)）各階段任務(wù)起止日期1資料收集、課題選擇3.15以前2方案設(shè)計(jì)、模塊規(guī)劃3.154.103流程圖設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)4.105.054論文書(shū)寫(xiě)、修改5.055.255思路總結(jié)、答辯準(zhǔn)備5.256.10P

4、CBPCB工藝流程與AOI檢測(cè)張葉清摘要它作為元器件的支撐，并且提供系統(tǒng)電路工作所需要的電氣連接，是實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品小型化、輕量化、裝配機(jī)械化和自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)部件，在電子工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。本講義主要介紹PCB的特點(diǎn)。PCBPCB工藝流程AOI檢測(cè)一、緒論P(yáng)CB印刷電路板（Printedcircuitboard,PCB）幾乎會(huì)出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中如果在某樣設(shè)備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上除了固定各種小零件外,PCB的主要功能是提供上頭各項(xiàng)零件的相互電氣連接隨著電子設(shè)備越來(lái)越復(fù)雜,需要的零件越來(lái)越多,PCB上頭的線路與零件也越來(lái)越密集了標(biāo)準(zhǔn)的PCB上頭沒(méi)有零件，也常被稱為“

5、印刷線路板PrintedWiringBoard（PWB）”.板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的,而在制造過(guò)程中部份被蝕刻處理掉，留下來(lái)的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了這些線路被稱作導(dǎo)線(conductorpattern)或稱布線，并用來(lái)提供PCB上零件的電路連接.為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上在最基本的PCB(單面板)上，零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面.這么一來(lái)我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過(guò)板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的.因?yàn)槿绱耍琍CB的正反面分別被稱

6、為零件面(ComponentSide)與焊接面(SolderSide)如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時(shí)會(huì)用到插座(Socket)由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝.如果要將兩塊PCB相互連結(jié)，一般我們都會(huì)用到俗稱金手指的邊接頭(edgeconnector)金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實(shí)上也是PCB布線的一部份.通常連接時(shí)，我們將其中一片PCB上的金手指插進(jìn)另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴(kuò)充槽Slot)在計(jì)算機(jī)中，像是顯示卡，聲卡或是其它類似的界面卡，都是借著金手指來(lái)與主機(jī)板連接的PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆(sol

7、dermask)的顏色這層是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方在阻焊層上另外會(huì)印刷上一層絲網(wǎng)印刷面(silkscreen)通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)(大多是白色的)，以標(biāo)示出各零件在板子上的位置絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面(legend)印刷電路板將零件與零件之間復(fù)雜的電路銅線，經(jīng)過(guò)細(xì)致整齊的規(guī)劃后，蝕刻在一塊板子上，提供電子零組件在安裝與互連時(shí)的主要支撐體，是所有電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)零件。印刷電路板以不導(dǎo)電材料所制成的平板，在此平板上通常都有設(shè)計(jì)預(yù)鉆孔以安裝芯片和其它電子組件。組件的孔有助于讓預(yù)先定義在板面上印制之金屬路徑以電子方式連接起來(lái)，將電子組件的接腳穿過(guò)PC

8、B后，再以導(dǎo)電性的金屬焊條黏附在PCB上而形成電路。依其應(yīng)用領(lǐng)域PCB可分為單面板、雙面板、四層板以上多層板及軟板。一般而言，電子產(chǎn)品功能越復(fù)雜、回路距離越長(zhǎng)、接點(diǎn)腳數(shù)越多，PCB所需層數(shù)亦越多，如高階消費(fèi)性電子、信息及通訊產(chǎn)品等；而軟板主要應(yīng)用于需要彎繞的產(chǎn)品中：如筆記型計(jì)算機(jī)、照相機(jī)、汽車儀表等二、PCB技術(shù)的介紹PCB(printedcircuitboard),即印制電路板是在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計(jì)，制成印制線路，印制元件或由兩者組合而成的導(dǎo)電圖形后制成的板。PCB誕生于上世紀(jì)四、五十年代,發(fā)展于上世紀(jì)八、九十年代。伴隨半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，印刷電路板向著高密度,細(xì)導(dǎo)線,更多層數(shù)

9、的方向發(fā)展，其設(shè)計(jì)技術(shù)也從最初的手工繪制發(fā)展到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA).三、PCB工藝流程的介紹及AOI的檢測(cè)(一)干制程1壓合流程及工作原理(1)製程目的:將銅箔(CopperFoil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)後的內(nèi)層線路板,壓合成多層基板.本章仍介紹氧化處理,但未來(lái)因成本及縮短流程考量,取代製程會(huì)逐漸普遍.內(nèi)層氧化處理L-E-Imms弘田E0耀爹廈ff)(2)內(nèi)層氧化處理(Black/BrownOxideTreatment)3)氧化反應(yīng)增加與樹(shù)脂接觸的表面積，加強(qiáng)二者之間的附著力(Adhesion).增加銅面對(duì)流動(dòng)樹(shù)脂之潤(rùn)濕性,使樹(shù)

10、脂能流入各死角而在硬化後有更強(qiáng)的抓地力。在裸銅表面產(chǎn)生一層緻密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態(tài)樹(shù)脂中胺類Amine)對(duì)銅面的影響。.還原反應(yīng)目的在增加氣化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當(dāng)水準(zhǔn)以使樹(shù)脂易於填充並能減少粉紅圈(pinkring)的發(fā)生。黑化及棕化標(biāo)準(zhǔn)配方:3)高鹼性黑化液亞氯酸SodiumChloriteNaC10260g/l氫氧化錮IkOH80g/l心)低鹼性棕化液亞氯酸錮30g/l氫氧化錮10g/l正磷化錮両爲(wèi)010g/l曲譏減必多揉問(wèn)上表中之亞氯酸鈉為主要氧化劑,其餘二者為安定劑。2Cu+2C102Cu2o+C1o汁ClCu20+2C102Cu0+C10汁口

11、Cu20+H20Cu(0H)2+CuCu(OH)2Cu0+H2掘汎闔際多媒刪83C以上此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態(tài)氧先生成中間體氧化亞銅,2Cu+0-Cu20,再繼續(xù)反應(yīng)成為氧化銅CuO,若反應(yīng)能徹底到達(dá)二價(jià)銅的境界,則呈現(xiàn)黑巧克力色之棕氧化層,若層膜中尚含有部份一價(jià)亞銅時(shí)則呈現(xiàn)無(wú)光澤的墨黑色的黑氧化層。2鉆孔製程目的單面或雙面板的製作都是在下料之後直接進(jìn)行非導(dǎo)通孔或?qū)椎蔫嵖?多層板則是在完成壓板之後才去鑽孔。傳統(tǒng)孔的種類除以導(dǎo)通與否簡(jiǎn)單的區(qū)分外,以功能的不同尚可分:零件孔，工具孔，通孔(Via),盲孔(Blindhole),埋孔(Buriedhole)(後二者亦為viahol

12、e的一種).近年電子產(chǎn)品輕.薄.短.小.快.的發(fā)展趨勢(shì),使得鑽孔技術(shù)一日千里,機(jī)鑽,雷射燒孔,感光成孔等,不同設(shè)備技術(shù)應(yīng)用於不同層次板子.本章僅就機(jī)鑽部分加以介紹,其他新技術(shù)會(huì)在20章中有所討論.流程上PIN-鑽孔一檢查3成型(1)外型成型外型成型的方式從PCB演變大致有以下幾個(gè)方式：(2)Template模板最早期以手焊零件，板子的尺寸只要在客戶組裝之產(chǎn)品可容納得下的範(fàn)圍即可，對(duì)尺寸的容差要求較不嚴(yán)苛，甚至板內(nèi)孔至成型邊尺寸亦不在意，因此很多用裁剪的方式，單片出貨。再往後演變，尺寸要求較嚴(yán)苛，則打樣時(shí)，將板子套在事先按客戶要求尺寸做好的模板(Template)上，再以手動(dòng)銑床，沿Templa

13、te外型旋切而得。若是大量，則須委外製作模具(Die)以沖床沖型之。這些都是早期單面或簡(jiǎn)單雙面板通常使用的成型方式。(3)沖型沖型的方式對(duì)於大量生產(chǎn)，較不CARE板邊粗糙度以及板屑造成的影響時(shí)，可考慮使用沖型，生產(chǎn)成本較routing為低，流桯如下:模具設(shè)計(jì)-模具發(fā)包製作-試沖-FirstArticle量測(cè)尺寸-量產(chǎn)。二)濕制程1鍍通孔製程目的雙面板以上完成鑽孔後即進(jìn)行鍍通孔(PlatedThroughHole,PTH)步驟，其目的使孔壁上之非導(dǎo)體部份之樹(shù)脂及玻纖束進(jìn)行金屬化(metalization),以進(jìn)行後來(lái)之電鍍銅製程,完成足夠?qū)щ娂昂附又饘倏妆凇?986年，美國(guó)有一家化學(xué)公司Hun

14、t宣佈PTH不再需要傳統(tǒng)的貴金屬及無(wú)電銅的金屬化製程，可用碳粉的塗佈成為通電的媒介，商名為Blackhole。之後陸續(xù)有其他不同base產(chǎn)品上市，國(guó)內(nèi)使用者非常多.除傳統(tǒng)PTH外，直接電鍍(directplating)本章節(jié)也會(huì)述及.製造流程去毛頭一除膠渣-PTHa一次銅2.二次銅製程目的此製程或稱線路電鍍(PatternPlating),有別於全板電鍍(PanelPlating)製作流程目前二次銅作業(yè)幾乎都是以龍門式自動(dòng)電鍍線為主,是垂直浸鍍方式,上下料則採(cǎi)手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)備的基本介紹後面會(huì)提及另外值得一提的是為迎合buildup新式製程，傳統(tǒng)垂直電鍍線無(wú)法達(dá)到一些規(guī)格如buriedhole,t

15、hrowingpower等，因而有水平二次銅電鍍線的研發(fā),屆時(shí)又將是一大革命本章仍就傳統(tǒng)負(fù)片二次銅流程加以介紹：銅面前處理f鍍銅f鍍錫(鉛)3.金手指製程目的A.金手指(GoldFinge或稱EdgeConnecto設(shè)計(jì)的目的，在於藉由connecto連接器的插接作為板對(duì)外連絡(luò)的出口,因此須要金手指製程.之所以選擇金是因?yàn)樗鼉?yōu)越的導(dǎo)電度及抗氧化性.但因?yàn)榻鸬某杀緲O高所以只應(yīng)用於金手指，局部鍍或化學(xué)金，如bondingpa等是金手指差入連接器中的示意圖.B.噴錫的目的,在保護(hù)銅表面並提供後續(xù)裝配製程的良好焊接基地.製造流程金手指f噴錫4.OSPOSP是OrganicSolderabilityPr

16、eservatives的簡(jiǎn)稱,中譯為有機(jī)保焊膜,又稱護(hù)銅劑，英文亦稱之Preflux,本章就以護(hù)銅劑稱之.種類及流程介紹BTA（苯駢三氯唑）：BENZOTRIAZOLEBTA是白色帶淡黃無(wú)嗅之晶狀細(xì)粉，在酸鹼中都很安定，且不易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，能與金屬形成安定化合物。ENTHON將之溶於甲醇與水溶液中出售，作銅面抗氧化劑（TARNISHANDOXIDERESIST），商品名為CU-55及CU-56,經(jīng)CU-56處理之銅面可產(chǎn)生保護(hù)膜，防止裸銅迅速氧化。三）影制程內(nèi)層製程目的三層板以上產(chǎn)品即稱多層板,傳統(tǒng)之雙面板為配合零件之密集裝配，在有限的板面上無(wú)法安置這麼多的零組件以及其所衍生出來(lái)的大量線路

17、，因而有多層板之發(fā)展。加上美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)宣佈自1984年10月以後，所有上市的電器產(chǎn)品若有涉及電傳通訊者，或有參與網(wǎng)路連線者，皆必須要做接地以消除干擾的影響。但因板面面積不夠,因此pcblay-out就將接地與電壓二功能之大銅面移入內(nèi)層，造成四層板的瞬間大量興起,也延伸了阻抗控制的要求。而原有四層板則多升級(jí)為六層板，當(dāng)然高層次多層板也因高密度裝配而日見(jiàn)增多.本章將探討多層板之內(nèi)層製作及注意事宜.製作流程依產(chǎn)品的不同現(xiàn)有三種流程PrintandEtch發(fā)料f對(duì)位孔f銅面處理f影像轉(zhuǎn)移f蝕刻f剝膜Post-etchPunch發(fā)料f銅面處理f影像轉(zhuǎn)移f蝕刻f剝膜f工具孔Drilland

18、Panel-plate發(fā)料f鑽孔f通孔f電鍍f影像轉(zhuǎn)移f蝕刻f剝膜上述三種製程中，第三種是有埋孔(buriedhole)設(shè)計(jì)時(shí)的流程，將在20章介紹.本章則探討第二種(Post-etchPunch)製程高層次板子較普遍使用的流程.外層製程目的經(jīng)鑽孔及通孔電鍍後，內(nèi)外層已連通，本製程在製作外層線路，以達(dá)電性的完整.製作流程銅面處理f壓膜f曝光f顯像防焊製程目的防焊：留出板上待焊的通孔及其pad,將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時(shí)造成的短路，並節(jié)省焊錫之用量。護(hù)板：防止?jié)駳饧案鞣N電解質(zhì)的侵害使線路氧化而危害電氣性質(zhì)，並防止外來(lái)的機(jī)械傷害以維持板面良好的絕緣。絕緣：由於板子愈來(lái)愈薄，線寬距愈來(lái)愈細(xì)

19、，故導(dǎo)體間的絕緣問(wèn)題日形突顯，也增加防焊漆絕緣性質(zhì)的重要性。12.2製作流程防焊漆，俗稱綠漆，(SoldermaskorSolderResist),為便於肉眼檢查，故於主漆中多加入對(duì)眼睛有幫助的綠色顏料，其實(shí)防焊漆了綠色之外尚有黃色、白色、黑色等顏色.防焊的種類有傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂IR烘烤型,UV硬化型，液態(tài)感光型（LPISM-LiquidPhotoImagableSolderMask）等型油墨，以及乾膜防焊型（DryFilm,SolderMask）,其中液態(tài)感光型為目前製程大宗.所以本單元只介紹液態(tài)感光作業(yè).其步驟如下所敘:銅面處理一印墨一預(yù)烤一曝光一顯影一後烤上述為網(wǎng)印式作業(yè)，其它c(diǎn)oating

20、方式如Curtaincoating,Spraycoating等有其不錯(cuò)的發(fā)展?jié)摿?後面也有介紹.、AOI的檢測(cè)什么是AOI？AutomatedOpticalInspection自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)通過(guò)光學(xué)掃描出PCB（線路板）圖像與標(biāo)準(zhǔn)板（Cam資料）比較找出PCB（線路板）上的圖形缺點(diǎn)AOI可以找到那些類型的缺點(diǎn)缺點(diǎn)種類SMT孔塞孔破短路開(kāi)路檢測(cè)缺點(diǎn)機(jī)理突銅突銅檢測(cè)缺點(diǎn)機(jī)理缺口（圖1）缺口檢測(cè)缺點(diǎn)機(jī)理開(kāi)路（圖2）開(kāi)路檢測(cè)缺點(diǎn)機(jī)理短路（圖3）短路檢測(cè)缺點(diǎn)機(jī)理一SDD（圖4）SDDSmallDefectDetection微小缺點(diǎn)的偵測(cè)（圖5）AOI相對(duì)與電測(cè)的優(yōu)勢(shì)！電測(cè)回耗時(shí)（可能需要數(shù)天）0夾具昂貴0

21、新料號(hào)或樣品的反應(yīng)時(shí)間很慢0凹陷，大缺口，近乎短路等缺點(diǎn)會(huì)在壓合成板時(shí)變成致命缺點(diǎn)AOI0快捷0準(zhǔn)確（CAM資料作基礎(chǔ)）0沒(méi)有額外費(fèi)用0自動(dòng)程序0缺點(diǎn)之間的時(shí)間為一秒0清晰，高倍數(shù)，彩色影像高度可靠AOI相對(duì)于目檢的優(yōu)勢(shì)目檢影像質(zhì)量差檢測(cè)程序不一致依賴人員警覺(jué)性和判斷產(chǎn)能不穩(wěn)定生產(chǎn)流程分析與控制很困難AOI標(biāo)準(zhǔn)及可控的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)最佳影像質(zhì)量最小人為錯(cuò)誤產(chǎn)能一致為生產(chǎn)控制提供數(shù)據(jù)Discovery的簡(jiǎn)介停止摯啟動(dòng)摯緊急摯緊急摯檢測(cè)機(jī)理孔層分析孔的reference包括以下信息孔的位置和大小孔的信息：mechanicalholes（大孔或者沒(méi)有孔環(huán)的孔）盲埋孔（小孔）現(xiàn)存的孔和將來(lái)要鉆孔的位置鉆通過(guò)

22、導(dǎo)體或基材的孔檢測(cè)機(jī)理孔層分析檢測(cè)機(jī)理孔層分析6.在孔破模式,測(cè)量孔破角度（breakangle）.當(dāng)角度大于設(shè)定的孔破角度時(shí)報(bào)告孔破.檢測(cè)機(jī)理孔層分析檢測(cè)機(jī)理孔層分析孔偏差：偵測(cè)模式MissingHole少孔只報(bào)告少孔.Breakage孑L破只報(bào)告少孔和孔破.孑環(huán)(themostsensitivedetectionmode)報(bào)告少孑,所有的孑破,孑環(huán)偏少.不報(bào)告不報(bào)告孑的缺點(diǎn)檢測(cè)機(jī)理孑層分析當(dāng)孑破模式打開(kāi)，以下哪一個(gè)缺點(diǎn)會(huì)被報(bào)告?.缺點(diǎn)A,B,CandD.缺點(diǎn)AandD.缺點(diǎn)A,BandD.缺點(diǎn)A,CandD.缺點(diǎn)D檢測(cè)機(jī)理一Clearance檢測(cè)機(jī)理一Clearance在physical或logicalclearance的任何輪廓和SDD的變化都會(huì)被報(bào)告為cleanarea異常.空曠區(qū)(cleanarea)是如何確定的？.對(duì)于logicalclearances,cleanarea=refclea