pcb生產(chǎn)過程與技術(shù)

1、PCB生產(chǎn)過程與技術(shù)1PCB分類、特色和地位（用途）PCB分類可按PCB用途、基材種類、構(gòu)造等三種來分類，一般采納PCB構(gòu)造來分類。剛性PCB單面PCB。雙面PCB。多層PCB。慣例多層PCB。埋/盲孔多層PCB。積層（HDI/BUM）PCB。A有“芯板”的積層PCB。B無“芯板”的積層PCB。撓性PCB跟著撓性PCB（FPC）應(yīng)用領(lǐng)域快速擴大，撓性印制板已最快速度發(fā)展著。單面FPC。雙FPC。多層FPC。剛-撓性PCB這是指由剛性部分和撓性部分共同構(gòu)成的PCB。剛性部分主要用于焊接或組裝元器件，而撓性部分主要起著剛性部分之間的連結(jié)、信號傳輸和可撓曲性機械安裝的作用。剛性部分主要為剛性多層板構(gòu)

2、造，但中間夾入撓性部分，經(jīng)過層壓、鉆孔和孔化與電鍍等形成剛性部分與撓性部分之間連結(jié)。撓性部分由撓性板構(gòu)成。為了保持可撓曲性機械安裝，撓性部分大多為單、雙面撓性板或多組的單、雙面撓性板等構(gòu)成。特種PCB這是指高頻微波PCB、金屬基（芯）PCB和某些特別PCB而言的。高頻微波PCB。這是指應(yīng)用于高頻（頻次大于300MHZ或波長小于1米）與微波（頻次大于3G或波長小于0.1米）領(lǐng)域的PCB。其主要要求以下。低介電常數(shù)r的基材。A聚四氟已烯（PTFE）又稱Teflon,其r=，形成CCL的r為左右。B“空氣珠”或“微泡”構(gòu)造的CCL資料，其r為之間（Arlon企業(yè)）。低介質(zhì)消耗角正切tan。PTFE基

3、材的tan為，僅為FR-4的1/10。金屬基（芯）PCB。在組裝有大功率組件的PCB內(nèi)埋入金屬板，以提升導(dǎo)熱或散熱為主要目的（還有改良CTE和尺寸穩(wěn)固性等）的PCB。所采納的金屬資料有：薄Al板；薄Fe板；薄Cu板；殷鋼；鎢鉬合金。還有非金屬的炭素板等。其余特別PCB。如厚銅箔PCB、復(fù)合資料PCB和特大尺寸（面積或厚度等）PCB。厚銅箔PCB。這是指鍍通孔和導(dǎo)線的銅厚度35200m之間的PCB。主要應(yīng)用于大電流經(jīng)過的場合，如電源用的PCB等。復(fù)合資料PCB。這是指不一樣資料壓合在一同的PCB，如把PTFE資料和FR-4資料壓合在一同的PCB。既解決了高頻信號傳輸問題，又解決了使用時的剛性與尺

4、寸穩(wěn)固性問題。特大尺寸PCB。這是指厚度很厚、面積很大的PCB，如600X800X5800X1800X12（mm）的背板或底板（又稱母板）。集成元件PCB。這是指把無源元件（電阻、電容和電感等）、有源元件（各種集成電路等）分別或復(fù)合埋入到PCB內(nèi)部的產(chǎn)品。因為當(dāng)前技術(shù)水平易發(fā)展過程的原由，當(dāng)前主假如埋入無源元件的PCB為主，其工藝也比較成熟。埋入無源元件PCB。為什么要埋入無源元件到PCB內(nèi)部去呢?zé)o源元件數(shù)目與有源元件數(shù)目比率愈來愈大。由（615）：1上漲到（1533）：1，如手機的無源元件的數(shù)目已超出500只，而臺式電腦主板（奔跑）的無源元件數(shù)目已達2000只以上。這類增添趨向還在持續(xù)。B促

5、使PCB高密度化發(fā)展。如能埋入50%數(shù)目的無源元件，則可使PCB板面減小25%以上。提升PCB組裝的靠譜性。減少了大批的焊接。埋入無源元件遇到“保護”，防止大氣中的濕氣、有害氣體、塵粒等侵害，性能穩(wěn)固。提升了PCB組裝件的電氣性能。除去了無源元件焊接所形成的大批回路，及其惹起的寄奏效應(yīng)。減少無源元件功能無效率，提升無源元件功能穩(wěn)固性。埋入電阻PCB。把電阻以平面形式埋入到PCB內(nèi)部的方法，以CCL電阻、網(wǎng)印油墨電阻、噴墨打印和燒結(jié)等工藝來形成。埋入電容PCB。把電容以平面形式埋入到PCB內(nèi)部的方法，相同以CCL電容、網(wǎng)印油墨電容、噴墨打印和燒結(jié)等工藝來形成。埋入電感PCB。把電感以平面形式埋入

6、到PCB內(nèi)部的方法。因為數(shù)目極少，加上電感較大，埋入成效不理想。復(fù)合埋入無源元件PCB。即同時埋入電阻和電容等的PCB。1.1PCB特色過去、此刻和將來，PCB之所以能愈來愈獲得寬泛地應(yīng)用，這是因為它有很多獨到的長處，歸納以下。可高密度化。100多年來，PCB的高密度化是跟著集成電路集成度的提升和安裝技術(shù)的進步而發(fā)展著?？孔V性。經(jīng)過一系列標準和規(guī)定的檢查、測試和老化試驗等可保證PCB產(chǎn)品長久（使用期，一般為20年）而靠譜地工作著?？稍O(shè)計性。對PCB產(chǎn)品的各種性能（電氣、物理、化學(xué)、機械等）的要求，能夠通過設(shè)計標準化、規(guī)范化等來實現(xiàn)PCB設(shè)計，時間短、效率高?？缮a(chǎn)性?？刹杉{現(xiàn)代化生產(chǎn)管理，可進

7、行標準化、規(guī)模（量產(chǎn)）化、自動化生產(chǎn)，保證產(chǎn)質(zhì)量量一致性?？蓽y試性。成立了比較完好的測試方法、測試標準、各種測試設(shè)施與儀器等來查驗，并判定PCB產(chǎn)品的合格性和使用壽命?？山M裝性PCB產(chǎn)品既便于各種元件進行標準化組裝，又能夠進行自動化、規(guī)模化的組裝生產(chǎn)。同時，PCB和各種元件組裝的零件還能夠組裝形成更大的零件、系統(tǒng)，直至整機產(chǎn)品?？杀Ｗo性。因為PCB產(chǎn)品和各種元件組裝形成的零件是以標準化設(shè)計與規(guī)模化生產(chǎn)的，因此，這些零件也是標準化的。所以，一旦系統(tǒng)或整機發(fā)生故障，能夠快速、方便、靈巧地進行改換，快速恢復(fù)工作。自然，還能夠舉例說得更多些。如系統(tǒng)小型化、輕量化，信息傳輸高速化等。PCB地位在全部的電

8、子工業(yè)領(lǐng)域中都離不開PCB產(chǎn)品，PCB產(chǎn)品已成為三大電子元件一。其應(yīng)用領(lǐng)域有五大方面。家用電子產(chǎn)品方面。如電視機、洗衣機、VCD等?；遒Y料。主要采納紙基酚醛樹脂的單面板，少許采納紙基或玻纖布基環(huán)氧樹脂的單、雙面板。主要特色：收益低；靠量產(chǎn)。便攜式電子產(chǎn)品方面。如手機（挪動電話）、攝象機、錄象機等。基板資料：剛性資料撓性資料PI、PE等。主要特色：高密度化（化。FR-4、CEM-3；HDI）；量產(chǎn)高性能電子產(chǎn)品方面。如電腦、游戲機等基板資料：FR-4（或高Tg的FR-4）、CEM-3等。主要特色：高密度化（HDI）；量產(chǎn)化。超高性能電子產(chǎn)品方面。如超級（巨型）計算機、大型工作站等?；遒Y料：B

9、T樹脂基材；PI樹脂基材。主要特色：高密度化高層化；技術(shù)與工藝難度大，量少，昂貴（附帶值高）。汽車領(lǐng)域電子產(chǎn)品方面。基板資料：剛性資料FR-4、CEM-3，撓性資料PI、PE等。主要特色：安全、靠譜。2PCB生產(chǎn)工藝與技術(shù)2.1PCB原資料薄銅箔資料。FPC用銅箔資料。采納高延展性銅箔，如冷軋的銅箔等，其厚度為35m（1OZ）、18m（1/2OZ）、12m（3/8OZ）、9m（1/40Z）、等。剛性PCB用銅箔資料。采納電鍍高延展性銅箔，其厚度為35m、18m、12m、9m等。半固化片（粘結(jié)片）資料。一般是由玻纖布或紙和樹脂來構(gòu)成的。慣例半固化片。它是由慣例玻纖布與樹脂形成的半固化片。扁平或特

10、種半固化片。它是由扁平玻纖布（玻纖與樹脂平均散布）與樹脂形成的，主要用于鉆微、激光蝕孔，精美導(dǎo)線制作等。剛性覆銅板（CCL）資料。它是由銅箔和半固化片于高溫高壓下而形成的，能夠形成不一樣種類與不一樣厚度的系列產(chǎn)品供客戶采納。FR-4資料。這是由玻纖布（可用不一樣種類與活動厚度）與環(huán)氧樹脂形成的CCL資料，是當(dāng)前PCB工業(yè)應(yīng)用最寬泛的資料。CEM-3資料。芯料為玻纖紙半固化片、面料為玻纖布半固化片，而后在與銅箔形成的資料。它有益于機械沖切加工，價錢也廉價些，但某些性能（如曲折強度）比FR-4稍差。RCC（涂樹脂銅箔）資料。在辦理過的銅箔表面上涂覆必定厚度樹脂形成（半固化狀態(tài)）的資料。應(yīng)用于HDI

11、/BUM板的激光形成微孔方面。其余方面資料。如CEM-1資料（芯料為纖維紙，面料為玻纖布），F(xiàn)R-1與FR-2（紙基酚醛樹脂）資料，F(xiàn)R-3（紙基環(huán)氧樹脂）資料，還有BT，PI，PTFE等等形成的CCL資料。特種基板資料。如金屬基覆銅箔資料，陶瓷基覆銅板資料等。撓性覆銅板資料。撓性CCL的最大特色是介質(zhì)層中沒有加強資料，可成卷訂貨。主要有PI和PE兩種種類CCL。此中PI的構(gòu)造有兩種。三層法。即由銅箔、粘結(jié)劑和PI（或PE）膜形成的撓性CCL。其長處是價錢廉價。弊端是因為粘結(jié)劑層存在使結(jié)協(xié)力低，同時因為粘結(jié)劑常常是非阻燃性的而形成不阻燃的撓性CCL。兩層法。即由銅箔和PI膜形成的撓性CCL。2

12、.2PCB工藝流程與技術(shù)印制電路板的工藝流程與技術(shù)可分為單面、雙面和多層印制板?，F(xiàn)以雙面板和最復(fù)雜的多層板為例。慣例雙面板工藝流程和技術(shù)。開料-鉆孔-孔化與全板電鍍-圖形轉(zhuǎn)移（成膜、曝光、顯影）-蝕刻與退膜-阻焊膜與字符-HAL或OSP等-外形加工-查驗-成品開料-鉆孔-孔化-圖形轉(zhuǎn)移-電鍍-退膜與蝕刻-退抗蝕膜（Sn,或Sn/pb）-鍍插頭-阻焊膜與字符-HAL或OSP等-外形加工-查驗-成品慣例多層板工藝流程與技術(shù)。開料-內(nèi)層制作-氧化辦理-層壓-鉆孔-孔化電鍍（可分全板和圖形電鍍）-外層制作-表面涂覆-外形加工-查驗-成品（注1）：內(nèi)層制作是指開料后的在制板-圖形轉(zhuǎn)移（成膜、曝光、顯影）

13、-蝕刻與退膜-查驗等的過程。（注2）：外層制作是指經(jīng)孔化電鍍的在制板-圖形轉(zhuǎn)移（成膜、曝光、顯影）-蝕刻與退膜等過程。（注3）：表面涂（鍍）覆是指外層制作后-阻焊膜與字符-涂（鍍）層（如HAL、OSP、化學(xué)Ni/Au、化學(xué)Ag、化學(xué)Sn等等）。埋/盲孔多層板工藝流程與技術(shù)。一般采納次序?qū)訅悍椒ā＜矗洪_料-形成芯板（相當(dāng)于慣例的雙面板或多層板）-層壓-以下賤程同慣例多層板。（注1）：形成芯板是指按慣例方法造成的雙面板或多層板后，按構(gòu)造要求構(gòu)成埋/盲孔多層板。假如芯板的孔的厚徑比大時，則應(yīng)進行堵孔辦理，才能保證其靠譜性。積層多層板工藝流程與技術(shù)。芯板制作-層壓RCC-激光鉆孔-孔化電鍍-圖形轉(zhuǎn)移-

14、蝕刻與退膜-層壓RCC-頻頻進行形成a+n+b構(gòu)造的集成印制板（HDI/BUM板）。（注1）：此處的芯板是指各種各種的板，如慣例的雙面、多層板，埋/盲孔多層板等等。但這些芯板一定經(jīng)過堵孔和表面磨平辦理，才能進行積層制作。（注2）：積層（HDI/BUM）多層板構(gòu)造可用下式表示。a+n+ba為一邊積層的層數(shù)，n為芯板，b為另一邊積層的層數(shù)。集成元件多層板工藝流程與技術(shù)。開料-內(nèi)層制作-平面元件制作-以下賤程同多層板制作。（注1）：平面元件以CCL或網(wǎng)印形式資料而采納。2.3PCB查驗與測試PCB查驗與測試是指PCB生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制、最后產(chǎn)品性能和使用期（壽命）靠譜性等的查驗與測試。PCB生產(chǎn)過程

15、質(zhì)量控制的查驗。物理方面查驗。目檢：采納人眼或2X、10X或更高倍數(shù)的工具顯微鏡以及其余工具（如檢孔鏡、背光裝置等）來觀察表面和孔內(nèi)表面質(zhì)量。AOI（自動光學(xué)檢查）和SEM（掃描電子顯微鏡）等的檢查?；瘜W(xué)方面查驗。慣例化學(xué)剖析。剖析和控制各種溶液質(zhì)量（主假如構(gòu)成或成分方面）。各種化學(xué)儀器。剖析和控制各種溶液（主假如雜質(zhì)或污染方面）。PCB產(chǎn)品性能的檢測。外觀查驗。經(jīng)過目檢（含放大倍數(shù)）來觀察成品表面與尺寸的質(zhì)量電氣性能查驗。經(jīng)過“通”、“斷”測試，絕緣（電阻與電壓）等來檢測成品的電氣性能狀況。顯微剖切查驗。經(jīng)過剖切來查驗成品內(nèi)部質(zhì)量狀況，如多層板的對位、鍍層厚度散布、層間連結(jié)與缺點等。PCB使

16、用靠譜性的檢測。熱沖擊試驗（浮焊或焊接）、高低溫循環(huán)試驗、濕潤試驗、高壓蒸煮試驗、互連應(yīng)力試驗等等。而后經(jīng)過電氣性能（如電阻變化等）、顯微剖切等來檢查與剖析成品的靠譜性和使用壽命。PCB技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展PCB技術(shù)的過去、此刻和將來都是環(huán)繞著PCB的“孔”、“線”、“層”、“面”等而睜開和發(fā)展著。按電子組裝技術(shù)的發(fā)展與進步可分為以下四個階段。通孔插裝技術(shù)（THT）的PCB概略通孔的作用。電氣導(dǎo)通（連結(jié)）作用。支撐元器件作用。即元器件的引腳是穿過通孔而焊接起來的，為了保證自動插裝和焊接的靠譜性，因此限制了元器件引腳尺寸和通孔直徑尺寸不可以太小，一般逗留在0.8mm左右。高密度化方向。減小線寬/間距（

17、L/S）。這一階段L/S的高端產(chǎn)品達到0.1mm（但大部分為0.2mm）。增添層數(shù)。最多達到64層，計劃為100層，可是孔化、特別是電鍍十分困難。表面涂（鍍）覆。電鍍Au或電鍍Ni/Au，松香基助焊劑等。表面安裝技術(shù)（SMT）的PCB概略表面安裝技術(shù)的出現(xiàn)，給PCB工業(yè)帶來了翻天覆地的變化。主要特色。導(dǎo)通孔的作用。它僅起電氣互連作用，這意味著：只需保證電氣互連質(zhì)量，導(dǎo)通孔直徑可盡量小；即便把導(dǎo)通孔擁塞起來也行。PCB成品共面性要求。這意味著：PCB翹曲度應(yīng)盡量小，要求由1%或%，甚至更小；連結(jié)盤（焊盤）的共面性高。高密度化方向。主假如導(dǎo)通孔的快速減小和構(gòu)造變化。導(dǎo)通孔快速走向細小化，并由數(shù)控（

18、機械）鉆孔走向激光鉆孔。導(dǎo)通孔直徑由（mm）。導(dǎo)通孔數(shù)控鉆孔方法的改良數(shù)控鉆床主軸轉(zhuǎn)速由6:萬轉(zhuǎn)/分8萬轉(zhuǎn)/分1012萬轉(zhuǎn)/分1618萬轉(zhuǎn)/分25萬轉(zhuǎn)動/分等。由整個主軸轉(zhuǎn)動改為夾鉆頭系統(tǒng)轉(zhuǎn)動，動能大大減小，顯然降低震動性，提升了鉆孔定位精度和質(zhì)量。臺面由絲杠挪動改為線性馬達，挪動更快速，既降低了磨損又提升了穩(wěn)固性。改變了了鉆頭構(gòu)成與構(gòu)造，減小WC顆粒直徑（由23mm，甚至更?。?。激光鉆孔的快速發(fā)展。紅外激光鉆孔。UV激光鉆孔?；煜す忏@孔。各種鉆孔方法合用范圍以下：鉆孔直徑0.05mm-數(shù)控鉆孔-紅外激光-UV激光-埋/盲空孔構(gòu)造的出現(xiàn)。埋/盲孔構(gòu)造。不連結(jié)的層之間沒有導(dǎo)通孔，不設(shè)隔離盤，縮

19、短導(dǎo)線和孔深，提升布線自由度。PCB提升密度起碼1/3以上。改良電氣性能。盤內(nèi)孔（HIL或HIP）構(gòu)造的出生。由“狗骨”構(gòu)造改為盤內(nèi)連結(jié)構(gòu)造。達到縮短連線，提升密度，改良電氣性能等。板面平坦度因為元器件是貼裝在PCB表面上，不單要求整體板面有平坦度，并且連結(jié)盤（焊盤）這樣共面性。PCB翹曲度要求愈來愈小，從%，甚至更小。連結(jié)盤要有好的共面性。由HAL（或HASL）OSP、化學(xué)鍍Ni/Au、Ag、Sn等。PCB表面涂（鍍）覆PCB表面涂（鍍）覆是指保護性和可焊性涂（鍍）覆兩部分。保護性涂（鍍）覆。這是指PCB非焊接部分的慣例性保護與字符。阻焊膜（劑）涂覆。它起到“一阻三防”的作用：“一阻”即阻（

20、防）止PCB在焊接時焊料的污染與橋接作用；“三防”即在PCB長久使用過程中起到防污染、防霉變和防濕潤等作用。字符涂覆。它起到元器件安裝地點和便于維修的作用。可焊性涂（鍍）覆。這是指保持或形成PCB連結(jié)（焊接）盤表面可焊性的涂（鍍）覆層。如HAL、OSP、電鍍Ni/Au、化學(xué)Ni/Au、化學(xué)Ag、化學(xué)Sn等。熱風(fēng)（焊料）整平。它是把PCB在制板浸入融化的Sn/Pb焊猜中，而后拉出經(jīng)熱風(fēng)吹去（控制厚度）剩余的焊料。因為可焊性好，它在PCB可焊性涂覆中曾達到90%以上。但跟著SMT技術(shù)和高密度化的發(fā)展，當(dāng)前已降落到50%以下，還會持續(xù)降落下去。主要原由有以下幾個方面。Sn/Pb焊料表面張力太大，跟著

21、焊盤直徑減?。锤呙芏然?，涂覆的焊料表面形成“龜背”狀態(tài)，進而影響焊接靠譜性。Sn/Pb焊料很薄時，如2m則會形成不行焊的Cu3Sn2表面層。有機可焊性保護劑（OSP）。它是一種耐熱有機（烷基苯并咪唑類）化合物，大概300才會分解，它能與連結(jié)盤新鮮銅表面絡(luò)合形成厚度為m的保護層，保護了銅的可焊性。因為很薄，能保持原有的共面性，加上操作簡易，成本低，所以獲得了寬泛應(yīng)用，當(dāng)前已達到30%左右的份額。但易于劃傷，生產(chǎn)操作應(yīng)分外當(dāng)心。電鍍鎳/金。這是在焊盤表面先鍍鎳后再鍍金的可焊性鍍層。鎳層為阻攔（隔絕）層，其厚度為35m（原為57m），阻擋銅/金之間相互擴散（影響靠譜性）。電鍍金層。其厚度應(yīng)由使用

22、條件或特色來決定。插頭（金手指）鍍金。因為是頻頻使用插拔，金層不單要求耐磨（鍍硬金），并且要求有較大的厚度（當(dāng)前規(guī)定應(yīng)大于m）。焊接用鍍金。因為焊接是在鎳表面進行，金層是為了保護新鮮鎳表面（不被氧化）的，所以金層在保證鎳表面不氧化條件下，金層應(yīng)越薄越好。這不單可降低成本問題，更重要的是保證焊點靠譜性（焊點的焊猜中金的含量3%時，焊點簡單脆斷）問題。金屬絲（WB）焊接用鍍金。因為金屬絲（金絲或Al絲等）是直接焊接在金層上的，所以要求有較厚的金層，一般應(yīng)m。因為電鍍鎳/金的電鍍分別能力差，鍍層厚度不平均，成本也高，所以采用此方法愈來愈少了?；瘜W(xué)鍍鎳/金。利用氧化/復(fù)原的化學(xué)方法堆積鎳層厚度35m，而后再堆積金層厚度（由應(yīng)用條件來決定）。因為采納化學(xué)堆積，因此鍍層平均。當(dāng)前化學(xué)鍍鎳/金已快速代替電鍍鎳/金。此中化學(xué)鍍鎳工藝控制較難，應(yīng)特別注意。化學(xué)鍍銀。因為“綠色”環(huán)保要求，無鉛焊料與焊接便擺在日程上來了，所以，與焊料相對應(yīng)的化學(xué)鍍銀或化學(xué)鍍錫等開發(fā)和使用起來了?；瘜W(xué)鍍銀是PCB連結(jié)盤上化學(xué)堆積一層厚度為m。為了防備銀層腐化和銀遷徙，在化學(xué)鍍液中加入特種增添劑，使鍍層中含有13%的耐熱有機物，可經(jīng)得起多次焊接過程。但化學(xué)鍍液中Cl+離子含量應(yīng)小于5ppm；防止與鹵化物接觸，不然會使表面發(fā)黃，影響外觀與可焊性；防備與硫化物接觸