PCB工藝基礎知識

PCB基礎知識簡介目的對我們公司的工藝流程有一個基本了解。了解工藝流程的基本原理與操作。一、什么是PCBPCB就是印制線路板（printedcircuitboard），也叫印刷電路板。???

狹義上：未有安裝元器件，只有布線電路圖形的半成品板，被稱為印制線路板。

廣義上講是：在印制線路板上搭載LSI、IC、晶體管、電阻、電容等電子部件，并通過焊接達到電氣連通的成品。

所采用安裝技術，有插入安裝方式和表面安裝方式。PCBA二、PCB的分類：一般從層數(shù)來分為：單面板雙面板多層板

什么是單面板、雙面板、多層板？

多層印刷線路板是指由三層及以上的導電圖形層與絕緣材料交替層壓粘結在一起制成的印刷電路板。單面板就是只有一層導電圖形層，雙面板是有兩層導電圖形層。四層板八層板六層板PCB的其他分類

按表面處理來分類較為常見，也有按照材料、性能、用途等方法來分類。按表面處理方式來劃分：

沉金板化學薄金化學厚金選擇性沉金電金板全板電金金手指選擇性電金噴錫板熔錫板沉錫板沉銀板電銀板沉鈀板有機保焊松香板目錄第一部分：前言&

內層工序第二部分：外層前工序第三部分：外層后工序第一部分前言&內層工序

一、內層工藝流程圖解

開料內層表面黑化或棕化內層排、壓板銑靶、鑽靶修邊、打字嘜內層圖形轉移內層AOI二、流程簡介（一）切板工序來料開料磨邊(打字嘜)焗板來料：

來料—laminate，由半固化片與銅箔壓合而成用於PCB制作的原材料，又稱覆銅板。來料規(guī)格：尺寸規(guī)格：常用的尺寸規(guī)格有36“×48”、40“×48”等等。厚度規(guī)格：常用厚度規(guī)格有：2mil、4.5mil、6mil、7.5mil8mil、10mil、12mil、14mil、20mil、24mil、

28mil、30mil、32mil、40mil、47mil、59mil、

63mil等等。開料：

開料就是將一張大料根據不同拼板要求用機器切成小料的過程。開料后的板邊尖銳，容易劃傷手，同時使板與板之間擦花，所以開料后再用磨邊機磨邊.焗板：

焗板目的：1.消除板料在制作時產生的內應力。提高材料的尺寸穩(wěn)定性.2.去除板料在儲存時吸收的水份，增加材料的可靠性。

焗板條件：

1.溫度：現(xiàn)用的材料:Tg低于140

OC。

焗板溫度:150±5OC2.時間:

要求中間層達到Tg溫度點以上至少保持4小時

爐內緩慢冷卻.3.高度：通常2英寸一疊板.打字嘜：

打字嘜，就是在板邊處打上印記，便于生產中識別與追溯。（二)內層圖形轉移工序1.什么是濕菲林(濕膜)？濕膜也稱感光線路油.它是一種感光材料，該材料遇到紫外光后發(fā)生聚合反應，形成較為穩(wěn)定的影像，不會在弱堿下溶解，而未感光部分遇弱堿溶解。

PCB的制作就是利用該材料的這一特性，將客戶的圖形資料，通過濕菲林(濕膜)轉移到板料上。Rollercoating簡介Rollercoat是一種代替干菲林的液態(tài)感光油墨。本公司目前制作內層圖形就采用此工藝.由于干菲林上有用的只是中間一層感光材料，而兩邊的保護膜最終需要去掉，從而增加了原材料的成本，所以出現(xiàn)了這種液態(tài)感光油墨。它是直接附著在板面上，沒有保護膜，從而大大提高了解像度，提高了制程能力。但同時也提高制作環(huán)境的要求。2.濕菲林(濕膜)的工藝流程：

內層前處理內層涂布烤板曝光顯影蝕刻褪膜底片顯影曝光蝕刻褪膜Cu基材內層涂布(烘烤)感光線路油3.工藝流程詳細介紹:內層前處理：前處理的作用：粗化銅面，便于感光線路油附著在銅面上。

前處理的種類：化學磨板?；瘜W磨板工藝：

以上關鍵步驟為微蝕段，原理是銅表面發(fā)生氧化還原反應，形成粗化的銅面。除油水洗微蝕水洗酸洗水洗熱風干內層涂布：

涂布：將經過前處理的光銅板經過涂布機把濕膜均勻的涂在銅板表面,形成一層抗蝕層。曝光：

曝光的作用是曝光機的紫外線通過底片使部分濕膜圖形感光固化，從而使圖形轉移到銅板上。感光線路油Cu基材底片

曝光操作環(huán)境的條件：1.

溫濕度要求：22±2°C，55±10%。

(濕膜儲存的要求，曝光機精度的要求，底片儲存減少變形的要求等等。）2.

潔凈度要求：達到萬級以下。（主要是圖形轉移過程中完全正確的將圖形轉移到板面上，而不允許出現(xiàn)偏差。）3.

抽真空要求：680-760mmhg，使圖形轉移過程中不失真。顯影：

顯影的作用：是將未曝光部分的濕膜去掉，留下感光的部分。

顯影的原理：未曝光部分的感光材料沒有發(fā)生聚合反應，遇弱堿K2CO3（8-12g/l)溶解。而聚合的感光材料則留在板面上，保護下面的銅面不被蝕刻藥水溶解。蝕刻：

蝕刻的作用：是將未曝光部分的銅面蝕刻掉。

蝕刻的原理：

Cu+CuCl22CuCl2CuCl+HCl+H2O22CuCl2+2H2O2CuCl+HCl+1/2O22CuCl2+H2O褪膜：

褪膜的原理：是通過較高濃度的NaOH（3-5%）將保護線路銅面的菲林去掉，NaOH溶液的濃度不能太高，否則容易氧化板面。（三）AOI工序AOI------AutomaticOpticalInspection

中文為自動光學檢查儀.

該機器原理是利用銅面的反射作用使板上的圖形可以被AOI機掃描后記錄在軟件中,并通過與客戶提供的數(shù)據圖形資料進行比較來檢查缺陷點的一種機器，如開路、短路、曝光不良等缺陷都可以通過AOI機檢查到。（四）黑氧化/棕化工序

黑氧化/棕化的作用：

黑氧化或棕化工序的作用就是粗化銅表面，增大結合面積，增加表面結合力。

黑氧化/棕化前

黑氧化/棕化后

黑氧化原理：為什么會是黑色的？CuCu+&Cu2+

氧化2Cu+2ClO2

-Cu2O+ClO3

-+Cl-Cu2O+2ClO2-2CuO+ClO3-+Cl-

銅的氧化形式有兩種：CuO（黑色），Cu2O（紫紅色），而黑氧化的產物是兩種形式以一定比例共存。

黑氧化流程簡介：除油水洗微蝕水洗黑氧I水洗烘干微蝕水洗預浸黑化II水洗熱水洗上板落板

黑氧化流程缺陷：黑化工藝，使得樹脂與銅面的接觸面積增大，結合力加強。但同時也帶來了一種缺陷：粉紅圈。

粉紅圈產生的原因？黑氧化層的Cu2O&CuOCu

解決方法？提高黑化膜的抗酸能力。引入新的工藝流程(如本公司采用的水平棕化工藝)。

棕化工藝介紹：

棕化工藝原理：在銅表面通過反應產生一種均勻，有良好粘合特性及粗化的有機金屬層結構（通常形成銅的絡合物）。本公司目前采用棕化工藝。優(yōu)點：工藝簡單、容易控制；棕化膜抗酸性好，不會出現(xiàn)粉紅圈缺陷。缺點：結合力不及黑化處理的表面。兩種工藝的線拉力有較大差異。什么是半固化片？Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫。是樹脂與玻璃纖維載體合成的一種片狀粘結材料。樹脂—通常是高分子聚合物，一種熱固型材料。目前常用的為環(huán)氧樹脂F(xiàn)R-4。

它具有三個生命周期滿足壓板的要求：

A-Stage：液態(tài)的環(huán)氧樹脂。又稱為凡立水（Varnish）

B-Stage：部分聚合反應，成為固體膠片，是半固化片。C-Stage：壓板過程中，半固化片經過高溫熔化成為液體，然后發(fā)生高分子聚合反應，成為固體聚合物，將銅箔與基材粘結在一起。成為固體的樹脂叫做C-Stage。Resin——樹脂Varnish——膠液Prepreg——半固化片Laminate——層壓板

工藝原理：利用半固化片的特性，在一定溫度下融化，成為液態(tài)填充圖形空間處，形成絕緣層，然后進一步加熱后逐步固化，形成穩(wěn)定的絕緣材料，同時將各線路各層連接成一個整體的多層板。

排板條件：無塵要求：粉塵數(shù)量小于1萬級粉塵粒度：小于0.5m空調系統(tǒng)：保證溫度在18-22°C，相對濕度在55±10%

進出無塵室有吹風清潔系統(tǒng)，防止空氣中的污染防止膠粉，落干銅箔或鋼板上，引起板凹。COVERPLATE(蓋板)KRAFTPAPER(牛皮紙)SEPARATEPLATE(鋼板)KRAFTPAPER(牛皮紙)CARRIERPLATE(鋼盤)(銅箔)COPPERFOIL(半固化片)PREPREG(內層線路板)PCB

排板流程：（五）壓板工藝

工藝簡介：壓板就是用半固化片將外層銅箔與內層，以及各內層與內層之間連結成為一個整體，成為多層板。

壓板流程：

工藝條件：1。提供半固化片從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)、然后發(fā)生聚合反應所需的溫度。2。提供液態(tài)樹脂流動填充線路空間所需要的壓力。3。提供使揮發(fā)成分流出板外所需要的真空度。（六）銑靶`鑽靶及修邊

1.銑靶:用銑靶機將標靶位的銅皮銑開以顯露出鑽靶時所利用的標靶.2.鑽靶:用鑽靶機通過標靶自動定位鑽出標靶孔為鑽孔時提供定位孔.修邊、打字嘜修邊：根據MI要求，將壓板后的半成品板的板邊修整到需要的尺寸打字嘜：在制板邊（而不能在單元內）用字嘜機，將制板的編號、版本、打印在板面上以示以后的工序區(qū)別P020001-HA0A00第二部分外層前工序一、外層工藝流程圖解

（前工序）蝕板鉆孔沉銅`板面電鍍干菲林圖型電鍍二、流程簡介

(一)鉆孔

在板料上鉆出客戶要求的孔，孔的位置及大小均需滿足客戶的要求。

實現(xiàn)層與層間的導通，以及將來的元件插焊。

為后工序的加工做出定位或對位孔目的：客戶資料PE制作ToolingQE檢查合格流程：標簽鉆孔生產鉆帶發(fā)放PE制作膠片及標準板QE檢查

鋁片基本物料：管位釘?shù)装灏櫦y膠紙

鉆咀新鉆咀鉆孔

夠Hits數(shù)翻磨清洗后標記

鉆機由CNC電腦系統(tǒng)控制機臺移動，按所輸入電腦的資料制作出客戶所需孔的位置?？刂品矫娣謩e有X、Y輛坐標及Z軸坐標，電腦控制機臺適當?shù)你@孔參數(shù)，F(xiàn)、S、R、D等，機器會自動按照資料，把所需的孔位置鉆出來。鉆機的工作原理：

鐳射鉆孔沖壓成孔鑼機銑孔成孔的其他方法：

用化學的方法使鉆孔后的板材孔內沉積上一層導電的金屬,并用全板電鍍的方法使金屬層加厚,以此達到孔內金屬化的目的,并使線路借此導通。(二)沉銅`全板電鍍目的：

磨板

除膠渣

沉銅

全板電鍍下工序流程：

入板

機械磨板

超聲波清洗

高壓水洗

烘干

出板（1）磨板：

在機械磨刷的狀態(tài)下，去除板材表面的氧化層及鉆孔毛刺。作用：

膨脹劑

水洗

除膠渣

水洗

中和

水洗（2）除膠渣：

除膠渣屬于孔壁凹蝕處理（Etchback），印制板在鉆孔時產生瞬時高溫，而環(huán)氧玻璃基材（主要是FR-4）為不良導體，在鉆孔時熱量高度積累，孔壁表面溫度超過環(huán)氧樹脂玻璃化溫度，結果造成環(huán)氧樹脂沿孔壁表面流動，產生一層薄的膠渣（EpoxySmear），如果不除去該膠渣，將會使多層板內層信號線聯(lián)接不通，或聯(lián)接不可靠。作用：

化學沉銅（ElectrolessCopperDeposition），俗稱沉銅，它是一種自催化的化學氧化及還原反應，在化學鍍銅過程中Cu2+離子得到電子還原為金屬銅，還原劑放出電子，本身被氧化?；瘜W鍍銅在印刷板制造中被用作孔金屬化，來完成雙面板與多面板層間導線的聯(lián)通。（3）孔金屬化：

膨脹

水洗

微蝕

水洗

預浸

水洗

活化

水洗

還原

水洗

沉銅

水洗流程：

化學鍍銅的反應機理：Cu2++2CH2O+4OHCu+2HCOO-+2H2O+H22Cu2++HCHO+3OH-2Cu++HCOO-+2H2O2Cu+Cu+Cu2+

直接電鍍：

由于化學鍍銅液中的甲醛對生態(tài)環(huán)境有害，絡合劑不易生物降解，廢水處理困難，同時目前化學鍍銅層的機械性能不及電鍍銅層，而且化學鍍銅工藝流程長，操作維護極不方便，故此直接電鍍技術應運而生。直接電鍍工藝不十分成熟，盡管種類較多，大都用于雙面板制程。

流程：（一）、敏化劑5110（Sensitizer5110）（二）、微蝕（Microetch）（三）、整孔劑（Conditioner）（四）、預浸劑（Predip）（五）、活化劑（Activotor）（六）、加速劑(Accelerator)

（4）全板電鍍：

全板電鍍是作為化學銅層的加厚層，一般化學鍍銅層為0.02-0.1mil而全板電鍍則是0.3-0.6mil在直接電鍍中全板用作增加導電層的導電性。

對鍍銅液的要求：

1）、鍍液應具有良好的分散能力和深鍍能力，以保證在印刷板比較厚和孔徑比較小時，仍能達到表面銅厚與孔內銅厚接近1：1。

2）、鍍液在很寬的電流密度范圍內，都能得到均勻、細致、平整的鍍層。

3）、鍍液穩(wěn)定，便于維護，對雜質的容忍度高

全板電鍍的溶液成分

1）、硫酸銅CuSO42）、硫酸

3）、氯離子

4）、添加劑

原理鍍銅液的主要成分是CuSO4和H2SO4，直接電壓作用下，在陰陽極發(fā)生如下反應：Cu鍍液PCB鍍液+-+Cu陰極:Cu2++2eCu陽極Cu-2eCu2+

(三)干菲林目的：

即在經過清潔粗化的銅面上覆上一層感光材料，通過對位曝光，顯影后形成客戶所要求的線路板圖樣，此感光材料曝光后能抗后工序的電鍍過程。流程：上工序

前處理

貼膜

曝光

顯影

下工序（1）、前處理作用

1）清潔——清理油脂氧化物清除污染因素

2）增加銅表面粗糙程度增加菲林的粘附能力

流程：上工序

酸洗

水洗

磨板

水洗

烘干

(2)、貼膜功用:

利用貼膜機,使干膜在熱壓作用下,粘附于經過粗化處理過的板面上.

工藝流程:板面清潔

預熱

貼膜

冷卻

(3).曝光

功用:

通過紫外光照射,利用黃菲林或黑菲林,將客戶要求的圖形轉移到制板上。環(huán)境要求:≦10萬級.

(4).顯影

功用:

通過K2CO3(濃度8-12g/L)水溶液的作用,使未曝光的干膜溶解,而曝光部分則保留下來,從而得到后工序所需的圖形。顯影流程:撕保護膜

顯影

水洗

烘干

(5).其他圖型轉移

印刷抗電鍍油墨光刻圖型轉移

(四).圖型電鍍：目的：

將合格的，已完成干菲林圖形轉移工序的板料，用酸銅電鍍的方法使線路銅和孔壁銅加厚到可以滿足客戶要求的厚度，并且以鍍錫層來作為下工序蝕刻的保護層.

流程：

上板

酸性除油

微蝕

預浸

電鍍銅

預浸

電鍍錫

烘干

下板

（1）除油*微蝕：

作用：除去銅面異物，保持新鮮銅面進入下道工序。

（2）預浸*鍍銅：

作用：增加孔壁銅厚，使銅厚達到客戶要求。

全板鍍金：

作用：

在鍍銅之後加鍍鎳金,既做為圖形電鍍的抗蝕層,又可具備良好表面涂敷之特性。

流程：

上板

酸性除油

微蝕

預浸

電鍍銅

預浸

電鍍鎳

電鍍金

下板

（五）蝕板：目的：

通過去除干膜后蝕刻液與干膜下覆銅面反應蝕去銅面。電路圖形因有抗蝕阻層得以保留，褪去電路圖形上覆錫層而最終得到電路圖形的過程稱為蝕刻（堿性）.流程：

入板

褪膜

蝕刻

褪錫

下工序（1）褪膜：

曝光后干膜屬于聚酯類高分子化合物，具有羧基（-COOH）的長鏈立體網狀結構。

與NaOH或專用退膜水發(fā)生皂化反應，長鏈網狀結構斷裂，產生皂化反應。

在高壓作用下，斷裂后的碎片被剝離銅面。（2）蝕刻：

Cu2++4NH3+2Cl-

Cu（NH3）4Cl2

Cu（NH3）4Cl2+Cu2Cu（NH3）2Cl

2Cu（NH3）2Cl+2NH4Cl+1/2O2

Cu（NH3）4Cl2+H2O蝕刻反應實質就是銅離子的氧化還原反應：

Cu2+

+Cu2Cu1+（3）褪錫：錫與褪錫水中HNO3反應，生成Sn（NO3）2，反應式如下：

Sn+2HNO3

Sn（NO3）2+NO2

第三部分外層后工序一、外層工藝流程圖解

（后工序）綠油-白字沉金/沉錫/噴錫外形加工FQC包裝二、流程簡介（一）綠油/白字目的：

綠油也叫防焊或阻焊，其作用在于保護PCB表面的線路。白字也叫字符，其作用在于標識PCB表面粘貼或插裝的元件。流程：

前處理

綠油印制

低溫焗板

曝光

沖板顯影

烤板

字符印刷

高溫終焗（1）板面前處理（Sufacepreparation）

——

去除板面氧化物及雜質，粗化銅面以增強綠油的附著力。（2）綠油的印制（Screenprint）

——

通過絲印方式按客戶要求，綠油均勻涂覆于板面。（3）低溫焗板（Predrying）

——將濕綠油內的溶劑蒸發(fā)掉，板面綠油初步硬化準備曝光。塞孔:1.鋁片塞孔;2.絲網塞孔;3.連塞帶印我司采用的是第一種塞孔方式絲網印刷（ScreenPrint)

在已有負性圖案的網布上，用刮刀刮擠出適量的綠油油墨，透過網布形成正形圖案，印在基面或銅面上。涂布印刷（CurtainCoating)

即將已調稀的非水溶性綠油油墨，以水簾方式連續(xù)流下，在水平輸送前進的板面上均勻涂滿一層綠油，待其溶劑揮發(fā)半硬化之后，再翻轉做另一面涂布的施工方式。噴涂印刷（SprayCoating)

利用壓縮空氣將調稀綠油以霧化粒子的方式噴射在板面的綠油印制方式。綠油印制技術已由早期手工絲網印刷或半自動絲印發(fā)展為連線型（In-Line)涂布或噴涂等施工方式，但絲網印刷技術以其成本低，操作簡便，適用性強特點，尤其能滿足其他印刷工藝所無法完成的諸如塞孔、字符印刷，導電油印刷（碳油制作）等制作要求，故而仍為業(yè)界廣泛采用。（4）曝光（Exposure）

——根據客戶要求制作特定的曝光底片貼在板面上，在紫外光下進行曝光，沒有遮光區(qū)域的綠油最終將被沖掉裸露出銅面，受紫外光照射的部分將硬化，并最終附著于板面。（5）沖板顯影（Developing）

——利用K2CO3(8-12g/L)溶液將沒感光的綠油沖洗掉,漏出所需銅面.（6）烤板

——將板面綠油初步硬化，避免在后續(xù)的字符印刷等操作中擦花綠油面（7）字符印刷（Componentmark）

——按客戶要求、印刷指定的零件符號。（8）高溫終焗（Thermalcuring）

——將綠油硬化、烘干。

鉛筆測試應在6H以上為正常字符按照客戶要求在指定區(qū)域印制元件符號和說明油墨——S—411W/WHITEHYSOL202BC--YELLOW網版——100T（字符網）

120T（BAR--CODE）網絲印前應仔細檢查網，以避免定位漏油或漏印。（二）沉金目的：

沉鎳金也叫無電鎳金或沉鎳浸金ElectrolessNickelImmersionGold是指在PCB裸銅表面涂覆可焊性涂層方法的一種工藝。其目的是：在裸銅面進行化學鍍鎳，然后化學浸金，以保護銅面及良好的焊接性能。流程：除油

微蝕

預浸

活化

化學鍍鎳

沉金

(1)除油劑：一般情況下，PCB沉鎳金工序的除油劑是一種酸性液體物料，用于除去銅面之輕度油脂及氧化物，使銅面清潔及增加潤濕性。酸性過硫酸鈉微蝕液用于使銅面微粗糙化，增加銅與化學鎳層的密著性。(2)微蝕劑：(3)預浸劑：

維持活化缸的酸度及使銅面在新鮮狀態(tài)（無氧化物）的情況下，進入活化缸。(4)活化劑其作用是在銅面析出一層鈀，作為化學鎳起始反應之催化晶核。(5)化學鍍鎳化學鍍鎳層的鎳磷層能起到有效的阻擋作用,防止銅的遷移,以免滲出金面,氧化后導致導電性不良;原理：在鈀的催化作用下，Ni2+在NaH2PO2的還原條件下沉積在裸銅表面。當鎳沉積覆蓋鈀催化晶體時，自催化反應將繼續(xù)進行，直至達到所需之鎳層厚度?；瘜W反應：

Ni2++2H2PO2-

+2H2ONi+2HPO32-+4H++H2副反應：

4H2PO2-

2HPO32-+2P+2H2O+H2反應機理：H2PO2-

+H2OHPO32-+H++2HNi2++2HNi+2H+

H2PO2-+H

OH-+P+H2OH2PO2-

+

H2O

HPO32-+H++H2(6)沉金作用：是指在活性鎳表面通過化學換反應沉積薄金?；瘜W反應：

2Au++Ni2Au+Ni2+特性：

由于金和鎳的標準電極電位相差較大，所以在合適的溶液中會發(fā)生置換反應。鎳將金從溶液中置換出來，但隨著置換出的金層厚度的增加，鎳被完全覆蓋后，浸金反應就終止了。一般浸金層的厚度較薄，通常為0.1μm左右,這既可達到降低成本的要求,也可提高后續(xù)釬焊的合格率。（三）噴錫目的：

熱風整平又稱噴錫，是將印制板浸入熔融的焊料中，再通過熱風將印制板的表面及金屬化孔內的多余焊料吹掉，從而得一個平滑，均勻光亮的焊料涂覆層。(1)熱風整平可分為兩種：

a、垂直式

b、水平式(2)熱風整平工藝包括：助焊劑涂覆浸入熔融焊料噴涂熔融焊料熱風整平(3)工藝流程：

貼膠帶前處理熱風整平后處理(清洗)貼膠紙:

在100。C左右轆板機上熱壓，速度在1m/min以下，如有需要可多次熱壓以避免在熱風整平時.膠紙被撕開,導致金手指上錫。前處理:

主要起清潔、微蝕的作用。除去表面的有機物和氧化層、粗化表面通常微蝕速率要求在1-2um左右。熱風整平：（1）預涂助焊劑手