PCB生產工藝技術培訓教程課件

1、2010年 9月PCB生產工藝、設備與測試技術.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第1頁，共80頁。概 述電子產品制造電子工藝PCB（PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，又 稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。SMT: SMT是表面組裝技術（表面貼裝技術）（Surface Mounted Technology的縮寫），是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術和工藝。 第2頁，共80頁。概 述工藝的發(fā)展與過程 電子工藝研究的領域 電子整

2、機產品的生產過程分為兩個方面：方面是指制造工藝的技術手段和操作技能，另一方面指產品在生產過程中的質量控制和工藝管理；材料 設備 方法和操作 第3頁，共80頁。材料包括電子元器件、導線類、金屬、非金屬概 述設備方法人力管理生產工具和生產設備生產工具和生產設備加工制造-設計制造管理，技術第4頁，共80頁。概 述電子工藝的特點： 涉及眾多的科學技術領域； 形成時間較晚而發(fā)展迅速；第5頁，共80頁。第一章 電子元器件電子元器件及各種新材料對元器件的要求： 可靠性高 精確度高 體積小 性能穩(wěn)定 符合使用環(huán)境條件 集成化 微型化 提高性能及改進結構.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第6頁，共80頁。電子元器件

3、的特性參數特性參數一年用于描述電子元器件在電路中的電氣功能，通?？梢杂迷撛骷拿Q來表示。 伏安特性曲線（電子元器件） 試分析圖1.1中（a） （b） （c） （d） （e）分別表述什么元器件？第7頁，共80頁。電子元器件的規(guī)格參數標稱值額定值允許偏差電子元器件的特性參數第8頁，共80頁。表1.1 元件特性參數值標稱系列規(guī)定了樹枝標稱系列，就大大減少了必須生產的元器件的產品種類，從而使生產廠家有肯呢個實習批量化，標準化的生產及管理。電子元器件的特性參數第9頁，共80頁。根據電路對元器件的參數要求，運行偏差分為： 雙向偏差 單向偏差具體參考教材 P20 圖1.2電子元器件的特性參數.（.） 專

4、業(yè)提供企管培訓資料第10頁，共80頁。額定值極限值電子元器件的特性參數第11頁，共80頁。電子元器件的質量參數1 溫度系數 溫度每變化1，其數值產生的相對變化叫做溫度系數，單位為1/。2 噪聲電動勢和噪聲系數電子元器件的特性參數第12頁，共80頁。信噪比 定義為元件兩端的外加信號功率與其內部產生的噪聲功率之比。電子元器件的特性參數第13頁，共80頁。高頻特性 一切電子元器件在工作在高頻狀態(tài)下時，都將表征出電抗特性，甚至一段很短的導線，其電感，電容也會對電路的頻率產生不可忽略的影響。這種性質稱為高頻特性。電子元器件的特性參數.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第14頁，共80頁。機械強度及可焊性 震動

5、 沖擊 斷裂 引線開焊等可靠性和失效率 指它的有效工作壽命，即它的正常完成某一特定電氣功能的時間。 電子元器件的工作壽命結束，叫做失效。電子元器件的特性參數第15頁，共80頁。早期失效： 早期失效是很有害的，但又是不可避免的偶然失效：老化失效：電子元器件的特性參數第16頁，共80頁。失效率函數曲線參數好的，可靠性不一定高；參數差的，可靠性不一定低；電子元器件的特性參數.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第17頁，共80頁。1.2 電子元器件的檢驗和篩選外觀質量檢驗電氣性能實用篩選第18頁，共80頁。1.3 電子元器件的命名與注冊命名方法 用一個字母代表它的主稱：R C L W 用數字或字母代表其它信

6、息。信號及參數在電子元器件上的標注 直標法 文字符號法 色標法第19頁，共80頁。1.4常用元器件簡介電阻器電阻器的分類： 合金型薄膜型合成型第20頁，共80頁。1.2 電子元器件的檢驗和篩選第21頁，共80頁。1.4.6 半導體分立器件1 常用半導體分立器件及分類 普通二極管: 特殊二極管： 敏感二極管： 發(fā)光二極管。2 半導體分立器件的型號命名第22頁，共80頁。1.4.7 集成電路半導體集成電路用平面工藝（氧化，光刻，擴散，外延工藝）在半導體晶片上支撐的電路稱為半導體集成電路。這種集成電路作為獨立的商品，品種最多，應用最廣泛，一般所說的集成電路就是指半導體集成電路。第23頁，共80頁。1

7、.4.7 集成電路集成電路的封裝 按材料基本分為金屬、陶瓷、塑料三類； 按引腳的形式：通孔插裝式、表明安裝式SMT就屬于表面安裝技術第24頁，共80頁。1.4.9 光電二極管發(fā)光二極管GaAs， GaAsP, GaP單向導電性.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第25頁，共80頁。1.4.9 光電器件（液晶顯示器）原理 液晶（liquid crystal）是一種物質狀態(tài)，有人稱為物質的第四態(tài)。這是一種在一定溫度范圍內，既有晶體所特有的各向異性的雙折射性，又具有液體流動性的物質狀態(tài)。利用液晶的電光效應和熱光效應職稱的顯示器件叫做液晶顯示器（Liquid crystal device, LCD）第26頁

8、，共80頁。液晶是不導電的；施加足夠強的電場，會引起液晶分子改變原來的取向；液晶本身不發(fā)光，它借助自然光或外來光才能顯示，并且外部光線越強，顯示效果越好。1.4.9 光電器件（液晶顯示器）第27頁，共80頁。液晶顯示器的優(yōu)點： 1）液晶顯示器件的表面為平板型結構，能顯著減少顯示圖像的是真。 2）功耗低，工作電壓低（2-6V），工作電流?。◣讉€uA/cm2）; 3)易于集成，體積小，由于液晶顯示器件的功耗低，因此可以應用在元器件密度較大的場合； 4）顯示信息量大； 5）壽命長； 6）無電磁污染，液晶顯示器件工作時，不產生電磁輻射，對環(huán)境無污染。1.4.9 光電器件（液晶顯示器）第28頁，共80頁

9、。缺點 1）機械強度差，易于損壞； 2）工作溫度范圍窄，一般為-10+60； 3）動態(tài)特性較差，相應時間和余輝時間長（ms級）；1.4.9 光電器件（液晶顯示器）第29頁，共80頁。TFT(thin film transistor,薄膜晶體管)基本原理：由許多可以發(fā)出任意顏色光線的像素組成，控制各個像素，使之現實相應的顏色。 在TFT LCD只能夠，采用背光技術。第30頁，共80頁。FTF 是在玻璃或塑料基板等非單晶片上（也可以在晶片上）通過濺射、化學沉積工藝形成制造電路必須的各種膜，通過對膜的加工，制作成大規(guī)模半導體集成電路。第31頁，共80頁。時TFT 特點： 大面積； 高集成度； 功能強

10、大； 低成本； 工藝靈活； 應用領域廣泛；.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第32頁，共80頁。1.4.10 電磁元件霍爾效應與霍爾元件霍爾效應：當磁場垂直作用在有電流流過的固體元件上時，在與電流方向和磁場方向都成直角的方向上將產生電動勢，這種現象稱為霍爾效應，所產生的電壓稱為霍爾電壓。第33頁，共80頁。將一塊半導體或導體材料，沿Z方向加以磁場，沿X方向通以工作電流I，則在Y方向產生出電動勢，如圖1所示，這現象稱為霍爾效應。稱為霍爾電壓。第34頁，共80頁。實驗表明，在磁場不太強時，電位差與電流強度I和磁感應強度B成正比，與板的厚度d成反比?；魻栐? 利用霍爾效應將磁場強度轉變?yōu)殡妷旱拿舾性?/p>

11、，其特點是輸出信號電壓（霍爾電壓）與磁場強度成正比，并可判斷磁場的極性。第35頁，共80頁。第二章 SMT時代的電子元器件表面安裝技術概述表面安裝元器件 SMT元器件特點： （1） （2） 第36頁，共80頁。第二章 SMT時代的電子元器件SMT元器件的種類和規(guī)格： 1 無源表面安裝元器件SMC 2 有源表面安裝器件SMD 3 機電器件第37頁，共80頁。SMD集成電路 SMD集成電路按封裝方式，分為：1）SO封裝2）QFP封裝3）LCCC封裝4）PLCC封裝.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第38頁，共80頁。SMD的引腳形狀（翼形，鉤形，球形）無引腳有引腳大規(guī)模集成電路的BGA封裝 球形引腳柵

12、格陣列第39頁，共80頁。SMD器件的封裝發(fā)展與前瞻摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內容為：集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，當價格不變時；或者說，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。 第40頁，共80頁。評價集成電路封裝技術的優(yōu)劣，一個重要的指標是： 芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第41頁，共80頁。集成電路DIP封裝芯片載體封裝BGA封裝MCM封裝第42頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術電子組

13、裝技術的發(fā)展 常規(guī)電子組裝技術（THT） 表面安裝技術（SMT） 微電子組裝（HIC,MCM,DCA） 微電子組裝技術是目前迅速發(fā)展的新一代電子產品制造技術，主要包括多種新的組裝技術及工藝。第43頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術微電子組裝技術包括很多內容： 芯片直接貼裝技術包括：板載芯片（COB）技術；帶自動鍵合（TAB）技術、倒裝芯片（FC）技術等。表面安裝技術大大縮小了印刷電路板的面積，提高了電路的可靠性。為了獲得更小的封裝面積、更高的電路板面利用率，組裝技術向元器件級、芯片級深入。MPT， 裸片組裝 第44頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術微電子組裝技術的研究方向 基片技術： 芯片

14、直接貼裝技術： 多芯片組裝技術：.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第45頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術引線建合技術熱壓焊超聲焊熱壓超聲焊（金絲球焊）載帶自動建合技術第46頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術倒裝芯片技術 倒裝芯片封裝技術為1960年IBM公司所開發(fā)，為了降低成本，提高速度，提高組件可靠性； 封裝方式為芯片正面朝下向基板，無需引線鍵合，形成最短電路，降低電阻；采用金屬球連接，縮小了封裝尺寸，改善電性表現；第47頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術簡介 最早的表面安裝技術倒裝芯片封裝技術（FC）形成于20世紀60年代，同時也是最早的球柵陣列封裝技術（BGA）和最早的芯片規(guī)模封裝技

15、術（CSP）。 特點 FC通常應用在時脈較高的CPU或高頻RF上，以獲得更好的效能，與傳統速度較慢的引線鍵合技術相比，FC更適合應用在高腳數、小型化、多功能、高速度趨勢IC的產品中。發(fā)發(fā)展前景 隨著電子封裝越來越趨于向更快、更小、更便宜的方向發(fā)展，要求縮小尺寸、增加性能的同時，必須降低成本。這使封裝業(yè)承受巨大的壓力，面臨的挑戰(zhàn)就是傳統SMD封裝技術具有的優(yōu)勢以致向我們證實一場封裝技術的革命。 第48頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術第49頁，共80頁。.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第50頁，共80頁。2.3 微電子組裝技術大圓片規(guī)模集成電路技術第51頁，共80頁。第三章 制造電子產品的常用材

16、料3.1常用導線與絕緣材料 導線 1）導線分類：電線與電纜 細分為裸線，電磁線，絕緣電線電纜和通信電纜四類。第52頁，共80頁。2）導線材料 如果說最好的導線材料是超導材料鈮和錫的化合物,再有就是我們大家都知道的銀，但這兩種材料的成本太高，一般沒人用（磁懸浮用的就是超導材料） 我們平時接觸到的導線一般用鋁和銅，鋁在以前常用，它對電的阻抗較小，不易生銹，質軟不易折斷，造價便宜，但鋁制導線只能制作單根硬線，不能用在經?；顒拥脑O備或電器上，否則還是會被折斷，而且耐高溫能力低，長時間在高溫條件下使用會縮短使用壽命。第三章 制造電子產品的常用材料第53頁，共80頁。 銅相對于鋁來說性能有了很大的提升，它

17、的電阻抗小，不易生銹，質軟而且可以制成多股軟線，大大提高了屈折次數，可以安裝在移動設備上，使用壽命比鋁大大提高，所以我們一般見到的導線是銅制導線。在導線選材上，如果要求較高，可考慮銀制或超導，如果是一般用途就用銅制的。 .（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第54頁，共80頁。常見材料中導電性能最好的是銀，但考慮經濟因素，一般用銅做導線 2 常用安裝導線 表3.2列出了安全載流量。第55頁，共80頁。導線的顏色 見表3.3 選擇安裝導線顏色的一般習慣。3.1.2 絕緣材料絕緣材料的電阻率一般都大于1）無機絕緣材料2）有機絕緣材料3）復合絕緣材料第56頁，共80頁。絕緣材料的主要性能及選擇1）抗電強度2

18、）機械強度3）耐熱等級第57頁，共80頁。3.2 制造印刷電路板的材料-覆銅板 定義：覆銅箔層壓板，就是經過粘結、熱壓等工藝，使一定厚度的銅箔牢固地附著在絕緣基板上的板材。.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第58頁，共80頁。材料與制造 1）基板 2）銅箔 3）粘合劑第59頁，共80頁。覆銅板的技術指標和性能特點第60頁，共80頁。焊接材料welding material; welding consumables 包括焊料，焊劑（助焊劑） 焊接材料是指焊接時所消耗材料的通稱，例如焊條、焊絲、金屬粉末、焊劑、氣體等。焊接行業(yè)發(fā)展迅速，主要分為氬焊、CO2焊接、氧切割、電焊。 第61頁，共80頁。世界

19、各國的焊材結構比例，迄今沒有準確的統計數字。日本2005年秋季發(fā)行的世界焊接新聞英文版，對2004年一些國家和地區(qū)的焊材需求量(不是生產量)和使用比例做出了估計 ：歐洲、北美(美國和加拿大)、日本等發(fā)達國家，在消費的焊材中，焊條比例均已小于20，歐洲和北美的氣保護焊絲使用比例均大于50。 .（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第62頁，共80頁。在SMT 組裝中，在組裝完成后發(fā)現的缺陷有60%以上原因在于焊膏和印刷工藝。另外，有15%的缺陷是在再流焊過程中出現的。利用事先設計好的實驗以及嚴格的焊膏工藝測試方法，制定出焊膏評估程序，以最少的實驗來得到更多關于焊膏及其工藝性的信息 。第63頁，共80頁。在

20、焊料的發(fā)展過程中，錫鉛合金一直是最優(yōu)質的、廉價的焊接材料，無論是焊接質量還是焊后的可靠性都能夠達到使用要求；但是，隨著人類環(huán)保意識的加強，“鉛”及其化合物對人體的危害及對環(huán)境的污染，越來越被人類所重視無鉛焊料發(fā)展進程 1991和1993年：美國參議院提出將電子焊料中鉛含量控制在0.1%以下的要求，遭到美國工業(yè)界強烈反對而夭折； 1991年起NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP等組織相繼開展無鉛焊料的專題研究，耗資超過 2000萬美元，目前仍在繼續(xù) 第64頁，共80頁。1998年10月日本松夏公司第一款批量生產的無鉛電子產品問世； 2003年3

21、月，中國信息產業(yè)部擬定電子信息產品生產污染防治管理辦法，提議自2006年7月1日起投放市場的國家重點監(jiān)管目錄內的電子信息產品不能含有Pb。 第65頁，共80頁。焊接行業(yè)對無鉛焊料的要求 ： 無鉛焊料首先要能夠真正滿足環(huán)保要求，不能把鉛去除了，又添加了新的有毒或有害的物質；要確保無鉛焊料的可焊性及焊后的可靠性，并要考慮到客戶所承受的成本等眾多問題。概括起來講，無鉛焊料應盡量滿足以下這些要求： 1無鉛焊料的熔點要低，盡可能地接近63/37錫鉛合金的共晶溫度；2無鉛焊料要有良好的潤濕性 ；3焊點的抗拉強度、韌性、延展性及抗蠕變性能都要與錫鉛合金的性能相差不多；4成本盡可能的降低；目前，能控制在錫鉛合

22、金的1.52倍，是比較理想的價位； .（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第66頁，共80頁。共晶焊：共晶焊又稱低熔點合金焊接。共晶合金的基本特性是：兩種不同的金屬可在遠低于各自的熔點溫度下按一定重量比例形成合金 。共晶的芯片，在芯片底部有鍍一層金，這就是所謂的背金芯片。最初的共晶指的是金和錫在一定溫度下，形成金錫合金，從而使芯片與支架之間以合金連接，使導熱性能更優(yōu)秀。 第67頁，共80頁。第68頁，共80頁。3.3.2 助焊劑金屬于空氣接觸后，在其表面會生成一層氧化膜。溫度越高，氧化就越嚴重。助焊劑的作用對助焊劑的要求第69頁，共80頁。3.4 其他常用材料鐵磁材料第70頁，共80頁。3.4.3 散

23、熱器散熱器是用來傳導、釋放熱量的一系列裝置的統稱。目前散熱器主要有采暖散熱器、計算機散熱器，其中采散熱器又可根據材質和工作模式分為若干種，計算機散熱器可根據用途和安裝方法分為若干種。 .（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第71頁，共80頁。眾所周知，高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統運行不穩(wěn)，使用壽命縮短，甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外，而是計算機內部，或者說是集成電路內部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收，然后發(fā)散到機箱內或者機箱外，保證計算機部件的溫度正常。散熱器的種類非常多，CPU、顯卡、主板芯片組、硬盤、機箱、電源甚至光驅和內存都會需要散熱器，這些不同的散熱器是

24、不能混用的，而其中最常接觸的就是CPU的散熱器。第72頁，共80頁。依照從散熱器帶走熱量的方式，可以將散熱器分為主動散熱和被動散熱。前者常見的是風冷散熱器，而后者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式，可以分為風冷，熱管，液冷，半導體制冷，壓縮機制冷等等 。第73頁，共80頁。熱管是一種具有極高導熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內的液體的蒸發(fā)與凝結來傳遞熱量，它利用毛吸作用等流體原理，起到類似冰箱壓縮機制冷的效果。具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點，并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優(yōu)點。由于其特殊的

25、傳熱特性，因而可控制管壁溫度，避免露點腐蝕 。.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第74頁，共80頁。純鋁散熱器是早期最為常見的散熱器，其制造工藝簡單，成本低，到目前為止，純鋁散熱器仍然占據著相當一部分市場。為增加其鰭片的散熱面積，純鋁散熱器最常用的加工手段是鋁擠壓技術 第75頁，共80頁。銅的熱傳導系數是鋁的1.69倍，所以在其他條件相同的前提下，純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質地是個問題，很多標榜“純銅散熱器”其實并非是真正的100的銅。在銅的列表中，含銅量超過99的被稱為無酸素銅，下一個檔次的銅為含銅量為85以下的丹銅。目前市場上大多數的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間 。

26、.（.） 專業(yè)提供企管培訓資料第76頁，共80頁。陶瓷散熱器。其生產工藝與窯具的生產工藝基本相同，導熱性與抗氧化性能是材料的主要應用性能。 它的主要優(yōu)點是：導熱性能好，高溫強度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長，維修量小，性能可靠穩(wěn)定，操作簡便。是目前回收高溫煙氣余熱的最佳裝置。 第77頁，共80頁。樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。8月-228月-22Thursday, August 4, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。07:31:4207:31:4207:318/4/2022 7:31:42 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。8月-2207:31:4207:31

27、Aug-2204-Aug-22加強交通建設管理，確保工程建設質量。07:31:4207:31:4207:31Thursday, August 4, 2022安全在于心細，事故出在麻痹。8月-228月-2207:31:4207:31:42August 4, 2022踏實肯干，努力奮斗。2022年8月4日7:31 上午8月-228月-22追求至善憑技術開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務樹立形象。04 八月 20227:31:42 上午07:31:428月-22嚴格把控質量關，讓生產更加有保障。八月 227:31 上午8月-2207:31August 4, 2022作業(yè)標準記得牢，駕輕就熟除煩惱。20

28、22/8/4 7:31:4207:31:4204 August 2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。7:31:42 上午7:31 上午07:31:428月-22一馬當先，全員舉績，梅開二度，業(yè)績保底。8月-228月-2207:3107:31:4207:31:42Aug-22牢記安全之責，善謀安全之策，力務安全之實。2022/8/4 7:31:42Thursday, August 4, 2022相信相信得力量。8月-222022/8/4 7:31:428月-22謝謝大家！第78頁，共80頁。樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。8月-228月-22Thursday, August 4

29、, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。07:31:4207:31:4207:318/4/2022 7:31:42 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。8月-2207:31:4207:31Aug-2204-Aug-22加強交通建設管理，確保工程建設質量。07:31:4207:31:4207:31Thursday, August 4, 2022安全在于心細，事故出在麻痹。8月-228月-2207:31:4207:31:42August 4, 2022踏實肯干，努力奮斗。2022年8月4日7:31 上午8月-228月-22追求至善憑技術開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務樹立形象。04 八月 20227:31:42 上午07:31:428月-22嚴格把控質量關，讓生產更加有保障。八月 227:31 上午8月-2207:31August 4, 2022作業(yè)標準記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/8/4 7:31:4207:31:4204