PCB工藝流程設(shè)計規(guī)范PPT課件

1、PCB生產(chǎn)工藝流程,主要內(nèi)容,1、PCB的角色 2、PCB的演變 3、PCB的分類 4、PCB流程介紹,五彩繽紛的PCB工藝,1、PCB的角色,PCB的角色： PCB是為完成第一層次的元件和其它電子電路零件接合提供的一個組裝基地，組裝成一個具特定功能的模塊或產(chǎn)品。 所以PCB在整個電子產(chǎn)品中，扮演了連接所有功能的角色，也因此電子產(chǎn)品的功能出現(xiàn)故障時，最先被懷疑往往就是PCB，又因為PCB的加工工藝相對復(fù)雜，所以PCB的生產(chǎn)控制尤為嚴(yán)格和重要。,PCB的解釋： Printed circuit board； 簡寫：PCB 中文為：印制板 （1）在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計，制成印制線路、印制元件或由兩

2、者結(jié)合而成的導(dǎo)電圖形，稱為印制電路。 （2）在絕緣基材上，提供元、器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形，稱為印制線路。 （3）印制電路或者印制線路的成品板稱為印制電路板或者印制線路板，亦稱印制板。,1.早於1903年Mr. Albert Hanson（阿爾伯特.漢森）首創(chuàng)利用“線路”(Circuit)觀念應(yīng)用于電話交換系統(tǒng)上。它是用金屬箔切割成線路導(dǎo)體，將之粘于石蠟紙上，上面同樣粘上一層石蠟紙，成了現(xiàn)今PCB的構(gòu)造雛形。如下圖： 2. 到1936年，Dr Paul Eisner（保羅.艾斯納）真正發(fā)明了PCB的制作技術(shù)，也發(fā)表多項專利。而今天的加工工藝“圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)（photoimage transfe

3、r) ，就是沿襲其發(fā)明而來的。,圖,2、PCB的演變,PCB在材料、層數(shù)、制程上的多樣化以適合不同的電子產(chǎn)品及其特殊需求。因此其種類劃分比較多，以下就歸納一些通用的區(qū)別辦法,來簡單介紹PCB的 分類以及它的制造工藝。 A. 以材料分 a. 有機材料 酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂、Polyimide、BT等皆屬之。 b. 無機材料 鋁基板、銅基板、陶瓷基板等皆屬之，主要取其散熱功能。 B. 以成品軟硬區(qū)分 a. 硬板 Rigid PCB b. 軟板 Flexible PCB 見圖1.3 c. 軟硬結(jié)合板 Rigid-Flex PCB 見圖1.4 C. 以結(jié)構(gòu)分 a. 單面板 見圖1.5 b. 雙

4、面板 見圖1.6 c. 多層板 見圖1.7 ,3、PCB的分類,圖1.3,圖1.4,圖1.5,圖1.6,圖1.7,圖1.8,4、PCB流程介紹,我們以多層板的工藝流程作為PCB工藝介紹的引線，選擇其中的圖形電鍍工藝進行流程說明，具體分為八部分進行介紹，分類及流程如下：,A、內(nèi)層線路,C、孔金屬化,D、外層干膜,E、外層線路,F、絲印,H、后工序,B、層壓鉆孔,G、表面工藝,A、內(nèi)層線路流程介紹,流程介紹: 目的: 1、利用圖形轉(zhuǎn)移原理制作內(nèi)層線路 2、DES為顯影;蝕刻;去膜連線簡稱,前處理,壓膜,曝光,DES,開料,沖孔,內(nèi)層線路-開料介紹,開料(BOARD CUT): 目的: 依制前設(shè)計所

5、規(guī)劃要求,將基板材料裁切成工作所需尺寸 主要生產(chǎn)物料:覆銅板 覆銅板是由銅箔和絕緣層壓合而成,依要求有不同板厚規(guī)格,依銅厚可分為H/H;1oz/1oz;2oz/2oz等種類 注意事項: 避免板邊毛刺影響品質(zhì),裁切后進行磨邊,圓角處理。 考慮漲縮影響,裁切板送下制程前進行烘烤。 裁切須注意經(jīng)緯方向與工程指示一致，以避免翹曲等問題。,前處理(PRETREAT): 目的: 去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利於后續(xù)的壓膜制程 主要消耗物料：磨刷,銅箔,絕緣層,前處理后銅面狀況示意圖,內(nèi)層線路-前處理介紹,壓膜(LAMINATION): 目的: 將經(jīng)處理之基板銅面透過熱壓方式貼上抗蝕干膜 主要生產(chǎn)

6、物料:干膜(Dry Film) 工藝原理：,干膜,壓膜前,壓膜后,內(nèi)層線路壓膜介紹,曝光(EXPOSURE): 目的: 經(jīng)光線照射作用將原始底片上的圖像轉(zhuǎn)移到感光底板上 主要生產(chǎn)工具: 底片/菲林（film) 工藝原理： 白色透光部分發(fā)生光聚合反應(yīng), 黑色部分則因不透光,不發(fā)生反應(yīng)，顯影時發(fā)生反應(yīng)的部分不能被溶解掉而保留在板面上。,UV光,曝光前,曝光后,內(nèi)層線路曝光介紹,顯影(DEVELOPING): 目的: 用堿液作用將未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之干膜部分沖掉 主要生產(chǎn)物料:K2CO3 工藝原理： 使用將未發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜沖掉,而發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜則保留在板面上作為蝕刻時之抗蝕保護層。 說明： 水溶

7、性干膜主要是由于其組成中含有機酸根，會與弱堿反應(yīng)使成為有機酸的鹽類，可被水溶解掉，顯露出圖形,顯影后,顯影前,內(nèi)層線路顯影介紹,蝕刻(ETCHING): 目的: 利用藥液將顯影后露出的銅蝕掉,形成內(nèi)層線路圖形 主要生產(chǎn)物料:蝕刻藥液(CuCl2),蝕刻后,蝕刻前,內(nèi)層線路蝕刻介紹,去膜(STRIP): 目的: 利用強堿將保護銅面之抗蝕層剝掉,露出線路圖形 主要生產(chǎn)物料:NaOH,去膜后,去膜前,內(nèi)層線路退膜介紹,沖孔: 目的: 利用CCD對位沖出檢驗作業(yè)之定位孔及鉚釘孔 主要生產(chǎn)物料:鉆刀,內(nèi)層線路沖孔介紹,AOI檢驗: 全稱為Automatic Optical Inspection，自動光學(xué)

8、檢測 目的： 通過光學(xué)反射原理將圖像回饋至設(shè)備處理，與設(shè)定的邏輯判斷原則或資料圖形相比較，找出缺點位置 注意事項： 由于AOI所用的測試方式為邏輯比較，一定會存在一些誤判的缺點，故需通過人工加以確認(rèn)。,內(nèi)層檢查工藝,B、層壓鉆孔流程介紹,流程介紹: 目的： 層壓：將銅箔（Copper)、半固化片（Prepreg)與棕化處理后的內(nèi)層線路板壓合成多層板。 鉆孔：在板面上鉆出層與層之間線路連接的導(dǎo)通孔。,棕化,鉚合,疊板,壓合,后處理,鉆孔,棕化: 目的: (1)粗化銅面,增加與樹脂接觸表面積 (2)增加銅面對流動樹脂之濕潤性 (3)使銅面鈍化,避免發(fā)生不良反應(yīng) 主要生產(chǎn)物料:棕化液MS100 注意

9、事項: 棕化膜很薄,極易發(fā)生擦花問題,操作時需注意操作手勢,層壓工藝棕化介紹,鉚合 目的:(四層板不需鉚釘) 利用鉚釘將多張內(nèi)層板釘在一起,以避免后續(xù)加工時產(chǎn)生層間滑移 主要生產(chǎn)物料:鉚釘;半固化片（P/P) P/P(PREPREG): 由樹脂和玻璃纖維布組成, 據(jù)玻璃布種類可分為106、1080、3313、2116、7628等幾種 樹脂據(jù)交聯(lián)狀況可分為: A階(完全未固化);B階(半固化);C階(完全固化)三類,生產(chǎn)中使用的全為B階狀態(tài)的P/P,2L,3L,4L,5L,鉚釘,層壓工藝鉚合介紹,疊板: 目的: 將預(yù)疊合好之板疊成待壓多層板形式 主要生產(chǎn)物料:銅箔、半固化片 電鍍銅皮;按厚度可分

10、為 1/3OZ12um(代號T) 1/2OZ18um(代號H) 1OZ35um(代號1) 2OZ70um（代號2）,層壓工藝疊板介紹,2L,3L,4L,5L,壓合: 目的:通過熱壓方式將疊合板壓成多層板 主要生產(chǎn)輔料: 牛皮紙、鋼板,鋼板,壓力,牛皮紙,承載盤,熱板,可疊很多層,層壓工藝壓合介紹,后處理: 目的: 對層壓后的板經(jīng)過磨邊;打靶;銑邊等工序進行初步的外形處理以便后工序生產(chǎn)品質(zhì)控制要求及提供后工序加工之工具孔。 主要生產(chǎn)物料:鉆頭;銑刀,層壓工藝后處理介紹,鉆孔: 目的: 在板面上鉆出層與層之間線路連接的導(dǎo)通孔 主要原物料:鉆頭;蓋板;墊板 鉆頭:碳化鎢,鈷及有機粘著劑組合而成 蓋板

11、: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(fù)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,鉆孔工藝鉆孔介紹,流程介紹,去毛刺 (Deburr),去膠渣 (Desmear),化學(xué)銅 (PTH),一次銅 Panel plating,目的: 使孔璧上的非導(dǎo)體部分之樹脂及玻璃纖維進行金屬化 方便進行后面的電鍍制程,提供足夠?qū)щ娂氨Ｗo的金屬孔璧。,C、孔金屬化工藝流程介紹,去毛刺(Deburr): 毛刺形成原因:鉆孔后孔邊緣未切斷的銅絲及未切斷的玻璃布 去毛刺的目的:去除孔邊緣的毛刺,防止鍍孔不良 重要的原物料：磨刷,沉銅工藝去毛刺

12、除膠渣介紹,去膠渣(Desmear): 膠渣形成原因: 鉆孔時造成的高溫的過玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (Tg值),而形成融熔態(tài),產(chǎn)生膠渣 去膠渣的目的:裸露出各層需互連的銅環(huán)，另膨松劑可 改善孔壁結(jié)構(gòu)，增強電鍍銅附著力。 重要的原物料：KMnO4(除膠劑),化學(xué)銅(PTH) 化學(xué)銅之目的: 通過化學(xué)沉積的方式時表面沉積上厚度為20-40微英寸的化學(xué)銅。 孔壁變化過程：如下圖 化學(xué)銅原理：如右圖,PTH,沉銅工藝化學(xué)銅介紹,一次銅 一次銅之目的: 鍍上200-500微英寸的厚度的銅以保護僅有20-40 micro inch厚度的化學(xué)銅不被后制程破壞造成孔破。 重要生產(chǎn)物料: 銅球,一次銅,電鍍工藝電鍍銅介

13、紹,流程介紹:,前處理,壓膜,曝光,顯影,目的: 經(jīng)過鉆孔及通孔電鍍后,內(nèi)外層已經(jīng)連通,本制程制作外層干膜,為外層線路的制作提供圖形。,D、外層干膜流程介紹,前處理: 目的:去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利于壓膜制程 重要原物料：磨刷,外層干膜前處理介紹,壓膜(Lamination): 目的: 通過熱壓法使干膜緊密附著在銅面上. 重要原物料：干膜(Dry film),曝光(Exposure): 目的: 通過圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)在干膜上曝出所需的線路。 重要的原物料：底片,外層干膜曝光介紹,顯影(Developing): 目的: 把尚未發(fā)生聚合反應(yīng)的區(qū)域用顯像液將之沖洗掉,已感光部分則因已發(fā)生聚

14、合反應(yīng)而洗不掉而留在銅面上成為蝕刻或電鍍之阻劑膜. 主要生產(chǎn)物料：弱堿(K2CO3),一次銅,乾膜,外層干膜顯影介紹,流程介紹:,二次鍍銅,退膜,線路蝕刻,退錫,目的: 將銅厚度鍍至客戶所需求的厚度。 完成客戶所需求的線路外形。,鍍錫,E、外層線路流程介紹,二次鍍銅: 目的:將顯影后的裸露銅面的厚度加后,以達到客戶所要求的銅厚 重要原物料：銅球,乾膜,二次銅,外層線路電鍍銅介紹,鍍錫: 目的:在鍍完二次銅的表面鍍上一層錫保護，做為蝕刻時的保護劑。 重要原物料：錫球,乾膜,二次銅,保護錫層,退膜: 目的:將抗電鍍用途之干膜以藥水剝除 重點生產(chǎn)物料：退膜液(NaOH),線路蝕刻: 目的:將非導(dǎo)體部

15、分的銅蝕掉 重要生產(chǎn)物料：蝕刻液、氨水,二次銅,保護錫層,二次銅,保護錫層,底板,外層線路堿性蝕刻介紹,退錫: 目的:將導(dǎo)體部分的起保護作用之錫剝除 重要生產(chǎn)物料:HNO3退錫液,二次銅,底板,外層線路退錫介紹,流程介紹:,阻焊,字符,固化,目的: 外層線路的保護層，以保證PCB的絕緣、護板、防焊的目的 制作字符標(biāo)識。,火山灰磨板,F、絲印工藝流程介紹,顯影,阻焊(Solder Mask) 阻焊,俗稱“綠油”,為了便于肉眼檢查，故于主漆中多加入對眼睛有幫助的綠色顏料，其實防焊漆了綠色之外尚有黃色、白色、黑色等顏色 目的 A. 防焊：留出板上待焊的通孔及其焊盤，將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊

16、時造成的短路,并節(jié)省焊錫的用量 。 B. 護板：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能，并防止外來的機械傷害以維持板面良好的絕緣。 C. 絕緣：由於板子愈來愈薄,線寬距愈來愈細(xì),故導(dǎo)體間的絕緣問題日形突顯,也增加防焊漆絕緣性能的重要性.,絲印工藝阻焊介紹,阻焊工藝流程圖,預(yù)烘烤,印刷第一面,前處理,曝光,顯影,固化,S/M,預(yù)烘烤,印刷第二面,前處理 目的：去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加強板面油墨附著力。 主要原物料：火山灰,阻焊工藝前處理介紹,印 刷 目的：利用絲網(wǎng)將油墨印寫在板子上，如右圖： 主要原物料：油墨 常用的印刷方式： A 印刷型（Screen Printing)

17、B 淋幕型 (Curtain Coating) C 噴涂型 (Spray Coating) D 滾涂型 (Roller Coating),預(yù)烤 目的:趕走油墨內(nèi)的溶劑，使油墨部分硬化，不致在進行曝光時粘底片。,阻焊工藝預(yù)烘介紹,制程要點 溫度與時間的設(shè)定，須參照供應(yīng)商提供的條件雙面印與單面印的預(yù)烤條件是不一樣的。 烤箱的選擇須注意通風(fēng)及過濾系統(tǒng)以防異物沾粘。 溫度及時間的設(shè)定，必須有警報器，時間一到必須馬上拿出，否則over curing會造成顯影不盡。,曝光 目的：影像轉(zhuǎn)移 主要設(shè)備：曝光機 制程要點： A 曝光機的清潔 B 能量的選擇 C 抽真空的控制,阻焊工藝曝光顯影介紹,顯影 目的：將

18、未聚合之感光油墨利用濃度為1的碳酸鉀溶液去除掉。 主要生產(chǎn)物料：碳酸鉀,S/M A/W,印字符 目的：利于維修和識別 原理：絲網(wǎng)印刷的方式 主要生產(chǎn)物料：文字油墨,字符工藝印刷介紹,烘烤,印一面文字,印另一面文字,S/M,文字,文字,固化（后烤） 目的：通過高溫烘烤讓油墨中的環(huán)氧樹脂徹底硬化。,字符工藝固化介紹,常規(guī)的印刷電路板(PCB)在板上都有銅層，如果銅層未受保護將氧化和損壞，直接影響后續(xù)的焊接。有多種不同的保護層可以使用，最普遍的有：熱風(fēng)整平（HASL)、有機涂覆(OSP)、電鍍鎳金(plating gold)、化學(xué)沉鎳金(ENIG)、金手指、沉銀（IS)和沉錫(IT) 等。 （）熱風(fēng)

19、整平(HASL):板子完全覆蓋焊料后，接著經(jīng)過高壓熱風(fēng)將表面和孔內(nèi)多余焊料吹掉，并且整平附著于焊盤和孔壁的焊料；分有鉛噴錫和無鉛噴錫兩種。 優(yōu)勢：成本低，在整個制造過程中保持可焊接性。 （）有機涂覆(OSP):在PCB的銅表面上形成一層薄的、均勻一致的保護層。 優(yōu)點：在成本上與HASL具有可比性、好的共面性、無鉛工藝。 （）電鍍鎳金(plating gold)：通過電鍍的方式在銅面上電鍍上鎳和保護層金。 優(yōu)點：良好的可焊接性，平整的表面、長的儲存壽命、可承受多次的回流焊。 （4）化學(xué)沉鎳金(ENIG)：通過化學(xué)反應(yīng)在銅面上置換上鎳磷層，再在鎳層上置換一層金。 優(yōu)點：良好的可焊接性，平整的表面、

20、長的儲存壽命、可承受多次的回流焊。 （5）金手指：通過電鍍的方式在同面上電鍍上鎳和金，因為鍍金中含有其他金屬區(qū)別（3）。 （6）沉銀(IS):銀沉浸在銅層上0.1到0.6微米的金屬層，以保護銅面。 優(yōu)點：好的可焊接性、表面平整、HASL沉浸的自然替代。 （7）沉錫(IT):錫沉浸在銅層上0.到.um的金屬層，以保護銅面。 優(yōu)點：良好的可焊接性、表面平整、相對低的成本。,G、表面工藝的選擇介紹,流程介紹:,外形,終檢/實驗室,目的: 根據(jù)客戶外形完成加工。 根據(jù)電性能的要求進行裸板測試。 出貨前做最后的品質(zhì)審核。,電測,H、后工序工藝流程介紹,外形 目的：讓板子裁切成客戶所需規(guī)格尺寸 原理：數(shù)位機床機械切割 主要生產(chǎn)物料：銑刀,后工序外形工藝流程介紹,電測 目的：對PCB的電性能即開短路進行裸板測試，以滿足客戶要求。 電測的種類： A 、專用機（dedicat