PCB制作工藝流程簡(jiǎn)介

1、PCB制作工藝單雙面板工藝流程簡(jiǎn)介MINGHELV2007年8月6日h【.Bln印制電路板概述印制電路板大綱I印制電路板概述II 印制電路板加工流程in 印制板缺陷及原因分析IV 印制電路技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展一、PCB扮演的角色PCB的功能為提供完成第一層級(jí)構(gòu)裝的組件與其它必 須的電子電路零件接合的基地，以組成一個(gè)具特定功能的 模塊或成品。所以PCB在整個(gè)電子產(chǎn)品中，扮演了整合連 結(jié)總其成所有功能的角色.圖一是電子構(gòu)裝層級(jí)區(qū)分示意。UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述#09UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述表面制作沉錫板 金手指板 碳油板 ENTEK板沉金板 鍍金板 噴錫板PCB分

2、類結(jié)構(gòu)硬度性能孔的導(dǎo)通狀態(tài)通孔板盲孔板埋孔板軟硬板 軟板 硬板 多層板雙面板 單面板UTEr印制電路板概述、PCB種類A.以材質(zhì)分 a.有機(jī)材質(zhì)T/Epoxy等皆屬之。酚醛樹(shù)脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂、Polyimide（聚酰亞胺）、b.無(wú)機(jī)材質(zhì)鋁* Copper-invar （鋼）-copper、ceramic（陶瓷）等皆屬 之。主要取其散熱功能。UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述以成品軟硬區(qū)分a. 硬板 Rigid PCBb. 軟板 Flexible PCB 見(jiàn)圖 1.3C. 軟硬板Rigid-Flex PCB見(jiàn)圖14UTEr印制電路板概述C. 以結(jié)構(gòu)分b雙面板

3、見(jiàn)圖1.6a単面板見(jiàn)圖1.5UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述c多層板見(jiàn)圖1.7弧訊対3璨參殊愷UTEr印制電路板概述D、儂用塗翁：通信/耗用性電子/軍用/計(jì)算機(jī)/半導(dǎo)體/電測(cè)板，見(jiàn)圖18 BGA. 另有一種射出成型的立體PCB,使用少。E. 依表面制作分Hot Air Levelling 噴錫Gold finger board 金手指板Carbon oil board 碳油板Au plating board 鍍金板Entek （防氧化）板UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述Immersion Auard沉金板UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述Immersion T

4、in 沉錫板Immersion Silver 沉銀板UTEr印制電路板概述、基材基材（CCLCopper Clad Laminate）工業(yè)是一種材料的基fiber)礎(chǔ)工業(yè) > 是由介電層（樹(shù)脂Resin >玻璃纖維Glass，及高純度的導(dǎo)體（銅箔Copper foil ）二者所構(gòu)成的復(fù)合材料(Composite material)、UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述Copper FoilUTEr印制電路板概述Prepreg銅箔類型：1/40Z ； 1/30Z ； 1/20Z ； 10Z ； 20Z ； 30Z 等P片類型：106

5、2116108076282113等UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述UTEr印制電路板概述樹(shù)脂Resin目前已使用于線路板之樹(shù)脂類別很多，如酚醛樹(shù)脂( Phenolic )、環(huán)氧樹(shù)脂(Epoxy )、聚亞醯胺樹(shù)脂( Polyimide )、聚四氟乙烯(Polytetrafluorethylene，簡(jiǎn)稱 PTFE或稱TEFLON )，B_三氮 樹(shù)脂(Bismaleimide Triazine簡(jiǎn)稱BT )等皆為熱固型的樹(shù)脂(Thennosetted Plastic Resin )。環(huán)氧樹(shù)脂Epoxy Resin是目前印刷線路板業(yè)用途最廣的底材。在液態(tài)時(shí)稱為清漆或稱凡立水(Varnish)

6、或稱為A-stage,玻璃布在浸膠半干成膠片后再經(jīng)高溫軟化液化而呈現(xiàn)粘著性而用于雙面基板制作或多層板之壓合用稱上 stage ptepteg ,經(jīng)此壓合再硬化而無(wú)法回復(fù)之最終狀 態(tài)稱為 Cstage。UTEr印制電路板概述傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂的組成及其性質(zhì)IIIIIMR用于基板之環(huán)氧樹(shù)脂之單體一向都是Bisphenol A及Epichlorohydrin用dicy做為架橋劑所形成的 聚合物。為了通過(guò)燃性試驗(yàn)(Flammability test), 將上述仍在液態(tài)的樹(shù)脂再與Tetrabromo-Bisphenol A 反應(yīng)而成為最熟知FR-4傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂。傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂的組成及其性質(zhì) 現(xiàn)將產(chǎn)品之主要成份列

7、于后:單體-Bisphenol A，Epichlorohydrin 架橋劑(即硬化劑)雙氤Dicyandiamide簡(jiǎn)稱Dicy 速化劑(Accelerator)-Benzyl-Dimethylamine ( BDMA)及 2- Methylimidazole ( 2-MI) -Ethylene glycol monomethyl ether( EGMME) Dimethyl formamide (DMF)及稀釋劑 Acetone，MEK。填充劑(Additive) 碳酸鈣、硅化物、及氫氧化鋁或化物等增加難燃效果。玻璃纖維冃U旨玻璃纖維(Fiberglass)在PCB基板中的功用，是作為補(bǔ)強(qiáng)

8、材料?；宓难a(bǔ)強(qiáng)材料尙有其它種，如紙質(zhì)基板的紙 材，Kelvar(Polyamide聚醯胺)纖維，以及石英(Quartz)纖 維。玻璃(Glass)本身是一種混詡，它是一些無(wú)機(jī)物經(jīng)高 溫融熔合而成，再經(jīng)抽絲冷卻而成一種非結(jié)晶結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬物體。UTEr印制電路板概述玻璃纖維布 玻璃纖維的制成可分兩種 連續(xù)式(Continuous)的纖維不連續(xù)式(discontinuous)的纖維前者即用于織成玻璃布(Fabric),后者則做成片狀之 玻璃席(Mat)。FR4等基材，即是使用前者，CEM3基 材，則采用后者玻璃席。A.玻璃纖維的特性按組成的不同,玻璃的等級(jí)可分四種商品:A級(jí)高堿性=1-1UTEr印制

9、電路板概述UTEr印制電路板概述 c級(jí)抗化性 E級(jí)電子用途 S級(jí)高強(qiáng)度電路板中所用的是E級(jí)玻璃，主要是其介電性質(zhì)優(yōu)于其它三種。UTEr印制電路板概述玻璃纖維一些共同的特性如下所述:乩高強(qiáng)度與其它紡織用纖維比較，玻璃有極高強(qiáng)度。在某些應(yīng) 用上，其強(qiáng)度/重量比甚至超過(guò)鐵絲。b.抗熱與火玻璃纖維為無(wú)機(jī)物，因此不會(huì)燃燒。c抗化性可耐大部份的化學(xué)品，也不為霉菌，細(xì)菌的滲入及昆蟲(chóng)的功擊。e玻璃纖維一些共同的特性如下所述d.防潮玻璃并不吸水，即使在很潮濕的環(huán)境，依然保持它的機(jī)械強(qiáng)度。e.熱性質(zhì)玻纖有很低的線性膨脹系數(shù)，及高的熱導(dǎo)系數(shù)因此在高溫環(huán)境下有極佳的表現(xiàn)。f電性由于玻璃纖維的不導(dǎo)電性，是一個(gè)很好的絕緣

10、物質(zhì)的選擇。PCB基材所選擇使用的E級(jí)玻璃，最主要的非常優(yōu)秀的抗水性。因此在非常潮濕，惡劣的環(huán)境下，仍 然保持有非常好的電性及物性一如尺寸穩(wěn)定度。銅箔分類電解銅箔：涂膠箔（用于紙基板）、表面處理箔（用于玻纖布 板）壓延銅箔：用于撓性板UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介iWfeOl 11、渝卅UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層制作UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層制作UTErPE膜，覆蓋在感光膠層上 的保護(hù)膜，防止灰塵的污 物粘在干膜上，避免每層印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層制作1.內(nèi)層線路（圖像轉(zhuǎn)移）1-1.作用及原理利用UV光照射，在曝光區(qū)域抗蝕劑中的感光起始劑吸收光子分解成游離基, 游離基引發(fā)單體

11、發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于稀堿的空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)，而未曝光 部分因未發(fā)生反應(yīng)可溶于稀堿。利用二者在同種溶液中具有不同的溶解性能從而 將底片上設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移到基板上，即圖像轉(zhuǎn)移。PET,支撐感光膠層的載體，使之 涂布成膜，厚度通常為25um,其作 用是防止曝光時(shí)氧氣向抗蝕劑層擴(kuò) 散，破壞游離基，引起感光度下降光阻劑，主要成分：粘結(jié)劑、感光 單體、光引發(fā)劑、增塑劑、增粘 劑、熱阻聚劑、色料、溶劑抗蝕劑之間相互粘結(jié).厚UTEr度一般為25um左右固態(tài)抗蝕劑一膜結(jié)構(gòu)圖UTEr前處理內(nèi)層制作o°蝕刻去膜干膜底片，白 色表示曝 光部分曝光曝光區(qū)域，感光單體 發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，不溶顯影圖像轉(zhuǎn)移基本原理圖

12、（以干膜成像法為例）印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層制作1-2.流程對(duì)干膜成譬嚴(yán)蠶込前處理曝光顯影r=j液態(tài)感光法生產(chǎn)流程:1 -3.前處理1-3-1.前處理的作用：去除銅表面的油脂，氧化層等雜質(zhì)。1-3-2.前處理方式:A.噴砂研磨法B. 化學(xué)處理法C. 機(jī)械研磨法1-3-3化學(xué)處理法的基本原理:以化學(xué)物質(zhì)如SPS等酸性物質(zhì)均勻咬蝕銅表面，去除銅表面的油脂及氧化物等雜質(zhì)內(nèi)層干菲林化學(xué)清洗用堿溶液去除銅表面的油污、指印及其它有機(jī)污 物。然后用酸性溶液去除氧化層和原銅基材上為防止 銅被氧化的保護(hù)涂層，最后再進(jìn)行微蝕處理以得到與 干膜具有優(yōu)良粘附性能的充分粗化的表面。印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層干菲林轆干

13、膜（貼膜）先從干膜上剝下聚乙烯保護(hù)膜，然后在加熱加壓的條 件下將干膜抗蝕劑粘貼在覆銅箔板上。干膜中的抗蝕 劑層受熱后變軟，流動(dòng)性增加，借助于熱壓輾的壓力 和抗蝕劑中粘結(jié)劑的作用完成貼膜。轆干膜三要素：壓力、溫度、傳送速度。UTEr內(nèi)層干菲林干膜曝光原理在紫外光照射下，光引發(fā)劑吸收了光能分解成游 離基，游離基再引發(fā)光聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng)， 反應(yīng)后形成不溶于稀堿溶液的立體型大分子結(jié)構(gòu)。顯影的原理感光膜中未曝光部分的活性基團(tuán)與稀堿溶液反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)而溶解下來(lái)，從而把未曝光的部分溶解下來(lái),而曝光部分的干膜不被溶解。UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層蝕刻內(nèi)層蝕刻內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移制程中，D/F或油墨是

14、作為抗蝕刻，有 抗電鍍之用或抗蝕刻之用。因此大部份選擇酸性蝕刻。常見(jiàn)問(wèn)題蝕刻不盡線幼開(kāi)路短路UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層蝕刻內(nèi)層設(shè)計(jì)最小線寬/線距印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層氧化黑化/棕化原理對(duì)銅表面進(jìn)行化學(xué)氧化或黑化，使其表面生成一層氧 化物(黑色的氧化銅或棕色的氧化亞銅或兩者的混合 物)，以進(jìn)一步增加比表面，提高粘結(jié)力。棕化與黑化的比較黑化層較厚，經(jīng)PTH后常會(huì)發(fā)生粉紅圈(Pink ring),這是 因PTH中的微蝕或活化或速化液攻入黑化層而將之還 原露出原銅色之故。棕化層則因厚度很薄較不會(huì)生成粉紅圈。印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層排板定位系統(tǒng) PIN LAM有銷釘定

15、位1.2.MASS LAM無(wú)銷釘定位X射線打靶定位法熔合定位法UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層排板Pin Lam理論此方法的原理極為簡(jiǎn)單，內(nèi)層預(yù)先沖出4個(gè)Slot 孔，見(jiàn)圖4.5 ,包括底片，prepreq都沿用此沖孔系 統(tǒng)，此4個(gè)SLOT孔，相對(duì)兩組，有一組不對(duì)稱，可防 止套反。每個(gè)SLOT孔當(dāng)置放圓PIN后，因受溫壓會(huì)有 變形時(shí)，仍能自由的左右、上下伸展，但中心不變， 故不會(huì)有應(yīng)力產(chǎn)生。待冷卻，壓力釋放后，又回復(fù)原 尺寸，是一頗佳的對(duì)位系統(tǒng)。印制電路板制作流程簡(jiǎn)介UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層排板UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)

16、介內(nèi)層排板UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介to排板（以6層板為例）表示基材UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介表示P片UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介內(nèi)層排板排板壓板方式一般區(qū)分兩一是 CoFeJamination， 一是 F oil-lamination,UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介壓板壓板1制程目的將銅箔、PP、內(nèi)層線路板壓合成多層板。2.主要設(shè)備黑化（棕化）線、壓機(jī)、剖半機(jī)、打靶機(jī)等3.生產(chǎn)流程UTErUTEr黑化或棕倍一釧旬疊板一壓合 Til»打靶一UTErUTErCNC裁邊一磨邊一打標(biāo)記印制電路板制作流程簡(jiǎn)介壓板壓板將銅箔

17、(Copper Foil)膠片(Prepreg)與氧化處理 (Oxidation)后的內(nèi)層線路板按客戶要求排板，壓合成多層板。UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介壓板曲翹產(chǎn)生原因排板結(jié)構(gòu)不對(duì)稱因芯板與P片的張數(shù)及厚度上下不對(duì)稱，產(chǎn)生不平衡 的應(yīng)力。結(jié)構(gòu)應(yīng)力多層板P/P與芯板之經(jīng)緯方向未按經(jīng)對(duì)經(jīng)、緯對(duì)緯的原則疊壓，則結(jié)構(gòu)應(yīng)力會(huì)造成板翹曲。熱應(yīng)力造成板翹壓合后冷卻速度過(guò)快，板內(nèi)之熱應(yīng)力無(wú)法釋放完全而 造成板翹值過(guò)大。UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介印制電路板制作流程簡(jiǎn)介壓板板子外部應(yīng)力此種狀況是發(fā)生在壓合后各種制程，如鉆孔，電鍍，烘烤， 噴錫等流程。玻纖布的結(jié)構(gòu)玻纖布織造均勻度、緯紗歪斜.張力大小，對(duì)基板

18、的板彎、板翹會(huì)造成影響。外層制作流程外層制作流程UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介鉆孔4-1.制程作用為后續(xù)各層次間的導(dǎo)通提供橋梁，同時(shí)鉆出后制程的對(duì)位孔。4-2.主要設(shè)備上PIN機(jī)、鉆孔機(jī)、研磨機(jī)4-進(jìn)料檢驗(yàn)十士PIN 鉆孔一下PIN抽檢一下制程上PIN即將幾片板子用PIN針固定于一起，可提升鉆孔產(chǎn)能,并為鉆孔時(shí)提供定位點(diǎn)。UTEr外層制作流程1. 一次銅1-1.制程目的 將孔壁鍍上銅使之實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通的功能1-2.主要設(shè)備SHADOW線、DESMEAR線、電鍍槽等1-2.生產(chǎn)流程及作用詳見(jiàn)下表UTEr號(hào)./rU 的廠IX2/ 1/ IZJ«9 3 .卜V J Jz IM 小扎m 心通糊 S

19、止冊(cè) > Ti 1 HH20202 H + +202/21 -硼 40H-1 y力潔以團(tuán) 著清，子 附匚性離)f :g3次一銅55能毗3-1 紐見(jiàn) 詳程一-_1A3 > m :, FHH t< 1 H嘗11 A /< / T Kp f kHt d <-23活 預(yù)化毗ntl 魅/SJI_ 嚴(yán)pd住33-4在成 之形 kc nJ 儀用sn,r 除電學(xué) 去無(wú)化3-5學(xué)沉 化銅積-63UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介外層制作流程2-1制程目的制作外層線路，以達(dá)電性的完整。2-2.主要生產(chǎn)設(shè)備前處理線、壓膜機(jī)、曝光機(jī)、顯影線2-3.生產(chǎn)流程銅面處

20、理曝光顯影抽檢出貨因外層線路制作原理與內(nèi)層線路同，故在此不再?gòu)?fù)述外層制作流程3. 二次銅3-1 制程目的線路電鍍，增加銅厚3-2.主要設(shè)備二銅自動(dòng)電鍍線3-3.生產(chǎn)流程銅面前處理（脫脂一水洗一微蝕水洗一酸浸） 一鍍銅一鍍錫（鉛）3-4.鍍銅基本原理掛于陰極上的PCB板在電流作用下將游離于硫酸銅溶液中的銅離 子吸附于板面，沉積并形成一層光滑致密的鍍層。UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介外層制作流程4. 蝕刻剝錫4-1 制程目的與作用蝕刻出線路，并將鍍上的錫剝?nèi)ィ罱K完成外層線路的制 作。4-2.主要生產(chǎn)設(shè)備蝕刻線4一3生產(chǎn)流程去膜（去膜液：稀堿KOH或NaOH）-線路蝕刻（堿 性蝕刻，蝕刻液：氨水）

21、一剝錫（鉛）（溶液成分：主 要為HNO3, H202)外層制作流程5. 外層檢驗(yàn)原理：業(yè)界一般使用“自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)CCD及Laser兩種。前者主要是 利用鹵素?zé)敉ü饩€，針對(duì)板面未黑化的銅面，利用其反光效果進(jìn) 行斷、短路的判讀，應(yīng)用于黑化前的內(nèi)層或綠漆前的外層。后者 Laser AOI主要是針對(duì)板面的基材部份，利用對(duì)基材（成銅面）反 射后產(chǎn)螢光在強(qiáng)弱上的不同，而加以判讀。主要生產(chǎn)設(shè)備：AOI測(cè)試機(jī)生產(chǎn)流程：上板f測(cè)試f找點(diǎn)、修補(bǔ)f重測(cè)f出貨印制電路板制作流程簡(jiǎn)介外層制作流程三、表面處理表面處理主要為阻焊劑的涂覆以及印字，同時(shí)依據(jù)客戶要求進(jìn) 行相應(yīng)的浸金、噴錫、護(hù)銅等表面處理。1.綠漆（阻焊劑的涂覆

22、）其作用為防止焊接時(shí)出現(xiàn)線路搭橋的缺點(diǎn)，提供長(zhǎng)時(shí)間的電氣 環(huán)境和抗化學(xué)保護(hù)，同時(shí)起絕緣作用。1-1.主要生產(chǎn)設(shè)備前處理線、淋幕機(jī)、烘箱、曝光機(jī)、顯影線等1-2.生產(chǎn)流程前處理一淋幕一烘烤翻面淋幕烘烤一曝光一顯影一熱固化或UV固化1-2-1前處理目的：除去板面上的氧化物、油脂和雜質(zhì)，清潔并粗化板面，使 之與油墨有良好的結(jié)合力。UTEr印制電路板制作流程簡(jiǎn)介外層制作流程B前處理的方式：為防止損傷線路，主要以化學(xué)方式處理，如采用SPS+刷 磨處理；也可采用Pumice的方式。但后者成本較高。1 一2-2印制電路板制作流程簡(jiǎn)介印制電路板制作流程簡(jiǎn)介A.目的：將油墨涂布于板面上。A. 方式：主要釆用簾幕

23、涂布的方式B. 綠漆主要成分（1）光引發(fā)劑（提供自由基）（2）感光單體，其起主要作用的官能團(tuán)為（3）固化劑，主要為胺類和酸酹類物質(zhì)(4)添加劑和溶劑（控制黏度）印制電路板制作流程簡(jiǎn)介外層制作流程1-2-3.烘烤A.目的：因油墨為液態(tài)，淋幕后須烘烤固化。1-2-4.曝光、顯影其作用為進(jìn)行影象轉(zhuǎn)移，原理同內(nèi)層線路制作。顯影 液同樣可用弱MNaCO3溶液。1-2-5. UV固化其目的主要使油墨進(jìn)一步充分的發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使之 充分固化。印制電路板制作流程簡(jiǎn)介外層制作流程2.印字 2-1.主要目的依客戶要求在板面上印上相應(yīng)的字符o2-2.主要生產(chǎn)設(shè)備印字機(jī)2-3.生產(chǎn)流程：準(zhǔn)備網(wǎng)板（部分地方可下墨，通過(guò)刮刀將印字油墨從