雙面印制電路板的制作課件

雙面印制電路板的制作實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：王守緒、張敏實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：微固樓457印制電路原理和工藝雙面印制電路板的制作實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：王守緒、張敏印制電路原理和工一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解多面板的應(yīng)用基本常識(shí)。2.掌握多面板的制作工序。3.理解各工序的基本原理。4.了解多面板與單面板工藝上的差異。一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解多面板的應(yīng)用基本常識(shí)。二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.利用CR-5000軟件設(shè)計(jì)印制電路板并獲得相應(yīng)的制作文件；2.利用RF-4基板制作一件雙面印制電路板二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.利用CR-5000軟件設(shè)計(jì)印制電路板并獲得相三.實(shí)驗(yàn)原理

雙層印制電路板（printedcircuitboard即PCB）是指在PCB基板兩面都具有導(dǎo)電圖形（線路），兩面導(dǎo)電圖形通過通孔導(dǎo)通的印制電路板。

制造方法也有若干種，基本上分為兩大類：減成法和加成法。

本實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用傳統(tǒng)的減成法制作雙面印制電路板。三.實(shí)驗(yàn)原理雙層印制電路板（printedci1.工藝流程（1）基本過程照相底片制作開料鉆孔孔金屬化貼膜圖形轉(zhuǎn)移電鍍蝕刻形成阻焊層印制字符產(chǎn)品檢測成品1.工藝流程（1）基本過程照相底片制作開料鉆孔孔金屬化貼膜圖（2）雙面板工藝過程圖示開料鉆孔孔金屬化（電鍍）圖形轉(zhuǎn)移及刻蝕線路印制阻焊層印制字符（正面）印制字符（反面）產(chǎn)品檢測等（2）雙面板工藝過程圖示開料鉆孔孔金屬化（電鍍）圖形轉(zhuǎn)移及刻2.基本工藝介紹（1）底版制作

所需的電路(光路）

銀鹽感光材料

原版或母版（負(fù)像）

副版（正像）子版（生產(chǎn)）

放大縮微成像

顯影

復(fù)制

復(fù)制2.基本工藝介紹（1）底版制作所需的電路(光路）圖像反轉(zhuǎn)沖洗工藝工藝流程圖（1）第一次顯影液應(yīng)具備下列特點(diǎn)：在顯影液中的對(duì)苯二酚含量較高；為盡量減少灰霧，防灰霧劑含量也較高；顯影液中還有一定量的硫氰化鈉或硫氰化鉀。（2）漂白液一般為強(qiáng)氧化劑水溶液。（3）除斑液為亞硫酸氫鈉溶液或10%的亞硫酸鈉溶液。圖像反轉(zhuǎn)沖洗工藝工藝流程圖（1）第一次顯影液應(yīng)具備下列特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)第一次顯影后，應(yīng)進(jìn)行第一次充分水洗，徹底除去乳劑中殘留的顯影以免它與下一工序的漂白液作用，生成黃色污染物使圖像質(zhì)量變壞。水洗時(shí)間為5～6分鐘。第二次水洗是將殘留在乳劑中的漂白液全部洗除。待全部顯影的黑色銀影漂白、洗凈后就可在白熾燈下操作。第二次曝光是將乳劑中所余的鹵化銀全部感光。這一步應(yīng)使感光材料的各個(gè)部位均勻曝光。曝光時(shí)間應(yīng)長一些，達(dá)到充分，以防不足引起圖像明暗密度的失真。經(jīng)過第二次曝光顯影后的感光材料已不存在未曝光的殘余鹵化銀。為了安全起見，仍需定影，除去實(shí)際上仍存在的微量鹵化銀。實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)第一次顯影后，應(yīng)進(jìn)行第一次充分水洗，徹底除去乳劑中（2）鉆孔本實(shí)驗(yàn)采用的數(shù)控機(jī)械鉆孔。數(shù)控鉆孔是在電腦的控制下利用不同直徑的鉆頭按相應(yīng)的工藝參數(shù)（鉆數(shù)、進(jìn)刀速率、退刀速率）在印制電路板上得到所需的導(dǎo)通孔。通過CircuitCAM軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成EasyQuickDM40刻板機(jī)能加工的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過DKJMaster軟件將數(shù)據(jù)傳至刻板機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)控制。刻板機(jī)通過數(shù)控可以實(shí)現(xiàn)鉆孔、銑外形、刻板等功能。

在切削過程中，鉆床裝夾作用鉆刀旋轉(zhuǎn)力r，使鉆刀與覆銅板材料之間產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鉆刀主副切刃在材料上形成切削速度。同時(shí)，鉆床裝夾部分作用鉆刀向下的進(jìn)給力F，使得鉆刀橫刃不斷地向下切削覆銅板材料。由于鉆刀在材料表面產(chǎn)生高速的r主旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)F又使切削面不斷投入切削，所以鉆刀就可以不斷地或連續(xù)地切除切屑，直到通孔完成，如圖1所示。（2）鉆孔本實(shí)驗(yàn)采用的數(shù)控機(jī)械鉆孔。數(shù)控鉆孔是在電腦的控制下（3）孔金屬化孔金屬化工藝是印制電路板制造技術(shù)中最為重要的工序之一，它關(guān)系到多層印制電路板內(nèi)在的質(zhì)量的好壞。主要的工作是孔內(nèi)的鉆污去除（孔清洗）、化學(xué)鍍（或黑孔技術(shù)）在孔壁上沉積上一層導(dǎo)電金屬銅、電鍍加厚銅層等工序?？捉饘倩缓镁蜁?huì)造成孔內(nèi)無銅或者只有很薄的銅，一經(jīng)測試就造成開路。（3）孔金屬化孔金屬化工藝是印制電路板制造技術(shù)中最為重要的工電鍍及孔金屬化系統(tǒng)1.除油槽2.除油后水洗槽3.微蝕槽4.微蝕后水洗槽5.黑孔槽6.干燥槽7.鍍銅槽8.OSP槽9.除油槽溫控器10.除油槽定時(shí)器11.除油槽蜂鳴器12.微蝕槽定時(shí)器13.微蝕槽蜂鳴器14.黑孔槽定時(shí)器15.黑孔槽蜂鳴器16.電鍍電流表及旋鈕17.鍍銅槽定時(shí)器18.鍍銅槽蜂鳴器19.OSP槽定時(shí)器20.OSP槽蜂鳴器21.設(shè)備總開關(guān)22.擺動(dòng)電機(jī)開關(guān)23.OSP槽加熱開關(guān)24.鍍銅槽過濾開關(guān)25.鍍銅槽鼓泡開關(guān)26.OSP槽加熱器電源插座27.鍍銅槽鼓泡氣流量控制28.鍍銅槽過濾泵29.鍍銅槽過濾泵流量控制閥30.鍍銅槽過濾器31.擺動(dòng)架除油槽用于除去表面有機(jī)油污、孔內(nèi)壁形成電荷。微蝕液用于微量蝕刻表面氧化銅及銅箔，黑孔槽用于孔的黑化。鍍銅槽用于表面加厚銅。OSP用于表面銅箔防氧化處理。定時(shí)器用于對(duì)用槽處理所用的時(shí)間。鼓泡、過濾由于鍍銅工序、提高鍍銅效果。擺動(dòng)架用于提高各個(gè)工序溶液的流動(dòng)，提高處理效果。電鍍及孔金屬化系統(tǒng)1.除油槽2.除油后水洗槽（4）貼膜與圖形轉(zhuǎn)移印制電路制作過程中，很重要的一道工序就是用具有一定抗蝕性能的感光樹脂涂覆到覆銅板上；然后用光化學(xué)反應(yīng)或“印刷”的方法，把電路底圖或照像底版上的電路圖形“轉(zhuǎn)印”在覆銅箔板上。這個(gè)工藝過程就是“印制電路的圖形轉(zhuǎn)移工藝”簡稱“圖形轉(zhuǎn)移”。圖形轉(zhuǎn)移貼膜曝光顯影（4）貼膜與圖形轉(zhuǎn)移印制電路制作過程中，很重要的一道工序就是貼膜工序貼膜的裝置為貼膜機(jī)，用于印刷電路板干膜貼附。利用由內(nèi)而外的加熱方式，加熱兩支壓膜滾輪，由兩組紅外線測溫感應(yīng)器探測壓膜輪的表面溫度，再由精密電子溫度控制器控制加熱器的加熱，使得壓膜輪外表的溫度在壓膜過程中能過于穩(wěn)定，使整個(gè)感光膜牢牢的沾附在板上。貼膜工序貼膜的裝置為貼膜機(jī)，用于印刷電路板干膜貼附。曝光

在UV光下，感光性樹脂在吸收光量子后，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使高分子內(nèi)部或高分子之間的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致感光性高分子的物性發(fā)生變化，其化學(xué)活性較差。未照射的不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，活性不變，發(fā)生反應(yīng)部分化學(xué)活性較低，在顯影中不去掉，留下設(shè)計(jì)所需的圖形。圖1曝光原理圖曝光在UV光下，感光性樹脂在吸收光量子后，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使顯影顯影時(shí)使用化學(xué)試劑將沒有進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的部分除去而留下需要保護(hù)線路的部分。在顯影中，主要使用Na2CO3作為顯影液，干膜中未發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的與Na2CO3發(fā)生反應(yīng)并溶解在顯影液中。

顯影工序工作原理

顯影顯影時(shí)使用化學(xué)試劑將沒有進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的部分除去而留下（5）線路制作線路制作包含蝕刻和去干膜兩個(gè)工序，是PCB制作中的關(guān)鍵之一；線路制作刻蝕去干膜PCB的蝕刻工藝包括兩類，一類是靜態(tài)蝕刻，一類是噴淋蝕刻，噴淋蝕刻又有水平噴淋蝕刻和垂直噴淋蝕刻兩類，現(xiàn)在工廠大部分以噴淋蝕刻工藝為主。實(shí)驗(yàn)室使用的垂直噴淋蝕刻。1.緊急停止開關(guān);2.緊急停止開關(guān);3.蝕刻槽溫控表;4.結(jié)束時(shí)蜂鳴提示;5.溫控表開關(guān);6.蝕刻（去膜）槽、水洗槽液位指示燈;7.傳動(dòng)電機(jī)調(diào)速器;8.設(shè)備總開關(guān);9.入口殘液回收槽;10.出口殘液回收槽;11.蝕刻區(qū);12.水洗區(qū);13.蝕刻液（去膜液）槽;14.水洗液槽蝕刻機(jī)、去膜機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

（5）線路制作線路制作包含蝕刻和去干膜兩個(gè)工序，是PCB制作蝕刻工序在蝕刻過程中，主要是蝕刻液與金屬箔之間發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)。由于金屬箔被附在介質(zhì)材料上，并有一部分被抗蝕層保護(hù)，在蝕刻過程中必然出現(xiàn)側(cè)蝕以及由于側(cè)蝕而帶來的“突沿”現(xiàn)象，因此在選擇蝕刻液和制定蝕刻工藝時(shí)必須考慮如下幾個(gè)方面的因素：A.蝕刻液要與抗蝕層材料相匹配;B.蝕刻速率及其速率的控制能力;C.蝕刻廢液的溶銅量;D.蝕刻液對(duì)設(shè)備的影響;E.蝕刻液的再生與補(bǔ)加，廢液的污染等;蝕刻工序在蝕刻過程中，主要是蝕刻液與金屬箔之間發(fā)生氧化還原化典型刻蝕液配方本實(shí)驗(yàn)室使用三氯化鐵蝕刻液體系制作線路。組份工藝參數(shù)FeCl345.2～53.0HCl(%)≤0.25波美度38～42pH值5典型刻蝕液配方本實(shí)驗(yàn)室使用三氯化鐵蝕刻液體系制作線路。組份脫干膜工序

由于干膜力學(xué)性能較差，在后續(xù)過程中容易脫落。因此，線路蝕刻完成后必須將干膜去掉。去膜工藝參數(shù)：去膜液1%～2%的氫氧化鈉溶液；溫度20～30℃；強(qiáng)堿能夠破壞已曝光的干膜，使干膜溶解。脫干膜工序由于干膜力學(xué)性能較差，在后續(xù)過程中容易脫落。因此(6)線路保護(hù)技術(shù)由于銅是非常容易氧化的金屬，因此，干膜去掉后，必須使用阻焊劑將線路保護(hù)起來。一般阻焊劑有兩類，一類是撓性板上用PI覆蓋膜阻焊材料，該材料不需要固化，只需要在將覆蓋膜貼上去之后進(jìn)行快壓；另一類是大部分剛性板使用綠油阻焊劑。綠油阻焊劑首先要將綠油油墨與固化劑進(jìn)行混合，然后將阻焊劑印刷到線路板上，阻焊劑經(jīng)過一段時(shí)間流延，短時(shí)間固化，在曝光機(jī)中曝光、顯影得到需要阻焊的圖形。阻焊劑此時(shí)固化度不夠，需要在高溫，長時(shí)間下固化，才能有較強(qiáng)的防腐防摩擦等性能。(6)線路保護(hù)技術(shù)由于銅是非常容易氧化的金屬，因此，干膜去掉（7）印制板檢測技術(shù)

電路板品質(zhì)的好壞、問題的發(fā)生與解決、制程改進(jìn)的評(píng)估，在都需要微切片作為客觀檢查、研究與判斷的根據(jù)(Microsectioning)。實(shí)驗(yàn)室中一般需要測試線路的蝕刻因子、鍍銅的厚度、孔的粗糙度等。實(shí)驗(yàn)室蝕刻因子、金屬化孔效果檢測使用的設(shè)備是金相測試系統(tǒng)，包括研拋機(jī)、金相顯微鏡和軟件等部分。（1）磨拋機(jī)

（2）金相顯微鏡

（7）印制板檢測技術(shù)電路板品質(zhì)的好壞、問題的發(fā)生與解決、制四.實(shí)驗(yàn)器材1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備鉆孔機(jī)、孔金屬化設(shè)備、貼膜機(jī)、曝光機(jī)、顯影劑、蝕刻機(jī)、脫膜機(jī)、阻焊、磨板機(jī)、下料機(jī)、恒溫恒濕機(jī)、污水處理機(jī)、電子烘箱；雙面覆銅板、鉆孔刀具、各種化學(xué)藥水、干膜、阻焊油墨、Na2CO3、硫酸銅等其它低值易耗品；2.實(shí)驗(yàn)材料四.實(shí)驗(yàn)器材1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備鉆孔機(jī)、孔金屬化設(shè)備、貼膜機(jī)、曝光機(jī)四.實(shí)驗(yàn)過程1.底片制作實(shí)驗(yàn)采用光繪機(jī)FILMSTAR系統(tǒng)制作底片。第一步.設(shè)計(jì)電路轉(zhuǎn)化為光繪機(jī)機(jī)碼第二步.光繪圖像（光繪機(jī)參數(shù)如下）第三步.沖片光繪工藝參數(shù)最大光繪面積：380x300mm；X方向分辨率：1024,1344,2032,4064dpi可調(diào)；Y方向分辨率：3000dpi；光繪速度：10mmFilmbreite/Min.分辨率為1024dpi光源：二極管泵浦的激光器，波長670nm；四.實(shí)驗(yàn)過程1.底片制作實(shí)驗(yàn)采用光繪機(jī)FILMSTAR系統(tǒng)制2.開料及鉆孔本實(shí)驗(yàn)采用RF-4雙面覆銅板為基板，采用ProtoMatS62電路板刻制機(jī)制作通孔。鉆孔基板工藝參數(shù)：最小鉆孔直徑：0.15mm；X,Y分辨率：0.25um；換刀方式：電控10刀位；2.開料及鉆孔本實(shí)驗(yàn)采用RF-4雙面覆銅板為基板，采用Pro3.孔清洗及孔金屬化微孔采用超聲波工藝清洗。即將鉆有微孔的電路板放入超聲波清洗槽中，清洗。微孔活化采用“黑孔工藝”；孔金屬層采用電鍍加厚技術(shù)；控制因素技術(shù)參數(shù)清洗溫度45℃；清洗時(shí)間10min；清洗液配方洗潔精：400cm3/dm3、特種添加劑：40g/dm3；操作方式：恒溫清洗；3.孔清洗及孔金屬化微孔采用超聲波工藝清洗。即將鉆有微孔的電4.貼膜與圖形轉(zhuǎn)移基本步驟：第一步：板表面清洗。刷板→清洗→烘干；第二步：板表面貼膜（在暗室中進(jìn)行）；第三步：將底片與基板對(duì)準(zhǔn)放入曝光機(jī)內(nèi)曝光；第四步：顯影；貼膜工藝參數(shù)壓膜寬度：400mm；傳送寬度：440；進(jìn)板速度：1.0m/min；壓輥溫度范圍：20–199℃曝光工藝參數(shù)曝光級(jí)數(shù)：4.貼膜與圖形轉(zhuǎn)移基本步驟：貼膜工藝參數(shù)曝光工藝參數(shù)5.線路制作——刻蝕工藝本實(shí)驗(yàn)采用EasyQuickSU1線