PCB制作流程详解

PCB制程讲解PCB其全称为（PrintingCircuitsBoard)中文为印刷线路板）PCB（线路板）是用来承载电子元件，提供电路联接各元件的母版。单面板双面板多层板硬板软板软硬板明孔板暗孔板盲孔板喷锡板碳油板金手指板(等等）镀金板沉金板ENTEK板Hardness硬度性能PCBClassyPCB分类HoleDepth孔的导通状态FabricationandCostomerRequirements生产及客户的要求Constructure结构PCB基板的造成PrepregCopperFoil铜箔类型：1/4OZ；1/3OZ；1/2OZ；1OZ；2OZ；3OZPCB成品图如图所示：WetFilm/绿油Annualring锡圈ScreenMarks白字PAD/焊锡盘ProductionNumber生产型号3C6013C6013C60112658GoldenFinger/金手指双面板与多层板区别从工序上讲，多层板与双面板的区别：1.双面板的压板材料只有P片和Cu箔；多层板的压板材料既有P片和最外层的两个Cu箔，还有P片之间的内层板。2.多层板的生产多了内层板的生产制造。内层板的制造与外层板大体相似。下面介绍双面板的制作：PCB所用板料概述目前PCB内层所用板材按照TG点分类有三种：a、TG点为130℃，树脂体系由两个官能团组成；特性：TG点低，耐热性能相对较差。b、TG点为140℃，树脂体系由四个官能团组成；特性：耐热性能良好，材料稳定性较好，是PCB常用材料。c、高TG（TG点通常大于150℃，树脂体系由多个官能团组成）。特性：TG点较高，耐热性较优，单价较高，流程制作工艺相对复杂。按照材料的相关成分分类可三种：a、卤素材料；PCB所用板料概述特性：目前用于生产的大多数板材为卤素材料，对人体有害,主要是燃烧时会产生二恶英（dioxides，戴奥辛TCDD，二氧环环己烷），奔呋喃（Benzfuran）等，发烟量大、高毒性、致癌，人体摄入后无法排除，影响身体健康。b、无卤素材料；特性：含卤素比例较少，JPCA-ES-01-2003标准，日本人的定义：CL、Br、I含量小于0.09%（重量比）称为无卤素，鉴于卤素对人体存在较大危害，相关法律法规推动禁止使用卤素材料用于板料中（WEEE，ROHS），1982年瑞士发现在卤化物燃烧后存在二恶英，后20世纪90年代在日本后生省焚炉废气中发现二恶英。a、与FR4材料相比，吸水性低，TG约高，DK值约小一点，适用于PCB阻抗板生产，单价较贵；b、主要应用于电脑、手机、通信设备、医疗设备、仪表、摄象机、平面液体湿显示器等领域中PCB所用板料概述按照焊锡流程可分为两种：a、有铅制程材料，目前所用的FR4板料均有铅材料，特点：有毒性，对人体有害，体现在智力下降、恶心、头痛、失眠、食欲不振等；典型的是贫血、中枢神经混乱；b、无铅材料，主要范围：焊锡中、元件半导体引脚涂覆层、PCB金属花孔及焊盘上、相关物质中所含稳定剂中（卤化树脂、导线、涂料、染料、玻璃黏结材料等）。定义：欧盟称物质中铅含量＜0.1%为无铅，日本＜0.2%为无铅。特点：1）、对人体的毒害较小；2）、焊料的熔点升高（越217℃）；3）、对板材的耐热性要求提高；4）、板料要求低DK值、低CET（Z轴膨胀系数tg点前50PPM/℃，tg后250PPM/℃），普通板材的为TG点前80PPM/℃，TG点后300PPM/℃PCB所用板料概述按照增强材料可分为四种：1）、CEM系列材料，如CEM-1、CEM-3材料等，特点：TG点低，耐热性较差等；2）、玻璃布材料，如FR4等。特点：尺寸稳定较好，耐热性较好等；3）、陶瓷材料；我司咱未用过；4）、铁氟龙材料。特点：成本高，尺寸稳定较差，对流程生产工艺要求较高（如压合、钻孔、沉铜等）；PCB所用板料概述常用板料FR4相关特性介绍：1）、板料成分组成：由玻璃布、环氧树脂、铜箔组成；2）、玻璃布分为：普通板料用玻璃布（即玻璃布成圆柱形的）及LDPP用玻璃布（即玻璃布为椭圆形的，便于激光打孔时孔壁质量的改进）。目前存在类型有：7629、7628、2116、1506、1500、2113、2112、1080、106、3313等类型，他们的区别主要是在厚度、树脂含量、经纬向玻璃布的数量、大小等区别。3）、树脂体系分为：含卤素同不含卤素两种环氧树脂（通常普通FR4含Br）；4）、铜箔：按照加工方式的不同可分为电解铜箔及压延铜箔两种。其中按照铜箔的重量来分通常有1/3OZ、HOZ、1OZ、2OZ、3OZ、4OZ等，通常是重量越重厚度相对就越厚，如HOZ厚度为0.65MIL，1OZ为1.35MIL。制作工艺流程SolderMask绿油MiddleInspection蚀检PTH/PanelPlating沉铜/板电DryFilm干菲林Drilling钻孔PatternPlating/Etching图电/蚀刻开料/局板制作工艺流程Packing包装FQA最后稽查Surface表面处理Profiling成型ComponentMark白字测试/FQC终检Pressing压板Drilling钻孔PTH/PP沉铜/板电DryFilm干菲林Exposure曝光PatternPlating图电Developing冲板PlatingTin镀锡StripFilm褪菲林StripTin褪锡WetFilm湿绿油主要过程图解Surfacetreatment表面处理Profiling成型表面处理方法•HotAirLevelling喷锡•Goldfingerboard金手指板•Carbonoilboard碳油板•Auplatingboard镀金板•Entek（防氧化）板•ImmersionAuboard沉金板•ImmersionTin沉锡板•ImmersionSilver沉银板目的在镀铜板上钻通孔/盲孔，建立线路层与层之间以及元件与线路之间的连通。钻孔板的剖面图孔钻孔管位孔板料铝片Drilling–钻孔GuideHole管位孔BackUpBoard垫板PCBEntry盖板Drilling–钻孔磨圆角：除去生产板上四角上的尖角，以免擦花、插穿菲林及伤人。磨板边：除去生产板周围的纤维丝，防止擦花。管位钉:将生产板与底板用管位钉固定在一起，以避免钻孔时板间滑动,造成钻咀断。P表示生产板(S代表样板)我司的生产型号板的层数版本号(1A,1B,2B……)P12658-3A04生产型号举例：Drilling–钻孔（1）盖板的作用•定位•散热•减少毛头(披锋）•钻头的清扫•防止压力脚直接压伤铜面（2）垫板的作用•保护钻机之台面•防止出口性毛头•降低钻咀温度•清洁钻咀沟槽中之胶渣Drilling–钻孔钻孔质量缺陷质量缺陷钻孔缺陷：偏孔、多孔、漏孔、孔径错、断钻头、塞孔、未钻透孔内缺陷铜箔缺陷：分层、钉头：钻污、毛刺、碎屑、粗糙基材缺陷：分层、空洞、碎屑堆、钻污、松散纤维、沟槽、来福线Drilling–钻孔PanelPlating板面电镀PTH孔内沉铜PTH孔内沉铜PanelPlating板面电镀Prepreg板料CutawayofPanelPlatingandPTH沉铜/板面电镀剖面图PlatingThroughHole-沉铜/板电沉铜原理为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性,所以进行化学镀铜即沉铜.它是一种自催化还原反应,在化学镀铜过程中Cu2+得到电子还原为金属铜,还原剂放出电子,本身被氧化.目的用化学方法使线路板孔壁/板面镀上一层薄铜，使板面与孔内成导通状态。PlatingThroughHole-沉铜主要缺陷•板面起泡及分层：板电铜与化学铜或化学铜与基铜结合力差造成的；•孔粗；•孔红、孔黑；•孔无铜；•塞孔；•板面砂粒及粗糙；•水渍。Scrubbing磨板Developing显影Exposure曝光LaminateDryFilm辘干菲林DuplicateGIIDryFilm黄菲林复制DryFilm–干菲林光致抗蚀剂（即干膜）的特性负性光致抗蚀剂：光照射部分聚合（或交联），曝光显影之后，能把生产用照相底版上透明的部分保留在板面上。定位方法:我司用的是用红胶纸粘贴定位的方法.DryFilm–干菲林主要缺陷•冲穿孔•曝光不良（幼线）•冲板不净•渗镀和甩菲林•菲林碎开路•曝光垃圾图形电镀的目的铜线路是用电镀光阻定义出线路区，以电镀方式填入铜来形成线路。图形电镀在图象转移后进行的,该铜镀层可作为锡铅合金(或锡)的底层,也可作为低应力镍的底层。PanelPlating–图形电镀蚀刻的原理将覆铜箔基板上不需要的铜，以化学反应方式将不要的部分铜予以除去，使其形成所需要的电路图形。碱性氯化铜蚀刻特性：1.适用于图形电镀金属抗蚀层，如镀覆金、镍、锡铅含金.锡镍含金及锡的印制板的蚀刻。2.蚀刻速率快，侧蚀小，溶铜能力高，蚀刻速率容易控制。3、蚀刻液可以连续再生循环使用，成本低。Etching–蚀刻Striping褪膜Etching蚀刻TinStriping褪锡制作过程常采用金、铅锡、锡、等金属及油墨、干膜作抗蚀层。Etching–蚀刻AfterEtching蚀刻后图电、蚀刻主要缺陷1、图电•电镀烧板•电镀分层•阶梯电镀•针孔麻点•阳极钝化•低电流区镀层发暗•镀层粗糙•镀层脆性大2、蚀刻•蚀刻速率降低•蚀刻液中出现沉淀•抗蚀层被浸蚀•铜表面发黑，蚀刻不动SolderMask-绿油阻焊膜（湿绿油）定义一种保护层，涂覆在印制板不需焊接的线路和基材上。目的防止焊接时线路间产生桥接，同时提供永久性的电气环境和抗化学保护层。SolderMask-绿油工作原理液态光成像阻焊油墨简称感光胶或湿膜。感光胶经网印并预烘后，进行光成像曝光，紫外光照射使具有自由基的环氧树脂系统产生光聚合反应，未感光部分（焊盘被底片挡住），在稀碱液中显影喷洗而清除。印制板上已感光部分进行热固化，使树脂进一步交联成为永久性硬化层。SolderMask-绿油Pre-Baking预固化DuplicateGIIFilm复制黄菲林Pretreatment前处理ScreenPrinting丝印Exposure曝光Developing显影停放15分钟停放15分钟Baking终固化绿油制作流程图SolderMask-绿油前处理目的是为了除去铜箔表面的氧化物,油脂和其它杂质,另一方面是为了粗化铜表面,增加表面积,使之能与阻焊油墨有良好的结合力。前处理是丝印阻焊前的十分重要的工序，如成品检查发现阻焊膜掉，胶带试验不合格，波峰焊后板面阻焊起泡，阻焊下的大铜面有污物等都同表面处理有关。SolderMask-绿油预烘目的是蒸发油墨中所含的约25%的溶剂，使皮膜成为不粘底片的状态；温度和时间应有限制。曝光将需要留在板子上的油墨经紫外光照射后发生交联反应，在显影时不被褪去，而未感光部分则被曝光后的油墨Na2CO3溶液溶解洗掉露出焊盘、焊垫等需焊的区域。曝光后的油墨不溶于弱碱（1%Na2CO3)但可溶于强碱(5%-10%NaOH),从而达到既可显影又可及时使有问题的板返工处理的目的。SolderMask-绿油显影目的使油墨中未感光部分溶解于显影液而被洗去，留下之感光部分，起绝缘、保护的作用。终固化目的使阻焊油墨彻底固化，形成稳固的网状构架，达到其电气和物化性能。终固化后ComponentMark-白字•元件字符提供黄，白或黑色标记，给元件安装和今后维修印制板提供信息。•具体采用丝印的方法白字后绿油主要缺陷1、绿油主要缺陷•板面星点氧化•板面光泽度低•板面有砂粉•水金板面金面星点发黑•水金板甩油2、白字主要缺陷•不过油•聚油•S/M塞孔•散油•封VIA孔藏锡油薄10.Profiling外形加工对成品板进行外形加工。（锣、啤、V-Cut)1．锣板：将客户要求的外围尺寸输入电脑，在由CNC控制的锣机上，使用特制的刀具进行切型。2．啤板：按客户的外围要求制成冲压之模具，在冲床上冲压而成，它适用于对可大量生产，又不太注重板边粗糙度的客户。3.手锣：成型时将板套在事先按客户检求尺寸做好的模板上,再以手动铣床,沿模板外围铣切而成，目前我