PCB制程工艺

一〉流程：磨板→贴膜→曝光→显影一、磨板1、表面处理除去铜表面氧化物及其它污染物。a.硫酸槽配制H2SO41-3％（V/V）。b.酸洗不低于10S。2、测试磨痕宽度控制范围10-15mm，磨痕超过15mm会出现椭圆孔或孔口边沿无铜，一般控制10-12mm为宜。3、水磨试验每日测试水膜破裂时间≥15s，试验表明，在相同条件下磨痕宽度与水膜破裂时间成正比。4、磨板控制传送速度1.2-2.5M/min，间隔1＂，水压1.0-1.5bar，干燥温度70-90℃。二、干膜房1、干膜房洁净度10000级以上。2、温度控制20-24°C，超出此温度范围容易引起菲林变形。3、湿度控制60-70％，超出此温度范围也容易引起菲林变形。4、工作者每次进入干膜房必须穿着防尘服及防尘靴风淋15-20s。三、贴膜1、贴膜参数控制a.温度100-120°C，精细线路控制115-120°C，一般线路控制105-110°C，粗线路控制100-105°C。b.速度＜3M/min。c.压力30-60Psi，一般控制40Psi左右。2、注意事项a.贴膜时注意板面温度应保持38-40°C，冷板贴膜会影响干膜与板面的粘接性。b.贴装前须检查板面是否有杂物、板边是否光滑等，若板边毛刺过大会划伤贴膜胶辊，影响使用寿命。c.在气压不变情况下，温度较高时可适当加快传送速度，较低时可适当减慢传送速度，否则会出现皱膜或贴膜不牢，图形电镀时易产生渗镀。d.切削干膜（手动贴膜机）时用力均匀，保持切边整齐，否则显影后出现菲林碎等缺陷。e.贴膜后须冷却至室温后方可进行曝光。四、曝光1、光能量a.光能量（曝光灯管5000W）上、下灯控制40-100毫焦/平方厘米，用下晒架测试上灯，上晒架测试下灯。b.曝光级数7-9级覆铜（Stoffer21级曝光尺），一般控制8级左右，但此级数须显影后才能反映出来，因此对显影控制要求较严。2、真空度大于69CMHG,否则易产生虚光线细现象。3、赶气赶气须在真空度大于69CMHG以上且赶气力度要均匀，否则会产生焊盘与孔位偏移，造成崩孔现象。4、曝光曝光时轻按快门，曝光停止后须立即取出板件，否则灯内余光长时间曝光，造成显影后出现板面余胶。五、显影参数控制1、温度30±2℃。2、Na2CO3浓度1±0.2％3、喷淋压力1.5-2.0kg/cm24、水洗压力1.5-2.0kg/cm25、干燥温度45～55℃6、传送速度显影点50±5%控制六、重氮片1、重氮片曝光5000W曝光灯管，曝光能量：21级曝光尺1～2格透明。2、重氮片显影20%氨水、温度控制48～65℃，显影3-7次至线路呈深棕色为止。3、影响重氮片质量因素及防止a.线细①由光反射及衍射造成；可用纯黑色不反光平底板垫于重氮片下进行曝光消除此现象。②曝光能量过强；适当降低曝光能量。b.显影后出现斑点（俗称鬼影）曝光能量不足，适当延长曝光时间。c.颜色偏淡由以下因素构成①温度不够；待调整温度升至范围值再显影。②氨水过期，浓度降低，更换氨水。③显影时间太短；重新显影2-3遍。④重氮片曝光后放置时间较长；线路部分已曝光，废弃重做。〈二〉常见的故障及排除方法:在使用干膜进行图像转移时，由于干膜本身的缺陷或操作工艺不当，可能会出现各种质量问题。下面列举在生产过程中可能产生的故障，并分析原因，提出排除故障的方法。1、干膜与覆铜箔板粘贴不牢原因解决办法1)干膜储存时间过久，抗蚀剂中溶剂挥发。在低于27℃的环境中储存干膜，储存时间不宜超过有效期。2)覆铜箔板清洁处理不良，有氧化层或油污等污物或微观表面粗糙度不够。重新按要求处理板面并检查是否有均匀水膜形成。3)环境湿度太低。保持环境湿度为60％RH左右。4)贴膜温度过低或传送速度太快。调整好贴膜温度和传送速度，连续贴膜最好把板子预热。2＞干膜与铜箔表面之间出现气泡原因解决办法1)贴膜温度过高，抗蚀剂中的挥发成分急剧挥发，残留在聚酯膜和覆铜箔板之间，形成鼓泡。调整贴膜温度至标准范围内。2)热压辊表面不平有凹坑或划伤。注意保护热压辊表面的平整，清洁热压辊时不要用坚硬、锋利的工具去刮。3)压辊压力太小。适当增加两压辊问的压力。4)板面不平有划痕或凹坑。挑选板材并注意前面工序减少造成划痕、凹坑的可能。3＞干膜起皱原因解决办法1)两个热压辊轴向不平行，使干膜受压不均匀。调整两个热压辊，使之轴向平行。2)贴膜温度太高。调整贴膜温度至正常范围内。3)贴膜前板子太热。适当调低预热温度。4＞有余胶原因解决办法1)干膜质量差，贴膜过程中出现偶然热聚合。换用质量好的干膜。2)干膜暴露在白光下造成部分聚合。在黄光下进行干膜操作。3)曝光时间太长。缩短曝光时间。4)照相底版暗区光密度不够，造成紫外光透过，部分聚合。曝光前检查照相底版，测量光密度。5)曝光时照相底版与基板接触不良造成虚光。检查抽真空系统及曝光框架。6)显影液温度太低，显影时间太短，喷淋压力不够或部分喷嘴堵塞。调整显影液温度和显影时的传送速度，检查显影设备试显影点确定参数。7)显影液中产生大量气泡，降低了喷淋压力。在显影液中加入消泡剂消除泡沫。8)显影液失效。更换显影液。5＞显影后干膜图像模糊，抗蚀剂发暗发毛原因解决办法1)照相底版明区光密度太大，使紫外光受阻。曝光前检查照相底版，测量光密度。2)显影液温度过高或显影时间太长。调整显影液脱落及显影时的传送速度6＞镀层与基体结合不牢或图像有缺陷原因解决办法1)图像上有修版液或污物。修版时戴细纱手套，并注意不要使修版液污染线路图像2)化学镀铜前板面不清洁或粗化不够。加强化学镀铜前板面的清洁处理和粗化3)镀铜前板面粗化不够或粗化后清洗不干净改进镀铜前板面粗化和清洗7＞镀铜或镀锡铅有渗镀原因解决办法1）干膜性能不良，超过有效期使用。尽量在有效内便用干膜。2）基板清洗不干净或粗化表面不良,干膜粘附不牢。加强板面处理。3）曝光过头抗蚀剂发脆。用光密度尺校正曝光量或曝光时间。4）曝光不足或显影过头造成抗蚀剂发毛，过缘起翘。校正曝光量，调整显影温度和显影速度。电路板最新国际规范导读(IPC-6011；IPC-6012)一、国际规范之渊源与现状电路板供需双方均各有品质检验之成文规范，通常刚性印制电路板最为全球业者所广用的国际规范约有三种；即美国军规MIL-P-55110、IEC-326-5/-6及IPC-RB-276等。MIL-P-55110己发布30余年，系电路板最早出现也最具公信力与影响力的正式规范。其1993年最新E版内容甚为精采，为业界所必读的重要文件，惜近年因跟不上时代脚步而渐失色。IEC-326为“国际电工委员会”(IEC)所推出共11份有关PCB之系列规范。骨子上是由欧洲人所主导，为全球各会员国协商投票下的产物，内容并不严谨条文亦欠周详，除了少数欧商外一般较乏人引用。IPC原为美国“印刷电路板协会”(InstituteofPrintedCircuit)之简称，创会时仅六个团体会员。经多年努力成长与吸收外国成员，现已发展到六千余团体会员之大型国际学术组织，并改名为“TheInstituteforInterconnectingandPackagingElectronicCircuits”。其所发表有关电路板之各种品质、技术、研究、及市调等文件极多，为全球上下游电子业界所倚重。然其众多精采成套的规范与文件，泰半是出自一些美国大型电子公司，经过改头换面成一套看似“公开公正”的资料，事实上是便於推行美式文化於全球，此即IPC规范新颖实用的原因之一。IPC有关硬质电路板的品质规范，原有单双面的IPC-D-250，及多层板的IPC-ML-950等两份，二十余年来历经数次版本的修订，直到1992年3月才再整合成为单一体系的IPC-RB-276。1994年11月276原版在推出局部修订之Amendment1後，竟在未出现全文改版的276A之前，冒然将新建番号未久内容大体不错的276系统迳行废置，却另起炉灶开辟全新面貌的IPC-6011及IPC-6012，相当违反规范之伦理，原因如何则不易为外人所得知也。二、新规新事物前IPC硬质成品板之正式品检文件IPC-RB-276，系发布於1992年3月，颇受业界重视。时至1996年7月已分裂为IPC-6011及IPC-6012两份全新规范做为继承。前者6011之标题为“概述性电路板性能规范”、只叙述一些分级、公差、SPC、品保行政、抽样计划等原则性条文，并未涉及PCB之实务检验。後者6012标题为“硬质电路板之资格认可与性能检验规范”，系针对硬质板之各种实务品质，订定允收规格与检测方法。现将新规范中明显更改的内容说明於後:2.1IPC-6011:2.1.1新推出的6011及6012二规范中似乎有意回避原有的“美国军规”条文，摆脱军规的影响。如在6011中1.2节之分级说明中，即刻意从三级板类条文中将“Military”字眼去掉。另在6011的3.1节中，也将原引自军规的GroupA及GroupB予以删除，其真正原因不明，但可显见者是各种先进的PCB均希望不再受到军规的影响。然而全篇用字遗词仍甚模棱罗嗦，极尽晦涩玄虚之能事者，则未脱军规化简为繁的官僚窠臼。2.1.2新6011之3.6节对“资格认可”已予以更明确规定，须按IPC-MQP-1710的仔细列表内容对PCB生产者的工程能力、生产设备、品管做法等进行详尽调查。比旧规范只要求做几片打样板(如IPC-A-100047等)的确务实甚多，厂商能耐如何将优劣立判无所遁形。2.1.3新6011之3.6.3.3节中除供需双方立场外，也将独立公正之“第三评审者”如ISO、CSA、IECQ等资料纳入。甚至在3.7节中还文明指出ISO-9000为标准品保制度。一反过去自认美国最优秀，对殴洲业界视而不见的心态，这大概也是“欧体”成立後市埸挂帅所造成的影响吧。2.2IPC-6012:2.2.1新6012已将一些品检项目中未明确指出条件者(Default)，也代为指定最广用的条件，并逐列於表1.1中。如线宽下限定为4mil，焊锡性试验允收性可接J-STD-003之Catagory2又6012中会引证IPC-TM-650多项试验之实做方法，译者亦根据最新版本(1997.8)之资料简述其步骤，使读者能迅速获得具体的实务观念。此处请业者特别注意，许多现埸常见的试验法己经过时而您也许并不知道。为求跟上时代可针对本译文中所概述的IPC-TM-650最新版本，您即能加以比较与修正。2.2.2新6012在3.2.7节中将裸铜板“有机保焊剂”(OrganicSolderabilityPreservatives简称OSP如商品Entek等)处理法首度列入正式规范。2.2.3新6012在表3.2中对电镀铜“厚度”，已有重大改变，一般Class2板类(如电脑产品者)其面铜与孔铜之“平均厚度”已由1mil降至0.8mil；下限也更降为0.7mil。此乃因小孔深孔盛行，孔铜不易达到厚度要求所致。多年来之禁忌终於被打破，亦为挣脱军规束缚之明证，将对业界产生重大影响。对於制程缩短，自动输送水平镀铜之兴起等方面均甚有利。该表甚至就Class2板类之盲孔(BlindVia)平均铜厚，也放松0.6mil，下限还可薄到0.5mil。对小而薄的多层板类确是大好消息。另在3.11.8中对镀铜层要求亦明订在99.5%以上，抗拉强度不可低於36000PSI；延伸率不可低於6%。此表3.2另对金手指之底镍厚度也由0.2mil降至0.1mil(Class2与Class3两种板类均同时放宽)。2.2.4新6012在3.3.2.5节中已有明确指出，内层板面的“黑氧化层”所经常出现的斑点与色差，当此等瑕面积未超过同一层总黑化面积的10%时应可允收。但事实上这种合理的改变，却很难被明察外观的客户们所接受。2.2.5新6012在3.4.4节中，对板弯板翘也取消掉原来不合时宜的上限值1.5%，另将SMT板类行之有年的0.75%上限值形诸正式文字。其实这只是反应事实符合组装之现状而已，并未紧缩插装类原有平坦性的尺度。2.2.6新6012在其3.6.2.14的附注中，明文指出薄型多层板其最