PCB加工基础

PCB加工基础主要内容PCB的分类PCB加工常用材料PCB加工过程特殊工艺PCB成本影响因素PCB常见缺陷何为PCB及其作用一、何为PCB及其作用印制电路板（PCB：PrintedCircuitBoard)亦称印制线路板，简称印制板。所谓印制电路板是指：在绝缘基板上，有选择地加工安装孔、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘，以实现元器件间的电气连接的组装板。印制电路板的主要功能为支撑电路元件和互连电路元件，即支撑和互连两大作用。主要内容PCB加工常用材料PCB加工过程特殊工艺PCB成本影响因素PCB常见缺陷PCB的分类何为PCB及其作用二、PCB的分类印制板目前分类还没有统一的方式，目前以传统习惯一般有四种方式：1、以用途分类电视机用印制板民用印制板电子玩具用印制板（消费类）VCD用印制板通讯用印制板工业印制板仪器用印制板（装备类）控制台印制板军用印制板二、PCB的分类2、以基材分类环氧纸基印制板（FR-3）纸基印制板酚醛纸基印制板（FR-1、FR-2）环氧玻璃布基印制板（FR-4）玻璃布基印制板聚四氟乙烯玻璃布基印制板（PTFE）耐高温环氧树脂玻璃布基印制板（FR-5）特殊型印制板金属基印制板（铝基板）陶瓷基印制板（陶瓷板）环氧合成纤维印制板聚脂合成纤维印制板—玻纤非织布、玻纤布聚脂树脂板（CRM-7）纸玻纤布环氧印制板（CEM-1）玻纤非织布、玻纤布环氧树脂板（CEM-3)合成纤维印制板二、PCB的分类3、以结构分类双面板刚性印制板单面板多层板挠性印制板单面板双面板多层板刚挠结合板二、PCB的分类4、以表面处理分类HASL（热风整平）ENIG（化学镍金）OSP（有机可焊性保护膜）ENIG+OSPImmersionTin（化学锡）ImmersionSilver（化学银）ENEPIG（化学镍钯金）全板镀金ENIGHASLOSP主要内容PCB的分类PCB加工过程特殊工艺PCB成本影响因素PCB常见缺陷何为PCB及其作用何为PCB及其作用PCB加工常用材料三、PCB加工常用材料双面PCB用基材：双面覆铜板单面PCB用基材：单面覆铜板多层PCB用基材：铜箔、半固化片、芯板铜箔半固化片覆铜板半固片铜箔覆铜板半固化片三、PCB加工常用材料3.1PCB用基材的分类：1、按增强材料不同（最常用的分类方法）纸基板（FR-1,FR-2,FR-3)环氧玻纤布基板（FR-4,FR-5)复合基板(CEM-1,CEM-3)HDI板材（RCC)特殊基材(金属类基材、陶瓷类基材等)2、按树脂不同来分酚酫树脂板环氧树脂板聚脂树脂板BT树脂板PI树脂板3、按阻燃性能来分阻燃型（UL94-VO,UL94-V1)非阻燃型（UL94-HB级）基板三、PCB加工常用材料3.2环氧玻纤布基板主要组成:玻纤布型号：7628、2116、1080等环氧树脂（Resin）铜箔（Copper）：电解铜箔压延铜箔（主要应用在挠性覆铜板上）玻纤布PCB切片三、PCB加工常用材料3.3半固化片（Prepreg）:半固化片主要有两种用途，一是直接用于压制覆铜板；另一种用于多层板的压合。它其实是覆铜板在制作过程中的半成品。在覆铜板生产过程中，玻纤布经上胶机上胶并有A态烘干至B态（B态是指高分子化合物已经相当部分关联，但此时物料仍然处于可熔状态），通常称为半固化片。多层板压合时，在高温高压条件下B态转变为C态。常见的半固化片规格：型号10802116L2116A2116H15007628L7628A7628H7628M厚度mil344.55677.59.38三、PCB加工常用材料3.4基材常见性能：1）介质常数Dk（DielectricConstant）Vp（信号传播速率）＝C（光速）/εr（周围介质相对电容率）εr也就是介电常数Dk，当εr越高时信号传播速率越慢。2）介质损耗Df（DisspationFactor）PL=k*f*DfPL：信号传播损失，k：常数，f：信号频率，Df：介质损耗Df对高频信号影响更加明显，尤其是射频信号，如天线的阵子一般选用PTFE这种低损耗的材料。三、PCB加工常用材料3.4基材常见性能：3）热膨胀系数CTE（CoefficientofThermalExpansion）PCB在X.Y方向的CTE约为12~15ppm/℃左右，但板厚Z方向由于没有约束，一般CTE在55~60ppm/℃左右。CTE对产品的可靠性有重要的影响，CTE不匹配常常会造成器件引脚焊点断裂，从而导致功能失效。BGA蠕变疲劳裂纹三、PCB加工常用材料3.4基材常见性能：4）玻璃化转变温度Tg树脂的特性随温度发生改变，常温时为一种玻璃状固体，但超过一定温度时会变成弹性固体，称为玻璃态转化。此时的热膨胀系数（CTE）高出平时数倍，可能会造成PTH孔壁的断裂，使PCB发生失效。NormalTg：130℃T≤150℃MiddleTg：150℃T≤170℃HighTg：T170℃主要内容PCB的分类PCB加工常用材料PCB加工过程特殊工艺PCB成本影响因素PCB常见缺陷何为PCB及其作用何为PCB及其作用PCB加工过程主要内容一、何为PCB及其作用二、PCB的分类三、PCB加工常用材料四、PCB加工过程五、特殊工艺六、PCB成本影响因素七、PCB常见缺陷四、PCB加工过程裁板内层干膜叠板通孔电镀液态阻焊FQC成型工程制作蚀刻机械钻孔压合外层干膜二次铜及电镀锡蚀刻检查HASL电测FQA包装出货曝光贴模前处理显影蚀刻黑化或棕化处理烘烤叠板压合后处理曝光压膜二次电镀铜电镀锡去膜蚀刻剥锡丝网印刷预烘曝光显影后烘多层板内层流程多层板全板电镀外层流程金手指ENIG选择性镀镍金印文字内层AOI除胶渣通孔电镀单面或双面板前处理前处理前处理全板镀金激光钻孔BlindedVia去膜OSP4.1常规PCB加工流程TENTING流程四、PCB加工过程4.2典型四层板叠层以四层板为例，介绍多层板的加工过程，四层以上的PCB无非就是增加相应数量的芯板。典型四层板叠层主要为foil叠法与core叠法，如下图所示：Foil叠法copperprepregcoreprepregcopperCore叠法coreprepregcore四、PCB加工过程4.3内层图形制作裁板内层干膜叠板蚀刻机械钻孔压合曝光贴模前处理显影蚀刻黑化或棕化烘烤叠板压合后处理内层AOI激光钻孔BlindedVia去膜四、PCB加工过程4.3内层图形制作1、裁板将基板材料裁切成工作所需尺寸，以便于进行加工，提高加工效率。考虑涨缩影响,裁切板送下制程前需进行烘烤处理。PCB从原板到单元板的过程为：sheet→panel→set→boardboardsheetpanelset四、PCB加工过程4.3内层图形制作1、裁板常用sheet及panel尺寸：板材利用率：板材利用率为开料面积中的成品出货面积与开料面积的百分比。双面板一般要求达到85%以上，多层板要求达到75%以上，对PCB的成本有重要的影响。sheet尺寸（inch）panel尺寸(inch)48*3624*18\18*16\24*1248*4020*16\24*13.3\20*12\24*1648*4221*16\24*14\16*14\21*12四、PCB加工过程4.3内层图形制作1、裁板详细流程：裁板→磨板边→圆角→洗板→烘烤裁板机待磨边的板磨边机磨边机及圆角机洗板机清洗后的板四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形利用影像转移原理制作内层线路，制作流程为：前处理→贴膜→曝光→显影→蚀刻1）前处理用3%-5%的酸性溶液去除铜面氧化层及原铜基材上为防止铜被氧化的保护层，然后再进行微蚀处理，以得到充分粗化的铜表面，增加干膜和铜面的粘附性能。2）贴膜在加热加压的条件下将光致抗蚀剂粘贴在覆铜箔板上，有湿膜与干膜两种。前处理后铜面状况示意图贴膜前的芯板贴膜后的芯板四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形3）曝光经光源（常用UV光）作用将底片（菲林）上的图像转移到感光底板上。曝光时透光部分发生光聚合反应，不透光的部分不发生反应。内层所用底片为负片，即白色透光部分发生光聚合反应，黑色部分则因不透光,不发生反应(白线黑底），外层所用底片刚好与内层相反，底片为正片。曝光前UV光干膜曝光后已聚合部分未聚合部分四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形4）显影用弱碱溶液（常用1%的Na2CO3溶液）将未发生化学反应的干膜部分冲掉，而发生化学反应的干膜则保留在板面上作为蚀刻时的抗蚀保护层。5）蚀刻采用蚀刻液（最典型的是碱性氯化铜），将没有干膜保护的铜面蚀刻掉，形成内层图形。显影前显影后蚀刻后蚀刻前四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形蚀刻时存在侧蚀现象，判断蚀刻能力的重要参数是蚀刻因子，业界经验一般为2~4左右。6）去膜利用强碱（常用NaOH溶液）将保护铜面的抗蚀剂剥掉，露出线路图形。去膜前去膜后hw1w221.()/2hEFWW四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形7）内层检查内层检查一般用AOI检验，原理为通过光学反射原理将图像回馈至设备处理，与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较，找出缺陷位置。一般的缺陷为短路、断线、凹痕、残铜等。通过VRS系统对测试缺点进行确认，并对一些可以直接修补的确认缺点进行修补。四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形（前处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻）前处理线贴膜线曝光机组显影前的板显影缸显影后的板四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形（前处理、贴膜、曝光、显影、蚀刻）蚀刻缸蚀刻后的板去膜缸完成内层线路的板AOI测试AOI测试四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形8）黑化或棕化处理增大铜箔的表面粗糙度，有利于树脂的充分扩散，增强铜箔表面与树脂之间的结合力。工艺流程为：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→黑化或棕化→水洗→后浸→水洗→烘干。9）叠板把邦定/铆合后的内层配上外层半固化片和铜箔，定位于工具板上，然后把各层固定在一起。定位方式有：MASSLAM、PINLAM。MASSLAM：没有销钉，层间对准度低，生产效率高，主要用于生产四层板，4层＜L≤12层时须先邦定或铆钉铆合。PINLAM：有销钉定位，层间对准度高，但生产效率较低。四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形MASSLAM方式上热盘下热盘牛皮纸牛皮纸分隔钢板分隔钢板分隔钢板内层板ppcopperppcopper内层板ppcopperppcopper四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形铆钉+MASSLAM方式四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形PINLAM方式四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形（黑化或棕化、叠板、压合）CCD打孔棕化处理棕化后的内层板叠板叠板邦定后的板四、PCB加工过程4.3内层图形制作2、内层图形（黑化或棕化、叠板、压合）盖铜箔压钢板放牛皮纸压大钢板进热压机进冷压机四、PCB加工过程通孔电镀机械钻孔二次铜及电镀锡蚀刻检查曝光压膜二次电镀铜电镀锡去膜蚀刻剥锡外层干膜除胶渣通孔电镀前处理前处理4.4外层图形制作全板电镀TENTING流程四、PCB加工过程4.4外层图形制作外层图形制作工艺外层图形制作主要有两种方式：掩孔电镀法与图形电镀法，可根据产品的特点选择使用何种工艺。掩孔电镀法（TENTING）图形电镀法四、PCB加工过程4.4外层图形制作1、钻孔钻孔的目的是在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔。常规的PCB一般只用机械钻孔，HDI工艺需要用到激光钻孔。盖板垫板钻头四、PCB加工过程4.4外层图形制作1、钻孔打定位孔锣边钻机平台钻前准备完毕对钻后的板检测钻孔完毕的板四、PCB加工过程4.4外层图形制作2、电镀电镀的目的是在原本不导通的孔壁上覆盖一层金属铜，使得孔具有导通性，从而实现PCB各层的导通。电镀的主要流程：钻孔来料→刷板→溶胀→去钻污→中和→除油→微蚀→活化→解胶→化学沉铜→电镀1）化学铜（PTH）沉铜的目的是金属化孔壁，使孔壁沉积一层薄铜，是后续电镀的基础。化