PCB制作工艺流程简介

PCB制作工艺MINGHELV单双面板工艺流程简介2007年8月6日Ⅰ.印制电路板概述Ⅱ.印制电路板加工流程Ⅲ.印制板缺陷及原因分析Ⅳ.印制电路技术现状与发展印制电路板大纲印制電路板概述印制電路板概述一、PCB扮演的角色PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色.图一是电子构装层级区分示意。印制電路板概述印制電路板概述单面板双面板多层板硬板软硬板通孔板埋孔板盲孔板硬度性能PCB分类孔的导通状态表面制作结构软板碳油板ENTEK板喷锡板镀金板沉锡板金手指板沉金板印制電路板概述二、PCB种类A.以材质分a.有机材质酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide(聚酰亚胺)、BT/Epoxy等皆属之。b.无机材质铝、Copper-invar（钢）-copper、ceramic(陶瓷)等皆属之。主要取其散热功能。印制電路板概述B.以成品软硬区分a.硬板RigidPCBb.软板FlexiblePCB见图1.3c.软硬板Rigid-FlexPCB见图1.4印制電路板概述C.以结构分a.单面板见图1.5b.双面板见图1.6印制電路板概述c.多层板见图1.7印制電路板概述D.依用途分：通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板…,见图1.8BGA.另有一种射出成型的立体PCB，使用少。印制電路板概述E.依表面制作分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沉银板印制電路板概述三、基材基材（CCL-CopperCladLaminate)工业是一种材料的基础工业，是由介电层（树脂Resin，玻璃纤维Glassfiber），及高纯度的导体(铜箔Copperfoil)二者所构成的复合材料（Compositematerial），印制電路板概述CopperFoilPrepreg铜箔类型：1/4OZ；1/3OZ；1/2OZ；1OZ；2OZ；3OZ等P片类型：106、2116、1080、7628、2113等印制電路板概述树脂Resin目前已使用于线路板之树脂类别很多,如酚醛树脂（Phenolic）、环氧树脂（Epoxy）、聚亚醯胺树脂（Polyimide）、聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，简称PTFE或称TEFLON），B一三氮树脂（BismaleimideTriazine简称BT）等皆为热固型的树脂（ThermosettedPlasticResin）。印制電路板概述环氧树脂EpoxyResin是目前印刷线路板业用途最广的底材。在液态时称为清漆或称凡立水（Varnish)或称为A-stage，玻璃布在浸胶半干成胶片后再经高温软化液化而呈现粘着性而用于双面基板制作或多层板之压合用称B-stageprepreg,经此压合再硬化而无法回复之最终状态称为C-stage。印制電路板概述传统环氧树脂的组成及其性质用于基板之环氧树脂之单体一向都是BisphenolA及Epichlorohydrin用dicy做为架桥剂所形成的聚合物。为了通过燃性试验(Flammabilitytest),将上述仍在液态的树脂再与Tetrabromo-BisphenolA反应而成为最熟知FR-4传统环氧树脂。印制電路板概述传统环氧树脂的组成及其性质现将产品之主要成份列于后:单体--BisphenolA,Epichlorohydrin架桥剂(即硬化剂)-双氰Dicyandiamide简称Dicy速化剂(Accelerator)--Benzyl-Dimethylamine(BDMA)及2-Methylimidazole(2-MI)溶剂--Ethyleneglycolmonomethylether(EGMME)Dimethylformamide(DMF)及稀释剂Acetone,MEK。填充剂(Additive)--碳酸钙、硅化物、及氢氧化铝或化物等增加难燃效果。填充剂可调整其Tg.印制電路板概述玻璃纤维前言玻璃纤维(Fiberglass)在PCB基板中的功用，是作为补强材料。基板的补强材料尚有其它种，如纸质基板的纸材，Kelvar(Polyamide聚醯胺)纤维，以及石英(Quartz)纤维。玻璃(Glass)本身是一种混合物，它是一些无机物经高温融熔合而成，再经抽丝冷却而成一种非结晶结构的坚硬物体。印制電路板概述玻璃纤维布玻璃纤维的制成可分两种连续式(Continuous)的纤维不连续式(discontinuous)的纤维前者即用于织成玻璃布(Fabric)，后者则做成片状之玻璃席(Mat)。FR4等基材，即是使用前者，CEM3基材，则采用后者玻璃席。印制電路板概述A.玻璃纤维的特性按组成的不同，玻璃的等级可分四种商品：A级-高碱性C级-抗化性E级-电子用途S级-高强度电路板中所用的是E级玻璃，主要是其介电性质优于其它三种。印制電路板概述玻璃纤维一些共同的特性如下所述：a.高强度与其它纺织用纤维比较，玻璃有极高强度。在某些应用上，其强度/重量比甚至超过铁丝。b.抗热与火玻璃纤维为无机物，因此不会燃烧。c.抗化性可耐大部份的化学品，也不为霉菌，细菌的渗入及昆虫的功击。印制電路板概述玻璃纤维一些共同的特性如下所述d.防潮玻璃并不吸水，即使在很潮湿的环境，依然保持它的机械强度。e.热性质玻纤有很低的线性膨胀系数，及高的热导系数因此在高温环境下有极佳的表现。f.电性由于玻璃纤维的不导电性，是一个很好的绝缘物质的选择。印制電路板概述PCB基材所选择使用的E级玻璃，最主要的非常优秀的抗水性。因此在非常潮湿，恶劣的环境下，仍然保持有非常好的电性及物性一如尺寸稳定度。印制電路板概述铜箔分类⑴电解铜箔：涂胶箔（用于纸基板）、表面处理箔（用于玻纤布板）⑵压延铜箔：用于挠性板印制電路板制作流程簡介印制電路板制作流程簡介BlackOxide(OxideReplacement)黑氧化(棕化）Laying-up/Pressing排板/压板InnerDryFilm内层干菲林InnerEtching(DES)内层蚀刻InnerBoardCutting内层开料AOI自动光学检测内层制作印制電路板制作流程簡介InnerDryFilm内层干菲林AOI自动光学检测InnerEtching内层蚀板BlackOxide黑氧化Laying-Up排板Pressing压板内层制作OxideReplacement棕化or1.内层线路（图像转移）1-1.作用及原理利用UV光照射，在曝光区域抗蚀剂中的感光起始剂吸收光子分解成游离基，游离基引发单体发生交联反应生成不溶于稀碱的空间网状大分子结构，而未曝光部分因未发生反应可溶于稀碱。利用二者在同种溶液中具有不同的溶解性能从而将底片上设计的图形转移到基板上，即图像转移。PET，支撑感光胶层的载体，使之涂布成膜，厚度通常为25um，其作用是防止曝光时氧气向抗蚀剂层扩散,破坏游离基,引起感光度下降PE膜，覆盖在感光胶层上的保护膜,防止灰尘的污物粘在干膜上,避免每层抗蚀剂之间相互粘结.厚度一般为25um左右光阻剂，主要成分：粘结剂、感光单体、光引发剂、增塑剂、增粘剂、热阻聚剂、色料、溶剂固态抗蚀剂---干膜结构图印制電路板制作流程簡介内层制作印制電路板制作流程簡介内层制作图像转移基本原理图（以干膜成像法为例）前处理压膜干膜Cu面曝光底片，白色表示曝光部分显影蚀刻去膜曝光区域，感光单体发生交联反应，不溶于弱碱图像转移完成印制電路板制作流程簡介内层制作1-2.流程对干膜成像法，其生产流程为：前处理压膜曝光显影蚀刻去膜液态感光法生产流程：1-3.前处理1-3-1.前处理的作用：去除铜表面的油脂，氧化层等杂质。1-3-2.前处理方式：A.喷砂研磨法B.化学处理法C.机械研磨法1-3-3.化学处理法的基本原理：以化学物质如SPS等酸性物质均匀咬蚀铜表面，去除铜表面的油脂及氧化物等杂质印制電路板制作流程簡介化学清洗用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其它有机污物。然后用酸性溶液去除氧化层和原铜基材上为防止铜被氧化的保护涂层，最后再进行微蚀处理以得到与干膜具有优良粘附性能的充分粗化的表面。内层干菲林印制電路板制作流程簡介辘干膜（贴膜）先从干膜上剥下聚乙烯保护膜，然后在加热加压的条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆铜箔板上。干膜中的抗蚀剂层受热后变软，流动性增加，借助于热压辊的压力和抗蚀剂中粘结剂的作用完成贴膜。辘干膜三要素：压力、温度、传送速度。内层干菲林印制電路板制作流程簡介干膜曝光原理在紫外光照射下，光引发剂吸收了光能分解成游离基，游离基再引发光聚合单体进行聚合交联反应，反应后形成不溶于稀碱溶液的立体型大分子结构。内层干菲林显影的原理感光膜中未曝光部分的活性基团与稀碱溶液反应生成可溶性物质而溶解下来，从而把未曝光的部分溶解下来，而曝光部分的干膜不被溶解。印制電路板制作流程簡介内层蚀刻内层图形转移制程中，D/F或油墨是作为抗蚀刻，有抗电镀之用或抗蚀刻之用。因此大部份选择酸性蚀刻。内层蚀刻常见问题蚀刻不尽线幼开路短路印制電路板制作流程簡介内层设计最小线宽/线距底铜最小线宽/线距（量产）最小线宽/线距（小批量）H/Hoz1/1oz2/2oz3/3oz3/3mil44mil5/5mil6/6mil2/2mil3/3mil4.5/4.5mil5.5/5.5mil内层蚀刻印制電路板制作流程簡介黑化/棕化原理对铜表面进行化学氧化或黑化，使其表面生成一层氧化物（黑色的氧化铜或棕色的氧化亚铜或两者的混合物)，以进一步增加比表面，提高粘结力。内层氧化棕化与黑化的比较黑化层较厚,经PTH后常会发生粉红圈(Pinkring),这是因PTH中的微蚀或活化或速化液攻入黑化层而将之还原露出原铜色之故。棕化层则因厚度很薄.较不会生成粉红圈。印制電路板制作流程簡介定位系统PINLAM有销钉定位MASSLAM无销钉定位1.X射线打靶定位法2.熔合定位法内层排板印制電路板制作流程簡介PinLam理论此方法的原理极为简单，内层预先冲出4个Slot孔，见图4.5，包括底片，prepreq都沿用此冲孔系统，此4个SLOT孔，相对两组，有一组不对称，可防止套反。每个SLOT孔当置放圆PIN后，因受温压会有变形时，仍能自由的左右、上下伸展，但中心不变，故不会有应力产生。待冷却，压力释放后，又回复原尺寸，是一颇佳的对位系统。内层排板印制電路板制作流程簡介内层排板印制電路板制作流程簡介FoilLaminationCoreLamination排板(以6层板为例）表示基材表示P片内层排板印制電路板制作流程簡介排板压板方式一般区分两种:一是Core-lamination,一是Foil-lamination，内层排板压板1.制程目的将铜箔、PP、内层线路板压合成多层板。2.主要设备黑化（棕化）线、压机、剖半机、打靶机等3.生产流程黑化或棕化铆钉叠板压合剖半打靶CNC裁边磨边打标记印制電路板制作流程簡介压板印制電路板制作流程簡介压板将铜箔(CopperFoil),胶片(Prepreg)与氧化处理(Oxidation)后的内层线路板按客户要求排板,压合成多层板。压板印制電路板制作流程簡介曲翘产生原因排板结构不对称因芯板与P片的张数及厚度上下不对称，产生不平衡的应力。结构应力多层板P/P与芯板之经纬方向未按经对经、纬对纬的原则叠压，则结构应力会造成板翘曲。热应力造成板翘压合后冷却速度过快，板内之热应力无法释放完全而造成板翘值过大。压板印制電路板制作流程簡介板子外部应力此种状况是发生在压合后各种制程,如钻孔,电镀,烘烤,喷锡等流程。玻纤布的结构玻纤布织造均匀度、纬纱歪斜、张力大小，对基板的板弯、板翘会造成影响。压板印制電路板制作流程簡介SolderMask湿绿油MiddleI