PCB生产工艺流程及废水介绍

电路板生产工艺简介周继如丨时间：2019年05月目录Contents1234PCB板介绍PCB名词解释反应原理工艺流程PLAN TO REPORTPCB板介绍1.印制电路板（Printed circuit board，PCB）：指在绝缘基材上，按预定设计形成从点到点互联线路以及印制元件的印制电路板，简称印制板。2.印制电路板：包括刚性板与挠性板，它们又有单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板，以及刚挠结合印制电路板和高密度互连印制电路板等区分。高密度互连印制电路板，简称HDI板。3.覆铜箔层压板（Copper clad laminate，CCL）：指在一面或两面覆有铜箔的层压板，简称覆铜板。覆铜板由铜箔、黏合树脂和增强材料这三部分组成，经层压成一体，用于制作印制电路板。4.印制电路板制造：指以覆铜箔层压板（覆铜板）为主要材料，采用图形转移和蚀刻铜（减成法）工艺形成电路图形，并由钻孔与孔金属化、电镀实现层间互连而加工成印制电路板。引用：清洁生产标准_印制电路板制造业（HJ450—2008）。电路板介绍电路板分类结构单面板/双面板/多层板硬度性能硬板/软板/软硬板孔的导通状态埋孔板/盲孔板/通孔板表面制作喷锡板/镀金板/沉金板/沉锡板/沉银板电路板分类电路板分类616L1L2L5L63L3L48L7L8L9L10L11L126通孔盲孔埋孔电路板分类PLAN TO REPORTPCB名词解释1.干菲林：聚脂薄膜/聚乙烯保护膜（一种三层的膜），是一种感光材料，遇到紫外线后发生聚合反应形成稳定物质，不合成的部分在弱碱性下溶解，即未感光部分遇碱溶解。2.显影：未曝光部分的感光材料没有发生聚合反应，遇到弱碱（Na2CO3)溶解，而聚合材质则留在板面上，保护下面的铜面不被蚀刻药水溶解。3.褪膜：用NaOH将保护线路板的膜去除，NaOH浓度不能太高，否则容易氧化铜面。4.黑氧化/棕化：氧化还原反应，形成有机金属氧化层，通过粗化铜面，增大接触面积，增加表面结合力。名词解释（一）5.化学沉铜：又称孔金属化，PTH,一次铜。是一种自催化的化学氧化还原反应，在化学电镀铜过程中，Cu2+被还原成铜。化学镀铜在印刷制作中，被用作孔金属化来完成，多层板间导电线的联通。PS：使经钻孔后的非导体通孔上沉积一层密实牢固并具有导电性的金属铜层，作为后续全板电镀的底材。6.全板电镀：二次铜。用化学方法使钻孔后的板材孔内沉积一层导电的金属并全板电镀的方法使金属层加厚，以此达到孔金属化的目的并使线路借此导通。PS：由于孔内已有一层很薄的金属铜，因此，可以通过电子迁移反应，使裸板表面的铜及孔内铜加厚至5-8um。名词解释（二）7.图形电镀：①加厚镀铜：把裸露出来的铜（即最后需要保留的铜）电镀至成品铜厚。此时表面铜厚和孔内的铜一起被加厚，达到成品表铜和孔铜厚的要求。②镀锡：在已经加厚的铜表面镀一层白色的金属锡，起到保护铜泊的作用。③退膜：把贴在板上的干膜退掉，此时，干膜下的铜会裸露出来（最后会被蚀刻），而最终需要保留的会被锡保护在下面。名词解释（三）8.化学镍金：也叫无线镍金或沉镍浸金。在PCB裸铜表面涂覆可焊性涂层方式的一种。表面进行行化学镀镍，然后化学浸金，以保护铜面及良好的焊接性能。化学镀镍的镍磷层能起到有效的阻档作用，防止铜的迁移以免渗出金面，氧化导致导电性能不良。10.表面阻焊：在线路板不需要焊接的部分导体上披覆永久性的树脂皮膜。①刚性板：一般采用阻焊油墨。原理：将防焊油墨披覆在披板上，然后送入紫外线曝光机中曝光，油墨在底片透光区域（焊接端点以外部分）受紫外线照射后发生聚合反应（该区域的油墨在稍后步骤中将被保留下来），以碳酸钾水溶液将未受光照的区域显影去除，最后高温烧烤使油墨中树脂完全硬化。②挠性板：由于挠性板在使用过程中有挠曲要求，一般常用的阻焊油墨易脆裂，不可挠性，不能满足要求，可以采用聚酰亚胺覆盖膜做表面阻焊膜。名词解释（四）9.图形转移：主要包括前处理（含酸洗，粗化等），贴膜、曝光显影等工序。11.去钻污：包括膨松、除胶渣和中和三个步骤。①膨松：通过加入膨松液，使孔壁上的胶渣得以软化、膨松并渗入基板。②去钻污：利用KMnO4的强氧化性，在高温及强碱的条件下，与基板发生化学反应而分解钻污。③预中和/中和：中和的目的在于使用酸性还原剂将粘附在基板表面的KMnO4、MnO2等颗粒物冲击去除，包括预中和及中和二段。12.脱脂除油：去除铜表面的油脂，清洗铜表面，加入化学清洗剂进行清洗。13.酸洗：去除铜表面的油脂，清洗铜表面，加入化学清洗剂进行清洗。反应原理：CuO+H2SO4+H2O→CuSO4+2H2O名词解释（五）PLAN TO REPORT反应原理蚀刻反应：Cu+CuCl2→2CuCl再生反应：6CuCl+NaCO3+6HCl→6CuCl2+NaCl+3H2O再生蚀刻液主要是：HCl和NaClO3酸性蚀刻蚀刻液主要是：NH4Cl和NH3在CuCl2中加入氨水，发生络合反应：CuCl2+4NH3→Cu(NH3)4Cl2板面上的铜被[Cu(NH3)4]2+络合离子氧化，蚀刻反应如下：Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl所生成的[Cu(NH3)2]2+为Cu+的络合离子，不具有蚀刻能力，在过量NH3和Cl-情况下，很快被空气中O2所氧化，生成具有蚀刻能力的[Cu(NH3)4]2+离子，再生反应如下：2Cu(NH3)2Cl+2NH4Cl+2NH3+1/2O2→2Cu(NH3)4Cl2+H2O碱性蚀刻目的是为后续的工序提供一个微粗糙的活性铜表面，同时去除铜表面的残留氧化物。CuO+H2SO4+H2O→CuSO4+2H2ONa2S2O8+H2O→Na2SO4+H2SO4+H2O2H2O2+Cu→CuO+H2OCuO+H2SO4→CuSO4+H2O微蚀Cu2++2CHCHO+4OH-→Cu+H2+2H2O+2HCHCOO-催化氧化还原反应，生产上，以CuSO4为主盐，甲醛只有在碱性条件下才能具有足够的还原能力，故镀液中需加入络合剂以防止氢氧化铜沉淀产生。加入药剂：A：酒石酸、硫酸铜、氢氧化钠、水B:甲醛、络合剂（常用的有EDTA和酒石酸钠）化学镀铜（沉铜）原理：在钯的催化作用下，Ni2+在NaH2PO2的还原条件下，沉积在裸铜表面。当镍沉积覆盖催化晶体时，自催化反应将继续进行，直到所需之镍层厚度。主反应：Ni2++2H2PO-+2H2O→Ni+2HPO32-+4H++H2副反应：4H2PO-→2HPO32++2P+2H2O+H2沉金：2Au++Ni→2Au+Ni2+由于金和镍的标准电极电位相关较大，所以，在合适的溶液中会发生置换反应。化学镍金PLAN TO REPORT工艺流程开料内层板制作压合钻孔/沉铜全板镀铜图形转移线路电镀蚀刻脱膜阻焊检测沉镍金外形加工检测镀镍金OSP/沉银/沉锡检测喷锡外形加工检测表面处理表面处理表面处理工艺流程1.将覆有铜箔的基板开料裁剪成所需尺寸的板材，然后过经磨板、化学前处理工序，除去铜箔表面的氧化物，便于后续贴膜和铜表面结合。2.在板材表面贴膜将需要进行电路图形电镀以外的地方用抗镀膜覆盖，并利用底片成像原理将电路图形呈现在板面上。3.进行蚀刻、去膜，完成内层线路制作，为了能进行有效层压，需对内层板面进行棕氧化，使内层板线路表面形成一层高抗撕裂强度的黑/棕色氧化铜，增加后续压合工序的结合能力。4.配合半固化片/覆盖胶膜及铜箔进行叠板层压形成多层板。内层板制作简介1.为了使多层板内外层电路连通，需对多层板进行钻孔，然后经过镀通孔、全板电镀工序，在钻孔及全板表面形成一层铜膜，接着进入图形转移工序。2.挠性板经过图形转移后，进入蚀刻工序，然后进入退膜工序，将覆盖在线路上的干膜剥掉，露出所需线路。3.刚性板经过图形转移后，接着进入图形电镀工序，将经过图形转移形成的线路和用电镀的方法使得线路上的铜及孔壁上的铜加厚或在孔壁、线路上镀上一层金以满足要求。同时，采用镀锡抗蚀刻的方法在经线路铜表面形成一层抗蚀刻的锡膜，作为后续蚀刻工序的保户层，之后进行蚀刻工序。外层板制作简介1.经上述外层线路制作工序后，线路板上所需的电路已基本完成，接着进入阻焊工序，根据刚性板和挠性板的不同工艺要求制作。2.挠性板是采用预成型的聚酰亚胺覆盖膜做表面阻焊膜。3.刚性板采用感光印膜，利用感光成像原理将线路显影出来。4.部分板材根据客户要求进行沉镍金、镀镍金、OSP或沉银等表面处理。5.最后，根据客户要求进行字符标识，铣切板等处理后，经检测合格后包装入库。表面处理及成型工序基板裁板圆角水洗烘干内光成像一般清洗水水水洗：清洗裁切过程中产生的粉尘，防止粉尘在后续烧烤过程中固化在基板上。基板制作工序脱脂除油水洗微蚀水洗酸洗贴膜一般清洗水水脱脂除油：除去铜表面的油脂，清洗铜表面，加入化学清洗剂进行清洗，有机废液和有机废水产生。微蚀：为后续提供一个微粗糙的活性铜表面，同时去除铜表面残留的氧化物。酸洗：进一步用硫酸去除铜表面的氧化铜CuO+H2SO4+H2O→CuSO4+2H2O水/除油剂水微蚀液水/H2SO4水/H2SO4DES有机废液有机废水蚀刻废液一般清洗水内光成像工序显影显影水洗水洗蚀刻蚀刻水洗水洗剥膜剥膜内层AOI内层AOI一般清洗水一般清洗水水水显影：利用弱碱将湿/干膜中未聚合的单体溶解，聚合部分保留在铜面上，从而露出所需要蚀刻掉的铜面。蚀刻：将露出的铜面用酸性氯酸钠溶解腐蚀，从而得到所需线路图形。剥膜：利用NaOH溶液将基板上的膜去掉，从而完成线路制作。水/Na2CO3水/Na2CO3水水蚀刻液蚀刻液水/NaOH水/NaOH棕化棕化脱膜废液脱膜废液脱膜废水脱膜废水蚀刻废液蚀刻废液脱膜废液脱膜废液酸性蚀刻酸洗/水洗酸洗/水洗脱脂除油脱脂除油预浸预浸棕化棕化水洗水洗烘干烘干有机废液有机废液棕化液棕化液预浸：活化铜面，有利于后续棕化处理中咬蚀与棕化膜生成更均匀，并同时起缓冲作用，防止杂质离子带入棕化槽污杂槽液。PS：其它工段也有预浸，作用相同。棕化：氧化还原反应，均匀咬蚀铜面使板面粗化，增加铜面与绝缘基板的接触面积，提高结合力，形成有机金属氧化层，防止压合过程中，在高温下与铜面反应，形成剥离层。水/H2SO4水/H2SO4水/除油剂水/除油剂预浸液预浸液水水层压层压一般清洗水一般清洗水有机废液有机废液有机废液有机废液一般清洗水一般清洗水棕化预叠叠板压合拆解X-RAY钻靶铣板钻孔层压酸洗/水洗微蚀压膜显影剥膜烘干退膜废液水/Na2CO3水/H2SO4微蚀液水/H2SO4水/NaOH激光钻孔一般清洗水蚀刻废液脱膜废液蚀刻蚀刻废液蚀刻液脱脂除油酸洗/水洗微蚀水洗烘干机械钻孔水洗水洗水洗酸洗/水洗一般清洗水一般清洗水一般清洗水水/H2SO4水水一般清洗水水/除油剂水一般清洗水微蚀液蚀刻废液水/H2SO4一般清洗水有机废液激光钻孔辅料裁切辅料裁切上pin上pin钻孔钻孔下pin下pin沉铜沉铜机械钻孔压板时钻孔后沉铜后去毛剌水洗去钻污水洗水洗退膜废液水/KMnO4水膨松剂水预浸一般清洗水有机废水水洗一般清洗水水活化水洗化学沉铜水洗全板电镀微蚀除油中和膨松膨松废液一般清洗水有机废液水/H2SO4水/除油剂微蚀液蚀刻废液活化液水一般清洗水化学铜药水蚀刻废液水一般清洗水水有机废水水一般清洗水预浸药水一般清洗水含钯废液化学沉铜预浸：为防止水带到随后的活化液中，防止贵重的活化液的浓度和pH值发生变化，通常在活化槽前先将生产板件浸入预浸液处理，预浸后生产板件直接进入活化槽。因为，大部分活化液是氯基，所以预浸液也是氯基，这样不会造成活化槽的污染。活化：活化的作用是在绝缘基体上吸附一层具有催化活动的金属钯颗粒，使经过活化的基体表面具有催化还原金属铜的能力从而使化学镀铜反应在整个催化处理过的基体表面顺利进行。化学沉铜：因为化学沉铜生产的铜层机械性能较差，在经受冲击时易产生断裂，所以镀铜后还需全板电镀。在沉铜后，需要防铜面被氧化，利用有机酸和铜离子形成共价键和配合键，相互替成链状聚合物，在铜面组在多层保护膜，使铜面不发生氧化反应，从而达到抗氧化作用。化学沉铜酸洗/水洗酸洗/水