PCB制造工艺简介教材

PCB制造工艺简介课程简介1.PCB生产制作工艺介绍2.PCB常见异常分析3.PCB常见信赖性测试项目及测试方法PCB生产制作工艺介绍PCB(PrintCircuitBoard)印刷电路板PCB分类1.PCB按类型分为硬板及软板FPCB铝基板软硬结合板2.按层次分简单PCB及高阶HDI(HighDensityInverter)印刷電路板流程介紹印刷電路板流程介紹P2(1)前製程治工具製作流程(1)前製程治工具製作流程顧客CUSTOMER裁板LAMINATESHEAR業務SALESDEP.生產管理P&MCONTROLMASTERA/W底片DISK,M/T磁片磁帶藍圖DRAWING資料傳送MODEM,FTP網版製作STENCILDRAWING圖面RUNCARD製作規範PROGRAM程式帶鑽孔,成型機D.N.C.工程製前FRONT-ENDDEP.工作底片WORKINGA/WPCB流程裁板内层压合钻孔一铜外层终检电测成型二铜防焊表面处理1.1目的：將原物料大张基板裁切成小张生产工作尺寸1.裁板48in36in42in48in40in48in1.2管控重点：将基材板裁切成工单上规定的尺寸，并且要严格遵守经纬向，防止压合时各层涨缩不同导致板弯翘。分支制程单元讲解一.内层裁板:按客戶要求之尺寸裁切.裁板目的：制作PCB板的内层线路一、内层裁板流程图前处理压膜曝光DES线分支制程单元讲解2.前處理2.1目的：清洁粗化基板铜表面，增加与干膜间附著力.一、内层2.2主要流程：清洁洗：清洁基板表面，配制12±2%的硫酸溶液，去除铜表面的油污脏物.微蚀：用化学方法粗化铜表面，配制10%左右的稀硫酸和3%左右双氧水的混和液，其中添加一定量的安定剂酸洗：洗去基板表面的铜盐.烘乾：使用热风吹干基板表面分支制程单元讲解前处理流程放板酸洗水洗磨刷/喷沙/微蚀超音波水洗水洗收板吸干吹干烘干「无尘室」是指将一定空间范围内之空气中的微粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将室内之温度、洁净度、室内压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计之房间。亦即是不论外在之空气条件如何变化，其室内均能俱有维持原先所设定要求之洁净度、温湿度及压力等性能之特性。PCB生产所运用的无尘室要求：1黄光照明2温湿度22±2℃RH50±10%3正气压4洁净度内层/外层=10K级压合/防焊=100K级无尘室插播3.壓膜3.1目的：将干膜（光阻剂）贴附在基板表面,为影像转移做准备.一、内层3.2主要流程：板面清洁：使用清洁机，黏著板面脏物清洁基板.压膜：利用高温高压将干膜贴附在板面,须控制操作参数3.3管控重点：贴膜温度，压膜温度，压膜压力分支制程单元讲解4.曝光4.1目的：使用紫外光对底片下的干膜板進行曝光,从而将底片上的图形转移到基板表面干膜上.（曝光原理：影像转移）一、内层4.2管控重点：板面清洁：清洁玻璃框以及底片脏物，防止形成曝光脏点.曝光对位：CCD对位精度控制在50um以下，上下底片贴合固定，防止图形曝偏或上下的图形层偏.曝光能量：调整曝光量进行曝光,可通过显影後的能量格来判断,规格在6±0.5格内.分支制程单元讲解內層干膜后內層曝光后將油墨均勻塗附于基板表面作為影像轉移之媒介利用乾膜(油墨)的光聚合特性,進行影像轉移5.DES5.1目的：将曝光後的板子经过显影，蚀刻，去膜，完成内层板线路面的制作.一、内层5.2主要流程：D顯影：将未曝光的干膜去除，使用1.0%的碳酸钠溶液，通过一定压力的冲洗溶解，去除干膜.E蝕刻：将没有覆盖干膜的基板铜蚀刻掉.使用盐酸，氯酸钠，氯化铜的混和溶液，通过AQUA调节槽内的药水浓度使制程稳定.S去膜：将板面残留的干膜去除，使用3±0.5%的氢氧化钠溶液，通过高压冲洗把干膜去除.5.3管控重点:显影点50±5%，控制显影效果，防止显影过度或显影不洁.蚀刻点70±5%，控制蚀刻的效果，防止蚀刻过度或不洁.蚀刻均匀性小与10%，控制板面咬蚀量的差异，避免局部的咬蚀过度或不足.去膜点40±5%，防止去膜不净.分支制程单元讲解內層蝕刻后之板--把沒有乾膜(油墨)阻劑保護的銅面蝕刻掉,保留所需要的銅面圖形.內層顯影后內層蝕刻后內層顯影后之板--利用未反應乾膜(油墨)之溶解特性,去除未曝光的乾膜,保留曝光後聚合部分作為蝕刻阻劑.乾膜製作流程基板壓膜壓膜後曝光顯影蝕銅去膜影像转移原理目的：打靶孔以及检测维修线路二、内检钻靶孔流程图AOIVRS补线分支制程单元讲解1.1目的:将内层板预先打靶孔以利压合1.打靶二、内检1.2流程:通过CCD的影像对准，将内层板上的靶标铜PAD钻掉，形成牟钉孔.1.3管控重点：钻靶机精度。（1mil↓）注：如果靶孔钻偏会造成压合层偏，层间对准出现较大偏差.分支制程单元讲解2.AOI（AutomatedOpticalInspection自动光学检测）2.1目的：通过光学扫描，将PCB（线路板）图像与标准板（Cam资料）进行对比，找出PCB（线路板）上的图形缺点PCB线路板Cam资料二、内检2.2流程：1.开启料号：建立新料号或打开旧料号2.机器校正：PCB板影像对位，光校正3.机台检测：根据检测的缺点数设定参数分支制程单元讲解指示灯启动挚停止挚紧急挚紧急挚紧急挚GoButtonDiscover图示二、内检分支制程单元讲解二、内检CCD類比EIC类比转数位资料线路A/D數位化(Graylevel)影像處理卡数位转换二进位资料线路二進位影像(0或1)類比數位化Binary影像捷取原理分支制程单元讲解AOI所能檢測的缺點介紹铜渣针孔凹陷凸铜缺口孔塞孔破短路开路SMT二、内检分支制程单元讲解3.VRS3.1目的：AOI机台测出的缺点图像资料，通过网路连线传送至VRS，由人员判定检修。二、内检3.2管控重点:放大倍率30-40倍.Handling动作标准化防止刮伤分支制程单元讲解流程图三、压合棕化铆合叠合压合打靶、捞边、磨边分支制程单元讲解目的：将分散的多张内层线路板集中压合成一片板子，为後工序的层间导通连接各层线路做准备.LAYER2LAYER3LAYER4LAYER5LAYER1LAYER6三、压合分支制程单元讲解1.1目的：△增加与树脂接触的表面积，加强二者之间的附著力（Adhesion）。△增加铜面对流动树脂之润湿性，使树脂能流入各死角而在硬化後有更强的附著力。△在裸铜表面产生一层致密的钝化层（Passivation）以阻绝高温下液态树脂中胺类（Amine）对铜面的影响。三、压合反应方程式:Cu0+H2O2+2H+Cu2++2H2O过氧化氢分支制程单元讲解1.棕化壓合棕化烘干后之板—利用強鹼藥液使內層板表面銅箔氧化,以獲得粗糙之銅箔面.壓合棕化后棕化前2.鉚合图为PP裁切机和分条机，PP裁切机是将成卷的PP裁切成小张，再用裁纸机将其裁成工单要求的尺寸，与内层基板配套。三、压合图为将内层板与对应之PP牟合。分支制程单元讲解一般压合机叠板结构：压合机有上下热压盘，叠板方式以钢质载盘为底盘，放入十二张牛皮纸，中间以叠入板材和PP,上面再加一层镜面钢板和十二张牛皮纸，再盖上铜质盖板，其结构如图。而叠板结构各夹层之目的：a.钢质载盘:盖板供均匀传热用。b.镜面钢板：因钢材钢性高，可防止表层铜箔皱折凹陷.与拆板容易。钢板使用後，如因刮伤表面，或流残胶留无法去除就应加以研磨。另起到均匀分布热量，因各层中之各层上铜量分布不均，无铜处传热很慢，如果受热不均匀会造成树脂之硬化不均，会造成板弯板。c.牛皮纸：因纸质柔软透气的特性，可达到缓冲受压均匀施压驱赶气泡的效果，且可防止滑动，因热传系数低可延迟热传、均匀传热之目的。在高温下操作，牛皮纸逐溅失去透气的特性，使用一次就应更换。三、压合分支制程单元讲解压合时升温速率与升压速率对板子之影响：典型Profile见右图。A.温度：a.升温段：以最适当的升温速率，控制流胶。b.恒温段：提供硬化所需之能量及时间。c.降溫段：逐步冷卻以降低內应力（Internalstress）减少板弯、板翘（Warp、Twist）B.压力：a.初压（吻压Kisspressure）：每册（Book）紧密接合传热，驱赶挥发物及残余气体。b.第二段压：使胶液顺利填充并驱赶胶内气泡，同时防止一次压力过高导致的皱折及应力。c.第三段压：产生聚合反应，使材料硬化d.第四段压：降温段仍保持适当的压力，减少因冷却伴随而来之内应力。三、压合分支制程单元讲解打靶X-RAY钻靶是为了给钻孔提供定位靶孔，它的钻靶精度可以达到0.8mil，采用MARK中心补偿基准作业。捞边CNC半捞是依工单要求，手动输入尺寸大小，进行捞外框作业，它是以X-RAY钻靶后的靶孔来定位的。磨边磨边主要为将成型後板子四周磨光滑。CNC半捞後，在板边会有毛边与burr存在，会对后制程造成不必要的伤。三、压合分支制程单元讲解目的：主要是为了按照客户的要求，在经过蚀薄铜处理后的板子上钻出不同直径大小的孔，这些孔的作用有四：（1）层与层之间的导通通孔(Via)（2）后制程定位时使用工具孔（3）供客户插件使用零件孔（4）板子散热四、钻孔分支制程单元讲解•结构:花岗石主体•定位:光学表尺定位•传动:独立伺服交流马达驱动•主轴驱型:滚珠式轴承与气动轴承•动态偏移:低於0.2mil•冷却:水(油)冷循环系统•桢测系统:非接触式雷射(红外线)侦测•夹头:可拆式与固接式夹头钻孔机简介：四、钻孔分支制程单元讲解钻孔作业通常都以多片钻，意即每个stack两片或以上。至於几片一钻则视1.板子要求精度、2.最小孔径、3.总厚度、4.总铜层数，来加以考量。因为多片一钻，所以钻之前先以pin将每片板子固定住，此动作由上pin机(pinningmaching)执行之。钻孔作业中会使用的物料有钻针(DrillBit)、垫板(Back-upboard)、盖板(Entryboard)等。以下逐一介绍：下图为钻孔作业中几种用料的示意图。墊木板鋁板四、钻孔钻针（盖板）（垫板）分支制程单元讲解鑽完孔之板--1.加工客戶所需之內孔.2.提供後製程所需之定位孔.3.提供品保檢查之切片孔.4.提供樣品和制具.鑽孔鑽孔后壓合成型后撈去壓合后的板子多余四邊,使之成為符合后制程使用的大小尺寸一致的板子作用:将外层板孔内镀上铜,导通板内各层线路，同时增加表面铜厚。流程图：五、一次铜DeburrDesmearPTHCUⅠCUⅡOut-layer外层SES分支制程单元讲解1.Deburr線1.1流程刷磨→超音波水洗→高压水洗→烘干五、一次铜1.2目的去除孔边的burr,防止镀孔不良及孔小.PS:钻孔条件不当，孔边缘有未切断铜丝或玻织的残留，称为burr.其要断不断，而且粗糙.1.3管控重点每周需做刷幅测试及整刷。防止因刷毛的不平整而导致去毛头不净。分支制程单元讲解2.Desmear2.１目的a.去除通孔内的胶渣.b.微蚀增加附着力五、一次铜2.２管控重点每天做胶渣咬蚀量的测试，防止:除胶量不足，孔内附着力不量。除胶量过大,孔内过蚀,造成灯芯效应.分支制程单元讲解3.一銅(PTH)五、一次铜3.1目的将孔内镀上铜,进行层间的导通,同时加厚面铜.3.2管控重点1.控制震荡及摇摆在制程要求的范围内,防止孔破的发生.2.化铜槽定期换槽,不允许空镀,不允许有空夹头,防止铜渣的发生.3.铜球定期添加(2次/周)防止铜厚不均.4.其他根据PMP及现场的SOP要求执行.防止异常情况的发生.分支制程单元讲解電鍍PTH后切片PTH后之板--一般稱化學銅,鑽孔后孔內為不導電的樹脂、玻璃縴維,利用化學的方法使形成一層薄薄導電的銅,以便后續的電鍍及流程.電鍍上PTHPTH上料PTH后之板--一般稱化學銅,鑽孔后孔內為不導電的樹脂、玻璃縴維,利用化學的方法使形成一層薄薄導電的銅,以便后續的電鍍及流程.電鍍一銅外層曝光后利用乾膜的光聚合特性,進行影像轉移.目的：在外层铜箔表面形成干膜覆盖与线路显现同时并存的形态，便于后制程工艺做出线路。六、外层外层流程图：显影曝光压膜前处理一銅二铜分支制程单元讲解1.前处理1.1功用：机械