工艺流程_印制板工艺流程培训资料

印制板工艺流程培训资料做成 IPC Shine 印制板的概念 狭义上 未有安装元器件 只有布线电路图形的半成品板 被称为印制线路板 广义上讲 在印制线路板上搭载LSI IC 晶体管 电阻 电容等电子部件 并通过焊接达到电气连通的成品 PCBA 所采用安装技术 有插入安装方式和表面安装方式 印制板的历史 三十年代的收音机部件 印制板的历史 第一次出现 1936年第一次在收音机中采用了印制电路板 开始被应用于军事 1943年美国人将此技术大量应用于军用收音机内 开始商业化 1948年美国国家层面的认可该技术并推广商业化 广泛应用 20世纪50年代以后开始广泛应用 中国 20世纪50开始研发 六七十年代比较缓慢 改革开放后开始引进吸收国外技术 并开始大规模发展 印制板的分类 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 镍钯金板 喷锡板 镀金板 沉锡板 沉银板 沉金板 印制板的分类 单面板 双面板 FPC在手机中的应用 制作印制板的材料 主材 基材 覆铜板 基板 FCCL 铜箔 基材 CCL 覆铜板 树脂 EXPO 增强材料 玻璃纤维 铜箔 树脂 PI 铜箔 制作印制板的材料 1 铜箔类型2 铜箔厚度3 胶有 无 辅材 CVL PSR ECM STF 覆盖膜Cover lay 一般作为软板外层线路之外表保护层 其结构分别为聚亚酰胺 PI 及粘合剂两层 油墨Photosolderresistink 可作为软板外层线路之保护层 具有曝光显影之特性 可形成细小结构图形进行高密度零件组装 制作印制板的材料 印制板的工艺流程 目的 1 消除板料在制作时产生的内应力 提高材料的尺寸稳定性 2 去除板料在储存时吸收的水份 增加材料的可靠性 1 烘板 锔板 备注 以带镀覆通孔的双面板为例 介绍主流程 印制板的工艺流程 开料 开料就是将一张大料根据不同制板要求用机器锯成小料的过程 开料后的板边角处尖锐 容易划伤手 同时使板与板之间擦花 所以开料后再用圆角机圆角 2 开料 印制板的工艺流程 3 线路制作 内 外层 单双面板 前处理压膜曝光显影蚀刻去膜 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 印制板的工艺流程 贴膜 曝光 显影 蚀刻 褪膜 Developing Etching Stripping 印制板的工艺流程 3 1贴干膜 DryFilmLamination 干膜压合 利用压膜机在铜面上压上感光干膜 是线路形成之关键贴干膜工序包括前处理 干膜贴合 印制板的工艺流程 3 2曝光 Exposure 曝光是利用紫外线透过底片照射干膜 使干膜产生聚合反应 从而形成线路 印制板的工艺流程 3 3DES连线包括显影 蚀刻 剥膜工序 显影 蚀刻 褪膜 Developing Etching Stripping 显影 Developing 利用Na2CO3将没有聚合的干膜去除掉 让不要的铜箔显露出来蚀刻 Etching 蚀刻是利用CuCL2 HCl H2O2与铜箔反应 从而将不要的铜箔去除掉简易反应式 剥膜 Striping 剥膜是利用强碱NaOH与聚合的干膜反应 从而去除干膜 使铜箔线路裸露出来 印制板的工艺流程 4 AOI 产生的图像与原始资料比对 不同之处报出不良 AOI是检查工站 一般设在多层板的内 外层线路工序后 检查蚀刻后的芯板是否有开短路 蚀刻不净等缺陷 工作原理 主要是通过两边斜射光与中间的直射光照在FPC板上 FPC线路 铜 与基材的反射光的强度不一样 CCD接收反射回来的光产生不同的灰度 此灰度与原始资料对比从而报出不同之处 印制板的工艺流程 5 棕化 棕化工艺原理 在铜表面通过反应产生一种均匀 有良好粘合特性及粗化的有机金属层结构 通常形成铜的络合物 优点 工艺简单 容易控制 棕化膜抗酸性好 不会出现粉红圈缺陷 缺点 结合力不及黑化处理的表面 两种工艺的线拉力有较大差异 印制板的工艺流程 6 排压板 层压 工艺简介 压板就是用半固化片将外层铜箔与内层 以及各内层与内层之间连结成为一个整体 成为多层板 PREPREG PCB 工艺原理 利用半固化片的特性 在一定温度下融化 成为液态填充图形空间处 形成绝缘层 然后进一步加热后逐步固化 形成稳定的绝缘材料 同时将各线路各层连接成一个整体的多层板 印制板的工艺流程 6 1棕化 棕化工艺原理 在铜表面通过反应产生一种均匀 有良好粘合特性及粗化的有机金属层结构 通常形成铜的络合物 优点 工艺简单 容易控制 棕化膜抗酸性好 不会出现粉红圈缺陷 缺点 结合力不及黑化处理的表面 两种工艺的线拉力有较大差异 印制板的工艺流程 备注 1 多层板则是先制作线路 叠板后再钻孔 或两者结合 2 钻孔分机械钻孔和镭射 Laser 钻孔 7 钻孔 利用机械式钻针高速旋转钻透之方式 將基材依设计程式钻成通孔 设计孔的种类有下列导通孔 ViaHole 零件孔定位孔或工具孔 印制板的工艺流程 8 镀铜 前处理 除胶渣 孔金属化 全板电镀 下工序 用化学镀铜的方法使钻孔后的板材孔内沉积上一层导电的金属 并用全板电镀的方法使金属层加厚 以此达到孔内金属化的目的 并使线路借此导通 镀铜 利用电解方式 阳极溶解铜球 阴极还原铜离子 印制板的工艺流程 8 1前处理前处理的作用 去除铜表面的油脂 氧化层等杂质 前处理方式 A 喷砂研磨法B 化学处理法C 机械研磨法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 印制板的工艺流程 8 2除胶渣 Desmear 除胶渣属于孔壁凹蚀处理 Etchback 印制板在钻孔时产生瞬时高温 而环氧玻璃基材 主要是FR 4 为不良导体 在钻孔时热量高度积累 孔壁表面温度超过环氧树脂玻璃化温度 结果造成环氧树脂沿孔壁表面流动 产生一层薄的胶渣 EpoxySmear 如果不除去该胶渣 将会使多层板内层信号线联接不通 或联接不可靠 流程 膨胀剂 水洗 除胶渣 水洗 中和 水洗 印制板的工艺流程 8 3化学沉铜和黑孔等 化学沉铜 是一种自催化的化学氧化及还原反应 化学镀铜在印刷板制造中被用作孔金属化 来完成双面板与多面板层间导线的联通 通过化学反应 使孔内镀上一层很薄的铜 约1 3um 整孔 水洗 微蚀 水洗 预浸 水洗 活化 水洗 还原 水洗 沉铜 水洗 化学镀铜的反应机理 印制板的工艺流程 8 4化学沉铜和黑孔等 黑孔 黑孔是流水线作业 主要工序 投料段 热水洗 溢流水洗 水刀清洁 溢流水洗 黑孔1 吹干1 整孔 溢流水洗 黑孔2 烘干2 中检 微蚀1 微蚀2 溢流水洗 烘干3 出料段黑孔1 使用的药水为黒孔起动剂 利用带负电荷碳粉附着在正电荷孔壁整孔 再次调整孔壁电性带正电荷 为主要电性调整工段黑孔2 使带负电荷石墨紧密的附着在正电荷孔壁上 印制板的工艺流程 8 5电镀铜原理镀铜液的主要成分是CuSO4和H2SO4 直接电压作用下 在阴阳极发生如下反应 镀铜线流程 夹板挂架 喷流水洗 清洁 热水洗 微蚀 水洗 酸浸 镀铜 水洗 下料 镀铜后处理 印制板的工艺流程 9 防焊 阻焊 绿油 油墨 阻焊膜 阻焊膜印刷 丝印感光阻焊可作为印制板外层线路之保护层 具有曝光显影之特性 可形成细小结构图形进行高密度零件组装 其作用为防止焊接时出现线路搭桥的缺点 提供长时间的电气环境和抗化学保护 同时起绝缘作用 此工序流程 前处理 阻焊膜印刷 预烘 曝光 显影 烘烤 UV固化 阻焊膜曝光 印制板的工艺流程 9 1阻焊膜涂覆 施加方式 A丝网印刷 ScreenPrint 在已有负性图案的网布上 用刮刀刮挤出适量的绿油油墨 透过网布形成正形图案 印在基面或铜面上 B涂布印刷 CurtainCoating 即将已调稀的非水溶性绿油油墨 以水帘方式连续流下 在水平输送前进的板面上均匀涂满一层绿油 待其溶剂挥发半硬化之后 再翻转做另一面涂布的施工方式 喷涂印刷 SprayCoating C喷涂印刷 SprayCoating 利用压缩空气将调稀绿油以雾化粒子的方式喷射在板面的绿油印制方式 印制技术已由早期手工丝网印刷或半自动丝印发展为连线型 In Line 涂布或喷涂等施工方式 但丝网印刷技术以其成本低 操作简便 适用性强特点 尤其能满足其他印刷工艺所无法完成的诸如塞孔 字符印刷 导电油印刷 碳油制作 等制作要求 故而仍为业界广泛采用 印制板的工艺流程 9 2FPC的覆盖膜加工 A 覆盖膜加工 从冷库CVL物料进行室温化 使用连续冲孔机进行裁切 CVL钻孔 钻出后续冲切用的定位孔 随后用冲床冲切出覆盖膜开口 B 覆盖膜贴合 假贴 贴合板子时需先撕去离型纸 以人工或假接著机套Pin预贴 覆盖膜压合 C 烘烤 通过放入烘箱烘烤 使热固化胶最终固化成型 印制板的工艺流程 10 表面处理 镀镍金 OSP ENIG ENEPIG 沉银 沉锡 喷锡 在要镀金的PAD上接通电流 以电镀形式析出金 根据客户设计选择镀镍金或镀直金 应用 电镀金分软金 硬金 主要差别为硬金含0 3 Co 软金则无 如果是FPC若有较高的弯折需求则以使用软金为好 表面处理的厚度要求 电镀镍金 镍3 9um 金0 025 0 1um 镊饼 阳极反应 Ni 2e Ni2 制品 阴极反应 Ni 2e Ni 制品 阴极反应 Au e Au 印制板的工艺流程 10 1化学镀镍金 ENIG 化学镍金 也叫无电镍金或沉镍浸金 ElectrolessNickelImmersionGold 是指在PCB裸铜表面涂覆可焊性涂层方法的一种工艺 其目的是 在裸铜面进行化学镀镍 然后化学浸金 以保护铜面及良好的焊接性能 生产流程 SPS前处理 粗化铜面 水洗 预浸 保护活化槽 活化 在铜面上一层Pd 铜将Pd置换出来付着在待浸金之铜面上 水洗 镍槽 Pd在镍槽起催化作用 镍槽药水Ni2SO4与NaH2PO2在Pd催化下产生Ni并附着于铜面上 水洗 金槽 镍将金槽游离的Au 置换出来付着于镍层 水洗 后处理烘干 特性 由于金和镍的标准电极电位相差较大 所以在合适的溶液中会发生置换反应 镍将金从溶液中置换出来 但随着置换出的金层厚度的增加 镍被完全覆盖后 浸金反应就终止了 一般浸金层的厚度较薄 通常为0 1 m左右 这既可达到降低成本的要求 也可提高后续钎焊的合格率 不用引线 形状各异时金镍厚很均匀 耐盐雾性能差 印制板的工艺流程 10 1化学镀镍金 ENIG 化学镍金 也叫无电镍金或沉镍浸金 ElectrolessNickelImmersionGold 是指在PCB裸铜表面涂覆可焊性涂层方法的一种工艺 其目的是 在裸铜面进行化学镀镍 然后化学浸金 以保护铜面及良好的焊接性能 生产流程 SPS前处理 粗化铜面 水洗 预浸 保护活化槽 活化 在铜面上一层Pd 铜将Pd置换出来付着在待浸金之铜面上 水洗 镍槽 Pd在镍槽起催化作用 镍槽药水Ni2SO4与NaH2PO2在Pd催化下产生Ni并附着于铜面上 水洗 金槽 镍将金槽游离的Au 置换出来付着于镍层 水洗 后处理烘干 特性 由于金和镍的标准电极电位相差较大 所以在合适的溶液中会发生置换反应 镍将金从溶液中置换出来 但随着置换出的金层厚度的增加 镍被完全覆盖后 浸金反应就终止了 一般浸金层的厚度较薄 通常为0 1 m左右 这既可达到降低成本的要求 也可提高后续钎焊的合格率 不用引线 形状各异时金镍厚很均匀 耐盐雾性能差 印制板的工艺流程 11 外形加工 成型1 成型2 将整个PANEL裁切成小PCS 冲切机 铣切机 激光等 冲型 利用钢模 刀模冲切电镀引线 以利后续O S测试铣切 工程部根据客户提供的边框制作外形程序 外形工序则根据工程部提供铣带铣板 印制板的工艺流程 12 补强板贴合 压合 烘烤 仅FPC需要STF 补强板在软板中主要是对插接 焊接 按键等部位起加强韧性 强度的作用 常见的补强板有PI PET PVC FR 4 钢片 铝片等 补强的选用一般根据软板使用的特性 使用环境 如温度要求等为根据 印制板的工艺流程 13 O S测试 或ET测试 电测主要检查 短路