PCB基础及其工艺-张平0703

PCB基础及其工艺,开发人：张平,*,目录Contents,PCB简介,PCB工艺流程,PCBSMT简介,1,2,3,*,PCB简介,什么是PCB?PCB是PrintedCircuitBoard的英文简称，中文称之为印制线路板，简称为印制板，是电子工业的重要部件之一。,*,PCB简介,PCB的作用是什么？PCB的应用十分广泛,主要功能：1.提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑2.实现集成电路等各种电子元器件之间的电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性，如特性阻抗等；3.为自动锡焊提供阻焊图形，4.为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。,PCB简介,PCB中的一些专有名词概念PCB（PWB）同PCBA区别:PCB：printedcircuitboard印刷线路板，不包含组装元件，常称为光板（素板），由PCB厂制作和提供。PWB:printedwiringboard，同PCB,只是叫法不同而已。PCBA：PrintedCircuitBoardAssembly，印刷线路板装备,包含组装后元件，通常由打件厂提供。PAD:元件的焊盘VIA:导通孔盲孔：仅延伸到印制板的一个表面的导通孔。埋孔：未延伸到印制板表面的导通孔。测试点:用来方便量测信号而额外增加的测试PAD,PCB简介,PCB按照层数分类：单层板：单层走线双层板：双层走线，通过导通孔VIA实现上下两层线路的导通多层板：多层走线，可以通过多种导通孔（通孔，盲孔，埋孔）进行多层之间的线路导通,*,PCB简介,PCB的叠层构造剖面,典型的四层板PCB叠层构造,VIA,*,PCB简介,PCB的主要材料铜箔：单位OZ，在PCB行业指厚度。1OZ的定义：一平方英尺面积单面覆盖铜箔重量1OZ（28.35g)的铜层厚度，1OZ铜箔厚度为35um。一般薄铜箔指0.5OZ(18um)以下厚度的铜箔。基材：覆铜箔层压板（CopperCladLaminates，简写为CCL），简称覆铜箔板或覆铜板，是制造PCB的基板材料。由介电层（树脂Resin,玻璃纤维Glassfiber),及高纯度的导体铜箔二者构成的复合材料。胶片或半固化片(PP）：树脂与载体合成的一种片状粘结材料，压合铜箔与CCL用。阻焊剂：PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（soldermask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。丝印：在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silkscreen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的）,以标示出各零件在板子上的位置，板厂LOGO等生产信息。,*,PCB工艺,PCB典型制造工艺,内层介绍,流程介绍:裁板前处理涂布曝光显影蚀刻去膜内检目的:利用影像转移原理制作内层线路,裁板(BoardCut):目的:依制前设计所规划要求,将基板材料裁切成工作所需尺寸,内层介绍,前处理(Pretreat):目的:去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度,以利于后续的涂布制程,铜箔,绝缘层,前处理后铜面状况示意图,内层介绍,涂布(Coating):目的:将经处理之基板铜面涂布上抗蚀油墨,油墨,涂布前,涂布后,内层介绍,曝光(Exposure):目的:经光源作用将原始底片上的图像转移到感光底板上,UV光,曝光前,曝光后,内层介绍,显影(Developing):目的:用碱液作用将未发生化学反应之油墨部分冲掉,显影后,显影前,内层介绍,蚀刻(Etching):目的:利用药液将显影后露出的铜蚀掉,形成内层线路图形,蚀刻后,蚀刻前,内层介绍,去膜(Strip):目的:利用强碱将保护铜面之抗蚀层剥掉,露出线路图形,去膜后,去膜前,内层介绍,CCD冲孔:目的:利用CCD对位冲出检验作业之定位孔及铆钉孔,内层介绍,AOI检验:全称为AutomaticOpticalInspection，自动光学检测目的：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，找出缺点位置,内层介绍,VRS确认:全称为VerifyRepairStation，确认系统目的：通过与AOI连线，将每片板子的测试资料传给V.R.S，并由人工对AOI的测试缺点进行确认,内层介绍,流程介绍:棕化铆合叠板压合X-RAY钻靶后处理目的：将铜箔（Copper)、胶片（Prepreg)与棕化处理后的内层线路板压合成多层板,压合介绍,压合介绍,棕化（BrownOxide):目的:(1)粗化铜面,增加与树脂接触表面积(2)增加铜面对流动树脂之湿润性(3)使铜面钝化,避免发生不良反应,铆合:(铆合;预叠Eyelet)目的:(四层板不需铆钉)利用铆钉将多张内层板钉在一起,以避免后续加工时产生层间滑移,压合介绍,叠板(Layup):目的:将预叠合好之板叠成待压多层板形式,压合介绍,压合(Lamination):目的:通过热压方式将叠合板压成多层板,钢板,压力,牛皮纸,承载盘,热板,可叠很多层,压合介绍,压合介绍,X-Ray钻靶:目的:经割剖后将内层已作出的靶孔图形用X-Ray钻头钻出,提供后工序加工之工具孔,后处理(PostTreatment):目的:捞边:磨边等工序对压合之多层板进行初步外形处理以便后工序生产品质控制要求,压合介绍,流程介绍:目的:在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔,上PIN,钻孔,下PIN,钻孔介绍,流程介绍,钻孔,去毛头(Deburr),去胶渣(Desmear),化学铜(PTH),一次铜Panelplating,目的:使孔壁上的非导体部分之树脂及玻璃纤维进行金属化，方便进行后续之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属孔壁。,外层介绍,去毛头(Deburr):目的:去除孔边缘的毛刺,防止镀孔不良,外层介绍,去胶渣(Desmear):目的:裸露出各层需互连的铜环，另膨松剂可改善孔壁结构，增強电镀铜附著力。,外层介绍,化学铜(PTH)目的:通过化学沉积的方式使表面沉积上厚度为15-40microinch的化学铜。,PTH,外层介绍,一次铜(PanelPlating)一次铜之目的:镀上200-500microinch的厚度的铜以保护仅有15-40microinch厚度的化学铜不被后制程破坏造成孔破。,一次銅,外层介绍,流程介紹:,前处理,压膜,曝光,显影,目的:经过钻孔及通孔电镀后,內外层已经连通,本制程制作外层线路,以达电性的完整,外层介绍,前处理(Pretreat):目的:去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度,以利于后续的压膜制程,外层介绍,压膜(Lamination):目的:通过热压法使干膜紧密附著在铜面上.,外层介绍,曝光(Exposure):目的:通过ImageTransfer技术在干膜上曝出客户所需的线路,外层介绍,显影(Developing):目的:把尚未发生聚合反应的区域用显像液将之沖洗掉,已感光部分則因已发生聚合反应而洗不掉而留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜,外层介绍,流程介紹:,二次镀铜,剥膜,线路蚀刻,剥锡,目的:将铜厚厚度镀至客戶所需求的厚度完成客户所需求的线路外形,镀锡,外层介绍,二次镀铜(PatternPlating):目的:将显影后的裸露銅面的厚度加厚,以达到客户所要求的铜厚,外层介绍,镀锡(Tin-LeadPlating):目的:在镀完二次铜的表面镀上一层锡保护，做为蚀刻时的保护剂,外层介绍,剥膜(Stripping):目的:将抗电镀用途之干膜以药水剥除,线路蚀刻(Etching):目的:將非导体部分的铜蚀刻,外层介绍,剥锡(Tin-LeadStripping):目的:将导体部分的起保护作用之锡剥除,外层介绍,A.O.I:AutomaticOpticalInspection，自动光学检测目的：通过光学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，找到缺点位置。,V.R.S:VerifyRepairStation，确认系统目的：通过与A.O.I承接，将每片板子的测试资料传给V.R.S，并由人工对A.O.I的测试缺点进行确认。,中检介绍,防焊(SolderMask)&文字(PrintingofLegend)前处理印刷预烤曝光显影后烤文字印刷烘烤防焊目的：A.防焊：防止波焊时造成的短路，并节省焊锡之用量B.护板：防止线路被湿气、各种电解质及外来的机械力所伤害C.绝缘：由于板子愈来愈小，线路间距愈来愈窄，所以对防焊漆绝缘性质的要求也越來越高文字目的：利于维修和识别,防焊介绍,前处理(Pretreat):目的：去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加强板面油墨附着力。,防焊介绍,印刷(Printing)目的：利用丝网上图案，将防焊油墨准确的印刷在板子上。,S/M,防焊介绍,预烤(Precure):目的:赶走油墨内的溶剂，使油墨部分硬化，不致在进行曝光时粘底片。,防焊介绍,曝光(Exposure):目的：利用影像转移將底片上的图形转移到板子上,防焊介绍,显影(Developing):目的：将未聚合之感光油墨碳酸钠溶液去除掉。,防焊介绍,后烤(Postcure):目的：主要让油墨之环氧树脂彻底硬化。,防焊介绍,印文字(PrintingofLegend):目的：利于维修和识别,防焊介绍,化金流程：前处理化镍金后处理目的：使铜表面有平坦的焊接性、优越的导电性及抗氧化性,表面处理-化金介绍,前处理(Pretreat)：目的：去除铜表面的氧化及粗化铜面,表面处理-化金介绍,化镍金(ImmersionNi/Au)：目的：在铜面上利用置换反应形成一层很薄的镍金层（金厚度一般为2-3u),表面处理-化金介绍,后处理(Posttreatment)：目的：洗去金面上残留的药水，避免金面氧化,表面处理-化金介绍,金手指（G/F)流程贴镀金胶带开窗镀金手指撕胶带后处理目的：优越的导电性、抗氧化性、耐磨性,表面处理-镀金介绍,贴胶及开窗目的：让板子仅露出欲镀金手指之部分线路，其他则以胶带贴住防镀。,镀金區域,表面处理-镀金介绍,镀镍金(GoldFinger):目的：在金和铜之间镀上一层镍作为屏障，避免因长期使用，所导致金和铜会有原子互相漂移的现象，使铜层露出影响到接触的性质；镀金的主要目的是保护铜面避免在空气中氧化。,已鍍金,表面处理-镀金介绍,撕胶:目的：将贴住防镀部分的胶带撕掉，便于后序作业。,表面处理-镀金介绍,后处理(Posttreatment):目的：去除表面的药水残留，避免金手指氧化,表面处理-镀金介绍,成型(Routing):目的：让板子裁切成客户所需规格尺寸,成型介绍,测试(O/STEST):目的：并非所有制程中的板子都是好的，若未将不良板区分出来，任其流入下制程，则势必增加许多不必要的成本。,测试介绍,目检(FinalVisualInspection):外观检查项目(SurfaceInspection)孔破Void孔塞HolePlug露铜CopperExposure异物Foreignparticle多孔/少孔Extra/MissingHole金手指缺点GoldFingerDefect文字缺点Legend(Markings),测试介绍,目的：对成品板进行外观、尺寸及信赖性测试，以确认是否可以符合客戶的要求检验的主要项目：A尺寸的检查项目(Dimension)外形尺寸OutlineDimension各尺寸与板边HoletoEdge板厚BoardThickness孔徑HolesDiameter线宽Linewidth/space孔环大小AnnularRing板弯翘BowandTwist各镀层厚度PlatingThickness,OQC介绍,OQC介绍,B信赖性(Reliability)焊锡性Solderability线路抗撕拉强度Peelstrength切片MicroSectionS/M附着力S/MAdhesionGold附着力GoldAdhesion热冲击ThermalShock阻抗Impedance离子污染度IonicContamination,包装(Packaging):目的：便于产品运输及储存。,品检介绍,SMT技术简介,什么是SMT?,SMT技术简介,SMT的定义表面贴装技术(SurfaceMountingTechnology简称SMT)是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化低成本以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为:SMD器件（或称SMC、片式器件)。将组件装配到印刷线路板或其它基板上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。目前，先进的电子产品，特别是在计算机及通讯类电子产品，已普遍采用SMT技术。国际上SMD器件产量逐年上升，而传统器件产量逐年下降，因此随着时间的推移，SMT技术将越来越普及。,SMT技术简介,为什么要用表面贴装技术(SMT)1.电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件组件已无法缩小。2.电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔组件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片组件。3.产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产