PCB制造工艺流程(基材-单面-多层)PPT课件

PCB制造工艺流程,1,PCB简介PCB种类PCB的构成PCB基材说明单面板工艺多层板工艺无卤素板材,作成：akuma,PCB制造工艺流程,2,一.PCB简介,1.何为PCB?,PCB为PrintedCircuitBoard的首字母简称,中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，简称基板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。,2.PCB扮演的角色,PCB是为完成第一层次的元件和其它电子电路零件接合提供的一个组装基地，组装成一个具特定功能的模块或产品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了连接所有功能的角色。,PCB制造工艺流程,3,一.PCB简介,3.PCB的历史,早於1903年Mr.AlbertHanson（阿尔伯特.汉森）首创利用“线路”(Circuit)观念应用于电话交换系统上。它是用金属箔切割成线路导体，将之粘于石蜡纸上，上面同样粘上一层石蜡纸，成了现今PCB的构造雏形。如下图：,到1936年，DrPaulEisner（保罗.爱斯勒）首先在收音机里采用了印刷电路板，真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今天的加工工艺“图形转移技术（photoimagetransfer)，就是沿袭其发明而来的。1943年，美国人多将该技术运用于军用收音机，1948年，美国正式认可此发明可用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷线路板才开始被广泛运用。,PCB制造工艺流程,4,一.PCB简介,4.PCB的发展,印制板从单层发展到双面、多层和挠性，并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制板在未来电子设备的发展工程中，仍然保持着强大的生命力。综述国内外对未来印制板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的，即向高密度，高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展，在生产上同时向提高生产率，降低成本，减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。,PCB制造工艺流程,5,二.PCB种类,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,表面处理,结构,软板,碳油板,OSP板,喷锡板,镀金板,化锡板,金手指板,沉金板,其它,有机材板,无机材板,材料,PCB制造工艺流程,6,A.以材料分a.有机材料酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、聚酰亚胺、BT等。b.无机材料铝基板、铜基板、铁基板、陶瓷基板等，主要取其散熱功能。B.以成品软硬区分a.硬板（刚性板）b.软板（挠性板）c.软硬结合板C.以结构分a.单面板b.双面板c.多层板（4层及以上的基板，据说国外最多可达100多层，国内最多32层）D.以表面处理分a.喷锡板b.金手指板c.碳油板d.镀金板e.OSP板f.沉金板g.沉锡板h.沉银板i.其它,二.PCB种类,PCB制造工艺流程,7,二.PCB种类,铝基板,铜基板,铜基板是金属基板中最贵的一种，导热效果比铝基板和铁基板都好很多倍，适用于高频电路以及高低温变化大的地区及精密通信设备的散热和建筑装饰行业。,铝基板在LED照明领域应用广泛。,陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板，具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，具有很大的载流能力。因此，陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。,陶瓷基板,软基板（FPC）,FPC具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。主要使用在手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、LCM等很多产品，实现了轻量化、小型化、薄型化，从而达到元件装置和导线连接一体化。,PCB制造工艺流程,8,软硬基板,二.PCB种类,就是柔性线路板与硬性线路板，经过压合等工序，按相关工艺要求组合在一起，形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。,（部分）镀金基板,镀金部分为金手指，主要取其良好的耐摩擦性能，图为内存条。,多层基板,多层基板光从表面很难辨别其具体层数，一般需要切片来判定，上图为12层基板的切片图。,PCB制造工艺流程,9,三.PCB的构成,单面板,双面板,以单，双面板的覆铜板为例，我们常用的基板结构如下图示：,1.PCB的结构（断面来看）：,（半固化片）,覆铜板,（半固化片）,（半固化片）,PCB,PCB制造工艺流程,10,绿油,导通孔,文字,PAD/焊盘,生产周期/LOT,C701,C602,C601,1812,金手指,基板表面主要有如下部分组成（以双面板为例）：,ULV-0Logo,UL/防火等级/制造商Logo,NPX999MA1,品番,线路,三.PCB的构成,零件孔,非导通孔,2.PCB的结构（表面来看）：,双面PCB用基材组成：双面覆铜板单面PCB用基材组成：单面覆铜板多层PCB用基材组成:铜箔+半固化片+芯板,铜箔半固化片芯料半固化片铜箔,PCB制造工艺流程,11,四.PCB基材说明,覆铜板,1.基材的组成,覆铜板(CopperCladLaminate，全称覆铜板层压板，英文简称CCL)，就是我们通常所说的基材，是由木浆纸或玻纤布等作增强材料，浸以树脂，单面或双面覆以铜箔，经热压而成的一种产品。,覆铜板生产流程,PCB制造工艺流程,12,2.覆铜板生产流程,四.PCB基材说明,经过处理的玻纤布，浸渍上树脂胶液，再经热处理（预烘）使树脂进入B阶段（B阶是指高分子物已经相当部分关联，但此时物料仍然处于可溶、可熔状态），而制成的薄片材料称为半固化片，俗称黏结片，其在加热加压下会软化，冷却后会反应固化。由于玻璃纤维布在经向、纬向单位长度的纱股数不同，剪切时需注意半固化片的经纬向，一般选取经向(玻璃纤维布卷曲的方向)为生产板的短边方向，纬向为生产板的长边方向，以确保板面的平整，防止板子受热后扭曲变形。多层板所用半固化片的主要外观要求有：布面应平整、无油污、无污迹、无外来杂质或其他缺陷、无破裂和过多的树脂粉末，但允许有微裂纹。pcb设计过程中，如果是多层板的设计，就必须要用到半固化片。在多层电路板层压时使用的半固化片，是覆铜板在制作过程中的半成品。,半固化片,半固化片生产车间,PCB制造工艺流程,13,半固化片又称“PP片”，粘结片，是基板生产中的主要材料之一，主要由树脂和增强材料组成，增强材料又分为玻纤布、纸基（木浆纸）、复合材料等几种类型，而制作多层印制板所使用的半固化片（黏结片）大多是采用玻纤布做增强材料。,四.PCB基材说明,3.半固化片,铜箔按照铜箔的不同制法可分为压延铜箔和电解铜箔两大类。（1）压延铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔（也叫毛箔），根据要求进行粗化处理。由于压延加工工艺的限制，其宽度很难满足刚性覆铜板的要求，所以在刚性覆铜板上使用极少；由于压延铜箔耐折性和弹性系数大于电解铜箔，故适于柔性覆铜箔上。（2）电解铜箔是将铜先溶解制成溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下，电沉积而制成铜箔，然后根据要求对原箔进行表面处理、耐热层处理和防氧化等一系列的表面处理。,PCB制造工艺流程,14,4.基板的铜箔,四.PCB基材说明,铜箔,PCB用基材的分类：1、按增强材料不同（最常用的分类方法）纸基板（FR-1,FR-2,FR-3)环氧玻纤布基板（FR-4,FR-5)复合基板(CEM-1,CEM-3)HDI板材（RCC)特殊基材(金属类基材、陶瓷类基材、热塑性基材等)2、按树脂不同来分酚酫树脂板环氧树脂板聚脂树脂板BT树脂板PI树脂板3、按阻燃性能来分阻燃型（UL94-VO,UL94-V1)非阻燃型（UL94-HB级）,PCB制造工艺流程,15,5.基材的分类,四.PCB基材说明,PCB制造工艺流程,16,5.基材的分类,四.PCB基材说明,台湾：长春L长兴EC南亚日本：住友松下N日立化成,PCB制造工艺流程,17,6.常见基材厂商,四.PCB基材说明,香港：建滔KB生益韩国：斗山中国：铜陵华瑞汕头超声,阻燃等级，也叫防火等级，即物质具有的或材料经处理后具有的明显推迟火焰蔓延的性质，并以此划分的等级制度。1、HB：UL94标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13毫米厚的样品，燃烧速度小于40毫米每分钟；小于3毫米厚的样品，燃烧速度小于70毫米每分钟；或者在100毫米的标志前熄灭。2、V-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下。3、V-1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。4、V-0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭。不能有燃烧物掉下。,PCB制造工艺流程,18,四.PCB基材说明,7.阻燃等级,特点:主要是单面板一般电性能成本低廉耐热性差抗吸湿性差用途:电视机,收录机,VCD,收音机,键盘,鼠标,显示器,计算器等低温、经济型电源板,特点:主要是单面板高电性能成本低廉耐热性一般抗吸湿性一般用途:电视机,收录机,VCD,收音机,键盘,鼠标,显示器,计算器等,纸基板的基材是以纤维纸作增强材料，浸入树脂溶液（酚醛树脂、环氧树脂等）干燥加工后，覆以涂胶的电解铜箔，经高温高压压制而成。主要品种有FR-1，FR-2，FR-3（阻燃类）XPCXXXPC（非阻燃类）。全球纸基板85%以上的市场在亚洲，最常用的是FR-1和XPC。,PCB制造工艺流程,19,四.PCB基材说明,8.纸基板（FR-1，FR-2，FR-3）,FR-1/FR-2:阻燃覆铜箔改性酚醛纸层压板,FR-3:阻燃覆铜箔环氧纸层压板,特点:高温(135-175)下具有:优良的机械性能优良的尺寸稳定性良好的电性能耐热性强抗吸湿性极强用途:CSP,BGA,MUM等工作状态下处于高温条件下,(1)环氧玻纤布覆铜板强度高，耐热性好，介电性好，基板通孔可金属化，实现双面和多层印刷层与层间的电路导通，环氧玻纤布覆铜板是覆铜板所有品质中用途最广、用量最大的一类。广泛用于移动通讯，数字电视，卫星，雷达等产品中。在全世界各类覆铜板中，纸基覆铜板和环氧玻纤布覆铜板约占92%。(2)环氧玻纤布覆铜板有四种型号：G10(不组燃）、G11(保留热强度，不阻燃）、FR-4（阻燃）、FR-5(保留热强度，阻燃）。目前环氧玻纤布覆铜板中，FR-4板用量占90%以上，板厚为0.05mm3.2mm，它已经发展成为可适用于不同用途环氧玻纤布覆铜板的总称。,PCB制造工艺流程,20,四.PCB基材说明,9.环氧玻纤布基板（FR-4,FR-5),FR-4:阻燃覆铜箔环氧玻纤布层压板,特点:机械强度高基板通孔可以镀金属用途广泛耐热性好抗吸湿性强用途:通讯,移动通讯,电脑,数字电视,数控音响等常规电源板,FR-5:阻燃覆铜箔耐热环氧玻纤布层压板,面料和芯料由不同的增强材料构成的刚性覆铜板，称为复合基覆铜板。这类板主要是CEM系列覆铜板。其中CEM-1(环氧纸基芯料)和CEM-3(环氧玻璃无纺布芯料)是CEM中两个重要的品种。具有优异的机械加工性，适合冲孔工艺；由于增强材料的限制，一般板材最薄厚度为0.6mm，最厚为2.0mm;填料的不同可以使得基材有不同功能：如适合LED用的白板、黑板；家电行业用的高CTI板等等。CEM-1CEM-1覆铜板的结构：由两种不同的基材组成，即面料是玻纤布，芯料是纸或玻璃纸，树脂均是环氧树脂。产品以单面覆铜板为主；CEM-1覆铜板的特点：产品的主要性能优于纸基覆铜板；具有优异的机械加工性；成本低于玻纤覆铜板。CEM-3CEM-3是性能水平、价格介于CEM-1和FR-4之间的复合型覆铜板层压板，这种板材用浸渍环氧树脂的玻纤布作板面，环氧树脂玻纤纸作芯料，单面或双面覆盖铜箔后热压而成。,PCB制造工艺流程,21,四.PCB基材说明,10.复合基板,CEM-1:阻燃覆铜箔环氧木浆纸芯+玻纤布面复合层压板,特点:主要性能优于纸基覆铜板具有优秀的机械加工性成本低于玻纤布覆铜板用途:主要用于高频特性要求高的PCB上例如:电视,VCD,汽车电子,洗衣机,PCB制造工艺流程,22,四.PCB基材说明,10-1.复合基板CEM-1与CEM-3的区别,CEM-3:阻燃覆铜箔环氧玻纤纸芯+玻纤布面复合层压板,特点:基本特性与FR-4相当,优于纸基覆铜板与CEM-1优良的机械加工特性可以按FR-4的工艺流程加工可进行孔金属化表面平整度优于FR-4,布纹浅质量比FR-4轻成本低于玻纤布覆铜板用途:高档家用电器,电脑,通信设备,汽车设备,电源基板球泡灯板、T8灯板,PCB制造工艺流程,23,四.PCB基材说明,10-2.复合基板CEM-1的生产流程,PCB制造工艺流程,24,五.单面板工艺,单面板工艺流程图,领料,开料,UV固化,后处理,线路印刷,成品检验,前处理,蚀刻,OSP,防焊印刷,CD打孔,电测,UV固化,UV固化,V-CUT,文字印刷,针模（检孔）,包裝,入库出货,冲压,钻定位孔,25,开料：也叫裁板，将大张的覆铜板裁成符合印刷或客户成品尺寸要求的小板。工程部根据线路板的大小，形状，方向，及所用材料尺寸进行排版，然后裁成适合印刷的工作板块，通常叫workingpanel。排版原则：1.满足印刷尺寸要求2.尽量不浪费板材3.尽可能多组合利用,PCB制造工艺流程,五.单面板工艺,5.1开料,板材仓库,开料,开料前,开料后,26,酸洗,水洗,磨刷,烘干,UV烘干,线路印刷,PCB制造工艺流程,五.单面板工艺,5.2线路印刷,水洗,水洗,前处理,目的：将客户所需的线路图案用感光油墨，通过丝网印刷印在覆铜板上，油墨盖住的地方即为线路的图案，感光油墨经UV光照射后固化，再经过蚀刻工序，将未盖住的铜箔蚀刻掉，最后再将固化的感光油墨洗掉，便形成客户所需的线路图。,蚀刻,去墨,后处理,印刷后,蚀刻后,去墨后,自动线路印刷机,HClCuCl2,NaOH,蚀刻线,PCB制造工艺流程,27,酸洗,水洗,磨刷,烘干,UV烘干,防焊印刷,水洗,水洗,五.单面板工艺,5.3防焊及文字印刷,前处理,背文印刷,UV烘干,面文印刷,UV烘干,绿油印刷,部品面文字印刷,焊锡面文字印刷,28,冲压：采用模具进行冲孔成形，此工序已经完成客户所需的最终形态，即完成品PCB的形态，但还只是半成品。模具：需要定期保养及寿命管控，以保证各孔径，尺寸满足客户的规格。,PCB制造工艺流程,五.单面板工艺,5.4冲压,冲压机,29,V-CUT：采用切割方法按客户的仕样设计在基板上切出分割线，俗称VCUT线，或VCUT槽。目的：1.分出工艺边2.分出最小拼板，strip,PCB制造工艺流程,五.单面板工艺,5.5V-CUT,V-CUT机,PSTV-CUT基准要求,示意图,PCB制造工艺流程,30,单面板电测检查：根据客户的线路图作成导通测试治具，采用探针连接基板各线路进行测试其电气性能。1.检查基板线路的OPEN/SHORT。2.测试电压为DC电压，一般为510V。3.测试速度一般13S一枚。注意：微开微短不能完全检出。,手动O/S测试,全自动O/S测试,五.单面板工艺,5.6电测,31,OSP线,PCB制造工艺流程,五.单面板工艺,5.7表面处理（OSP）,单面板表面处理：最常用的表面处理方法为OSP。OSP是OrganicSolderabilityPreservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。简单地说，OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）。但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。OSP表面处理的基板有效期一般为6个月。,32,PCB制造工艺流程,五.单面板工艺,5.8外观检查,外观检查：1.目视检查：靠检查人员目视检查基板的外观缺陷，将不符合客户要求的基板挑出。2.外观检查机：采用光学影像扫描，对基板的外观进行全方面CHECK。（由于单面板成本低廉，设计结构简单，外观检查机暴点率高，一般不太适用。）,外观检查工序,33,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,1.多层板工艺流程图,开料,内层图形,内层蚀刻,内层AOI,层压,钻孔,沉铜,电镀,外层图形,外层蚀刻,外层AOI,电铜锡,防焊,丝印,喷锡/沉金/镀金,成型,电测,终检,OSP/化学银,终检,FQC,包装出货,多层板内层工艺,负片,负片,正片,前处理,压膜,曝光,DES,开料,34,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,2.内层线路如何形成？,裁板,酸洗水洗打磨,工作片,热压干膜,去污粗化,UV光,曝光前,曝光后,底片,底片,干膜未固化,干膜固化,显影Developing,K2CO3,蚀刻Etching,HCl,CuCl2,去膜Strip,NaOH,内层图形,内层蚀刻,负片,DryFilm,DES线,内层无尘车间,全自动:精度0.05mm,最小线宽/线距:0.075/0.075mm,35,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,2.内层线路如何形成？,开料后,开料机,磨边机,36,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,压膜后,2.内层线路如何形成？,前处理线,压膜机,37,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,曝光后,2.内层线路如何形成？,曝光机,曝光,38,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,显影后,2.内层线路如何形成？,显影投放,显影线,39,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,蚀刻去膜后,2.内层线路如何形成？,显影蚀刻线,AOI全称：AutomaticOpticalInspection，中文名：自动光学检测内层AOI：通过光学反射原理将内层线路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，检查线路OPEN，SHORT，缺口，异物，多铜箔等等。注意事项：由于AOI所用的测试方式为逻辑比较，一定会存在一些误判的缺点，故需通过人工加以确认。,40,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,3.内层AOI,扫描,判定,棕化,铆合,叠板,压合,后处理,打孔,41,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,4.层压,CCD对位钻刀,用来铆合检查用的定位孔,棕化液MS100,棕化线,粗化铜面增加与树脂的接触面积,铆钉（6层以上）PP片,固定多张内层板，防止偏移,铜箔PP片,组合成多层板,热板,承载盘,牛皮纸,钢板,铆合机,叠片,在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔主要原物料:钻咀;铝片;垫板钻咀:碳化钨,钴及有机粘着剂组合而成,不同直径的钻咀寿命不同铝片:在制程中主要是散热,减少毛头,防压力脚压伤作用垫板:主要为复合板,在制程中起保护钻机台面;防出口性毛头;降低钻针温度及清洁钻针沟槽胶渣作用,42,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,5.钻孔,钻咀：0.25mm6.45mm,钻孔机,化学沉铜：为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性,所以进行化学沉铜.它是一种自催化还原反应,在化学镀铜过程中Cu2+得到电子还原为金属铜,还原剂放出电子,本身被氧化.,去胶渣,化学沉铜,一次电镀,去毛刺,43,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,6.沉铜电镀,钻孔,垂直电镀,毛刺,电镀后孔切片,44,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,6.沉铜电镀,钻孔后,45,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,6.沉铜电镀,化学沉铜后,化学沉铜上板,46,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,6.沉铜电镀,一次电镀后,电镀线上板,一次电镀,47,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,7.外层图形,前处理,压膜,曝光,显影,二次电镀,镀锡,退膜,蚀刻,退锡,AOI,正片工艺,曝光,显影,二次电镀,镀锡,退膜,蚀刻,退锡,48,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,曝光后,7.外层图形,49,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,显影后,7.外层图形,50,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,镀锡后,7.外层图形,51,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,退膜蚀刻后,7.外层图形,52,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,退锡后,7.外层图形,53,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,8.防焊,前处理,印刷第一面,预烤,印刷第二面,曝光,预烤,显影,固化,喷塗,预烤,前处理,印刷/喷塗,曝光,显影,固化,将未聚合之感光油墨利用浓度为1的K2CO3溶液去除掉,绿油焊盘距离：0.075mm(精度）,54,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,8.防焊,防焊后,防焊丝网手动印刷,前处理,55,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,8.防焊,显影后,预烤,曝光,显影,56,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,9.丝印(文字),防焊固化,印刷第一面,预烤,印刷第二面,固化(后烤),文字印刷：与单面板不同的是，包括防焊，双面多层板多采用湿油墨印刷。,单面板：UV固化型油墨印刷成本低干燥快，工时短附着力一般,双面多层板：湿墨印刷成较高烘烤时长，费工时附着力良好,劣,优,优,劣,57,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,9.文字,文字印刷：常见的印刷设备：手动半自动全自动,全自动文字印刷机,手动文字印刷机,58,PCB制造工艺流程,六.多层板工艺,10.后工程成型,喷锡/沉金/镀金,成型,电测,终检,OSP/化学银,外观检查,NC成型机,成型后,防焊后检查,示意图,成型：用采用成型机（铣刀）捞出客户使用时的状态，即完成品状态。,