PCB生产工艺流程

1、 第2页 主要内容主要内容 第3页 1、PCB产品简介 PCBPCB是为是为完成第一完成第一层次的层次的元件元件和和其它其它电电 子电路子电路零件接合零件接合提供提供的的一个一个组装组装基地基地， 组装成组装成一个具特定功能的一个具特定功能的模块模块或或产品产品。 所以所以PCBPCB在整在整个电子产个电子产品中，扮演了品中，扮演了连连 接接所有功能的角色，也因此所有功能的角色，也因此电子产电子产品品的的功功 能能出现出现故障时，最先被故障时，最先被怀疑怀疑往往就是往往就是PCBPCB， 又因为又因为PCBPCB的加工工艺相对复杂，所以的加工工艺相对复杂，所以PCBPCB 的生产控制尤为严格和

2、重要的生产控制尤为严格和重要。 晶圓 第0層次 第1層次 (Module) 第2層次 (Card) 第3層次 (Board) 第4層次 (Gate) 第4页 1.1.早於早於19031903年年Mr. Albert HansonMr. Albert Hanson（阿尔伯特（阿尔伯特. .汉森）汉森）首首创创利用利用“线线路路 ”(Circuit)(Circuit)观观念念应应用用于电话交换系统上于电话交换系统上。它是用金。它是用金属属箔切割成箔切割成线线路路导体导体， 将将之之粘于粘于石石蜡纸蜡纸上，上面同上，上面同样粘样粘上一上一层层石石蜡纸蜡纸，成了，成了现现今今PCBPCB的的构造雏形构

3、造雏形。 如下图：如下图： 2. 2. 到到19361936年，年，Dr Paul EisnerDr Paul Eisner（保罗（保罗. .艾斯纳）艾斯纳）真正真正发发明了明了PCBPCB的的制制作作 技术技术，也，也发发表多表多项专项专利利。而而今天的加工工艺今天的加工工艺“图形转移技术（photoimagephotoimage transfer) transfer) ，就是，就是沿袭沿袭其其发发明明而来而来的。的。 图 2、PCB的演变 第5页 PCBPCB在材料、层数、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。在材料、层数、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。 因此其

4、种类划分比较多，以下就归纳一些通用的区别办法因此其种类划分比较多，以下就归纳一些通用的区别办法, ,来简单介绍来简单介绍PCBPCB的的 分类以及它的制造工艺。分类以及它的制造工艺。 A. 以材料分 a. a. 有机材料有机材料 酚醛树脂、玻璃纤维酚醛树脂、玻璃纤维/ /环氧树脂、环氧树脂、PolyimidePolyimide、BTBT等皆属之。等皆属之。 b. b. 无机材料无机材料 铝基板、铜基板、陶瓷基板等皆属之，主要取其散铝基板、铜基板、陶瓷基板等皆属之，主要取其散熱熱功能。功能。 B. 以成品软硬区分 a. a. 硬板硬板 Rigid PCB Rigid PCB b. b. 软板软板

5、 Flexible PCB Flexible PCB 见图见图1.3 1.3 c. c. 软硬结合板软硬结合板 Rigid-Flex PCB Rigid-Flex PCB 见图见图1.41.4 C. 以结构分 a. a. 单面板单面板 见图见图1.5 1.5 b. b. 双面板双面板 见图见图1.6 1.6 c. c. 多层板多层板 见图见图1.71.7 3、PCB的分类的分类 第6页 圖1.3圖1.4 圖1.5 圖1.6 圖1.7 圖1.8 第7页 4、PCB流程介绍 我们以多层板的工艺流程作为我们以多层板的工艺流程作为PCBPCB工艺介绍的引线，选择其中的工艺介绍的引线，选择其中的图形电图

6、形电 镀工艺镀工艺进行流程说明，具体分为八部分进行介绍，分类及流程如下进行流程说明，具体分为八部分进行介绍，分类及流程如下： A、内层线路、内层线路 （光成像工序）（光成像工序） D、孔金属化、孔金属化 （湿区工序）（湿区工序） E、外层干膜、外层干膜 （光成像工序）（光成像工序） F、外层线路、外层线路 G、丝印、丝印I、后工序、后工序 B、层压、层压 H、表面工艺、表面工艺 C、钻孔、钻孔 第8页 A、内层线路流程介绍、内层线路流程介绍 前处理前处理 压膜压膜曝光曝光DESDES开料开料冲孔冲孔 第9页 内层线路内层线路-开料介绍开料介绍 第10页 目的目的: 铜箔铜箔 绝缘层绝缘层 前处

7、理后前处理后 铜面状况铜面状况 示意图示意图 内层线路内层线路-前处理前处理介绍介绍 第11页 干膜干膜 压膜前压膜前 压膜后压膜后 内层线路内层线路压膜压膜介绍介绍 压膜压膜 第12页 UV光光 曝光前曝光前 曝光后曝光后 内层线路内层线路曝光曝光介绍介绍 第13页 显影后显影后 显影前显影前 内层线路内层线路显影显影介绍介绍 第14页 蚀刻后蚀刻后 蚀刻前蚀刻前 内层线路内层线路蚀刻蚀刻介绍介绍 第15页 去膜后去膜后 去膜前去膜前 内层线路内层线路退膜退膜介绍介绍 第16页 内层线路内层线路冲孔冲孔介绍介绍 第17页 全称为Automatic Optical Inspection，自动光

8、学检测自动光学检测 目的：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 注意事注意事項項： 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。 内层检查工艺内层检查工艺 LONG WIDTH VIOLATION NICK S PROTRUSI ON DISHDOW N FINE OPEN SURFACE SHORT WIDE SHORTFINE SHORT SHAVED PAD SPACING WIDTH VIOLATION PINHOLE NIC K OVERETCHE D PAD COPPER SPL

9、ASH MISSING PAD Missing Junction Missing Open 返回主流程返回主流程 第18页 B、层压流程介绍、层压流程介绍 棕棕 化化 铆铆 合合 叠叠 板板 压压 合合 后处理后处理钻钻 孔孔 第19页 层压工艺层压工艺棕化棕化介绍介绍 第20页 2L 3L 4L 5L 铆钉 层压工艺层压工艺铆合铆合介绍介绍 第21页 Layer 1 Layer 2 Layer 3 Layer 4 Layer 5 Layer 6 层压工艺层压工艺叠板叠板介绍介绍 2L 3L 4L 5L 第22页 钢板 压力 牛皮纸 承载盘 热板 可叠很多层可叠很多层 层压工艺层压工艺压合压合

10、介绍介绍 第23页 层压工艺层压工艺后处理后处理介绍介绍 返回主流程返回主流程 第24页 C C、钻孔工艺、钻孔工艺钻孔钻孔介绍介绍 铝盖 板 垫板 钻头 墊木 板 鋁板 返回主流程返回主流程 第25页 流程介流程介绍绍 去毛去毛刺刺 ( (DeburrDeburr) ) 去去胶胶渣渣 (Desmear) 化化学铜学铜 (PTH)(PTH) 一次一次铜铜 Panel platingPanel plating 目的目的: : 使孔璧上的非导体部分之树脂及玻璃纤维进行金属化 方便进行后面的电镀制程,提供足够导电及保护的金属孔璧。 D、孔金属化工艺流程介绍、孔金属化工艺流程介绍 第26页 去毛去毛刺

11、刺( (DeburrDeburr):): 毛毛刺刺形成原因形成原因: :钻钻孔孔后孔边缘后孔边缘未切未切断断的的铜丝铜丝及未切及未切断断的玻璃布的玻璃布 去毛刺的去毛刺的目的目的: :去除孔去除孔边缘边缘的的毛刺毛刺, ,防止防止镀镀孔不良孔不良 重要的原物料：磨刷重要的原物料：磨刷 沉铜工艺沉铜工艺去毛刺除胶渣去毛刺除胶渣介绍介绍 去去胶胶渣渣( (DesmearDesmear):): 胶渣胶渣形成原因形成原因: : 钻钻孔孔时时造成的高造成的高温的过玻璃化转变温度温的过玻璃化转变温度 (Tg (Tg值值),),而形成融熔而形成融熔态态, ,产生胶渣产生胶渣 去胶渣的去胶渣的目的目的: :裸

12、露出各裸露出各层层需互需互连连的的铜环铜环，另膨松，另膨松剂剂可可 改善孔壁改善孔壁结构结构，增，增强电镀铜强电镀铜附著力。附著力。 重要的原物料：重要的原物料：KMnOKMnO4 4( (除胶剂除胶剂) ) 第27页 化化学学銅銅(PTH)(PTH) 化化学铜学铜之目的之目的: : 通通過過 化化学沉积学沉积的方式的方式时时表面沉表面沉 积积上厚度上厚度为为20-4020-40微英寸微英寸 的化的化学铜学铜。 孔壁变化过程：如下图孔壁变化过程：如下图 化学铜原理：如右图化学铜原理：如右图 PTH 沉铜工艺沉铜工艺化学铜化学铜介绍介绍 第28页 一次一次铜铜 一次一次铜铜之目的之目的: : 镀

13、镀上上 200-500200-500微英寸微英寸的厚度的的厚度的铜铜 以保以保护仅护仅有有20-40 micro 20-40 micro inchinch厚度的化厚度的化学铜学铜不被不被后后制制 程破程破坏坏造成孔破造成孔破。 重要重要生产生产物料物料: : 铜球铜球 一次銅 电镀工艺电镀工艺电镀铜电镀铜介绍介绍 返回主流程返回主流程 第29页 流程介绍流程介绍: 前处前处理理压膜压膜曝光曝光显影显影 目的目的: : 经过钻经过钻孔及通孔孔及通孔电镀后电镀后, ,内外层已经连通内外层已经连通, ,本制程本制程制作制作外外 层干膜层干膜, ,为外层线路的制作提供图形。为外层线路的制作提供图形。

14、E、外层干膜流程介绍、外层干膜流程介绍 第30页 前处前处理理: : 目的目的: :去除铜面上的污染物，去除铜面上的污染物，增加增加铜铜面粗糙度面粗糙度, ,以利以利于压于压膜制程膜制程 重要原物料：磨刷重要原物料：磨刷 外层干膜外层干膜前处理前处理介绍介绍 压压膜膜(Lamination):(Lamination): 目的目的: : 通通过热压过热压法使法使干干膜膜紧紧密附著在密附著在铜铜面上面上. . 重要原物料：干膜重要原物料：干膜(Dry film)(Dry film) Photo Resist 第31页 曝光曝光(Exposure):(Exposure): 目的目的: : 通通过图形

15、转移技术过图形转移技术在在干干 膜上曝出所需的膜上曝出所需的线线路路。 重要的原物料：底片重要的原物料：底片 乾膜 底片 UV光 外层干膜外层干膜曝光曝光介绍介绍 V V光光 第32页 显影显影(Developing):(Developing): 目的目的: : 把尚未发生聚合反把尚未发生聚合反应的应的 区域用显像液区域用显像液将之将之冲洗掉冲洗掉, ,已感已感 光部分则因已发生聚合反应而洗光部分则因已发生聚合反应而洗 不掉而留在铜面上成不掉而留在铜面上成为蚀为蚀刻或刻或电电 镀镀之阻之阻剂膜剂膜. . 主要生产物料：弱碱主要生产物料：弱碱(K(K2 2COCO3 3) ) 一次銅 乾膜 外层

16、干膜外层干膜显影显影介绍介绍 返回主流程返回主流程 第33页 流程流程介绍介绍: : 二次二次镀铜镀铜退膜退膜线路蚀刻线路蚀刻退锡退锡 目的目的: : 将铜将铜厚度镀至客户所需求的厚度厚度镀至客户所需求的厚度。 完成客户所需求的完成客户所需求的线线路外形路外形。 镀锡镀锡 F、外层线路流程介绍、外层线路流程介绍 第34页 二次二次镀镀铜铜: : 目的目的: :将显影将显影后的裸露后的裸露 铜面的厚度加铜面的厚度加后后, ,以以达到客达到客 户所要求的铜厚户所要求的铜厚 重要原物料：铜球重要原物料：铜球 乾膜二次銅 外层线路外层线路电镀铜电镀铜介绍介绍 镀锡镀锡: : 目的目的: :在镀完二次铜

17、的在镀完二次铜的 表面镀上一层锡保护，做为表面镀上一层锡保护，做为 蚀刻时的保护剂。蚀刻时的保护剂。 重要原物料：锡球重要原物料：锡球 乾膜二次銅 保護錫層 第35页 退膜退膜: : 目的目的: :将抗将抗电镀电镀用途之干膜以药用途之干膜以药 水剥除水剥除 重点生产物料：退膜液重点生产物料：退膜液(NaOH(NaOH) ) 线路线路蚀刻蚀刻: : 目的目的: :将非将非导体导体部分的部分的铜蚀铜蚀掉掉 重要生产物料：蚀刻液、氨水重要生产物料：蚀刻液、氨水 二次銅 保護錫層 二次銅 保護錫層 底板 外层线路外层线路碱性蚀刻碱性蚀刻介绍介绍 第36页 退锡退锡: : 目的目的: :将导体将导体部分

18、的起保护部分的起保护 作用之锡剥除作用之锡剥除 重要生产物料重要生产物料:HNO3:HNO3退锡液退锡液 二次銅 底板 外层线路外层线路退锡退锡介绍介绍 返回主流程返回主流程 第37页 流程流程介绍介绍: : 阻焊阻焊字符字符固化固化 目的目的: : 外层线路的保护层，以保证外层线路的保护层，以保证PCBPCB的绝缘、护板、防焊的目的的绝缘、护板、防焊的目的 制作字符标识。制作字符标识。 火山灰磨板火山灰磨板 G、丝印工艺流程介绍、丝印工艺流程介绍 显影显影 第38页 阻焊阻焊(Solder Mask)(Solder Mask) 阻焊阻焊, ,俗俗称称“绿油绿油”, ,为了便于为了便于肉眼肉眼

19、检查检查，故，故于于主漆中多加主漆中多加 入入对对眼睛有眼睛有帮帮助的助的绿绿色色颜料颜料，其，其实实防焊漆了防焊漆了绿绿色之外尚有色之外尚有黄黄色、色、 白色、黑色等白色、黑色等颜颜色色 目的目的 A. A. 防焊：留出板上待焊的通孔及其防焊：留出板上待焊的通孔及其焊盘焊盘，将所有线路及铜面都将所有线路及铜面都 覆盖住，防止波焊时造成的短路覆盖住，防止波焊时造成的短路, ,并节并节省焊省焊锡的锡的用量用量 。 B. B. 护板：防止护板：防止湿气湿气及各及各种电种电解解质的侵害使线路氧化而危害质的侵害使线路氧化而危害电气电气 性能性能，并防止外并防止外來來的的机械机械伤害以维持板面良好的伤害

20、以维持板面良好的绝缘。绝缘。 C. C. 绝缘绝缘：由於板子愈来愈薄：由於板子愈来愈薄, ,线宽线宽距愈距愈来愈来愈细细, ,故故导体间导体间的的绝缘绝缘 问题问题日形突日形突显显, ,也增加防焊漆也增加防焊漆绝缘性能绝缘性能的重要性的重要性. . 丝印工艺丝印工艺阻焊阻焊介绍介绍 第39页 阻焊工艺流程图阻焊工艺流程图 预烘烤 印刷第一面 前处理 曝光 显影 固化 S/M 预烘烤 印刷第二面 第40页 前处理前处理 目的：去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加目的：去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加 强板面油墨附着力。强板面油墨附着力。 主要原物料：火山灰主要原物料：火山灰 阻焊工艺阻焊工艺前处

21、理前处理介绍介绍 印印 刷刷 目的：利用丝网将油墨印写在板子上，如右图：目的：利用丝网将油墨印写在板子上，如右图： 主要原物料：油墨主要原物料：油墨 常用的印刷方式：常用的印刷方式： A A 印刷型（印刷型（Screen Printing)Screen Printing) B B 淋幕型淋幕型 (Curtain Coating)(Curtain Coating) C C 喷涂型喷涂型 (Spray Coating)(Spray Coating) D D 滚涂型滚涂型 (Roller Coating)(Roller Coating) 第41页 预烤预烤 目的目的:赶走油墨内的溶剂，使油墨部分硬化

22、，不致赶走油墨内的溶剂，使油墨部分硬化，不致 在进行曝光时粘底片。在进行曝光时粘底片。 阻焊工艺阻焊工艺预烘预烘介绍介绍 制程要点制程要点 温度与时间的设定，须参照供应商提供的条件双面印温度与时间的设定，须参照供应商提供的条件双面印 与单面印的预烤条件是不一样的。与单面印的预烤条件是不一样的。 烤箱的选择须注意通风及过滤系统以防异物沾粘。烤箱的选择须注意通风及过滤系统以防异物沾粘。 温度及时间的设定，必须有警报器，时间一到必须马温度及时间的设定，必须有警报器，时间一到必须马 上拿出，否则上拿出，否则over curingover curing会造成显影不尽。会造成显影不尽。 第42页 曝光曝光

23、 目的：影像转移目的：影像转移 主要设备：曝光机主要设备：曝光机 制程要点：制程要点： A 曝光机的清洁曝光机的清洁 B 能量的选择能量的选择 C 抽真空的控制抽真空的控制 阻焊工艺阻焊工艺曝光显影曝光显影介绍介绍 显影显影 目的：将未聚合之感光目的：将未聚合之感光 油墨利用浓度为油墨利用浓度为1 1的碳的碳 酸钾溶液去除掉。酸钾溶液去除掉。 主要生产物料：碳酸钾主要生产物料：碳酸钾 S/M A/W 第43页 印字符印字符 目的：利于维修和识别目的：利于维修和识别 原理：丝网印刷的方式原理：丝网印刷的方式 主要生产物料：文字油墨主要生产物料：文字油墨 字符工艺字符工艺印刷印刷介绍介绍 烘烤 印

24、一面文字 印另一面文字 S/M 文字 文字 R10 5 WWEI 94V-0 第44页 固化（后烤）固化（后烤） 目的：通过高温烘烤让油墨中的环氧树脂彻底硬化目的：通过高温烘烤让油墨中的环氧树脂彻底硬化。 字符工艺字符工艺固化固化介绍介绍 返回主流程返回主流程 第45页 常规的印刷电路板常规的印刷电路板(PCB)在板上都有铜层，如果铜层未受保护将氧化和损坏，直接影响在板上都有铜层，如果铜层未受保护将氧化和损坏，直接影响 后续的焊接。有多种不同的保护层可以使用，最普遍的有：后续的焊接。有多种不同的保护层可以使用，最普遍的有：热风整平（热风整平（HASL)、有机涂覆有机涂覆 (OSP)、电镀镍金电

25、镀镍金(plating gold)、化学沉镍金化学沉镍金(ENIG)、金手指金手指、沉银（沉银（IS)和和沉锡沉锡(IT) 等。等。 （）热风整平（）热风整平(HASL):板子完全板子完全覆盖焊料后覆盖焊料后，接，接着经过高压热风将着经过高压热风将表面表面和孔内多余焊料吹掉和孔内多余焊料吹掉， 并且并且整平附整平附着于焊盘和着于焊盘和孔壁的孔壁的焊料；分有铅喷锡和无铅喷锡两种焊料；分有铅喷锡和无铅喷锡两种。 优势：成本低，在整个制造过程中保持可焊接性。优势：成本低，在整个制造过程中保持可焊接性。 （）有机涂覆（）有机涂覆(OSP):在在PCB的铜表面上形成一层薄的、均匀一致的保护层。的铜表面上

26、形成一层薄的、均匀一致的保护层。 优点：在成本上与优点：在成本上与HASL具有可比性、好的共面性、无铅工艺。具有可比性、好的共面性、无铅工艺。 （）电镀镍金（）电镀镍金(plating gold)：通过电镀的方式在铜面上电镀上镍和保护层金。：通过电镀的方式在铜面上电镀上镍和保护层金。 优点：良好的可焊接性，平整的表面、长的储存寿命、可承受多次的回流焊。优点：良好的可焊接性，平整的表面、长的储存寿命、可承受多次的回流焊。 （4）化学沉镍金）化学沉镍金(ENIG)：通过化学反应在铜面上置换上镍磷层，再在镍层上置换一层金。：通过化学反应在铜面上置换上镍磷层，再在镍层上置换一层金。 优点：良好的可焊接

27、性，平整的表面、长的储存寿命、可承受多次的回流焊。优点：良好的可焊接性，平整的表面、长的储存寿命、可承受多次的回流焊。 （5）金手指：通过电镀的方式在同面上电镀上镍和金，因为镀金中含有其他金属区别（）金手指：通过电镀的方式在同面上电镀上镍和金，因为镀金中含有其他金属区别（3）。）。 （6）沉银）沉银(IS):银沉浸在铜层上银沉浸在铜层上0.1到到0.6微米的金属层，以保护铜面。微米的金属层，以保护铜面。 优点：好的可焊接性、表面平整、优点：好的可焊接性、表面平整、HASL沉浸的自然替代。沉浸的自然替代。 （7）沉锡）沉锡(IT):锡沉浸在铜层上锡沉浸在铜层上0.到到.um的金属层，以保护铜面。

28、的金属层，以保护铜面。 优点：良好的可焊接性、表面平整、相对低的成本。优点：良好的可焊接性、表面平整、相对低的成本。 H、表面工艺的选择介绍、表面工艺的选择介绍 返回主流程返回主流程 第46页 流程流程介绍介绍: : 外形外形终检终检/ /实验室实验室 目的目的: : 根据客户外形完成加工。根据客户外形完成加工。 根据电性能的要求进行裸板测试。根据电性能的要求进行裸板测试。 出货前做最后的品质审核。出货前做最后的品质审核。 电测电测 I、后工序工艺流程介绍、后工序工艺流程介绍 第47页 外形外形 目的：让板子裁切成客户所需规格尺寸目的：让板子裁切成客户所需规格尺寸 原理：数位机床机械切割原理：

29、数位机床机械切割 主要生产物料：铣刀主要生产物料：铣刀 后工序外形工艺流程介绍后工序外形工艺流程介绍 PNL固定固定pin 折斷 Misalignment 偏移 30o-90o WebWeb 厚度厚度 V-cutV-cut 深度深度 尺寸孔尺寸孔 準備位置準備位置 第48页 电测电测 目的：对目的：对PCB的电性能即开短路进行裸板测试，以满足客户要求。的电性能即开短路进行裸板测试，以满足客户要求。 电测的种类：电测的种类： A 、专用机专用机（dedicated)测试测试 优点：产速快优点：产速快 缺点：缺点： 测试针不能回收使用，治具成本高。测试针不能回收使用，治具成本高。 B 、通用机通用机（Universal on Grid)测试测试 优点：优点：a 治具成本较低治具成本较低 缺点：缺点：a 设备成倍高设备成倍高 C、飞针测试飞针测试