印刷电路板工艺流程培训教材(共62页).ppt

1、珠海方正印刷电路板发展有限公司Zhuhai Founder PCB Development Limited方正集团IT产业集信息技术之大成,提供IT服务、软件、硬件和数据运营在内的综合解决方案。Founder Groups IT sector is a leader in information technology, providing comprehensive solutions, including IT services, software, hardware, and data operation. 2022-2-20印刷电路板印刷电路板工艺流程培训教材工艺流程培训教材制作人：火龙

2、果制作人：火龙果PCB生产工艺流程 主 要 内 容 1、PCB的角色 2、PCB的演变 3、PCB的分类 4、PCB流程介绍 PCB PCB的角色：的角色： PCB PCB是为完成第一层次的元件和其它电子电路零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。功能的模块或产品。 所以所以PCBPCB在整个电子产品中，扮演了连接所有功在整个电子产品中，扮演了连接所有功能的角色，也因此电子产品的功能出现故障时，最能的角色，也因此电子产品的功能出现故障时，最先被疑心往往就是先被疑心往往就是PCBPCB，又因为，

3、又因为PCBPCB的加工工艺相对的加工工艺相对复杂，所以复杂，所以PCBPCB的生产控制尤为严格和重要。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)1 1、PCBPCB的角色的角色2、PCB的演变 1.早於1903年Mr. Albert Hanson阿尔伯特.汉森首创利用“线路(Circuit)观念应用于 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。如以下图： 2. 1936年，Dr Paul Eisner保罗.艾斯纳真正创造了PCB的制作技术，也发表

4、多项专利。而今天的加工工艺“图形转移技术photoimage transfer) ，就是沿袭其创造而来的。 3. 1967年，美国人，提出了多层板生产制造工艺MLB，将印刷电路板推上了更高一层楼。 4. 1984年，日本人PCB专家项冢田裕尝试在多层板上采用埋孔结构，HDIHigh Density Interconnection技术兴起。 5. 2006年中国大陆印制电路板产值超过日本、韩国跃居世界第一，约占世界总产值470亿美元的20%。 3、PCB的分类的分类 PCB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。因此其种类划分比较多，以下就归纳一些通用的区别方法,来简单介绍

5、PCB的分类以及它的制造工艺。 . 以层次分 a. 单面板 ;b. 双面板 ; c. 多层板 ; . 以成品软硬区分 a. 硬板 b. 软板 c. 软硬结合板 以产品结构分 a. 普通多层板 b.HDI板 c.机械盲埋孔板 以产品用途分 a. 金手指卡板 ;b.通信系统板系统板、背板、系统HDI板; c、IC载板 d.高频、高速板；e、其它消费电子产品如 板、电脑 主板、电源板、金属基板等单面板双面板多层板硬板软板软硬复合板26L4、PCB流程介绍 我们以多层板的工艺流程作为PCB工艺介绍的引线，具体分为八局部进行介绍，分类及流程如下：H、后工序、后工序A、内层线路、内层线路C、钻孔、钻孔D、

6、沉铜电镀、沉铜电镀E、外层线路、外层线路F、湿膜、湿膜B、层压、层压G、表面工艺、表面工艺(微影微影)(镭射钻孔镭射钻孔)(防焊防焊)A A、内层线路流程介绍微影、内层线路流程介绍微影 流程介绍: 目的:1、利用图形转移原理制作内层线路2、DES为显影;蚀刻;去膜连线简称前处理前处理压膜压膜曝光曝光DESDES开料开料内层内层AOIAOI内层线路内层线路-开料介绍开料介绍 开料(BOARD CUT): 目的: 依工程设计所规划要求,将基板材料裁切成生产所需尺寸 主要生产物料:覆铜板 覆铜板是由铜箔和绝缘层压合而成,依要求有不同板厚规格,依铜厚可分为H/HOZ;1/1oz;2/2oz等种类 本卷

7、须知: 考虑涨缩影响,裁切板送下制程前进行烘烤。 裁切须注意经纬方向与工程指示一致，以防止翘曲等问题。化学前处理(PRETREAT):目的:通过微蚀液通过微蚀液, ,去除铜面上的污染去除铜面上的污染物，物，增加增加铜铜面粗糙度面粗糙度, ,以利以利于后于后续续的的压压膜膜及线路制作及线路制作铜箔铜箔绝缘层绝缘层前处理后前处理后铜面状况铜面状况示意图示意图内层线路-前处理介绍压膜(LAMINATION):目的:将经处理之基板铜面透过热压方式将经处理之基板铜面透过热压方式贴上抗蚀干膜贴上抗蚀干膜主要生产物料:干膜干膜(Dry Film)(Dry Film)工艺原理：干膜干膜压膜前压膜前压膜后压膜后

8、内层线路压膜介绍压膜压膜曝光(EXPOSURE):目的:经光线照射作用将原始底片上的图像转移到感光底板上 主要生产工具: 底片/菲林film)工艺原理： 白色透光局部发生光聚合反响, 黑色局部那么因不透光,不发生反响，显影时发生反响的局部不能被溶解掉而保存在板面上。UV光光曝光前曝光前曝光后曝光后内层线路曝光介绍显影(DEVELOPING):目的:用碱液作用将未发生化学反响之干膜局部冲掉主要生产物料:K2CO3工艺原理： 使用将未发生聚合反响之干膜冲掉,而发生聚合反响之干膜那么保存在板面上作为蚀刻时之抗蚀保护层。说明： 水溶性干膜主要是由于其组成中含有机酸根，会与弱碱反响使成为有机酸的盐类，可

9、被水溶解掉，显露出图形显影后显影后显影前显影前内层线路显影介绍 蚀刻(ETCHING): 目的: 利用药液将显影后露出的利用药液将显影后露出的铜蚀掉铜蚀掉, ,形成内层线路图形成内层线路图形形 主要生产物料:蚀刻药液蚀刻药液(CuCl2)(CuCl2)蚀刻后蚀刻后蚀刻前蚀刻前内层线路蚀刻介绍 去膜(STRIP): 目的: 利用强碱将保护铜面之抗利用强碱将保护铜面之抗蚀层剥掉蚀层剥掉, ,露出线路图形露出线路图形 主要生产物料:NaOHNaOH去膜后去膜后去膜前去膜前内层线路退膜介绍 冲孔: 目的: 利用利用CCDCCD对位冲出检验作业之定位孔及铆钉孔对位冲出检验作业之定位孔及铆钉孔 主要生产物

10、料:钻刀钻刀内层线路内层线路冲孔介绍冲孔介绍AOI检验:全称为Automatic Optical Inspection，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那么或资料图形相比较，找出缺点位置注意事項：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。内层内层AOIAOILONG WIDTHVIOLATIONNICKSPROTRUSIONDISHDOWNFINE OPENSURFACE SHORTWIDE SHORTFINE SHORTSHAVED PADSPACING WIDTHVIOLATIONPINHOLENICKOV

11、ERETCHED PADCOPPER SPLASHMISSING PADMissing JunctionMissing O内层线路微影内层线路微影内层线路微影工序内层线路微影工序-简介说明简介说明 在铜箔基板上，压上感光阻剂，利用曝光机透过底片将所需在铜箔基板上，压上感光阻剂，利用曝光机透过底片将所需之图像转移至感光膜铜箔基板上，再经由化学药品将聚合后之图像转移至感光膜铜箔基板上，再经由化学药品将聚合后的感光膜经显影、蚀刻、去膜出所需之图像线路；最后利用的感光膜经显影、蚀刻、去膜出所需之图像线路；最后利用AOI作线路之检修，完成线路之制作。作线路之检修，完成线路之制作。内层线路微影工序内层线路

12、微影工序 -主要流程主要流程压压 膜膜D/F Lamination曝曝 光光Exposure自动光学检测自动光学检测A O I蚀蚀 刻刻E内层线路微影内层线路微影压膜前压膜前压膜后压膜后曝光后曝光后显影后显影后蚀刻后蚀刻后去膜后去膜后内层线路微影内层线路微影-实物图实物图B、层压流程介绍 流程介绍: 目的： 将铜箔Copper)、半固化片Prepreg)与棕化处理后的内层线路板压合成多层板。棕化棕化/ /黑化黑化熔熔胶胶铆铆合合叠叠板板压压合合后处理后处理 棕化/黑化: 目的: (1)粗化铜面,增加与树脂接触外表积 (2)增加铜面对流动树脂之湿润性 (3)使铜面钝化,防止发生不良反响 本卷须知

13、: 棕化膜/黑化绒毛很薄,极易发生擦花问题,操作时需注意操作手势层压压合工艺层压压合工艺棕化棕化/ /黑化介绍黑化介绍水平棕化线 铆合 目的:(四层板不需铆钉) 先进行熔胶,将每张芯板进行固定,再使用铆钉将多张内层板钉在一起,以防止后续加工时产生层间滑移 主要生产物料:铆钉;半固化片P/P) P/P(PREPREG): 由树脂和玻璃纤维布组成, 据玻璃布种类可分为106、1080、3313、2116、7628等几种 树脂据交联状况可分为: A阶(完全未固化);B阶(半固化);C阶(完全固化)三类,生产中使用的全为B阶状态的P/P2L3L 4L 5L铆钉层压工艺熔胶铆合介绍 叠板: 目的: 将预

14、叠合好之板叠成待压多层板形式 主要生产物料:铜箔、半固化片 电镀铜皮;按厚度可分为 1/3OZ12um(代号T) 1/2OZ18um(代号H) 1OZ35um(代号1) 2OZ70um代号2Layer 1Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Layer 6层压工艺叠板介绍2L3L 4L 5L 压合: 目的:通过热压方式将叠合板压成多层板通过热压方式将叠合板压成多层板 主要生产辅料: 牛皮纸、钢板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压合介绍层压压合流程层压压合流程层压压合工序层压压合工序-简介说明简介说明 依设计之叠构所需，将依设计之叠构所需，将PP胶片、铜箔及

15、经过黑化处理的内层板胶片、铜箔及经过黑化处理的内层板进行叠合，然后使用压合机在高温、高压之环境下进行压合，使得进行叠合，然后使用压合机在高温、高压之环境下进行压合，使得 各层之间产生强力的黏合，以保证客户所需要的板厚及介层规格，各层之间产生强力的黏合，以保证客户所需要的板厚及介层规格， 并扩增出上、下铜面，以供布线所需。并扩增出上、下铜面，以供布线所需。层压压合工序层压压合工序-主要流程主要流程黑化黑化/ /棕化棕化Black Oxide叠叠 板板Lay-up压压 合合Lamination后后 处处 理理Post-黑化前黑化前黑化后黑化后组合组合预叠预叠压合后压合后打靶成型后打靶成型后压合制作

16、实物流程图压合制作实物流程图压合工序压合工序-实物实物C、钻孔流程介绍 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或所有非导通孔。在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔或所有非导通孔。 物物料料准准备备打打销销钉钉上上板板钻钻孔孔下板下板主要原物料:钻头钻头; ;盖板盖板; ;垫板垫板钻头钻头: :碳化钨碳化钨, ,钴及有机粘着剂组合而成钴及有机粘着剂组合而成盖板盖板: :主要为铝片主要为铝片, ,在制程中起钻头定位在制程中起钻头定位; ;散热散热; ;减少毛头减少毛头; ;防压力脚压防压力脚压伤作用伤作用垫板垫板: :主要为复合板主要为复合板, ,在制程中起保护钻机台面在制程中

17、起保护钻机台面; ;防出口性毛头防出口性毛头; ;降低降低钻针温度及清洁钻针沟槽胶渣作用钻针温度及清洁钻针沟槽胶渣作用垫木板铝板高高 速速 钻钻 机机钻孔流程介绍钻孔流程介绍钻孔工序钻孔工序-简介说明简介说明备钻备钻Preparative钻孔钻孔Drilling孔位检查孔位检查Hole-AOI X-RAY检查检查X-RAY Check 依客户要求的孔径需求，在板材上钻出相对应的孔径，便于组依客户要求的孔径需求，在板材上钻出相对应的孔径，便于组装时插件；还可起到层与层之间的导通，散热，固定等作用。装时插件；还可起到层与层之间的导通，散热，固定等作用。钻孔工序钻孔工序-主要流程主要流程 流程介流程

18、介绍绍去毛去毛刺刺(Deburr)(Deburr)去去胶胶渣渣(Desmear)化化学沉铜学沉铜(PTH)(PTH)电镀铜电镀铜Panel platingPanel plating 目的目的: : 使孔璧上的非导体局部之树脂及玻璃纤维进行金属化使孔璧上的非导体局部之树脂及玻璃纤维进行金属化 方便进行后面的电镀制程方便进行后面的电镀制程, ,提供足够导电及保护的金提供足够导电及保护的金属孔璧。属孔璧。D、沉铜电镀工艺流程介绍 去毛去毛刺刺(Deburr):(Deburr): 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

19、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：磨刷沉铜工艺去毛刺除胶渣介绍 去去胶胶渣渣(Desmear):(Desmear): 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 ( (TgTg值值) ), ,而而形成融熔形成融熔态态, ,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(

20、(除胶剂除胶剂) ) 化学铜化学铜(PTH)(PTH) 化学铜之目的化学铜之目的: : 通通过化学沉积的方式时外过化学沉积的方式时外表沉积上厚度为表沉积上厚度为20-4020-40微微英寸的化学铜。英寸的化学铜。 孔壁变化过程：如以孔壁变化过程：如以下图下图化学铜原理：如右图化学铜原理：如右图PTH沉铜工艺化学铜介绍 电镀铜电镀铜 一次一次铜铜之目的之目的: : 镀镀上上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。 重要生产

21、物料重要生产物料: : 铜球铜球 电镀铜层电镀工艺电镀铜介绍F、外层线路流程介绍 流程介绍:前处理前处理压膜压膜曝光曝光DESDES外层外层AOIAOI外层图形转移负片酸蚀工艺流程介绍:同内层线路工艺正片碱蚀工艺流程介绍 流程流程介绍介绍: : 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。G、湿膜字符(防焊)工艺流程介绍火山灰火山灰磨板磨板丝印丝印预烘预烘曝曝光光显显影影字字符符固固化化阻焊(Solder Mask) 阻焊,俗称“绿油,为了便于肉眼检查，故于主漆中多参加对眼睛有帮助的绿色颜

22、料，其实防焊漆了绿色之外尚有黄色、白色、黑色等颜色目的A. 防焊：留出板上待焊的通孔及其焊盘，将所有线路及铜面都覆盖住，防止波焊时造成的短路,并节省焊锡的用量 。 B. 护板：防止湿气及各种电解质的侵害使线路氧化而危害电气性能，并防止外來的机械伤害以维持板面良好的绝缘。 C. 绝缘：由於板子愈来愈薄,线宽距愈来愈细,故导体间的绝缘问题日形突显,也增加防焊漆绝缘性能的重要性. 丝印工艺阻焊(防焊)介绍前处理目的：去除外表氧化物，增加板面粗糙度，加强板面油墨附着力。主要原物料：火山灰湿膜工艺前处理、丝印介绍 印 刷目的：利用丝网将油墨印写在板子上，如右图：主要原物料：油墨 预烤 目的:赶走油墨内的

23、溶剂，使油墨局部硬化，不致在进行曝光时粘底片。湿膜工艺预烘介绍 制程要点 温度与时间的设定，须参照供给商提供的条件双面印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。 温度及时间的设定，必须有警报器，时间一到必须马上拿出，否那么over curing会造成显影不尽。 曝光p目的：影像转移p主要设备：曝光机p制程要点： n A 曝光机的清洁n B 能量的选择n C 抽真空的控制 湿膜工艺曝光显影介绍 显影 目的：将未聚合之感光油墨利用浓度为1的碳酸钾溶液去除掉。 主要生产物料：碳酸钾S/M A/W印字符p目的：利于维修和识别目的：利于维修和识别p原理：丝网印刷的方式

24、原理：丝网印刷的方式p主要生产物料：文字油墨主要生产物料：文字油墨字符工艺印刷介绍烘烤印一面文字印另一面文字S/M文字 文字字符丝印机 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。字符工艺固化介绍常规的印刷电路板(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HASL)、有机涂覆(OSP)、电镀镍金(plating gold)、化学沉镍金(ENIG)、金手指、沉银IS)和沉锡(IT) 等。 热风整平(HASL):板子完全覆盖焊料后，接着经过高压热风将外表和孔内多余焊料吹掉，并且整平附着于焊盘和孔壁的焊料；分

25、有铅喷锡和无铅喷锡两种。优势：本钱低，在整个制造过程中保持可焊接性。 有机涂覆(OSP):在PCB的铜外表上形成一层薄的、均匀一致的保护层。 优点：在本钱上与HASL具有可比性、好的共面性、无铅工艺。 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。优点：良好的可焊接性，平整的外表、长的储存寿命、可承受屡次的回流焊。4化学沉镍金(ENIG)：通过化学反响在铜面上置换上镍磷层，再在镍层上置换一层金。优点：良好的可焊接性，平整的外表、长的储存寿命、可承受屡次的回流焊。 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3。6沉银(IS):银沉浸

26、在铜层上0.1到0.6微米的金属层，以保护铜面。 优点：好的可焊接性、外表平整、HASL沉浸的自然替代。 7沉锡(IT):锡沉浸在铜层上0.到.um的金属层，以保护铜面。 优点：良好的可焊接性、外表平整、相对低的本钱。 H、外表工艺的选择介绍H、外表工艺的选择介绍压膜后压膜后曝光后曝光后显影后显影后去膜后去膜后化镍金化镍金化金工序化金工序-流程及实物流程及实物前处理前处理压膜压膜曝光曝光化金化金显影显影去膜去膜I、后工序工艺流程介绍铣床成型工序铣床成型工序-简介说明简介说明 将将PCB板切成客户要求的形状，将外围没有用途的边框废料去板切成客户要求的形状，将外围没有用途的边框废料去除，并去除经过

27、机械成型加工后板面、孔内及除，并去除经过机械成型加工后板面、孔内及V-cut、slot槽内的粉槽内的粉屑，提供符合规格尺寸的屑，提供符合规格尺寸的PCB板，便于客户上件组装。板，便于客户上件组装。铣床成型工序铣床成型工序-主要流程主要流程清清 洗洗Rinse 成成 型型 R外形铣板p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p原理：数位机床机械切割原理：数位机床机械切割p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PNL固定固定pin折斷Misalignment偏移30o-90oWebWeb 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外形铣床后工序电测工艺流程介绍电测测试工序电测测试工序-简介说明简介说明 利用利用欧欧姆定律姆定律来测试判定来测试判定PCB各各网络