线路板制作原理到钻孔r课件

1目的对普通多层PCB制作的工艺流程有一个基本了解PCB分很多种,在此我们以最常见的普通多层硬板为例进行介绍.2PCB是怎样做成的？噢!基本制作流程3开料（BoardCutting)前处理（Pre-treatment)图形转移（Imagetranster)光学检查（AOI)铜面粗化（B.ForB.O)排板（Layup)压合（Pressing)钻管位孔（X-Ray)修边（Edgetrimming)内层基本制作流程5定义：将覆铜板裁剪为所需的尺寸。锔料（Baking)切料（LaminateCutting)锣圆角（corner

Rounting)打字唛（Mark

stamping)锔料：为了消除板料在制作时产生的内应力。令到板料尺寸（涨缩性）稳定性加强。去除板料在储存时吸收的水份，增加材料的可靠性。切料：将一张大料根据不同板号尺寸要求切成所需的生产尺寸。锣圆角：为避免在下工序造成Handling及品质问题，将板料锣成圆角。打字唛：将生产板的编号资料附印在板边，令各工序能识别与追溯不同的板号。制作流程（开料）6

图形转移：就是在处理过的铜面上贴上或涂上一层感光性膜层，在紫外光的照射下，将照相底版(ART-WORK)上的线路图形转移到敷铜箔基材的铜面上，形成一种抗蚀的掩膜图形，那些未被抗蚀剂保护的不需要的铜箔，将在随后的化学蚀刻工艺中被蚀刻掉，经过蚀刻工艺后再褪去抗蚀膜层，得到所需要的裸铜电路图形。

制作流程（图形转移）7图形转移的方法目前较为常用的为干膜工艺和液态光致抗蚀剂(也相应称为湿膜工艺)

湿膜工艺以膜薄，分辨率(Resolution)高，成本低，操作条件要求低等优势得到广泛应用,特别适应制作内层的图形转移.我们这里主要介绍湿膜工艺工艺.9工艺流程前处理入板→涂覆→预烘→曝光→显影→干燥→蚀刻→去膜→10制作流程（内层图像转移）底片Cu层基材层贴膜曝光显影蚀刻褪膜抗蚀膜11基板前处理主要是解决表面清洁度和表面粗糙度的问题。

液体光致抗蚀剂的粘合主要是通过化学键合反应来完成的。为保证这种键合作用，铜表面必须新鲜、无氧化且呈未键合的自由状态，再通过适当粗化，增大表面积，便可得到优良的粘附力。而干膜具有较高的粘度和较大程度的交联，主要是通过机械连接来完成其粘附过程。因此液体抗蚀剂侧重要求铜箔表面的清洁度，而干膜抗蚀剂是侧重要求铜箔表面的微观粗糙度。工艺制作流程-前处理13工艺制作流程-前处理前处理的方式化学清洗法物理清洗法（机械）磨料刷辊式刷板机浮石粉刷板14工艺制作流程-前处理前处理方法比较15工艺制作流程-涂覆涂覆指使铜表面均匀覆盖一层液态光致抗蚀剂。其方法有多种，如离心涂覆、浸涂、网印、帘幕涂覆、滚涂等。丝网印刷设备要求低，操作简单容易，成本低。但不易双面同时涂覆，生产效率低，膜的均匀一致性不能完全保证。滚涂（RollerCoat)可以实现双面同时涂覆，自动化生产效率高，可以控制涂层厚度，适用于各种规格板的大规模生产，但需设备投资。

(我公司采用）帘幕涂覆也适宜大规模生产，也能均匀控制涂覆层厚度，但设备要求高，且只能涂完一面后再涂另一面，影响生产效率。17工作条件：无尘室黄光下操作，室温为23～25℃，相对湿度为55±5%，作业场所保持洁净，避免阳光及日光灯直射。涂覆操作时应注意以下几方面

1）若涂覆层有针孔，可能是光致抗蚀剂有不明物，应用丙酮洗净且更换新的抗蚀剂。也可能是空气中有微粒落在板面上或其他原因造成板面不干净，应在涂膜前仔细检查并清洁。

2）若涂覆层厚度不均匀，应加稀释剂调整抗蚀剂的粘度或调整涂覆的速度。

3）无论采用何种方式，光致涂覆层（Photoimageablecovercoating）都应达到厚度均匀、无针孔、气泡、夹杂物等，皮膜厚度干燥后应达到8～15ｕｍ。

4）因液态光致抗蚀剂含有溶剂，作业场所必须换气良好。

5）工作完后用肥皂洗净手。工艺制作流程-涂覆18P1A1P2A2A2GroovedRubberRollerDoctorRollerResistDoctorRollerRollerCoat涂覆方式工艺制作流程-涂覆19工艺制作流程-曝光液态光致抗蚀剂经UV光照射后发生交联聚合反应，受光照部分成膜硬化而不被显影液所影响。被曝光部分：

菲林透光的区域在紫外光照射下，光引发剂吸收光能分解成自由基，自由基再引发光聚合单体进行聚合交联反应，形成不溶于稀溶液的体型大分子结构。未被曝光部分：

菲林遮光的区域保持涂覆后的附着状态，将被显影液冲掉。

曝光的作用是曝光机的紫外线通过底片使菲林上部分图形感光，从而使图形转移到铜板上。21抗蚀膜Cu基材底片紫外光源工艺制作流程-曝光22曝光室操作环境环境控制：

1、温、湿度要求：温度：20±2℃，湿度：50±10RH%2、“洁净室”建立：净化等级达到10K级

3、照明光源要求：因湿膜属于感光性材料，工作区应采用黄光。工艺制作流程-曝光23为使膜层具有优良的抗蚀抗电镀能力，显影后应再干燥，其条件为温度100℃，时间1～2分钟。固化后膜层硬度应达到2H～3H。工艺制作流程-干燥251.

蚀刻的作用：

是将未曝光部分的铜层蚀刻掉。2.

蚀刻的原理：

Cu+CuCl22CuCl2CuCl+HCl+H2O22CuCl2+2H2O2CuCl+HCl+1/2O22CuCl2+H2O线路蚀刻原理：工艺制作流程-蚀刻26工艺制作流程-褪膜

褪膜的原理：是通过较高浓度的NaOH（1-4%）将保护线路铜面的菲林溶解并清洗掉。27类型(Type)诱发因素(ProblemCauses)图例(Appearance)1.显影/蚀刻胶渣描述（Description）2.3.显影不净擦花膜/铜面前处理水洗显影水洗/喷咀/干板过滤网失效/规格/方法显影及蚀刻线保养菲林的设计辘膜/曝光后擦花显影后擦花蚀刻/啤孔期间擦花运输/放取板的方法，工具显影段浓度不稳定加换药的方法水洗压力/喷咀压水辘的保养常见问题种类29类型(Type)诱发因素(ProblemCauses)图例(Appearance)4.描述（Description）5.6.曝光过度曝光垃圾板料凹痕抽气气压不足菲林局部变形曝光能量过高曝光能量不均匀板边纤维/树脂粉板边铜碎/清洁方法设备油污头发丝来料问题（抽查方法）搬运方法/工具放取板料的方法日常检查方法-常见问题种类30

贴干膜：贴膜机将干膜通过压辘与铜面附着，同时撕掉一面的保护膜。干膜铜板热辘保护膜制作流程（内层图像转移）31

冲孔的原理：是利用CCD对目标点做定位及对焦，通过冲针的作用冲出所需孔位，给予后工序的光学检查及排板工序使用。

冲孔的精度要求：一般冲孔的精度要求为：小于或等于2mil。

冲孔板的图例：TargetholePunchinghole制作流程（OPE）32制作流程（AOI检查）

AOI------AutomaticOpticalInspection自动光学检查仪.该机器原理是利用铜面的反射作用使板上的图形可以被AOI机扫描后记录在软件中,并通过与客户提供的数据图形资料进行比较来检查线路缺陷的一种机器。33黑氧化/棕化的目的首先是粗化内层板的铜面，然后生成一层氧化铜（黑氧化）或有机金属膜（棕化），以提高压合后的抗剥强度，使半固化片对铜的表面有较大的粘合力。另外一个作用是防止铜面直接接触环氧树脂，因其在高温高压下会产生水分而降低结合力。制作流程（黑氧化/棕化工序）34制作流程（黑氧化/棕化工序）

黑氧化/棕化的作用：

处理前

黑氧化后

棕化后

35--表面比较--单黑氧化铜面棕化36水平棕化工艺的定义：通过水平化学生产线处理产生一种均匀，有良好粘合特性的有机金属层结构，使内层粘合前铜层表面受控粗化，用于增强内层铜层与半固化片之间压板后粘合强度的一种严格的适于制造高质量多层线路板的工艺技术。水平棕化工艺的优点：工艺简单、容易控制；棕化膜抗酸性好，不易出现粉红圈故障；生产制板质量稳定一致。制作流程（黑氧化/棕化工序）37工艺简介：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。制作流程（排压板工序）38

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。制作流程（排压板工序）39TopPlate

KraftPaperSeperatorKraftPaperCarrierPlatePCBPrepregCopperfoil制作流程（排压板工序）Masslamination大量无销钉层压方式:40

Masslamination大量无销钉层压方式:是指直接用铜箔与板固化片与内层基板压合的大批量层压方式。该方式操作简单快捷，产量大的特点。缺点是只对四层板适用。对于高于四层以上的板时，需要采用内层预先用铆钉铆合后与Masslamination相结合的方式。

制作流程（排压板工序）41

KraftPaperSeperatorKraftPaperBottomfixturePCBPrepregCopperfoilTopfixtureTopPlateCarrierplatePin内层板单元大小制作流程（排压板工序）Pinlamination42从以上图中可以看出：用Pin—Lamination的方式，需要在内层板、铜箔、半固化片上开出同样形状的工具孔，而且在所有相关工具上开孔：上下夹具板、所有分割钢板。而多种多样的Project会产生板尺寸的多样性，决定了工具的多样性、复杂性。

制作流程（排压板工序）43制作流程（排压板工序）PCB压板厚度计算方法指引：对于图一的情况，用公式一计算：公式一：

其中：H—表示压板后介电层厚度估计值。

X—表示所用半固化片压制敷铜板的层压厚度的平均值。

h—表示基材的底铜厚度0.5oz:0.6-0.7mil1oz:1.2-1.414mil2oz:2.5-2.8mila%—表示对应面的铜面密度。HHh线路44制作流程（排压板工序）对于图二的情况，用公式二计算：公式二：

其中：H1—表示压板后中间介电层厚度估计值。

X—表示所用半固化片压制敷铜板的层压厚度的平均值。

h1—表示基材一个面的底铜厚度。

h2—表示基材另一个面的底铜厚度。

a%—表示对应于h1面的铜面密度。

b%—表示对应于h2面的铜面密度。HH1hHh1h245

无尘排板室要求：无尘要求：粉尘数量小于100K

粉尘粒度：小于0.5m

空调系统：保证温度在18-22°C，相对湿度在50-60%

风淋系统：进出无尘室有风淋清洁系统，防止外界的粉尘进入无尘室内。地面回风系统：由于排板房内经常会有半固化片粉尘掉在地上，人走过时会带动粉尘传播，影响压板板面品质。所以有些公司采用地面回风系统，将掉在地上的粉尘同过回风系统过滤掉。制作流程（排压板工序）46表面缺陷压板缺陷分析47压板缺陷分析48压板缺陷分析49压板缺陷分析整体缺陷50整体缺陷缺陷分析51压板中的一个主要缺陷：对位不正（misregistration）

压板为何会出现对位不正?

造成对位不正的原因有以下几点:A.压板时,树脂流动造成内层板滑移,引起多层板层与层之间对位不正。

B.多层板钉板时会出现层与层之间对位不正。

C.多层板压板时板料胀缩不一致,导致层间对位不正。

D.在进行图像转移时也会出现对位不正.这就不是压板造成的缺陷了。缺陷分析52如何解决对位不正的问题呢？

A.对于压板滑移造成的对位不正,应该从以下几点考虑：

1.压板程序中设定的操作压力过大,应该减小压力。

2.排板时应选用较低树脂流量的PREPREG。

3.钉板时可以适当增加鸡眼钉的数量,钉板会阻止滑移。

B.对于钉板造成大的对位不正,从以下两点考虑：

1.2/3与4/5面的啤孔标粑(OPE标粑)不一致,应从菲林图像转移上找原因。

2.注意钉板操作的打钉方向垂直向下,不能倾斜用力,造成钉歪板。

3.叠板中使用半固化