PCB制程简介培训课件

PCB制程简介主要内容一、PCB的作用二、PCB的分类三、PCB的制作流程及工艺四、PCB常见缺陷五、化镍金镀层的焊接机理六、二个常见问题的探讨2PCB制程简介PCB的功能提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。PCB的角色在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色。简而言之：支撑、互连、功能化因此当电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。一、PCB的作用3PCB制程简介以成品软硬区分

刚性板RigidPCB挠性板FlexiblePCB见左下图刚挠结合板Rigid-FlexPCB见右下图二、PCB分类4PCB制程简介

以结构分

a.单面板见左下图b.双面板见右下图PCB分类5PCB制程简介c.多层板见下图PCB分类6PCB制程简介内层制作外层制作三、PCB制作方法7PCB制程简介BlackOxide(OxideReplacement)黑氧化(棕化）Laying-up/Pressing排板/压板InnerDryFilm内层图形转移InnerEtching(DES)内层蚀刻InnerBoardCutting内层开料AOI自动光学检测内层制作流程8PCB制程简介

Pressing压板Drilling钻孔PTH/PP沉铜/板电DryFilm干菲林Exposure

曝光PatternPlating图电Developing显影PlatingTin镀锡StripFilm褪菲林StripTin褪锡WetFilm湿绿油HAL 喷锡外层制作流程9PCB制程简介4层板CopperFoilLaminateLayer1Layer2Layer3Layer4Pre-preg层压10PCB制程简介钻孔方式：机械、激光孔的类型：通孔、盲孔、埋孔钻孔盲孔埋孔通孔11PCB制程简介沉铜原理 为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性,所以进行化学镀铜即沉铜.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.目的 用化学方法使线路板孔壁/板面镀上一层薄铜，使板面与孔内成导通状态。PlatingThroughHole-沉铜12PCB制程简介PanelPlating板面电镀PTH孔内沉铜PTH孔内沉铜PanelPlating板面电镀板料沉铜/板面电镀剖面图PlatingThroughHole-沉铜13PCB制程简介图像转移的目的 经钻孔及通孔电镀后,内外层已连通,本制程再制作外层线路,以达到导电性的完整，形成导通的回路。外层图像转移14PCB制程简介图形电镀的目的 增加孔壁及线路的铜导体的厚度，满足设计的要求。以及镀上抗蚀刻层。

图形电镀在图象转移后进行的,该铜镀层可作为锡铅合金(或锡)的底层,也可作为低应力镍的底层。PanelPlating–图形电镀15PCB制程简介蚀刻的原理将覆铜箔基板上不需要的铜，以化学反应方式将不要的部分铜予以除去，使其形成所需要的电路图形。Etching–蚀刻16PCB制程简介AfterEtching蚀刻后Etching–蚀刻17PCB制程简介阻焊膜（湿绿油）定义 一种保护层，涂覆在印制板不需焊接的线路和基材上。目的 防止焊接时线路间产生桥接，同时提供永久性的电气环境和抗化学保护层。SolderMask-绿油18PCB制程简介19PCB制程简介元件字符 提供黄，白或黑色标记，给元件安装和今后维修印制板提供信息。字符（白字）20PCB制程简介ComponentMark-白字21PCB制程简介表面涂覆的几种工艺22PCB制程简介表面涂覆的特性比较23PCB制程简介热风整平（即喷锡）喷锡HotAirSolderLevelling喷锡24PCB制程简介设备:电测仪、飞针测试仪(用于检查样板,有多少short、open).例如：O-1:275-382表示第275点与第382点之间开路。

S+1:386+1257表示第386点与第1257点之间短路。E-Test电测试25PCB制程简介HDIPCB的结构及制作方法HDI的结构：2+4+2型26PCB制程简介四、PCB常见缺陷1.线路缺点短路、断路、线路缺口、线细、针孔、间距不足、铜渣、铜粗等等27PCB制程简介2.表面镀层缺陷镀层结合力不足（3M胶带检测）焊接后掉器件、镀层空隙、镀层剥落焊接层氧化，影响可焊性及结合力可靠性（耐环境性能）差镀层变色或污染影响可焊性镀层厚度不足或不均等。OSP：造成铜面氧化（特别是多次回流焊），影响可焊性ENIG：焊接结合力不足28PCB制程简介3.介质层（绝缘层）的缺陷基板空隙、白斑、变色、异物污染引起焊接时爆板刮痕、缺口等。导致电绝缘性能下降29PCB制程简介4.阻焊层（绿油层）缺陷针孔、跳印、厚度不均或不足、剥落、龟裂、变色等粘焊料、绝缘性能下降、耐环境性能下降（不能对线路起到保护作用）30PCB制程简介5.孔的缺陷镀层厚度不足或不均等镀层空洞、针孔镀层裂纹焊接后镀层开裂引起电性能下降可靠性下降31PCB制程简介五、化镍金镀层的焊接机理BAG球垫ENIG处理面上形成锡膏焊点32PCB制程简介化镍表面已生成Ni3Sn4的良好焊接所得的5K倍及20K倍画面

焊料交界处，确已出现参差不齐组成为Ni3Sn4的一层良性IMC33PCB制程简介

黄金熔入液锡中形成漂浮的IMC并脱离化镍表面Ni3Sn4层之瞬间画面

34PCB制程简介化镍表面虽已生成Ni3Sn4层,但黄金层却尚未全部脱离，以致脆性较高强度不佳此乃热量不足之故。35PCB制程简介6.1爆板1厚铜多层板的爆裂无铅焊接由于热量大幅上升(温度攀高、时间拉长）对多层板的危害舆爆板堪称与“次”俱增，回焊中高多屠厚板之所以容易爆裂，其主要原因是:(1)板材耐强热的特性(例如T288>5min)尚未达多次无铅回焊之要求。(2)回焊过程中之TAL(TimeAboveLiquidous焊锡熔点以上的时间)约在60-120秒(早已超过Tg）。此种状况早已使得板材树脂，由α1的玻璃态转入到α2的橡胶态，α1之Z膨涨在50-60ppm之间，α2升5-6倍而达到250ppm以上。37PCB制程简介

（3）无铅回焊过程中，急速升温时将造成传热不良，使绝缘板材的内外温差太大，于是内外热膨胀不均，将导致表层的涨裂。一般多层板下游常规组装至少要经过2次SMT回焊，任何额外增焊的次数都会造成板材极大的伤害。凡发生此等过度强热摧残者，均可由踢膏焊点的IMC厚度与铜垫受损下凹程度而得知。38PCB制程简介厚铜高多层板，由于铜材、树脂与玻璃纤维CTE不同，加上外热内传速率很慢下，一旦回焊曲线中加热太快或回焊次数超出峙，均将造成表层的迸裂。39PCB制程简介高密度互连HDI手机板多次回焊造成爆板40PCB制程简介

可清楚见到回焊次数太多以致Cu6Sn5长得太厚的画面。41PCB制程简介楔形孔破造成爆板42PCB制程简介厚板深孔环形铜薄容易断孔43PCB制程简介电镀孔铜与基板品质不良的影响1.压合后树脂的聚合度是否已到位?(ΔTg<3℃)；2.吸水率是否太高?3.PCB电踱铜本身的延伸率>15%?常规PTH之孔铜不但厚度要>0.8mil，而且还要均匀，避免因孔壁粗糙而出现如蛇状之曲折蜿蜒，以减少被Z膨涨拉断的机会。44PCB制程简介6.2空洞1)空洞的形成与应对锡膏由重量比88-90%的焊锡合金小球与10-12%的有机辅料所组成，但二者的体积比几乎是各占一半。因而在强热形成焊点时，正常情况下比重较轻的有机物会脱离焊点。然而一旦焊点外表固化，致使内部有机物来不及逃离时，被裂解成气体而停留在焊点之内，形成空洞(Voiding）。不幸一旦锡膏吸水后，情况将更为糟糕。45PCB制程简介

46PCB制程简介(2)源自表面处理的空洞电路板表面处理也是焊点空洞的成因之一，当皮膜容易活化容易沾锡者，其空洞就会减少。如裸铜表面已发生氧化，当助焊剂无法活化时，即出现多洞现象。至于OSP与I-Ag其本身之有机薄膜也很容易生气成洞。47PCB制程简介

(3)锡粉与助焊剂遭氧化而形成空洞；(4)板面焊盘拒锡而成空洞（即可焊性差）；(5)锡膏吸水形成大洞(6)助焊剂活性的影响:当助焊剂的活性剂(Activator)较多较强时，则空洞反而会变少。原因可能是因活性很强时，则待焊介面处的还原作用将会顺利进行而使得缩锡