pcb生产过程与技术

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技术（THT）的PCB概况⑴通孔的作用。电气导通（连接）作用。支撑元器件作用。即元器件的引脚是穿过通孔而焊接起来的，为了保证自动插装和焊接的可靠性，因而限制了元器件引脚尺寸和通孔直径尺寸不能太小，一般停留在φ0.8mm左右。⑵高密度化方向。缩小线宽/间距（L/S）。这一阶段L/S的高端产品达到0.1mm（但大多数为0.3∽0.2mm）。增加层数。最多达到64层，计划为≥100层，但是孔化、特别是电镀十分困难。⑶表面涂（镀）覆。电镀Au或电镀Ni/Au，松香基助焊剂等。3.2表面安装技术（SMT）的PCB概况表面安装技术的出现，给PCB工业带来了天翻地覆的变化。3.2.1主要特点。⑴导通孔的作用。它仅起电气互连作用，这意味着：①只要保证电气互连质量，导通孔直径可尽量小；②即使把导通孔堵塞起来也行。⑵PCB成品共面性要求。这意味着：①PCB翘曲度应尽量小，要求由1%→0.7%或0.5%，甚至更小；②连接盘（焊盘）的共面性高。3.2.2高密度化方向。主要是导通孔的迅速缩小和结构变化。⑴导通孔迅速走向微小化，并由数控（机械）钻孔走向激光钻孔。导通孔直径由0.8→0.5→0.3→0.2→0.15→0.10（mm）。导通孔数控钻孔方法的改进:①数控钻床主轴转速由6万转/分→8万转/分→10∽12万转/分→16∽18万转/分→25万转动/分等。②由整个主轴转动改为夹钻头系统转动，动能大大减小，明显降低震动性，提高了钻孔定位精度和质量。③台面由丝杠移动改为线性马达，移动更快速，既降低了磨损又提高了稳定性。④改变了了钻头组成与结构，减小WC颗粒直径（由2∽3µm→0.2∽0.3µm，甚至更小）。⑵激光钻孔的迅速发展。①红外激光钻孔。②UV激光钻孔。③混合激光钻孔。各种钻孔方法适用范围如下：钻孔直径Φ0.8→ф0.5→φ0.3→ф0.2→ф0.15→φ0.10→φ0.05mm←------数控钻孔---------------→←---红外激光-----→←--UV激光---→⑶埋/盲空孔结构的出现。①埋/盲孔结构。②不连接的层之间没有导通孔，不设隔离盘，缩短导线和孔深，提高布线自由度。③PCB提高密度至少1/3以上。④改善电气性能。⑷盘内孔（HIL或HIP）结构的诞生。①由“狗骨”结构改为盘内连接结构。②达到缩短连线，提高密度，改善电气性能等。3.2.3板面平整度由于元器件是贴装在PCB表面上，不仅要求整体板面有平整度，而且连接盘（焊盘）这样共面性。⑴PCB翘曲度要求越来越小，从1.0%→0.7%→0.5%，甚至更小。⑵连接盘要有好的共面性。由HAL（或HASL）→OSP、化学镀Ni/Au、Ag、Sn等。3.2.4PCB表面涂（镀）覆PCB表面涂（镀）覆是指保护性和可焊性涂（镀）覆两部分。⑴保护性涂（镀）覆。这是指PCB非焊接部分的常规性保护与字符。阻焊膜（剂）涂覆。它起到“一阻三防”的作用：“一阻”即阻（防）止PCB在焊接时焊料的污染与桥接作用；“三防”即在PCB长期使用过程中起到防污染、防霉变和防潮湿等作用。字符涂覆。它起到元器件安装位置和便于维修的作用。⑵可焊性涂（镀）覆。这是指保持或形成PCB连接（焊接）盘表面可焊性的涂（镀）覆层。如HAL、OSP、电镀Ni/Au、化学Ni/Au、化学Ag、化学Sn等。热风（焊料）整平。它是把PCB在制板浸入熔化的Sn/Pb焊料中，然后拉出经热风吹去（控制厚度）多余的焊料。由于可焊性好，它在PCB可焊性涂覆中曾达到90%以上。但随着SMT技术和高密度化的发展，目前已下降到50%以下，还会继续下降下去。主要原因有如下几个方面。ⅰSn/Pb焊料表面张力太大，随着焊盘直径缩小（即高密度化），涂覆的焊料表面形成“龟背”状态，从而影响焊接可靠性。ⅱSn/Pb焊料很薄时，如≤2µm则会形成不可焊的Cu3Sn2表面层。有机可焊性保护剂（OSP）。它是一种耐热有机（烷基苯并咪唑类）化合物，大约300℃才会分解，它能与连接盘新鲜铜表面络合形成厚度为0.3∽0.5µ电镀镍/金。这是在焊盘表面先镀镍后再镀金的可焊性镀层。ⅰ镍层为阻挡（隔离）层，其厚度为3∽5µm（原为5∽7µm），阻止铜/金之间互相扩散（影响可靠性）。ⅱ电镀金层。其厚度应由使用条件或特征来决定。插头（金手指）镀金。由于是反复使用插拔，金层不仅要求耐磨（镀硬金），而且要求有较大的厚度（目前规定应大于0.5µm）。焊接用镀金。由于焊接是在镍表面进行，金层是为了保护新鲜镍表面（不被氧化）的，所以金层在保证镍表面不氧化条件下，金层应越薄越好。这不仅可降低成本问题，更重要的是保证焊点可靠性（焊点的焊料中金的含量≥3%时，焊点容易脆断）问题。金属丝（WB）焊接用镀金。由于金属丝（金丝或Al丝等）是直接焊接在金层上的，因此要求有较厚的金层，一般应≥0.5µm。由于电镀镍/金的电镀分散能力差，镀层厚度不均匀，成本也高，所以采用此方法越来越少了。④化学镀镍/金。利用氧化/还原的化学方法沉积镍层厚度3∽5µm，然后再沉积金层厚度（由应用条件来决定）。由于采用化学沉积，因而镀层均匀。目前化学镀镍/金已迅速取代电镀镍/金。其中化学镀镍工艺控制较难，应特别注意。⑤化学镀银。由于“绿色”环保要求，无铅焊料与焊接便摆在日程上来了，因此，与焊料相对应的化学镀银或化学镀锡等开发和使用起来了。化学镀银是PCB连接盘上化学沉积一层厚度为0.05∽0.5µm。为了防止银层腐蚀和银迁移，在化学镀液中加入特种添加剂，使镀层中含有1∽3%的耐热有机物，可经得起多次焊接过程。但化学镀液中Cl+离子含量应小于5ppm；避免与卤化物接触，否则会使表面发黄，影