pcb工艺流程设计规范

PCB生产工艺流程 第2页主要内容 1、PCB的角色 2、PCB的演变 3、PCB的分类 4、PCB流程介绍第3页1、PCB的角色PCB的角色： PCB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 ，组装成一个具特定功能的模块或产 品。所以PCB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，最先被怀疑往往就 是PCB，又因为PCB的加工工艺相对复杂 ，所以PCB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)PCBPCB的解释的解释： Printed circuit boardPrinted circuit board； 简写：简写：PCBPCB 中文为：印制板中文为：印制板 （1 1）在绝缘基材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或由两者结合而成的）在绝缘基材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或由两者结合而成的 导电图形，称为印制电路。导电图形，称为印制电路。 （2 2）在绝缘基材上，提供元、器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。）在绝缘基材上，提供元、器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。 （3 3）印制电路或者印制线路的成品板称为印制电路板或者印制线路板，亦称印制）印制电路或者印制线路的成品板称为印制电路板或者印制线路板，亦称印制 板。板。第4页1.早於1903年Mr. Albert Hanson（阿尔伯特.汉森）首创利用“线路 ”(Circuit)观念应用于电话交换系统上。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。 如下图：2. 到1936年，Dr Paul Eisner（保罗.艾斯纳）真正发明了PCB的制作技 术，也发表多项专利。而今天的加工工艺“图形转移技术（photoimagetransfer) ，就是沿袭其发明而来的。 图2、PCB的演变第5页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办法,来简单介绍PCB的分类以及它的制造工艺。 A. 以材料分 a. 有机材料 酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT等皆属之。b. 无机材料 铝基板、铜基板、陶瓷基板等皆属之，主要取其散熱功能。 B. 以成品软硬区分 a. 硬板 Rigid PCB b. 软板 Flexible PCB 见图1.3 c. 软硬结合板 Rigid-Flex PCB 见图1.4 C. 以结构分 a. 单面板 见图1.5 b. 双面板 见图1.6 c. 多层板 见图1.7 3、PCB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PCB工艺介绍的引线，选择其中的图形电 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：A、内层线路C、孔金属化D、外层干膜E、外层线路F、丝印H、后工序B、层压钻孔G、表面工艺第8页A、内层线路流程介绍流程介绍: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压膜曝光DES开料冲孔第9页内层线路-开料介绍开料(BOARD CUT): 目的: 依制前设计所规划要求,将基板材料裁切成工作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/H;1oz/1oz;2oz/2oz等种类注意事项: 避免板边毛刺影响品质,裁切后进行磨边,圆角处理。 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，以避免翘曲等问题。第10页前处理(PRETREAT):目的:去除铜面上的污染物，增加铜 面粗糙度,以利於后续的压膜 制程主要消耗物料：磨刷铜箔绝缘层前处理后 铜面状况 示意图内层线路-前处理介绍第11页压膜(LAMINATION): 目的:将经处理之基板铜面透过热压方式 贴上抗蚀干膜 主要生产物料:干膜(Dry Film)工艺原理：干膜压膜前压膜后内层线路压膜介绍压膜第12页曝光(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：白色透光部分发生光聚合反应, 黑色 部分则因不透光,不发生反应，显影时发 生反应的部分不能被溶解掉而保留在板 面上。UV光曝光前曝光后内层线路曝光介绍第13页显影(DEVELOPING):目的: 用碱液作用将未发生化学反应之干 膜部分冲掉主要生产物料:K2CO3 工艺原理：使用将未发生聚合反应之干膜冲掉 ,而发生聚合反应之干膜则保留在 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，会与弱碱反应使成 为有机酸的盐类，可被水溶解掉， 显露出图形显影后显影前内层线路显影介绍第14页蚀刻(ETCHING):目的:利用药液将显影后露出的铜 蚀掉,形成内层线路图形 主要生产物料:蚀刻药液 (CuCl2)蚀刻后蚀刻前内层线路蚀刻介绍第15页去膜(STRIP):目的:利用强碱将保护铜面之抗蚀 层剥掉,露出线路图形主要生产物料:NaOH去膜后去膜前内层线路退膜介绍第16页 冲孔:目的: 利用CCD对位冲出检验作业之定位孔及铆钉孔主要生产物料:钻刀内层线路冲孔介绍第17页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则 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。内层检查工艺LONG WIDTH VIOLATIONNICK SPROTRUSI ONDISHDOW NFINE OPENSURFACE SHORTWIDE SHORTFINE SHORTSHAVED PAD SPACING WIDTH VIOLATIONPINHOLENIC KOVERETCHEDPADCOPPER SPLASHMISSING PADMissing JunctionMissing Open第18页B、层压钻孔流程介绍流程介绍:目的：层压：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。 钻孔：在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔。棕 化铆 合叠 板压 合后处理钻 孔第19页棕化:目的: (1)粗化铜面,增加与树脂接触表面积 (2)增加铜面对流动树脂之湿润性 (3)使铜面钝化,避免发生不良反应 主要生产物料:棕化液MS100 注意事项: 棕化膜很薄,极易发生擦花问题,操作时需注意操作手势层压工艺棕化介绍第20页 铆合 目的:(四层板不需铆钉) 利用铆钉将多张内层板钉在一起,以避 免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/P2L3L4L5L铆钉层压工艺铆合介绍第21页 叠板:目的:将预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2）Layer 1Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Layer 6层压工艺叠板介绍2L3L4L5L第22页 压合:目的: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层压工艺压合介绍第23页后处理:目的: 对层压后的板经过磨边;打靶;铣边等工序进行初步的外形处理以便后 工序生产品质控制要求及提供后工序加工之工具孔。主要生产物料:钻头;铣刀层压工艺后处理介绍第24页钻孔: 目的:在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔主要原物料:钻头;盖板;垫板 钻头:碳化钨,钴及有机粘着剂组合而成 盖板:主要为铝片,在制程中起钻头定位;散热;减少毛头;防压力脚压伤 作用 垫板:主要为复合板,在制程中起保护钻机台面;防出口性毛头;降低钻 针温度及清洁钻针沟槽胶渣作用钻孔工艺钻孔介绍铝盖 板垫板钻头墊木 板鋁板第25页 流程介绍去毛刺 (Deburr)去胶渣 (Desmear)化学铜 (PTH)一次铜 Panel plating 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。C、孔金属化工艺流程介绍第26页 去毛刺(Deburr):§ 毛刺形成原因:钻孔后孔边缘未切断的铜丝及未切断的玻璃布§ 去毛刺的目的:去除孔边缘的毛刺,防止镀孔不良§ 重要的原物料：磨刷沉铜工艺去毛刺除胶渣介绍 去胶渣(Desmear):§ 胶渣形成原因: 钻孔时造成的高温的过玻璃化转变温度(Tg值),而形成融熔态,产生胶渣§ 去胶渣的目的:裸露出各层需互连的铜环，另膨松剂可改善孔壁结构，增强电镀铜附著力。 § 重要的原物料：KMnO4(除胶剂)第27页 化学銅(PTH)§ 化学铜之目的: 通過化学沉积的方式时表面沉积上厚度为20-40微英寸的化学铜。 §孔壁变化过程：如下图§化学铜原理：如右图PTH沉铜工艺化学铜介绍第28页 一次铜§ 一次铜之目的: 镀上200-500微英寸的厚度的铜以保护仅有20-40 micro inch厚度的化学铜不被后制程破坏造成孔破。 § 重要生产物料: 铜球 一次銅电镀工艺电镀铜介绍第29页 流程介绍:前处理压膜曝光显影 目的:§ 经过钻孔及通孔电镀后,内外层已经连通,本制程制作外层干膜,为外层线路的制作提供图形。D、外层干膜流程介绍第30页 前处理:§ 目的:去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度,以利于压膜制程§ 重要原物料：磨刷外层干膜前处理介绍 压膜(Lamination):§ 目的: 通过热压法使干膜紧密附著在铜面上.§ 重要原物料：干膜(Dry film)Photo Resist第31页 曝光(Exposure):§目的: 通过图形转移技术在干膜上曝出所需的线路。§ 重要的原物料：底片乾膜 底片UV光外层干膜曝光介绍V光第32页 显影(Developing):§目的: 把尚未发生聚合反应的区域用显像液将之冲洗掉,已感光部分则因已发生聚合反应而洗不掉而留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜.§主要生产物料：弱碱(K2CO3)一次銅乾膜外层干膜显影介绍第33页 流程介绍:二次镀铜退膜线路蚀刻退锡 目的:§ 将铜厚度镀至客户所需求的厚度。§ 完成客户所需求的线路外形。镀锡E、外层线路流程介绍第34页 二次镀铜: § 目的:将显影后的裸露 铜面的厚度加后,以达到客 户所要求的铜厚 § 重要原物料：铜球乾膜二次銅外层线路电镀铜介绍 镀锡: § 目的:在镀完二次铜的 表面镀上一层锡保护，做为 蚀刻时的保护剂。 § 重要原物料：锡球乾膜二次銅保護錫層第35页退膜: §目的:将抗电镀用途之干膜以药 水剥除 §重点生产物料：退膜液(NaOH)线路蚀刻: §目的:将非导体部分的