PCB培训教材(三).ppt

Ⅰ. 印制电路板概述Ⅱ .印制电路板加工流程Ⅲ .印制板缺陷及原因分析Ⅳ .印制电路技术现状与发展印制电路板大 纲单面或双面板的制作都是在下料之后直接进行 非导通孔或导通孔的钻孔, 多层板则是在完成压 板之后才去钻孔钻孔加工钻咀组成材料主要有: A. 硬度高耐磨性强的碳化钨 (Tungsten Carbide ,WC) B.耐冲击及硬度不错的钴 (Cobalt)C.有机粘着剂. 钻孔加工a. 钻尖部份 (Drill Point)钻孔加工钻 FR4 的玻纤板时，则钻尖角为115 ° ~ 135 °, 最常用 为 130 ° 第一尖面与长刃之水平面所呈之夹面角约为 15°称为第一尖面角 (Primary Face Angle),第二尖面角则约为 30 °, 另有横刃与刃唇所形 成的夹角称为横刃角 (cheisel Edge Angle) 钻孔加工b. 退屑槽 (Flute) 钻咀的结构是由实体与退屑的空槽二者 所组成实体之最外缘上是刃筋, 使 钻 针实体部份与孔壁之间保持一小间隙以 减少发热其盘旋退屑槽 (Flute) 侧断面上与水平所 成的旋角称为螺旋角(Helix or Flute Angle)钻孔加工钻咀整体外形有四种形状: (1) 钻部与握柄一样粗细的 Straight Shank, (2) 钻部比主干粗的称为 Common Shank。

(3) 钻部大于握柄的大孔钻针 (4) 粗细渐近式钻小孔钻针 钻孔加工盖板 Entry Board(进料板) A. 盖板的功用有: a. 定位 b. 散热 c. 减少毛头 d. 钻头的清扫 e.防止压力脚直接压伤铜面 钻孔加工B.盖板的材料: 种类及优缺点 a. 复合材料- 是用木浆纤维或纸材,配合酚醛树脂当 成粘着剂热压而成的其材质与单面板之基材相似 此种材料最便宜 b. 铝箔压合材料─ 是用薄的铝箔压合在上下两层， 中间填去脂及去化学品的纯木屑 c. 铝合金板─ 5~30mil,各种不同合金组成,价格最贵 其品质标准必须:表面平滑,板子平整,没有杂质,油脂, 散热要好 钻孔加工垫板 Back－up board • 垫板的功用有：a.保护钻机之台面 ， b.防止出口性毛头(Exit Burr） c.降低钻咀温度 d.清洁钻咀沟槽中之胶渣 钻孔加工B.B.垫板材料种类材料种类：： ａ. 复合材料-其制造法与纸质基板类似，但以木屑为 基础，再混合含酸或盐类的粘着剂，高温高压下压 合硬化成为一体而硬度很高的板子. b. 酚醛树脂板（phenolic）─ 价格比上述的合板要贵一 些，也就是一般单面板的基材. c. 铝箔压合板─ 与盖板同 VBU垫板──是指Vented Back Up垫板，上下两面铝 箔中层为折曲同质的纯铝箔，空气可以自由流通其 间，一如石棉浪一样。

垫板要求:不含有机油脂,屑够软不伤孔壁,表 面够硬,板厚均匀,平整等钻孔加工钻孔作业条件 • 进刀速度(Feeds)：每分钟钻入的深度• 旋转速度(Speeds)：每分钟所旋转圈数 • 排屑量：每一转所能刺入的深度为其排屑量 钻孔加工排屑量高表示钻咀快进快出而与孔壁接触时间 短，反之排屑量低时,表示钻针进出缓慢与孔壁 磨擦时间增长以致孔温升高 设定排屑量高或低随下列条件有所不同: 1. 孔径大小 2. 基板材料 3. 层数 4. 厚度 钻孔加工高层板纵横比能力表机械钻孔能力表项目量产加工能力小批量加工能力最小钻孔孔 径0.2mm0.15mm孔径公差+0/-1mil+0/-1mil孔位置公差 ± 3mil± 3mil孔径及位置公差与组装工艺有直接关系钻孔加工钻孔质量 缺陷基材缺陷：分层、空洞、碎屑堆、钻污、松散纤维、沟槽、来福线质量缺陷钻孔缺陷：偏孔、多孔、漏孔、孔径错、断钻头、塞孔、未钻透孔内缺陷铜箔缺陷：分层、钉头：钻污、毛刺、碎屑、粗糙钻孔加工应用于孔径小于Φ 0.15mm盲孔的密度互 连板类型 • 横向激发气体激光(TEA) • 射频激发CO2 激光(RF) • UV二极管泵蒲固体激光 • 混合激光激光钻孔激光钻孔能力孔金属化目的 完成钻孔后即进行镀通孔(Plated Through Hole , PTH)步骤，其目的使孔 壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进行 金属化( Metalization ), 以进行后来之电 镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属 孔壁。

Scrubbing 磨板Rinsing 三级水洗Desmear 除胶渣Rinsing 三级水洗Puffing 膨胀Neutralize 中和Rinsing 二级水洗Degrease 除油Load Panel 上板孔金属化制作流程Rinsing 二级水洗Rinsing 二级水洗Catalyst 活化Pre-dip 预浸Rinsing 二级水洗Accelerator 促化Rinsing 一级水洗PTH 沉铜Micro-etch 微蚀(续）孔金属化磨板目的是去除披锋钻孔后未切断铜丝或未切断玻 纤的残留，其可能造成通孔不良及孔小孔金属化高锰酸钾法(KMnO4 Process): • 膨松剂(Sweller): a. 功能:软化膨松Epoxy，降低 Polymer 间的键结能，使KMnO4 更易咬蚀形成 Micro-rough 孔金属化B、除胶渣 (Desmear) Smear产生的原因: 由于钻孔时造成的高温Resin超过Tg值，而形 成融熔状，终致产生胶渣 Desmear的四种方法: 硫酸法(Sulferic Acid) 、电浆法(Plasma)、 铬酸法(Cromic Acid)、 高锰酸钾法 (Permanganate). 孔金属化b. 微蚀 Microetch 1. Microetching旨在清除表面之 Conditioner所形成的Film 。

2. 此同时亦可清洗铜面残留的氧化物孔金属化c. 预活化 Catalpretreatment 1. 为避免Microetch形成的铜离子带入Pd/Sn 槽， 预浸以减少带入 2. 降低孔壁的Surface Tension d. 活化 Cataldeposit 孔壁吸附了负离子团，即中和形成中和电性孔金属化e. 速化 Accelerator Pd胶体吸附后必须去除Sn，使Pd2+曝露，如此才能在未来无电解铜中产生催化作用形成化学铜 孔金属化f. 化学铜沉积Electroless Deposit利用孔内沉积的Pd催化无电解铜与HCHO作用, 使化学铜沉积 孔金属化常见缺陷： • 孔内无铜 • 铜层分离 • 塞孔 • 背光不良孔金属化板面电镀(Panel plating)非导体的孔壁经PTH金属化后，立即进行电镀铜制程, 其目的是镀上200~500微英吋以保护仅有20~40微英寸厚的化学铜被后制程破坏而造成孔破(Void)电镀Electroless copper 无电沉铜Base copper基铜Panel Plating Copper板面电镀铜电镀制程目的 经钻孔及通孔电镀后, 内外层已连通, 本制程制作外层线路, 以达电性的完整. 图像转移图像转移的工艺方法 • 网印图像转移成本低，但只能制作大于或等于0.2mm的印制导线。

• 光化学图像转移能制造分辨率高的清晰图像，一般可做到 0.1mm;薄型干膜可做到0.05mm光化学图像转移需使用光致抗蚀剂，能抵住蚀刻 液或电镀溶液浸蚀的感光材料图像转移制作过程：铜面处理→压膜→曝光→显像干膜成像法图像转移常见问题 • 穿孔 • 菲林碎 • 擦花图像转移菲林与板对位精度手工拍板：± 2mil 自动对位曝光机：±1mil图像转移图形电镀的目的铜线路是用电镀光阻定义出线路区，以电 镀方式填入铜来形成线路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 应力镍的底层电镀Rinsing 水洗Load Panel 上板Acid Dip 酸浸Rinsing 水洗Micro-etch 微蚀Sprinkle Rinsing 喷水洗Copper Electroplate 电镀铜Acid degreaging 酸性除油电镀Rinsing 水洗Acid Dip 酸浸Tin electroplate 电镀锡Drying 风干Un-load 下板电镀全板电镀与图形电镀工艺 的比较 全板电镀图形电镀 优 点•镀铜厚度分布均匀，适 合于 图形分布不均匀设 计的板 •易控制孔径公差，（如 压制孔） •流程简单 •易控制绿油厚度•适合做细幼线路的 板。

例如底铜为 1/2OZ）•蚀刻因子较全板电 镀工艺大缺 点•如底铜厚度较大，不适 合做细幼线路的板 •蚀刻因子较小•对图形分布不均匀 的 板，镀铜厚度相差 较大常见问题 • 烧板 • 电镀粗糙 • 塞孔 • 孔内无铜 • 渗镀 • 夹菲林电镀蚀刻 • 剥膜:将抗电镀用途的干膜以药水剥除 • 线路蚀刻:把非导体部分的铜溶蚀掉 • 剥锡(铅):最后将抗蚀刻的锡(铅)镀层除去蚀刻Striping 褪膜Etching 蚀刻Tin Striping 褪锡常采用金、铅锡、锡、等金属及油墨、干膜作抗蚀层制作过程蚀刻底铜厚度量产加工能力小批量加工能力 1/4OZ3/3mil2/2mil1/3OZ3/3mil2.5/2.5mil1/2OZ4/4mil3/3mil 1OZ5/5mil4/4mil 2OZ6/6mil5/5mil3OZ8/8mil7/7mil外层设计线粗/线（最小）蚀刻电气性能测试（AOI-自动光学检测/电测试）原理 一般业界所使用的自动光学检验有CCD及Laser两种；CCD AOI-利用卤素灯通光线，针对板面未黑化的铜面，利用 其反光效果，进行断、短路或缺陷的判读应用于黑化前的内 层或绿油前的外层。

Laser AOI -针对板面的基材部份，利用对基材（非铜面）反射 后产生的萤光（Fluorescences)在强弱上的不同，而加以判读 早期的Laser AOI 对“双功能”所产生的荧光不很强，常需加入 少许“萤光剂”以增强其效果，减少错误警讯电气性能测试电测种类与设备电测方式常见有三种：1.专用型(dedicated) 2. 泛用型(universal) 3.飞针型(flying probe)电气性能测试• 专用型(dedicated)测试专用型的测试方式之所以取为专用型，是因其 所使用的治具(Fixture)仅适用一种型号，不同型 号的板子就不能测试，而且也不能回收使用 （测试针除外）电气性能测试B. 泛用型(Universal on Grid)测试板子电测方式就是取一G10的基材做Mask， 钻满on grid的孔，只有在板子须测试的点才 插针，其余不插因此其治具的制作简易快 速，其针且可重复使用电气性能测试C. 飞针测试(Moving probe)•不须制作昂贵的治具，其理论很简 单仅须两根探针做X、Y、Z的移动来逐一 测试各线路的两瑞点•有CCD配置，可矫正板变翘的接触 不良。

•测速约10~40点不等电气性能测试目前制程大多为液态感光型，所以在此只介绍 液态感光作业其步骤如下所述：铜面处理 印墨 预烤 曝光 显影 后 烤上述为网印式作业，其它coating 方式如Curtain coating,Spray coating等有其不错的发展潜力阻焊常见问题： • 油墨不均 • 大铜面空泡 • 塞孔爆孔 • 喷锡后油墨剥离 • 预烤干燥不良 • 铜面氧化 • Under-cut 过大 • 孔内油墨 • 油墨锯齿 • 化金后防焊剥离阻焊是将板子完全浸入熔融态的锡炉中，液态 Sn/Pb表面则覆盖乙二醇类，当板子完全覆 盖锡铅后，接着经高压热风段将表面孔内多 余的锡铅吹除，并且整平附着于PAD及孔壁 的锡铅此热气的产生由空压机产生的高压空气，经 加温后，再通过风刀吹出其温度一般维持 在210~260℃喷锡喷锡。