印制电路技术基础

1、印制电路技术基础印制电路技术基础 孙俊杰孙俊杰 2008072520080725内容概要内容概要印制电路板的功能和地位印制电路板的功能和地位（5min）印制电路板的分类印制电路板的分类（5min）印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍（5min）印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述（5min）常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程（90min）印制电路板常用术语介绍印制电路板常用术语介绍（15min）印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用计量单位介绍（10min）Q/A（20min）印制电路板的功能和地位印制电路板的功能和地位印制电路板，即印制电路板，即The Printed Cir

2、cuit BoardThe Printed Circuit Board，简写简写PCBPCB。发展历史：发展历史：印制电路概念于印制电路概念于19361936年由英国年由英国EislerEisler博士提出，且首创了铜箔腐蚀法工博士提出，且首创了铜箔腐蚀法工艺；在二次世界大战中，美国利用该工艺技术制造印制板用于军事电子装置中，艺；在二次世界大战中，美国利用该工艺技术制造印制板用于军事电子装置中，获得了成功，才引起电子制造商的重视；获得了成功，才引起电子制造商的重视；19531953年出现了双面板，并采用电镀工艺使两面导线互连；年出现了双面板，并采用电镀工艺使两面导线互连；19601960年出现

3、了多层板；年出现了多层板；19901990年出现了积层多层板；年出现了积层多层板；19901990年代末出现了埋置无源元件板。年代末出现了埋置无源元件板。印制电路板的主要功能：印制电路板的主要功能：支撑电路元件和互连电路元件，即支撑和互连两大作用。支撑电路元件和互连电路元件，即支撑和互连两大作用。随着埋电容、埋电阻随着埋电容、埋电阻PCBPCB板的出现，也起电路元件的作用。板的出现，也起电路元件的作用。产业地位：产业地位：在电子元器件产品中印制板产值仅次于半导体集成电路产业而列第二位。在电子元器件产品中印制板产值仅次于半导体集成电路产业而列第二位。内容概要内容概要印制电路板的功能和地位印制电路

4、板的功能和地位印制电路板的分类印制电路板的分类印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程印制电路板常用术语介绍印制电路板常用术语介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板的分类印制电路板的分类印制板一般按三种方式分类：以用途分类，以基材分类，以结构分类。印制板一般按三种方式分类：以用途分类，以基材分类，以结构分类。按用途分：按用途分：工业类工业类( (交换机、基站）交换机、基站）、消费类（手机、电视机、消费类（手机、电视机、MP3MP3）、）、航空航天类航空航天类（火箭、导弹、空间站）（火箭、

5、导弹、空间站）按基材分：按基材分：环氧玻璃布板、聚四氟乙烯板、陶瓷基板、金属基板、酚醛纸基板环氧玻璃布板、聚四氟乙烯板、陶瓷基板、金属基板、酚醛纸基板按结构分：按结构分：刚性板（单面板、双面板、多层板、埋盲孔板）、挠性板（单面板、双刚性板（单面板、双面板、多层板、埋盲孔板）、挠性板（单面板、双面板、多层板）、刚挠结合板。面板、多层板）、刚挠结合板。内容概要内容概要印制电路板的功能和地位印制电路板的功能和地位印制电路板的分类印制电路板的分类印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程印制电路板常用术语介绍印制电路板常用术

6、语介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍基材分类：基材分类：单、双面单、双面PCBPCB用基板材料（覆铜箔层压板，简称为覆铜板，用基板材料（覆铜箔层压板，简称为覆铜板， 英文缩写为英文缩写为CCLCCL）；）；多层多层PCBPCB用基板材料（内芯薄型覆铜板、半固化片等）。用基板材料（内芯薄型覆铜板、半固化片等）。基材在基材在PCB中的作用：中的作用：基材担负着导电、绝缘和支撑三方面功能，且基材担负着导电、绝缘和支撑三方面功能，且PCBPCB的性能、质量、制造中的性能、质量、制造中的可加工性、制造成本、制造水平等，在很大程度上取决于基板材

7、料。的可加工性、制造成本、制造水平等，在很大程度上取决于基板材料。基材的结构：基材的结构：常用常用FR4FR4覆铜板包括以下几部分：覆铜板包括以下几部分：A A、玻璃纤维布玻璃纤维布 B B、环氧树脂环氧树脂 C C、铜箔铜箔内容概要内容概要印制电路板的功能和地位印制电路板的功能和地位印制电路板的分类印制电路板的分类印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程印制电路板常用术语介绍印制电路板常用术语介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述 电子设备的设计程序：电子

8、设备的设计程序：确定设备规格/产品功能/档次结构设计电路图设计印制板设计印制板制造装配/测试印制板设计：印制板设计：将电原理图（逻辑图）转换成线路图（电路图）。印制板设计考量因素：印制板设计考量因素：功能性（支撑/互连/电路元件）、可靠性、可加工性、经济性。设计中的技术因素：设计中的技术因素：板的结构类型（刚性/层数等）、基材的类型、外形尺寸、元器件布局、线路布设、表面涂覆方式。内容概要内容概要印制电路板的功能和地位印制电路板的功能和地位印制电路板的分类印制电路板的分类印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程印制电

9、路板常用术语介绍印制电路板常用术语介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用计量单位介绍常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程常规多层板流程（仅指图形电镀工艺）：常规多层板流程（仅指图形电镀工艺）：内层下料内层图形内层蚀刻冲定位孔内层检查棕化/黑化（配板）叠板层压钻靶标铣边钻孔沉铜加厚电镀外层图形图形电镀外层蚀刻阻焊印刷印字符表面涂覆（V刻）外形铣电测成品检验终审包装图形电镀工艺图形电镀工艺 Vs 掩孔蚀刻工艺：掩孔蚀刻工艺：碱性蚀刻 Vs 酸性蚀刻特殊工艺流程：特殊工艺流程：埋盲孔板：一次或多次内层钻孔、层压POFV板：塞孔电镀混压板：一种或多种基材混合设计在同一款PCB中。常规多层板的

10、工艺流程（常规多层板的工艺流程（1）内层图形加工介绍内层图形加工介绍内层图形流程：内层图形流程：前处理前处理压膜压膜曝光曝光DESDES裁板裁板裁板裁板(BOARD CUT):(BOARD CUT):目的目的: :依设计规划要求（MI）,将基板材料裁切成所需尺寸主要原物料主要原物料: :基板;开料锯片注意事项注意事项: :基板规格，如铜厚H/H;1oz/1oz;2oz/2oz、板厚经纬向常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（2）内层图形加工介绍内层图形加工介绍前处理前处理(PRETREAT):(PRETREAT):目的目的: :去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度,以利于后续的压膜制程主要

11、用料：主要用料：刷轮或硫酸双氧水或其它氧化剂压膜压膜: :目的目的: : 将经处理的基板铜面透过热压方式贴上抗蚀膜主要原物料主要原物料: :干膜(Dry Film)或湿膜 水溶性膜主要是由于其组成中含有机酸根，会与強碱反应使成为有机酸的盐类，可被水溶掉。 压膜前压膜前压膜后压膜后常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（3）内层图形加工介绍内层图形加工介绍曝光曝光(EXPOSURE):(EXPOSURE):目的目的: : 经UV光源作用将原始底片上的图像转移到感光底板上主要原物料主要原物料: :底片 内层所用底片为负片,即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,图形电镀

12、外层所用底片刚好与内层相反,底片为正片。UV光光曝光前曝光前曝光后曝光后常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（4）内层图形加工介绍内层图形加工介绍显影显影(DEVELOPING):(DEVELOPING):目的目的: : 用碱液将未发生化学反应的干膜部分冲掉主要原物料主要原物料: :NaNa2 2COCO3 3 将未发生聚合反应的干膜冲掉,而发生聚合反应的干膜则保留在板面上作为抗蚀保护层显影后显影后显影前显影前常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（5）内层图形加工介绍内层图形加工介绍蚀刻蚀刻(ETCHING):(ETCHING):目的目的: : 利用药液将显影后露出的铜蚀掉,形成内

13、层线路图形主要原物料主要原物料: :蚀刻药液(NaClO3和CuCl2)蚀刻后蚀刻后蚀刻前蚀刻前常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（6）内层图形加工介绍内层图形加工介绍去膜去膜(STRIP):(STRIP):目的目的: : 利用强碱将保护铜面的抗蚀层剥掉,露出线路图形主要原物料主要原物料: :NaOH去膜后去膜后去膜前去膜前常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（7）CCDCCD冲定位孔冲定位孔: :目的目的: : 利用CCD对位冲出后续层间定位用的定位工具孔（铆钉孔、销钉孔等）注意事项注意事项: : CCD冲孔精度直接影响层间对准度,故机台精度定期确认非常重要。全称为Automa

14、tic Optical Inspection，自动光学检测目的：目的：通过光学反射原理将图像回馈至设备，与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较，找出缺点位置常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（8）棕化棕化/ /黑化黑化: :目的目的: : (1)粗化铜面,增加与树脂接触的表面积 (2)增加铜面对流动树脂的湿润性 (3)使铜面钝化,避免发生不良反应 主要原物料主要原物料: :棕化/黑化药液配板（预定位）配板（预定位）目的目的: : 利用铆钉或热熔将多张内层板对位准确地钉在一起,以避免后续加工时产生层间滑移主要原物料主要原物料: :铆钉;P/P P/P(PREPREG):P/P(PREPRE

15、G):由树脂和玻璃纤维布组成,据玻璃布种类可分为1080;2116;7628等几种2L3L 4L 5L铆钉铆钉常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（9）叠板叠板: : 目的目的: : 将预叠合好之板叠成待压“三明治”形式Layer 1Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Layer 6Layer 1Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Layer 6铆钉定位铆钉定位销钉销钉/四槽定位四槽定位常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（10）层压层压目的目的: :通过热压方式将叠合板压成多层板主要原物料主要原物料: :牛皮纸;钢板牛皮纸的作用：牛皮纸的作

16、用：缓冲压力缓冲热传递速率隔离钢板隔离钢板压力压力牛皮纸牛皮纸承载盘承载盘热盘热盘可叠很多层可叠很多层常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（11）钻靶标、铣边钻靶标、铣边: :目的目的: : 经铣边、打靶、 磨边等工序对压合后的多层板进行初步外形处理，以便后工序品质控制及提供后工序加工用工具孔。主要原物料主要原物料: :钻头;铣刀钻靶标的作用：钻靶标的作用：为后工序提供定位孔，同时实现内层与外层之间的准确对位。常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（12）钻孔钻孔: :目的目的: : 在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔（非金属化）主要原物料主要原物料: :钻头钻头; ;盖板盖板;

17、 ;垫板垫板 钻头:碳化钨,钴及有机黏着剂组合而成 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铝盖板铝盖板垫板垫板钻头钻头常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（13） 去毛去毛刺刺( (Deburr):Deburr): 毛刺形成原因:钻孔后孔边缘的未切断的铜丝及未切断的玻璃布 目的:去除孔边缘的毛刺，,防止镀孔不良 重要的原物料：刷轮 去去钻污钻污( (Desmear):Desmear): 钻污形成原因: 钻孔时造成的高溫超过玻璃化转换溫度 (Tg温度),而形成融熔状

18、,产生胶渣 Desmear之目的:裸露出各层需互连的铜环，另膨松剂可 改善孔壁结构，增強电镀銅附著力。 重要的原物料：KMnO4(除胶剂)常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（14） 沉铜沉铜/ /化化学铜学铜( (PTH)PTH) 化学铜之目的: 通过化学沉积方式在孔内及板表面沉积上厚度為0.3-0.5微米的化学铜。 重要原物料： 活化钯，电镀液 加厚镀铜加厚镀铜加厚铜目的:镀上5um厚度的铜以保护仅有的0.5um厚度的化学铜不被后制程破坏造成孔断裂。 重要原物料:铜球（阳极）PTH一次銅一次銅常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（15）（图形电镀工艺下的）外层图形加工介绍（图形

19、电镀工艺下的）外层图形加工介绍外层图形流程：外层图形流程：前处理前处理压膜压膜曝光曝光显影显影前处理、压膜基本同内层图形前处理、压膜基本同内层图形 曝光曝光( (Exposure):Exposure): 目的目的: : 通过曝光转移在干膜上曝出客戶所需的线路 重要物料：重要物料：底片 外层所用底片与内层相反，为正片，底片黑色为线路，白色为底板(白底黑线) 白色的部分紫外光透射过去，干膜发生聚合反应，不能被显影液洗掉干干膜膜底片底片UV光光常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（16）（图形电镀工艺下的）外层图形加工介绍（图形电镀工艺下的）外层图形加工介绍 显显影影( (Developing

20、):Developing): 制制程目的程目的: : 把尚未发生聚合反应的区域用显像液将其沖洗掉,已感光部分则因已发生聚合反应洗不掉而留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜. 重要原物料：重要原物料：弱碱(Na2CO3)一次銅一次銅干膜干膜常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（17）图形电镀及外层蚀刻加工介绍图形电镀及外层蚀刻加工介绍图形电镀及外层蚀刻流程：图形电镀及外层蚀刻流程：镀铜镀铜剥膜剥膜线线路路蚀刻蚀刻去锡去锡镀锡镀锡图形电镀铜图形电镀铜: : 目的目的: :将显影后裸露铜面的厚度加厚,以达到客户所要求的最终铜厚，相对加厚镀铜属选择性镀铜。 重要原物料：重要原物料：铜球（阳极）干膜干

21、膜二次銅二次銅常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（18）图形电镀及外层蚀刻加工介绍图形电镀及外层蚀刻加工介绍 镀錫镀錫: : 目的目的: :在镀完铜的表面镀上一层锡，做为蚀刻时的保护剂 重要原物料：重要原物料：锡棒乾膜乾膜二次銅二次銅保护层保护层- -锡层锡层常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（19）图形电镀及外层蚀刻加工介绍图形电镀及外层蚀刻加工介绍去去膜膜: : 目的目的: :将抗电镀用途之干膜以药水剥除 重要原物料重要原物料: :去膜液（NaOH)线线路路蚀刻蚀刻: : 目的目的: :将非导体部分的铜蚀刻 重要原物料：重要原物料：蚀刻液(氨水)二次铜二次铜保护层保护层-

22、-锡层锡层二次铜二次铜保护层保护层- -锡层锡层底板底板常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（20）图形电镀及外层蚀刻加工介绍图形电镀及外层蚀刻加工介绍去锡去锡: : 目的目的: :将导体部分上面起保护作用的锡去除二次铜二次铜底板底板常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（21） 外层检验：外层检验： 通过检验的方式，將一些不良品挑出，降低制造成本 收集品质资讯，及时反馈，避免大量的异常产生与内层检验的不同点：有孔、板件为多层，检验项目更多。常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（22）丝印绿油丝印绿油( (Solder Mask)Solder Mask) 目的：目的： A.防焊

23、： 防止波焊时造成的短路，并节省焊锡用量 B.护板：防止线路被湿气、各种电解质及外来的机械力所伤害 C.绝缘：由于板子愈来愈小，线路间距愈来愈窄，所以对防焊漆绝缘性质的要求也越來越高 原理：影像转移原理：影像转移（同内层图形）主要原物料：油墨 流程：流程：预烘烤印刷前处理曝光显影后固化（烘烤）S/MS/M常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（23）前处理、曝光、显影基本同内层图形。前处理、曝光、显影基本同内层图形。油墨印刷油墨印刷 目的：目的：利用丝网上图案，将油墨准确的印刷在板子上。 主要原物料：主要原物料：油墨 常用的印刷方式：常用的印刷方式： A 丝网印刷型（Screen Prin

24、ting) B 喷涂型 (Spray Coating) C 滚涂型 (Roller Coating)预烘预烘( (Pre-baking)Pre-baking)目的目的: :赶走油墨内的溶剂，使油墨部分硬化，不致在进行曝光时粘底片。后固化（后固化（P Post Baking)ost Baking)使油墨内环氧树脂彻底硬化。常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（24）丝印字符（丝印字符（Component Mask)Component Mask) 目的：利于维修和识别 原理：印刷及烘烤 主要原物料：字符油墨 工艺方式：两面印，印一面烘烤后再印另一面并再烘烤。常规多层板的工艺流程（常规多层板的

25、工艺流程（25）表面涂覆（表面涂覆（Surface Finish)Surface Finish) 目的：提供里良好的焊接界面，提高焊接可靠性 几种表面涂覆工艺方式： A 化金 (Immersion Gold) ENIG：在铜面上利用置换反应形成一层 很薄的镍金层（厚度一般为2-5um) B 化锡（Immersion Tin) /化银（Immersion Silver) ：化学反应沉积。 C 喷锡 (Hot Air Solder Leveling) HASL：高温下的锡铅棒（63/37）均匀涂布。 D 抗氧化 （ Organic Solderability Preservatives）OSP:化

26、学沉积涂布有机物。常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（26）外形外形 目的：让板子裁切成客户所需规格尺寸 原理：数控铣床机械切割 主要原物料：铣刀成型后成型后成型成型成型前成型前常规多层板的工艺流程（常规多层板的工艺流程（27）电测试电测试 目的：目的：并非所有制程中的板子都是好的，若未将不良板区分出来，任其流入下制程，则势必增加许多不必要的成本。 电测的种类：电测的种类：A 专用型（dedicated)测试B 通用型（Universal on Grid)C 飞针测试（Moving probe)成品（外观）检验成品（外观）检验孔破、孔塞、露铜、异物、多孔/少孔、金手指缺点、文字缺点终审

27、抽检终审抽检 A 符合性项目：外形尺寸、各尺寸与板边、板厚、孔径、线宽、孔环大小、板弯翘、各镀层厚度 B 可靠性项目：焊锡性Solderability、线路抗撕拉强度 Peel strength、切片 Micro Section、S/M附着力 S/M Adhesion、Gold附着力 Gold Adhesion、热冲击 Thermal Shock、阻抗 Impedance、离子污染度 Ionic Contamination包装：包装：把制作完成的PCB通过密着或抽真空方式包装起来。内容概要内容概要印制电路板的功能和地位印制电路板的功能和地位印制电路板的分类印制电路板的分类印制电路板用基材介绍印制电路板用基材介绍印制电路板的设计概述印制电路板的设计概述常规多层板的工艺流程常规多层板的工艺流程印制电路板常用术语介绍印制电路板常用术语介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用计量单位介绍印制电路板常用术语介绍（印制电路板常用术语介绍（1）蚀刻因子（蚀刻因