PCB生产工艺技术培训教程课件

1、2010年 9月PCB生产工艺、设备与测试技术.（.） 专业提供企管培训资料.（.） 专业提供企管培训资料第1页，共80页。概 述电子产品制造电子工艺PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又 称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。SMT: SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mounted Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 第2页，共80页。概 述工艺的发展与过程 电子工艺研究的领域 电子整

2、机产品的生产过程分为两个方面：方面是指制造工艺的技术手段和操作技能，另一方面指产品在生产过程中的质量控制和工艺管理；材料 设备 方法和操作 第3页，共80页。材料包括电子元器件、导线类、金属、非金属概 述设备方法人力管理生产工具和生产设备生产工具和生产设备加工制造-设计制造管理，技术第4页，共80页。概 述电子工艺的特点： 涉及众多的科学技术领域； 形成时间较晚而发展迅速；第5页，共80页。第一章 电子元器件电子元器件及各种新材料对元器件的要求： 可靠性高 精确度高 体积小 性能稳定 符合使用环境条件 集成化 微型化 提高性能及改进结构.（.） 专业提供企管培训资料第6页，共80页。电子元器件

3、的特性参数特性参数一年用于描述电子元器件在电路中的电气功能，通常可以用该元器件的名称来表示。 伏安特性曲线（电子元器件） 试分析图1.1中（a） （b） （c） （d） （e）分别表述什么元器件？第7页，共80页。电子元器件的规格参数标称值额定值允许偏差电子元器件的特性参数第8页，共80页。表1.1 元件特性参数值标称系列规定了树枝标称系列，就大大减少了必须生产的元器件的产品种类，从而使生产厂家有肯呢个实习批量化，标准化的生产及管理。电子元器件的特性参数第9页，共80页。根据电路对元器件的参数要求，运行偏差分为： 双向偏差 单向偏差具体参考教材 P20 图1.2电子元器件的特性参数.（.） 专

4、业提供企管培训资料第10页，共80页。额定值极限值电子元器件的特性参数第11页，共80页。电子元器件的质量参数1 温度系数 温度每变化1，其数值产生的相对变化叫做温度系数，单位为1/。2 噪声电动势和噪声系数电子元器件的特性参数第12页，共80页。信噪比 定义为元件两端的外加信号功率与其内部产生的噪声功率之比。电子元器件的特性参数第13页，共80页。高频特性 一切电子元器件在工作在高频状态下时，都将表征出电抗特性，甚至一段很短的导线，其电感，电容也会对电路的频率产生不可忽略的影响。这种性质称为高频特性。电子元器件的特性参数.（.） 专业提供企管培训资料第14页，共80页。机械强度及可焊性 震动

5、 冲击 断裂 引线开焊等可靠性和失效率 指它的有效工作寿命，即它的正常完成某一特定电气功能的时间。 电子元器件的工作寿命结束，叫做失效。电子元器件的特性参数第15页，共80页。早期失效： 早期失效是很有害的，但又是不可避免的偶然失效：老化失效：电子元器件的特性参数第16页，共80页。失效率函数曲线参数好的，可靠性不一定高；参数差的，可靠性不一定低；电子元器件的特性参数.（.） 专业提供企管培训资料第17页，共80页。1.2 电子元器件的检验和筛选外观质量检验电气性能实用筛选第18页，共80页。1.3 电子元器件的命名与注册命名方法 用一个字母代表它的主称：R C L W 用数字或字母代表其它信

6、息。信号及参数在电子元器件上的标注 直标法 文字符号法 色标法第19页，共80页。1.4常用元器件简介电阻器电阻器的分类： 合金型薄膜型合成型第20页，共80页。1.2 电子元器件的检验和筛选第21页，共80页。1.4.6 半导体分立器件1 常用半导体分立器件及分类 普通二极管: 特殊二极管： 敏感二极管： 发光二极管。2 半导体分立器件的型号命名第22页，共80页。1.4.7 集成电路半导体集成电路用平面工艺（氧化，光刻，扩散，外延工艺）在半导体晶片上支撑的电路称为半导体集成电路。这种集成电路作为独立的商品，品种最多，应用最广泛，一般所说的集成电路就是指半导体集成电路。第23页，共80页。1

7、.4.7 集成电路集成电路的封装 按材料基本分为金属、陶瓷、塑料三类； 按引脚的形式：通孔插装式、表明安装式SMT就属于表面安装技术第24页，共80页。1.4.9 光电二极管发光二极管GaAs， GaAsP, GaP单向导电性.（.） 专业提供企管培训资料第25页，共80页。1.4.9 光电器件（液晶显示器）原理 液晶（liquid crystal）是一种物质状态，有人称为物质的第四态。这是一种在一定温度范围内，既有晶体所特有的各向异性的双折射性，又具有液体流动性的物质状态。利用液晶的电光效应和热光效应职称的显示器件叫做液晶显示器（Liquid crystal device, LCD）第26页

8、，共80页。液晶是不导电的；施加足够强的电场，会引起液晶分子改变原来的取向；液晶本身不发光，它借助自然光或外来光才能显示，并且外部光线越强，显示效果越好。1.4.9 光电器件（液晶显示器）第27页，共80页。液晶显示器的优点： 1）液晶显示器件的表面为平板型结构，能显著减少显示图像的是真。 2）功耗低，工作电压低（2-6V），工作电流小（几个uA/cm2）; 3)易于集成，体积小，由于液晶显示器件的功耗低，因此可以应用在元器件密度较大的场合； 4）显示信息量大； 5）寿命长； 6）无电磁污染，液晶显示器件工作时，不产生电磁辐射，对环境无污染。1.4.9 光电器件（液晶显示器）第28页，共80页

9、。缺点 1）机械强度差，易于损坏； 2）工作温度范围窄，一般为-10+60； 3）动态特性较差，相应时间和余辉时间长（ms级）；1.4.9 光电器件（液晶显示器）第29页，共80页。TFT(thin film transistor,薄膜晶体管)基本原理：由许多可以发出任意颜色光线的像素组成，控制各个像素，使之现实相应的颜色。 在TFT LCD只能够，采用背光技术。第30页，共80页。FTF 是在玻璃或塑料基板等非单晶片上（也可以在晶片上）通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必须的各种膜，通过对膜的加工，制作成大规模半导体集成电路。第31页，共80页。时TFT 特点： 大面积； 高集成度； 功能强

10、大； 低成本； 工艺灵活； 应用领域广泛；.（.） 专业提供企管培训资料第32页，共80页。1.4.10 电磁元件霍尔效应与霍尔元件霍尔效应：当磁场垂直作用在有电流流过的固体元件上时，在与电流方向和磁场方向都成直角的方向上将产生电动势，这种现象称为霍尔效应，所产生的电压称为霍尔电压。第33页，共80页。将一块半导体或导体材料，沿Z方向加以磁场，沿X方向通以工作电流I，则在Y方向产生出电动势，如图1所示，这现象称为霍尔效应。称为霍尔电压。第34页，共80页。实验表明，在磁场不太强时，电位差与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的厚度d成反比。霍尔元件: 利用霍尔效应将磁场强度转变为电压的敏感元件

11、，其特点是输出信号电压（霍尔电压）与磁场强度成正比，并可判断磁场的极性。第35页，共80页。第二章 SMT时代的电子元器件表面安装技术概述表面安装元器件 SMT元器件特点： （1） （2） 第36页，共80页。第二章 SMT时代的电子元器件SMT元器件的种类和规格： 1 无源表面安装元器件SMC 2 有源表面安装器件SMD 3 机电器件第37页，共80页。SMD集成电路 SMD集成电路按封装方式，分为：1）SO封装2）QFP封装3）LCCC封装4）PLCC封装.（.） 专业提供企管培训资料第38页，共80页。SMD的引脚形状（翼形，钩形，球形）无引脚有引脚大规模集成电路的BGA封装 球形引脚栅

12、格阵列第39页，共80页。SMD器件的封装发展与前瞻摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。 第40页，共80页。评价集成电路封装技术的优劣，一个重要的指标是： 芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。.（.） 专业提供企管培训资料第41页，共80页。集成电路DIP封装芯片载体封装BGA封装MCM封装第42页，共80页。2.3 微电子组装技术电子组

13、装技术的发展 常规电子组装技术（THT） 表面安装技术（SMT） 微电子组装（HIC,MCM,DCA） 微电子组装技术是目前迅速发展的新一代电子产品制造技术，主要包括多种新的组装技术及工艺。第43页，共80页。2.3 微电子组装技术微电子组装技术包括很多内容： 芯片直接贴装技术包括：板载芯片（COB）技术；带自动键合（TAB）技术、倒装芯片（FC）技术等。表面安装技术大大缩小了印刷电路板的面积，提高了电路的可靠性。为了获得更小的封装面积、更高的电路板面利用率，组装技术向元器件级、芯片级深入。MPT， 裸片组装 第44页，共80页。2.3 微电子组装技术微电子组装技术的研究方向 基片技术： 芯片

14、直接贴装技术： 多芯片组装技术：.（.） 专业提供企管培训资料第45页，共80页。2.3 微电子组装技术引线建合技术热压焊超声焊热压超声焊（金丝球焊）载带自动建合技术第46页，共80页。2.3 微电子组装技术倒装芯片技术 倒装芯片封装技术为1960年IBM公司所开发，为了降低成本，提高速度，提高组件可靠性； 封装方式为芯片正面朝下向基板，无需引线键合，形成最短电路，降低电阻；采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善电性表现；第47页，共80页。2.3 微电子组装技术简介 最早的表面安装技术倒装芯片封装技术（FC）形成于20世纪60年代，同时也是最早的球栅阵列封装技术（BGA）和最早的芯片规模封装技

15、术（CSP）。 特点 FC通常应用在时脉较高的CPU或高频RF上，以获得更好的效能，与传统速度较慢的引线键合技术相比，FC更适合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势IC的产品中。发发展前景 随着电子封装越来越趋于向更快、更小、更便宜的方向发展，要求缩小尺寸、增加性能的同时，必须降低成本。这使封装业承受巨大的压力，面临的挑战就是传统SMD封装技术具有的优势以致向我们证实一场封装技术的革命。 第48页，共80页。2.3 微电子组装技术第49页，共80页。.（.） 专业提供企管培训资料第50页，共80页。2.3 微电子组装技术大圆片规模集成电路技术第51页，共80页。第三章 制造电子产品的常用材

16、料3.1常用导线与绝缘材料 导线 1）导线分类：电线与电缆 细分为裸线，电磁线，绝缘电线电缆和通信电缆四类。第52页，共80页。2）导线材料 如果说最好的导线材料是超导材料铌和锡的化合物,再有就是我们大家都知道的银，但这两种材料的成本太高，一般没人用（磁悬浮用的就是超导材料） 我们平时接触到的导线一般用铝和铜，铝在以前常用，它对电的阻抗较小，不易生锈，质软不易折断，造价便宜，但铝制导线只能制作单根硬线，不能用在经常活动的设备或电器上，否则还是会被折断，而且耐高温能力低，长时间在高温条件下使用会缩短使用寿命。第三章 制造电子产品的常用材料第53页，共80页。 铜相对于铝来说性能有了很大的提升，它

17、的电阻抗小，不易生锈，质软而且可以制成多股软线，大大提高了屈折次数，可以安装在移动设备上，使用寿命比铝大大提高，所以我们一般见到的导线是铜制导线。在导线选材上，如果要求较高，可考虑银制或超导，如果是一般用途就用铜制的。 .（.） 专业提供企管培训资料第54页，共80页。常见材料中导电性能最好的是银，但考虑经济因素，一般用铜做导线 2 常用安装导线 表3.2列出了安全载流量。第55页，共80页。导线的颜色 见表3.3 选择安装导线颜色的一般习惯。3.1.2 绝缘材料绝缘材料的电阻率一般都大于1）无机绝缘材料2）有机绝缘材料3）复合绝缘材料第56页，共80页。绝缘材料的主要性能及选择1）抗电强度2

18、）机械强度3）耐热等级第57页，共80页。3.2 制造印刷电路板的材料-覆铜板 定义：覆铜箔层压板，就是经过粘结、热压等工艺，使一定厚度的铜箔牢固地附着在绝缘基板上的板材。.（.） 专业提供企管培训资料第58页，共80页。材料与制造 1）基板 2）铜箔 3）粘合剂第59页，共80页。覆铜板的技术指标和性能特点第60页，共80页。焊接材料welding material; welding consumables 包括焊料，焊剂（助焊剂） 焊接材料是指焊接时所消耗材料的通称，例如焊条、焊丝、金属粉末、焊剂、气体等。焊接行业发展迅速，主要分为氩焊、CO2焊接、氧切割、电焊。 第61页，共80页。世界

19、各国的焊材结构比例，迄今没有准确的统计数字。日本2005年秋季发行的世界焊接新闻英文版，对2004年一些国家和地区的焊材需求量(不是生产量)和使用比例做出了估计 ：欧洲、北美(美国和加拿大)、日本等发达国家，在消费的焊材中，焊条比例均已小于20，欧洲和北美的气保护焊丝使用比例均大于50。 .（.） 专业提供企管培训资料第62页，共80页。在SMT 组装中，在组装完成后发现的缺陷有60%以上原因在于焊膏和印刷工艺。另外，有15%的缺陷是在再流焊过程中出现的。利用事先设计好的实验以及严格的焊膏工艺测试方法，制定出焊膏评估程序，以最少的实验来得到更多关于焊膏及其工艺性的信息 。第63页，共80页。在

20、焊料的发展过程中，锡铅合金一直是最优质的、廉价的焊接材料，无论是焊接质量还是焊后的可靠性都能够达到使用要求；但是，随着人类环保意识的加强，“铅”及其化合物对人体的危害及对环境的污染，越来越被人类所重视无铅焊料发展进程 1991和1993年：美国参议院提出将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下的要求，遭到美国工业界强烈反对而夭折； 1991年起NEMI, NCMS, NIST, DIT, NPL, PCIF, ITRI, JIEP等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗资超过 2000万美元，目前仍在继续 第64页，共80页。1998年10月日本松夏公司第一款批量生产的无铅电子产品问世； 2003年3

21、月，中国信息产业部拟定电子信息产品生产污染防治管理办法，提议自2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有Pb。 第65页，共80页。焊接行业对无铅焊料的要求 ： 无铅焊料首先要能够真正满足环保要求，不能把铅去除了，又添加了新的有毒或有害的物质；要确保无铅焊料的可焊性及焊后的可靠性，并要考虑到客户所承受的成本等众多问题。概括起来讲，无铅焊料应尽量满足以下这些要求： 1无铅焊料的熔点要低，尽可能地接近63/37锡铅合金的共晶温度；2无铅焊料要有良好的润湿性 ；3焊点的抗拉强度、韧性、延展性及抗蠕变性能都要与锡铅合金的性能相差不多；4成本尽可能的降低；目前，能控制在锡铅合

22、金的1.52倍，是比较理想的价位； .（.） 专业提供企管培训资料第66页，共80页。共晶焊：共晶焊又称低熔点合金焊接。共晶合金的基本特性是：两种不同的金属可在远低于各自的熔点温度下按一定重量比例形成合金 。共晶的芯片，在芯片底部有鍍一層金，這就是所謂的背金芯片。最初的共晶指的是金和錫在一定溫度下，形成金錫合金，從而使芯片與支架之間以合金連接，使導熱性能更優秀。 第67页，共80页。第68页，共80页。3.3.2 助焊剂金属于空气接触后，在其表面会生成一层氧化膜。温度越高，氧化就越严重。助焊剂的作用对助焊剂的要求第69页，共80页。3.4 其他常用材料铁磁材料第70页，共80页。3.4.3 散

23、热器散热器是用来传导、释放热量的一系列装置的统称。目前散热器主要有采暖散热器、计算机散热器，其中采散热器又可根据材质和工作模式分为若干种，计算机散热器可根据用途和安装方法分为若干种。 .（.） 专业提供企管培训资料第71页，共80页。众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。散热器的种类非常多，CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器，这些不同的散热器是

24、不能混用的，而其中最常接触的就是CPU的散热器。第72页，共80页。依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器，而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式，可以分为风冷，热管，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等 。第73页，共80页。热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的

25、传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀 。.（.） 专业提供企管培训资料第74页，共80页。纯铝散热器是早期最为常见的散热器，其制造工艺简单，成本低，到目前为止，纯铝散热器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积，纯铝散热器最常用的加工手段是铝挤压技术 第75页，共80页。铜的热传导系数是铝的1.69倍，所以在其他条件相同的前提下，纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题，很多标榜“纯铜散热器”其实并非是真正的100的铜。在铜的列表中，含铜量超过99的被称为无酸素铜，下一个档次的铜为含铜量为85以下的丹铜。目前市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都在介于两者之间 。

26、.（.） 专业提供企管培训资料第76页，共80页。陶瓷散热器。其生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。 它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。是目前回收高温烟气余热的最佳装置。 第77页，共80页。树立质量法制观念、提高全员质量意识。8月-228月-22Thursday, August 4, 2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。07:31:4207:31:4207:318/4/2022 7:31:42 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。8月-2207:31:4207:31

27、Aug-2204-Aug-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。07:31:4207:31:4207:31Thursday, August 4, 2022安全在于心细，事故出在麻痹。8月-228月-2207:31:4207:31:42August 4, 2022踏实肯干，努力奋斗。2022年8月4日7:31 上午8月-228月-22追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。04 八月 20227:31:42 上午07:31:428月-22严格把控质量关，让生产更加有保障。八月 227:31 上午8月-2207:31August 4, 2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。20

28、22/8/4 7:31:4207:31:4204 August 2022好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。7:31:42 上午7:31 上午07:31:428月-22一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。8月-228月-2207:3107:31:4207:31:42Aug-22牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2022/8/4 7:31:42Thursday, August 4, 2022相信相信得力量。8月-222022/8/4 7:31:428月-22谢谢大家！第78页，共80页。树立质量法制观念、提高全员质量意识。8月-228月-22Thursday, August 4

29、, 2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。07:31:4207:31:4207:318/4/2022 7:31:42 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。8月-2207:31:4207:31Aug-2204-Aug-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。07:31:4207:31:4207:31Thursday, August 4, 2022安全在于心细，事故出在麻痹。8月-228月-2207:31:4207:31:42August 4, 2022踏实肯干，努力奋斗。2022年8月4日7:31 上午8月-228月-22追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。04 八月 20227:31:42 上午07:31:428月-22严格把控质量关，让生产更加有保障。八月 227:31 上午8月-2207:31August 4, 2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2022/8/4 7:31:4207:31:4204