CB线路板基础知识课程课件

PCB基础知识简介第一部分前言&内层工序

一、什么是PCBPCB就是印制线路板（printedcircuitboard），也叫印刷电路板。???狭义上：未有安装元器件，只有布线电路图形的半成品板，被称为印制线路板。广义上讲是：在印制线路板上搭载LSI、IC、晶体管、电阻、电容等电子部件，并通过焊接达到电气连通的成品。所采用安装技术，有插入安装方式和表面安装方式。PCBA二、PCB的分类：一般从层数来分为：单面板双面板多层板

什么是单面板、双面板、多层板？

多层印刷线路板是指由三层及以上的导电图形层与绝缘材料交替层压粘结在一起制成的印刷电路板。单面板就是只有一层导电图形层，双面板是有两层导电图形层。四层板八层板六层板PCB的其他分类按表面处理来分类较为常见，也有按照材料、性能、用途等方法来分类。按表面处理方式来划分：沉金板化学薄金化学厚金选择性沉金电金板全板电金金手指选择性电金喷锡板熔锡板沉锡板沉银板电银板沉钯板有机保焊松香板三、PCB的工艺流程介绍：1、内层制作2、外层制作PCB是怎样做成的？一、内层层工艺流流程图解解切板内层表面黑化或棕化内层排压板X-RAY钻标靶修边、打打字唛内层图形转移内层AOI二、流程简介介（一）切切板工序序来料锔板开料打字唛来料：来料—laminate，由由半固化化片与铜铜箔压合合而成用与PCB制作作的原材材料，，又称覆覆铜板。。来料规格格：尺寸规格格：常用用的尺寸寸规格有有37““×49”、41“××49””等等。。厚度规格格：常用用厚度规规格有：：2mil、4.5mil、、6mil、7.5mil8mil、10mil、12mil、14mil、20mil、24mil、28mil、30mil、32mil、40mil等等等。焗板：焗板目的：：1.消消除板板料在制制作时产产生的内内应力。。提高材料料的尺寸寸稳定性性.2.去去除板板料在储储存时吸吸收的水水份，增加材料料的可靠靠性。开料：开料就是是将一张张大料根根据不同同制板要要求用机机器锯成成小料的的过程。。开料后后的板边边角处尖尖锐，容容易划伤伤手，同同时使板板与板之之间擦花花，所以以开料后后再用圆圆角机圆圆角。焗板条件件：1.温度度：现用用的材料料:Tg低于于135OC。锔板温度度:145+5OC2.时间间：8-12小小时要求中间间层达到到Tg温温度点以以上至少少保持4小时，，炉内缓慢慢冷却.3.高度度：通常常2英寸寸一叠板板.打字唛：：打字唛，，就是在在板边处处打上印印记，便便于生产产中识别别与追溯溯。（二）干干菲林、、图形转转移工序序1.什么是干菲林？？是一种感感光材料料，该材材料遇到到紫外光光后发生生聚合反反应，形形成较为为稳定的的影像，，不会在在弱碱下下溶解，，而未感感光部分分遇弱碱碱溶解。。PCB的的制作就就是利用用该材料料的这一一特性，，将客户户的图形形资料，，通过干干菲林转转移到板板料上2.干干菲林的的工艺流流程：底片干菲林Cu基材贴膜曝光显影蚀刻褪膜3.工工艺流程程详细介介绍:磨板：磨板的作作用：粗粗化铜面面，便于于菲林附附着在铜铜面上。。磨板的种种类：化化学磨板板、物理理磨板。。化学磨板板工艺：：以上关键键步骤为为微蚀段段，原理理是铜表表面发生生氧化还还原反应应，形成成粗化的的铜面。。除油水洗微蚀水洗酸洗水洗热风干贴膜：贴膜的作作用：是是将干膜膜贴在粗粗化的铜铜面上。。保护膜干菲林贴膜机将将干膜通通过压轳轳与铜面面附着，，同时撕撕掉一面面的保护护膜。曝光：曝光的作作用是曝曝光机的的紫外线线通过底底片使菲菲林上部部分图形形感光，，从而使使图形转转移到铜铜板上。。干菲林Cu基材底片曝光操作作环境的的条件：：1.温湿度要要求：20±1°C，，60±±5%。(干菲林储存的的要求，曝光机机精度的要求，，底片储存减少少变形的要求等等等。）2.洁净度要求：达达到万级以下下。（主要是图形转转移过程中完全全正确的将图形形转移到板面上上，而不允许出出现偏差。）3.抽真空要求：图图形转移的要求求，使图形转移移过程中不失真真。Rollercoating简介Rollercoat是一一种代替干菲林林的液态感光油墨。由于干菲林上上有用的只是中中间一层感光材材料，而两边的的保护膜最终需需要去掉，从而而增加了原材料料的成本，所以以出现了这种液液态感光油墨。。它是直接附着着在板面上，没没有保护膜，从从而大大提高了了解像度，提高高了制程能力。。但同时也提高高制作环境的要要求。显影：显影的作用：是将未曝光部分分的干菲林去掉掉，留下感光的的部分。显影的原理：未曝光部分的感感光材料没有发发生聚合反应，，遇弱碱Na2CO3（0.9-1.3%)溶解。。而聚合的感光光材料则留在板板面上，保护下下面的铜面不被被蚀刻药水溶解解。蚀刻：蚀刻的作用：是将未曝光部分分的铜面蚀刻掉掉。蚀刻的原理：

Cu+CuCl22CuCl2CuCl+HCl+H2O22CuCl2+2H2O2CuCl+HCl+1/2O22CuCl2+H2O褪膜：褪膜的原理：是通过较高浓度度的NaOH（（1-4%）将将保护线路铜面面的菲林去掉，，NaOH溶液液的浓度不能太太高，否则容易易氧化板面。（三）AOI工工序AOI------AutomaticOpticalInspection中文为自动光学学检查仪.该机器原理是利利用铜面的反射射作用使板上的的图形可以被AOI机扫描后后记录在软件中中,并通过与客客户提供的数据据图形资料进行行比较来检查缺缺陷点的一种机机器，如开路、、短路、曝光不不良等缺陷都可可以通过AOI机检查到。（四）黑氧化/棕化工序黑氧化/棕化的的作用：黑氧化或棕化工工序的作用就是是粗化铜表面，，增大结合面积积，增加表面结结合力。黑氧化前黑氧化后黑氧化原理：为什么会是黑色色的？CuCu+&Cu2

氧化2Cu+2ClO2

-Cu2O+ClO3

-+Cl-Cu2O+2ClO2-2CuO+ClO3-+Cl-

铜的氧化形式有有两种：CuO（黑色），Cu2O（紫红色），，而黑氧化的产产物是两种形式式以一定比例共共存。黑氧化流程简介介：除油水洗微蚀水洗黑氧I水洗烘干微蚀水洗预浸黑化II水洗热水洗上板落板黑氧化流程缺陷陷：黑化工艺，使得得树脂与铜面的的接触面积增大大，结合力加强。但但同时也带来了了一种缺陷：粉红圈。什么是粉红圈？？粉红圈产生的原因？黑氧化层的Cu2O&CuOCu解决方法？？提高黑化膜的的抗酸能力。引入新的工艺流流程。棕化工艺介绍：：棕化工艺原理：：在铜表面通过过反应产生一种种均匀，有良好好粘合特性及粗粗化的有机金属属层结构（通常常形成铜的络合合物）。优点：工艺简单、容容易控制；棕化膜抗酸性好好，不会出现粉红圈圈缺陷。缺点：结合力不及黑化化处理的表面。。两种工艺的线拉拉力有较大差异异。（五）排压板工工艺工艺简介：压板板就是用半固化化片将外层铜箔箔与内层，以及及各内层与内层层之间连结成为为一个整体，成成为多层板。。工艺原理：利用半固化片片的特性，在一一定温度下融化化，成为液态填填充图形空间处处，形成绝缘层层，然后进一步步加热后逐步固固化，形成稳定定的绝缘材料，，同时将各线路路各层连接成一一个整体的多层层板。什么是半固化片片？Prepreg是Pre-pregnant的英文缩写写。是树脂与玻玻璃纤维载体合合成的一种片状状粘结材料。树脂—通常是高高分子聚合物，，一种热固型材材料。目前常用用的为环氧树脂脂FR-4。它具有三个生命命周期满足压板板的要求：A-Stage：液态的环氧树脂脂。又称为凡立立水（Varnish）B-Stage：部分聚合反应，，成为固体胶片片，是半固化片片。C-Stage：压板过程中，半半固化片经过高高温熔化成为液液体，然后发生生高分子聚合反反应，成为固体聚合物，将铜箔与基材材粘结在一起。。成为固体的树树脂叫做C-Stage。Resin——树脂Varnish——胶液Prepreg——半固化片Laminate——层压板排板条件：无尘要求：粉尘尘数量小于100K粉尘粒度：小于于0.5m空调系统：保证证温度在18-22°C，相相对湿度在50-60%进出无尘室有吹吹风清洁系统，，防止空气中的的污染防止胶粉，落干干铜箔或钢板上上，引起板凹。。COVERPLATEKRAFTPAPERSEPARATEPLATEKRAFTPAPERCARRIERPLATECOPPERFOILPREPREGPCB排板流程：压板流程：工艺条件：1。提供半固化化片从固态变为为液态、然后发发生聚合反应所所需的温度。2。提供液态树树脂流动填充线线路空间所需要要的压力。3。提供使挥发发成分流出板外外所需要的真空度。（六）X-RAY钻孔及修边边通过机器的X光光透射，通过表表面铜皮投影到到内层的标靶，然后用钻钻咀钻出该标靶靶对应位置处的的定位孔。定位孔的作用：：1、多层板中各各内层板的对位位。2、同时也是外外层制作的定位位孔,作为内外外层对位一致的基准。3、判别制板的的方向什么是X—RAY钻孔？修边、打字唛修边：根据MI要求求，将压板后的的半成品板的板板边修整到需要要的尺寸打字唛：在制板边（而而不能在单元内内）用字唛机，，将制板的编号号、版本、打印在板板面上以示以后后的工序区别FP41570A00第二部分外层前工序一、外层工艺流流程图解

（前前工序）蚀板钻孔板面电镀干菲林图型电镀二、流程简介(一)钻孔在板料上钻出客客户要求的孔，，孔的位置及大小均需满足足客户的要求。。实现层与层间的的导通，以及将将来的元件插焊。为后工序的加工工做出定位或对对位孔目的：客户资料PE制作QE检查合格流程：标签钻孔生产钻带发放PE制作胶片及标准板绿胶片检孔铝片基本物料：管位钉底板皱纹胶纸钻咀新钻咀钻孔够Hits数翻磨清洗后标记钻机由CNC电电脑系统控制机机台移动，按所所输入电脑的资资料制作出客户户所需孔的位置置。控制方面分别有有X、Y辆坐标标及Z轴坐标，，电脑控制机台台适当的钻孔参参数，F、N、、Hits、D等，机器会自自动按照资料，，把所需的孔位位置钻出来。钻机的工作原理理：镭射钻孔冲压成孔锣机铣孔成孔的其他方法法：用化学的方法使使钻孔后的板材材孔内沉积上一一层导电的金属属,并用全板电电镀的方法使金金属层加厚,以以此达到孔内金金属化的目的,并使线路借此此导通。(二)全板电镀镀目的：磨板除胶渣孔金属化全板电镀下工序流程：入板机械磨板超声波清洗高压水洗烘干出板（1）磨板：在机械磨刷的的状态下，去去除板材表面面的氧化层及及钻孔毛刺。。作用：膨胀剂水洗除胶渣水洗中和水洗（2）除胶渣：除胶渣属于孔孔壁凹蚀处理理（Etchback），印制板板在钻孔时产产生瞬时高温温，而环氧玻玻璃基材（主主要是FR-4）为不良良导体，在钻钻孔时热量高高度积累，孔孔壁表面温度度超过环氧树树脂玻璃化温温度，结果造造成环氧树脂脂沿孔壁表面面流动，产生生一层薄的胶胶渣（EpoxySmear），，如果不除去去该胶渣，将将会使多层板板内层信号线线联接不通，，或联接不可可靠。作用：化学沉铜（ElectrolessCopperDeposition）），俗称沉铜铜，它是一种种自催化的化化学氧化及还还原反应，在在化学镀铜过过程中Cu2+离子得到电子子还原为金属属铜，还原剂剂放出电子，，本身被氧化化。化学镀铜铜在印刷板制制造中被用作作孔金属化，，来完成双面面板与多面板板层间导线的的联通。（3）孔金属属化：整孔水洗微蚀水洗预浸水洗活化水洗还原水洗沉铜水洗流程：化学镀铜的反反应机理：Cu2++2CH2O+4OHCu+2HCOO-+2H2O+H22Cu2++HCHO+3OH-2Cu++HCOO-+2H2O2Cu+Cu+Cu2+直接电镀：由于化学镀铜铜液中的甲醛醛对生态环境境有害，络合合剂不易生物物降解，废水水处理困难，，同时目前化化学镀铜层的的机械性能不不上电镀铜层层，而且化学学镀铜工艺流流程长，操作作维护极不方方便，故此直直接电镀技术术应运而生。。直接电镀工艺艺不十分成熟熟，尽管种类类较多，大都都用于双面板板制程。流程：（一）、敏化化剂5110（Sensitizer5110）（二）、微蚀蚀（Microetch）（三）、整孔孔剂（Conditioner）（四）、预浸浸剂（Predip））（五）、活化化剂（Activotor）（六）、加速速剂(Accelerator)徐喜明徐喜明（4）全板电电镀：全板电镀是作作为化学铜层层的加厚层，，一般化学镀镀铜层为0.02-0.1mil而全板电镀镀则是0.3-0.6mil在直接接电镀中全板板用作增加导导电层的导电电性。对镀铜液的要要求：1）、镀液应应具有良好的的分散能力和和深镀能力，，以保证在印印刷板比较厚厚和孔径比较较小时，仍能能达到表面铜铜厚与孔内铜铜厚接近1：：1。2）、镀液在在很宽的电流流密度范围内内，都能得到到均匀、细致致、平整的镀镀层。3）、镀液稳稳定，便于维维护，对杂质质的容忍度高高全板电镀的溶溶液成分1）、硫酸铜铜CuSO42）、硫酸3）、氯离子子4）、添加剂剂原理镀铜液的主要要成分是CuSO4和H2SO4，直接电压作作用下，在阴阴阳极发生如如下反应：Cu镀液PCB镀液+-+Cu阴极:Cu2++2eCu阳极Cu-2eCu2+

(三)干菲林林目的：即在经过清洁洁粗化的铜面面上覆上一层层感光材料，，通过黑片或或棕片曝光，，显影后形成成客户所要求求的线路板图图样，此感光光材料曝光后后能抗后工序序的电镀过程程。流程：上工序磨板辘干菲林曝光显影下工序（1）、磨板板作用1）、清洁———清理理油脂氧氧化物清清除除污染因素2）、增加铜铜表面粗糙程程度增增加菲菲林的粘附能能力流程：上工序酸洗水洗磨板水洗烘干(2)、辘干干膜功用:利用辘膜机,使干膜在热热压作用下,粘附于经过过粗化处理过过的板面上.工艺流程:板面清洁预热辘膜冷却(3).曝光功用:通过紫外光照照射,利用红红菲林或黑菲菲林,将客户户要求的图形形转移到制板板上。曝光流程:对位曝光下工序(4).显影功用:通过Na2CO3水溶液液的作用,使使未曝光的干干膜溶解,而而曝光部分则则保留下来,从而得到后后工序所需的的图形。曝光流程:撕保护膜显影影水洗洗烘干干(5).其他图图型转移印刷抗电镀油油墨光刻图型转移移(四).图型电电镀：目的：将合格的，已已完成干菲林林图形转移工工序的板料，，用酸铜电镀镀的方法使线线路铜和孔壁壁铜加厚到可可以满足客户户要求的厚度度，并且以镀镀锡层来作为为下工序蚀刻刻的保护层.流程：上板酸性除油微蚀预浸电镀铜预浸电镀锡烘干下板（1）除油*微蚀：作用：除去铜面异物物，保持新鲜鲜铜面进入下下道工序。（2）预浸*镀铜：作用：增加孔壁铜厚厚，使铜厚达达到客户要求求。（五）蚀板：目的：通过去除干膜膜后蚀刻液与与干膜下覆铜铜面反应蚀去去铜面。电路路图形因有抗抗蚀阻层得以以保留，褪去去电路图形上上覆锡层而最最终得到电路路图形的过程程称为蚀刻（（碱性）.流程：入板褪膜蚀刻褪锡下工序（1）褪膜：：曝光后干膜属属于聚酯类高高分子化合物物，具有羧基基（-COOH）的长链链立体网状结结构。与NaOH或或专用退膜水水发生皂化反反应，长链网网状结构断裂裂，产生皂化化反应。在高压作用下下，断裂后的的碎片被剥离离铜面。（2）蚀刻：：Cu2++4NH3+2Cl-Cu（NH3）4Cl2Cu（NH3）4Cl2+Cu2Cu（NH3）2Cl2Cu（NH3）2Cl+2NH4Cl+1/2O2Cu（NH3）4Cl2+H2O蚀刻反应实质质就是铜离子子的氧化还原原反应：Cu2++Cu2Cu1+（3）褪锡：：锡与褪锡水中中HNO3反应，生成Sn（NO3）2，反应式如下下：Sn+2HNO3Sn（NO3）2+NO2第三部分外层后工序一、外层工艺艺流程图解（（后工序））褪膜-蚀刻-褪锡绿油-白字熔锡沉金/沉锡/喷锡外形加工二、流程简介介（一）绿油/白字目的：绿油也叫防焊焊或阻焊，其其作用在于保保护PCB表表面的线路。。白字也叫字符符，其作用在在于标识PCB表面粘贴贴或插装的元元件。丝网印刷（ScreenPrint)在已有负性图案的的网布上，用刮刀刀刮挤出适量的绿油油墨，透透过网布形成正形形图案，印在基面或铜面上。涂布印刷（CurtainCoating)即将已调稀的非水水溶性绿油油墨，，以水帘方式连续流下，在水水平输送前进的板板面上均匀涂满一层绿油，待其溶溶剂挥发半硬化之之后，再翻转做另一面涂布的施工工方式。喷涂印刷（SprayCoating)利用压缩空气将调调稀绿油以雾化粒粒子的方式喷射在板面的绿油油印制方式。绿油印制技术已由由早期手工丝网印印刷或半自动丝印发展为连线线型（In-Line)涂布或喷涂等施工方式，但丝网印印刷技术以其成本本低，操作简便，，适用性强特点，尤尤其能满足其他印印刷工艺所无法完成的诸如塞孔、、字符印刷，导电电油印刷（碳油制作）等制作要求求，故而仍为业界界广泛采用。流程：前处理绿油印制低温焗板曝光冲板显影UV固化字符印刷高温终焗（1）板面前处理理（Sufacepreparation））——去除板面氧氧化物及杂质，粗粗化铜面以增强绿油的附着着力。（2）绿油的印印制（Screenprint）——通过丝印方方式按客户要求，，绿油均匀涂覆于板面。（3）低温锔板（（Predrying）——将湿绿油内的的溶剂蒸发掉，板板面绿油初步硬化准备曝光光。（4）曝光（Exposure））——根据客户要求求制作特定的曝光光底片贴在板面上，在紫外光下进进行曝光，设有遮遮光区域的绿油最终将被冲掉掉裸露出铜面，受受紫外光照射的部分将硬化，，并最终着附于板板面。（5）冲板显影（（Developing）——将曝光时设有有遮光区域的绿油油冲洗掉，显影后板面将完全符合合客户的要求：盖盖绿油的部位盖绿油，要求铜铜面裸露的部位铜铜面裸露。（6）UV固化化（UVBumping）——将板面绿油初初步硬化，避免在在后续的字符印刷等操作中擦花花绿油面（7）字符印刷（（Componentmark）——按客户要求、、印刷指定的零件件符号。（8）高温终锔（（Thermalcuring）——将绿油硬化、、烘干。铅笔测试应在5H以上为正常塞孔1.＜∮0.65MM通孔,采用用丝印兼塞,即丝丝印时,塞孔位不设挡油垫,一般要求连续拖拖印2--3次,以保证孔内绿油塞塞至整个孔深度的的2/3以上.2.＞∮0.65MM通孔,一般般采用二次塞孔方方式,即丝印表面绿油时,孔孔位设置挡油垫,在曝光显影后或喷锡加工之后后,再进行塞孔.二次塞孔油墨一般采用SR1000热固型油油墨.字符按照客户要求在指指定区域印制元件件符号和说明油墨——S--200W/WHITEHYSOL202BC--YELLOW网版——90T（（字符网）120T（BAR--CODE）网丝印前应仔细检查查网，以避免定位位漏油或漏印。（二）沉金目的：沉镍金也叫无电镍金或沉沉镍浸金ElectrolessNickelImmersionGold是指在PCB裸铜铜表面涂覆可焊性性涂层方法的一种工艺。其目的是：在裸铜面进行化学镀镍，然然后化学浸金，以以保护铜面及良好的焊焊接性能。流程：除油微蚀预浸活化化学镀镍沉金(1)除油剂：一般情况下，PCB沉镍金工序的的除油剂是一种酸性液液体物料，用于除除去铜面之轻度油脂脂及氧化物，使铜铜面清洁及增加润湿湿性。酸性过硫酸钠微蚀蚀液用于使铜面微微粗粗糙化，增增加铜与化学镍层层的密着性。(2)微蚀剂：(3)预浸剂：维持活化缸的酸度度及使铜面在新鲜鲜状态（无氧化物）的的情况下，进入活活化缸。(4)活化剂其作用是在铜面析析出一层钯，作为为化学镍起始反应之催催化晶核。(5)化学镀镍化学镀镍层的镍磷磷层能起到有效的的阻挡作用,防止铜的迁移,以免渗出金面,氧化后导致导电性性不良;原理：在钯钯的催化作用下，，Ni2+在NaH2PO2的还原条件下沉积积在裸铜表面。当当镍沉积覆盖钯催催化晶体时，自催催化反应将继续进进行，直至达到所所需之镍层厚度。。化学反应：Ni2++2H2PO2-+2H2ONi+2HPO32-+4H++H2副反应：4H2PO2-2HPO32-+2P+2H2O+H2反应机理：H2PO2-+H2OHPO32-+H++2HNi2++2HNi+2H+H2PO2-+HOH-+P+H2OH2PO2-+H2OHPO32-+H++H2(6)沉金作用：是指在活性性镍表面通过化学学换反应沉积薄金。化学反应：2Au++Ni2Au+Ni2+特性：由于金和镍的标准准电极电位相差较较大，所以在合适适的溶液中会发生生置换反应。镍将将金从溶液中置换换出来，但随着置置换出的金层厚度度的增加，镍被完完全覆盖后，浸金金反应就终止了。。一般浸金层的厚厚度较薄，通常为为0.1μm左右右,这既可达到降降低成本的要求,也可提高后续钎钎焊的合格率。（三）喷锡目的：热风整平又称喷锡锡，是将印制板浸浸入熔融的焊料中中，再通过热风将将印制板的表面及及金属化孔内的多多余焊料吹掉，从从而得一个平滑，，均匀光亮的焊料料涂覆层。(1)热风整整平可分为两种：a、垂直式b、水平式(2)热风整整平工艺包括：助焊剂涂覆浸浸入熔融焊焊料喷涂熔融焊料热热风整平平(3)工艺流程程：贴胶带前前处理热风整平后后处理(清清洗)贴胶纸:在1