电子知识培训（二）-电子产品制造基础知识

R&D刘承勇电子知识培训〔二〕电子产品制造根底知识电子设计自动化技术〔EDA〕简介半导体器件制造技术及封装介绍目录

PCB板的制作技术

PCB焊接技术电子知识培训〔二〕--电子产品制造根底知识电子产品制造根底知识电子产品开发制作例子

电子设计技术的核心就是EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。电子系统设计自动化(ESDA)阶段〔90年代以后〕：设计人员按照“自顶向下〞的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路〔ASIC〕实现，然后采用硬件描述语言〔HDL〕完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。EDA技术开展的三个阶段：计算机辅助设计(CAD)阶段〔70年代〕：用计算机辅助进行IC幅员编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。20世纪70年代就出现了计算机辅助电路分析工具和逻辑综合优化工具，以及简单的可编程逻辑器件；计算机辅助工程(CAE)阶段〔80年代〕：与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。20世纪80年代出现了印制电路板〔PrintedCircuitBoard,简称PCB〕自动布局布线工具、标准的硬件描述语言〔HardwareDescriptionLanguage,简称HDL〕及其仿真工具,以及复杂可编程逻辑器件；电子产品制造根底知识EDA简介20世纪90年代出现了可编程模拟电路，以及标准HDL〔VHDL和VerilogHDL〕的综合工具，电子设计才真正进入了自动化时期，上述设计技术统称电子设计自动化〔ElectronicDesignAutomation〕技术。电子产品制造根底知识EDA简介EDA(ElectronicDesignAutomation)即电子设计自动化。EDA技术指的是以计算机硬件和系统软件为根本工作平台，继承和借鉴前人在电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多学科的最新科技成果而研制成的商品化通用支撑软件和应用软件包。EDA旨在帮助电子设计工程师在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至PCB(印刷电路板)的自动设计。EDA技术应包括电子电路设计的各个领域，即从低频电路到高频电路，从线性电路到非线性电路，从模拟电路到数字电路，从分立电路到集成电路的全部设计过程。PROTEL：是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件

ORCAD：ORCAD是由ORCAD公司于八十年代末推出的EDA软件，它是世界上使用最

广的EDA软件，相对于其它EDA软件而言它的功能也是最强大PSPICE：PSPICE是较早出现的EDA软件之一，1985年就由MICROSIM公司推出，

在电路仿真方面，它的功能可以说是最为强大，在国内被普遍使用，现在使用较多的是PSPICE6.2，新推出的版本为PSPICE9.1ELECTRONICSWORKBENCHEDA〔以下简称EWB〕：EWB软件是交互图像技术有限

公司〔INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd〕在九十年代初推出的EDA软件，但

在国内开始使用却是近几年的事常用EDA软件

EDA定义

IC设计工具

IC设计工具很多，其中按市场所占份额排行为Cadence、MentorGraphics和Synopsys。这三家都是ASIC设计领域相当有名的软件供给商PROTEL99PCB设计ProtelDXP2004SP2Altiumdesigner6电子产品制造根底知识EDA简介常用EDA软件

电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺及封装介绍集成电路制造工艺原理的内容是随着半导体器件制造工艺技术开展而开展的、是随着电子行业对半导体器件性能不断提高的要求〔小型化、微型化、集成化、以及高频特性、功率特性、放大特性的提高〕而不断充实的。集成电路制造工艺开展历程：由四十年代末的合金工艺原理到五十年代初的合金扩散工艺原理，又由于硅平面工艺原理、继而开展为硅外延平面工艺原理，硅外延平面工艺是集成电路制造的根底工艺；在制造别离器件和集成电路时，为提高器件和集成电路的可靠性、稳定性，引入了假设干有实效的保护器件外表的工艺，那么参加了外表钝化工艺原理的内容；在制造集成电路时，为实现集成电路中各元器件间的电性隔离，引入了隔离墙的制造，那么又参加了隔离工艺原理的内容。集成电路工艺原理=硅外延平面工艺原理+外表钝化工艺原理+隔离工艺原理，而大规模至甚大规模集成电路的制造工艺，只不过是在掺杂技术、光刻技术〔制版技术〕、电极制造技术方面进行了技术改进而已。半导体技术是由工艺设计、工艺制造、工艺分析和质量控制四局部构成。主要工艺：1、衬底材料及衬底制备2、外延工艺3、氧化工艺4、掺杂工艺5、光刻工艺6、制版工艺7、隔离工艺8、外表钝化工艺9、外表内电极与互连10、器件组装集成电路设计与制造的主要流程框架设计芯片检测单晶、外延材料掩膜版芯片制造过程封装测试系统需求1、衬底材料及衬底制备2、外延工艺3、氧化工艺4、掺杂工艺5、光刻工艺6、制版工艺7、隔离工艺8、外表钝化工艺9、外表内电极与互连10、器件组装集成电路的设计过程：

设计创意+仿真验证功能要求行为设计〔VHDL〕制版集成电路芯片设计过程框架是行为仿真综合、优化——网表时序仿真布局布线——版图后仿真否是否否是—设计业—电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示基片制作电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示基片制作电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示基片制作在一块n型半导体单晶上用适当方法〔合金法、扩散法、生长法、离子注入法等〕把p型杂质掺入其中。电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示硅平面工艺电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示硅平面工艺集成电路幅员电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示晶元片集成电路芯片的显微照片电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示封装介绍电子产品制造根底知识半导体器件制造工艺及封装介绍半导体器件制造工艺图示封装介绍电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺PCB板的制作工艺印刷电路板(PCB:PrintedCircuitBoard)

通过印刷技术，在一块不导电的平板上支撑着按照一定图形排列的导体陈列。不导电的平板称基板，导体为铜铂。印刷电路板的分类单面板(Single-SidedBoards)

双面板(Double-SidedBoards)

多层板(Multi-LayerBoards)过孔、盲孔、埋孔硬质电路板、柔性电路板CCL的分类PCB板的制作工艺电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺PCB板的制作工艺CCL的制作单面、双面CCL的制作多层PCB的制作FR-4ConventionalPTHConventionalPTH电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺:///軟板基材製造過程CopperRollKapton聚酰亚胺RollCopperCladLaminateHeater1Heater2LiquidAdhesiveAging电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺Pre-engineeringPatternimagingEtching（蚀刻）Laminating（层压）Drilling（钻孔）CuplatingHolepluggingPatternimagingLaminationLaserAblationMechanicaldrillingPatternimagingCuplatingSolderMaskSurfaceFinishedRoutingVisualinspectionElectrictestShipping电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺1.內層基板(THINCORE)LaminateCopperFoil裁板(PanelSize)

COPPERFOILEpoxyGlass高密度8层PCB板的制作流程图示PhotoResist2.內層線路製作(涂膜)(DryFilmResistCoat)EtchPhotoresist(D/F)正光阻剂(positivephotoresist)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺PhotoResist3.內層線路製作(曝光)(Expose)A/WArtwork(底片)Artwork(底片)AfterExposeBeforeExpose负片转印(Subtractivetransfer)方式

追加式转印(AdditivePatterntransfer)

正光阻剂(positivephotoresist)是由感光剂制成的，它在照明下会溶解(负光阻剂那么是如果没有经过照明就会分解)。电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺4.內層線路製作(显影)(Develop)PhotoResist5.內層線路製作(蝕刻)(Etch)PhotoResist电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺6.內層線路製作(去膜)(StripResist)蚀刻结束后将剩下的光阻剂去除掉。这称作脱膜(Stripping)程序

7.黑氧化(OxideCoating)铜的氧化层外表对于内层单片与半固化片间提供了较高的结合力电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺8.疊板(Lay-up)LAYER2LAYER3LAYER4LAYER5LAYER1LAYER6Layer1Layer2Layer3Layer4CopperFoilCopperFoilInnerLayerPrepreg(膠片)Prepreg(膠片)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺9.壓合(Lamination)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺墊木板鋁板10.鑽孔

(Drilling)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺11.電鍍Desmear&CopperDeposition电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺12.塞孔(HolePlugging)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺15.去溢膠(BeltSanding)→Option14.減銅(CopperReduction)→Option电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺16.外層壓膜DryFilmLamination(Outerlayer)PhotoResist电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺17.外層曝光ExposeUV光源电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺18.AfterExposed电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺19.外層顯影Develop电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺20.蝕刻Etch电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺20.去乾膜StripResist电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺21.壓合(Build-upLayerLamination)RCC(ResinCoatedCopperfoil)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺21.護形層製作(壓膜)(ConformalMask)DryFilm(乾膜)DryFilm(乾膜)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺Artwork(底片)Artwork(底片)22.護形層製作(曝光)(ConformalMask)BeforeExposureAfterExposure电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺23.護形層製作(顯像)(ConformalMask)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺24.護形層製作(蝕銅)(ConformalMask)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺25.護形層製作(去膜)(ConformalMask)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺26.雷射鑽孔(LaserAblation)及機械鑽孔电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺MechanicalDrill(P.T.H.)LaserMicrovia(BlindVia)27.機械鑽孔(MechanicalDrill)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺28.電鍍(Desmear&CopperDeposition)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺29.外層線路製作(Patternimaging)壓膜(D/FLamination)

电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺曝光(Exposure)顯像(D/FDeveloping)

电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺WWEI94V-0R10531.S/M顯像(S/MDeveloping)32.印文字(LegendPrinting)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺33.浸金(噴錫……)製作(ElectrolessNi/Au,HAL……)WWEI94V-0R105电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺WWEI94V-0R105DedicateoruniversalTesterFlyingProbeTester34.成型(Profile)35.測試(ElectricalTesting)电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺WWEI94V-0R105WWEI94V-0R10536.终检(FinalInspection)37.O.S.P.(entekplusCu_106A….)→Option电子产品制造根底知识PCB板的焊接工艺

PCB焊接工艺电子产品的功能取决于电子元器件正确的相互连接，这些元器件的相互连接大都依据于线路板焊接。PCB板的铅锡焊接原理润湿润湿过程是形成良好焊点的先决条件焊料与母材金属的原子相互接近扩散指熔化的焊料与母材中的原子互相越过接触界面进入对方的晶格点阵。合金层形成在两种金属之间形成一个中间层---金属间化合物锡焊材料锡铅系焊料的特性熔点：锡含量为61.9时(共晶点),熔点183℃，随着锡—铅比例的变化，熔点逐渐升高。机械性能：处在共晶点附近的焊料的抗拉强度及剪切强度为最高，分别为5.36kg/mm2及3.47kg/mm2左右。外表张力及粘度63Sn-37Pb共晶的铅锡合金

电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺焊接质量THT元器件在印制电路板上的安装SMD元器件在印制电路板上的安装焊点外表质量：光滑，色泽柔和，没有砂眼，气孔、毛剌等缺陷润湿角15

<θ<45

助焊剂助焊剂的作用(1)熔解被焊母材外表的氧化膜;(2)防止被焊母材的再氧化;(3)降低熔融焊料的外表张力。无铅焊料是利用锡与其它金属如铜、铋、银等金属的合金在共晶点或非.共晶点出现的共熔现象制成的焊料。

无铅焊料电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺自动焊接工艺流程

焊接工艺的种类浸焊〔Dipsoldering〕是最早应用在电子产品批量生产中的焊接方法波峰焊〔WaveSoldering〕是利用焊锡槽内的机械式或电磁式离心泵，将熔融焊料压向喷嘴，形成一股向上平稳喷涌的焊料波峰，并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过焊料波峰，在焊接面上形成浸润焊点而完成焊接电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺波峰焊接工艺波峰焊接〔波峰焊〕主要用于传统通孔插装印制电路板电装工艺，以及外表组装与通孔插装元器件的混装工艺。适用于波峰焊工艺的外表组装元器件有矩形和圆柱形片式元件、SOT以及较小的SOP等器件。用于外表组装元器件的波峰焊设备一般都是双波峰、电磁泵波峰焊机当完成点(或印刷)胶、贴装、胶固化、插装通孔元器件的印制板从波峰焊机的入口端随传送带向前运行；通过焊剂发泡(或喷雾)槽时，印制板下外表的焊盘、所有元器件端头和引脚外表被均匀地涂覆上一层薄薄的焊剂。印制板进入预热区，焊剂中的溶剂被挥发掉，焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，印制板焊盘、元器件端头和引脚外表的氧化膜以及其它污染物被去除；同时，印制板和元器件得到充分预热。印制板的底面首先通过第一个熔融的焊料波。第一个焊料波是乱波(振动波、紊流波、湍流波既可以通過讓熔化的焊料經過一個振盪器來形成，亦可以通過向焊料池中注入氮氣來形成〕将焊料打到印制板的底面所有的焊盘、元器件焊端和引脚上；熔融的焊料在经过焊剂净化的金属外表上进行浸润和扩散。印制板的底面通过第二个熔融的焊料波，第二个焊料波是平滑波，平滑波将引脚及焊端之间的连桥分开，并去除拉尖(冰柱)等焊接缺陷；当印制板继续向前运行离开第二个焊料波后，自然降温冷却形成焊点，即完成焊接。电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺双波峰焊的工艺综合调整控制工艺参数，对提高波峰焊质量非常重要。焊接温度和时间，是形成良好焊点的首要条件

双波峰焊的第一波峰一般调整为235~240℃/1s左右，第二波峰一般设置在240~260℃/3s左右

电子产品制造根底知识PCB板的制作工艺再流焊〔Re-flowSoldering〕，也叫做回流焊，是伴随微型化电子产品的出现而开展起来的锡焊技术，主要应用于各类外表安装元器件的焊接。这种焊接技术的焊料是焊锡膏。预先在印制电路板的焊接部位施放适量和适当形式的焊锡膏，然后贴放外表组装元器件，焊锡膏将元器件粘在PCB板上，利用外部热源加热，使焊料熔化而再次流动浸润，将元器件焊接到印制板上再流焊技术的一般工艺流程

理想的再流焊的焊接温度