PCB全制程及相关基础知识介绍

PCB全制程及相关基础知识介绍

大纲一.PCB全制程流程介绍二.基础知识介绍三.Matic外观检验标准简介

PCB全制程节绍

*内层

*外层

*表面处理流程介绍:目的:利用影像转移原理制作内层线路DES为显影;蚀刻;去膜连线简称内层介绍前处理压膜曝光DES裁板裁板(BOARDCUT):目的:依制前设计所规划要求,将基板材料裁切成工作所需尺寸主要原物料:基板;锯片基板由铜皮和绝缘层压合而成,依要求有不同板厚规格,依铜厚可分为H/H;1oz/1oz;2oz/2oz等种类注意事项:避免板边巴里影响品质,裁切后进行磨边,圆角处理考虑涨缩影响,裁切板送下制程前进行烘烤裁切须注意机械方向一致的原则前处理(PRETREAT):目的:去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利於後續的壓膜制程主要原物料：刷輪铜箔绝缘层前处理后铜面状况示意图压膜(LAMINATION):目的:将经处理之基板铜面透过热压方式贴上抗蚀干膜主要原物料:干膜(DryFilm)溶劑顯像型半水溶液顯像型鹼水溶液顯像型

水溶性乾膜主要是由於其組成中含有機酸根，會與強碱反應使成為有機酸的鹽類，可被水溶掉。

干膜压膜前压膜后曝光(EXPOSURE):目的:经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: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(白线黑底）,外层所用底片刚好与内层相反,底片为正片UV光曝光前曝光后显影(DEVELOPING):目的:用碱液作用将未发生化学反应之干膜部分冲掉主要原物料:Na2CO3使用将未发生聚合反应之干膜冲掉,而发生聚合反应之干膜则保留在板面上作为蚀刻时之抗蚀保护层显影后显影前蚀刻(ETCHING):目的:利用药液将显影后露出的铜蚀掉,形成内层线路图形主要原物料:蚀刻药液(CuCl2)蚀刻后蚀刻前去膜(STRIP):目的:利用强碱将保护铜面之抗蚀层剥掉,露出线路图形主要原物料:NaOH去膜后去膜前内层检验:目的:对内层生产板进行检查,挑出异常板并进行处理收集品质资讯,及时反馈处理,避免重大异常发生CCD冲孔AOI检验VRS确认CCD冲孔:目的:利用CCD对位冲出检验作业之定位孔及铆钉孔主要原物料:冲头注意事项:CCD冲孔精度直接影响铆合对准度,故机台精度定期确认非常重要AOI检验:全称为AutomaticOpticalInspection，自动光学检测目的：通过光学反射原理将图像回馈至设备处理，与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较，找出缺点位置注意事項：由于AOI所用的测试方式为逻辑比较，一定会存在一些误判的缺点，故需通过人工加以确认VRS确认:全称为VerifyRepairStation，确认系统目的：通过与AOI连线，将每片板子的测试资料传给V.R.S，并由人工对AOI的测试缺点进行确认注意事項：VRS的确认人员不光要对测试缺点进行确认，另外就是对一些可以直接修补的确认缺点进行修补压板目的：将铜箔（Copper)、胶片（Prepreg)与氧化处理后的内层线路板压合成多层板棕化铆合叠板压合后处理棕化:目的:

(1)粗化铜面,增加与树脂接触表面积(2)增加铜面对流动树脂之湿润性(3)使铜面钝化,避免发生不良反应

主要愿物料:棕花药液注意事项:棕化膜很薄,极易发生擦花问题,操作时需注意操作手势铆合:(铆合;预叠)目的:(四层板不需铆钉)利用铆钉将多张内层板钉在一起,以避免后续加工时产生层间滑移主要原物料:铆钉;P/PP/P(PREPREG):由树脂和玻璃纤维布组成,据玻璃布种类可分为1060;1080;2116;7628等几种树脂据交联状况可分为:A阶(完全未固化);B阶(半固化);C阶(完全固化)三类,生产中使用的全为B阶状态的P/P2L3L4L5L2L3L4L5L铆钉叠板:目的:将预叠合好之板叠成待压多层板形式主要原物料:铜皮电镀铜皮;按厚度可分为1/3OZ(代号T)1/2OZ(代号H)1OZ(代号1)RCC(覆树脂铜皮)等Layer1Layer2Layer3Layer4Layer5Layer6压合:目的:通过热压方式将叠合板压成多层板主要原物料:牛皮纸;钢板钢板压力牛皮纸承载盘热板可叠很多层后处理:目的:经割剖;打靶;捞边;磨边等工序对压合之多层板进行初步外形处理以便后工序生产品质控制要求及提供后工序加工之工具孔主要原物料:钻头;铣刀钻孔目的:在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔上PIN钻孔下PIN上PIN:目的:对于非单片钻之板,预先按STACK(堆栈）之要求钉在一起,便于钻孔,依板厚和工艺要求每个STACK可两片钻,三片钻或多片钻主要原物料:PIN针注意事项:上PIN时需开防呆检查,避免因前制程混料造成钻孔报废钻孔:目的:在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔主要原物料:钻头;盖板;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钻孔铝盖板垫板钻头下PIN:目的:将钻好孔之板上的PIN针下掉,将板子分出

外层介紹

電鍍：

水平PTH連線;一次銅線;

外層

:前處理壓膜連線;自動手動曝光;顯影

二次電鍍:二次銅電鍍;外層蝕刻

外層檢驗課：A.Q.I/VRS/阻抗測試/銅厚量測/電性測試電鍍鑽孔去毛頭(Deburr)去膠渣(Desmear)化學銅(PTH)一次銅Panelplating

目的:

使孔璧上的非導體部分之樹脂及玻璃纤維進行金屬化方便進行後面之電鍍銅制程,完成足夠導電及焊接之金屬孔璧

去毛頭(Deburr):

毛頭形成原因:鑽孔後孔邊緣的未切斷的銅絲及未切斷

的玻璃布

Deburr之目的:去除孔邊緣的巴厘,防止鍍孔不良

重要的原物料：刷輪

去膠渣(Desmear):smear形成原因:鑽孔時造成的高溫超過玻璃化轉移溫度(Tg值),而形成融熔狀,產生膠渣

Desmear之目的:裸露出各層需互連的銅環，另膨松劑可改善孔壁結構，增強電鍍銅附著力。

重要的原物料：KMnO4(除膠劑)化學銅(PTH)

化學銅之目的:通過化學沉積的方式時表面沉積上厚度為20-40microinch的化學銅。

重要原物料：活化鈀，鍍銅液PTH一次銅

一次銅之目的:鍍上200-500microinch的厚度的銅以保護僅有20-40microinch厚度的化學銅不被後制程破壞造成孔破。

重要原物料:銅球一次銅外層前處理壓膜曝光顯影目的:

經過鑽孔及通孔電鍍後,內外層已經連通,本制程製作外層線路,以達電性的完整

前處理:

目的:去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利於後續

的壓膜制程

重要原物料：刷輪壓膜(Lamination):

製程目的:通過熱壓法使幹膜緊密附著在銅面上.

重要原物料：乾膜(Dryfilm)溶劑顯像型半水溶液顯像型

鹼水溶液顯像型

水溶性乾膜主要是由於其組成中含有機酸根，會與強鹼

反應使成為有機酸的鹽類，可被水溶掉。

曝光(Exposure):

製程目的:通過imagetransfer技術在幹膜上曝出客戶所需的線路

重要的原物料：底片外層所用底片与内層相反，為正片，底片黑色為綫路白色為底板(白底黑綫)—（与page9内层比对）白色的部分紫外光透射過去，乾膜發生聚合反應，不能被顯影液洗掉乾膜底片UV光顯影(Developing):

製程目的:把尚未發生聚合反應的區域用顯像液將之沖洗掉,已感光部分則因已發生聚合反應而洗不掉而留在銅面上成為蝕刻或電鍍之阻劑膜.

重要原物料：弱堿(Na2CO3)一次銅乾膜

二次电镀二次鍍銅剥膜線路蝕刻剥錫目的:

將銅厚度鍍至客戶所需求的厚度完成客戶所需求的線路外形鍍錫

二次鍍銅:

目的:將顯影后的裸露銅面的厚度加後,以達到客戶所要求的銅厚

重要原物料：銅球乾膜二次銅

鍍錫:

目的:在鍍完二次銅的表面鍍上一層錫保護，做為蝕刻時的保護劑

重要原物料：錫球乾膜二次銅保護錫層剥膜:

目的:將抗電鍍用途之幹膜以藥水剥除

重要原物料：剝膜液(KOH)線路蝕刻:

目的:將非導體部分的銅蝕掉

重要原物料：蝕刻液(氨水)二次銅保護錫層二次銅保護錫層底板剥錫:

目的:將導體部分的起保護作用之錫剥除

重要原物料:HNO3+H2O2兩液型剥錫液二次銅底板外層檢驗

流程説明：虛綫框代表該制程將根據客戶或厰内需要決定是否走該流程，阻抗量測及綫寬量測本課程暫不介紹

制程目的：

通過檢驗的方式，將一些不良品挑出，降低製造成本收集品質資訊，及時反饋，避免大量的異常產生A.O.I:

全稱爲AutomaticOpticalInspection，自動光學檢測目的：通過光學原理將圖像回饋至設備處理，与設定的邏輯判斷原則或資料圖形相比較，找去缺點位置。需注意的事項：由於AOI說用的測試方式為邏輯比較，一定

會存在一些誤判的缺點，故需通過人工加以確認V.R.S:

全稱爲VerifyRepairStation，確認系統目的：通過与A.O.I連綫，將每片板子的測試資料傳給V.R.S，並由人工對A.O.I的測試缺點進行確認。需注意的事項：V.R.S的確認人員不光要對測試缺點進行確認，另外有一個很重要的function就是對一些可以直接修補的缺點進行修補O/S電性測試:

目的：通過固定制具，在板子上建立電性回路，加電壓測試后与設計的回路資料比對，確定板子的電性狀況。所用的工具：固定模具找O/S:

目的：在O/S測試完成后，對缺點板將打出票據，並標示缺點的點數位置代碼，由找O/S人員通過電腦找出該位置，並通過蜂鳴器量測該點，以確定是否為真缺點所需的工具：設計提供的找點資料，電腦MRX銅厚量測:

目的：通過檢驗的方式確定板子在經過二次銅后，其銅厚是否能滿足客戶的要求需注意的事項：銅厚的要求是每個客戶在給規格書時都會給出的，故該站別是所有產品都必須經過的，另外，量測的數量一般是通過抽樣計劃得出SolderMask防焊SurfaceTreatmentProcess加工Routing成型FinalInspection&Testing终检PCB表面处理防焊(SolderMask)目的：

A.防焊：防止波焊时造成的短路，并节省焊锡之用量

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：影像转移主要原物料：油墨油墨之分类主要有：IR烘烤型UV硬化型SoldmaskFlowChart预烘烤印刷前处理曝光显影烘烤S/M前处理目的：去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加强板面油墨附着力。主要原物料：SPS印刷目的：利用丝网上图案，将防焊油墨准确的印写在板子上。主要原物料：油墨常用的印刷方式：

A印刷型（ScreenPrinting)B淋幕型(CurtainCoating)C喷涂型(SprayCoating)D滚涂型(RollerCoating)制程主要控制点油墨厚度：一般为1-2mil,独立线拐角处0.3mil/min.预烤目的: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。制程要点温度与时间的设定，须参照供应商提供的条件双面印与单面印的预烤条件是不一样的。烤箱的选择须注意通风及过滤系统以防异物沾粘。温度的设定，必须有警报器，时间一到必须马上拿出，否则overcuring会造成显影不尽。隧道式烤箱其产能及品质都较佳，唯空间及成本须考量。

曝光目的：影像转移主要设备：曝光机制程要点：

A曝光机的选择

B能量管理

C抽真空良好

显影目的：将未聚合之感光油墨利用浓度为1％的碳酸钠溶液去除掉。制程要点：

A药液浓度、温度及喷压的控制

B显影时间（即线速）与油墨厚度的关系

后烤目的：主要让油墨之环氧树脂彻底硬化。印文字目的：利于维修和识别原理：印刷及烘烤主要原物料：文字油墨ScreenPrintingFlowChart烘烤印一面文字印另一面文字S/M文字

文字加工(SurfaceTreatmentProcess)主要流程：

A化金(ImmersionGold)IMGB金手指（GoldFinger)G/FC喷锡(HotAirSolderLeveling)HAL化学镍金(EMG)目的：1.平坦的焊接面

2.优越的导电性、抗氧化性原理：置换反应主要原物料：金盐流程：前处理

化镍金段

后处理

前处理目的:去除铜面过度氧化及去除轻微的Scum主要原物料：SPS制程要点：

A刷压

BSPS浓度

C线速化镍金段目的：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2-4um)主要原物料：金盐（金氰化钾PotassiumGoldCyanide简称PGC)制程要点：

A药水浓度、温度的控制

B水洗循环量的大小

C自动添加系统的稳定性

后处理目的：洗去金面上残留的药水，避免金面氧化主要用料：DI水制程要点：

A水质

B线速

C烘干温度ENTEK目的：1.抗氧化性

2.低廉的成本原理：金属有机化合物与金属离子间的化学键作用力主要原物料：护铜剂SurfacetreatmentFlowChartO.S.P.化学镍金喷锡锡铅、镍金、Entek

金手指（G/F)目的：优越的导电性、抗氧化性、耐磨性原理：氧化还原主要原物料：金盐GoldFingerFlowChart镀金前处理镀金前后处理镀金前

镀金后流程:

目的：让板子仅露出欲镀金手指之部分线路，其他则以胶带贴住防镀。主要物料：镀金保护胶带（蓝胶、小红胶）制程要点：此制程是最耗人力的，作业人员的熟练度异常的重要，不熟练的作业人员可能割伤板材，现有自动贴、割胶机上市，但仍不成熟，还须注意残胶的问题，

镀镍金目的：在金和铜之间镀上一层镍作为屏障，避因长期使用，所导致金和铜会有原子互相漂移的现象，使铜层露出影响到接触的性质；镀金的主要目的是保护铜面避免在空气中氧化。主要原物料：金盐制程要点：A药水的浓度、温度的控制

B线速的控制

C金属污染撕胶目的：将贴住防镀部分的胶带撕掉，便于后序作业。制程要点：撕胶时应注意一定要撕净，否则将会造成报废。成型流程简介目的：让板子裁切成客户所需规格尺寸原理：数位机床机械切割主要原物料：铣刀CNCFlowChart成型后成型成型前终检流程简介目的：确保出货的品质流程：

A测试

B检验测试目的：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：

A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)仅适用一种料号，不同料号的板子就不能测试，而且也不能回收使用。（测试针除外）

优点：aRunningcost低

b产速快缺点：a治具贵

bsetup慢

c技术受限B泛用型（UniversalonGrid)测试其治具的制作简易快速，其针且可重复使用优点：a治具成本较低

bset-up时间短，样品、小量产适合缺点：a设备成倍高

b较不适合大量产C飞针测试（Movingprobe)

不需制做昂贵的治具，用两根探针做x、y、

z的移动来逐一测试各线路的两端点。优点：a极高密度板的测试皆无问题

b不需治具，所以最适合样品及小量产。缺点：a设备昂贵

b产速极慢检验目的：检验是制程中进行的最后的品质查核，检验的主要项目：

A尺寸的检查项目(Dimension)外形尺寸OutlineDimension各尺寸与板边HoletoEdge板厚BoardThickness孔径HolesDiameter线宽Linewidth/space孔环大小AnnularRing板弯翘BowandTwist各镀层厚度PlatingThicknessB外观检查项目(SurfaceInspection)孔破Void孔塞HolePlug露铜CopperExposure异物Foreignparticle多孔/少孔Extra/MissingHole金手指缺点GoldFingerDefect文字缺点Legend(Markings)

C信赖性(Reliability)焊锡性Solderability线路抗撕拉强度Peelstrength切片MicroSectionS/M附着力S/MAdhesionGold附着力GoldAdhesion热冲击ThermalShock阻抗Impedance离子污染度IonicContamination

各種表面處理的比較1.噴錫:將PCB熔於錫爐中2~3秒,迅速提起,再用210-260ºC的高壓熱風吹淨孔內殘錫.容易產生板彎板翹,焊墊不平整.2.化金:發生多步化學方法,使銅面沉積鎳和金.成本較噴錫高,但焊墊平整.導電性能良好.PCB相關基础知識介紹3.金手指:

導電性能和抗氧化性能比化金強,但成本較高4.OSP(Entek):

有機保焊膜,保護銅不被氧化,厚度0.4um,成本低,但是表面透明不易檢驗,重工性差.

PCB的單位常識銅箔厚度一般以OZ(盎司)為單位.單位換算:1OZ=35μm1inch=25.4mm=103mil1mil=0.025mm為甚麼要塞孔:

1.導通孔塞孔阻止波峰焊時錫不會從導通孔貫穿到元件面上引起短路;2.避免元件安裝后焊劑殘留在導通孔內;3.電子工厂電路板,在測試面上要求吸真空時能形成負壓才可進行調試檢測.

鍍層厚度要求一.金(Gold)(金手指部分)0.015mil以上,純度99%以上;