PCB全流程讲解幻灯片.ppt

1、PCB全流程讲解,开料（原理及目的）,开料(BOARD CUT): 目的: 依制前设计所规划要求,将基板大料裁切成工作所需尺寸 主要原物料:基板 基板由铜箔和绝缘层压合而成,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: 避免板边毛刺影响品质,裁切后进行磨边,圆角处理 考虑涨缩、板件可靠性等方面影响,裁切板送下流程前需进行烘烤 裁切须注意经纬方向一致的原则,内层制作（流程及目的）,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,前处理,贴膜,曝光,DES,开料,内层制作（前处理）,前处理(PRETREAT): 目的

2、: 去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度,以利于后续贴膜制程 主要原物料：尼龙刷、火山灰 设备：IS 磨板机及加装的水洗段,铜箔,绝缘层,前处理后铜面状况示意图,内层制作（磨板图示）,内层制作（贴膜）,压膜(LAMINATION): 设备：日立自动贴膜机/志圣手动贴膜机 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(Dry Film) YQ-40PN干膜 厚度40UM 主要用于普通曝光机曝光 LDI-540干膜 厚度40UM 主要用于激光曝光,干膜,压膜前,压膜后,内层制作（正负片）,正负片的定义: 正片：(所见即所得）线路区域为阻光区（无论是黑色阻光或是棕色阻光） 负片

3、：(所见非所得）线路区域为透光区,内层制作（曝光）,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,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,内层制作（普通曝光）,内层制作（LDI曝光）,UV Laser,Lens System,Polygon,Beam Splitter,Stage movement during imaging,Panel,内层制作（LDI定位原理）,内层制作（显影）,显影(DEVELOPING): 目的: 用碱液作用

4、将未发生化学反应之干膜部分冲掉 主要原物料:Na2CO3 使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蚀刻时之抗蚀保护层,显影后,显影前,内层制作（原理）,利用CO32-与干膜阻剂中羧基（-COOH）进行酸碱中和反应，形成COO-和HCO3- ，使未经紫外线辐射的阻剂形成阴离子团而剥离，经紫外线辐射部分不与其反应而保留，反应式如下： CO32-+Resist-COOHHCO3-+Resist-COO- 其中 CO32- 主要来源于Na2CO3；Resist-COOH为干膜中反应官能基团。,内层制作（蚀刻）,蚀刻(ETCHING): 目的: 利用药液将显影后露出的铜蚀掉,形

5、成内层线路图形 主要原物料:蚀刻药液(CuCl2) 补加物料：GC30（主要成份氯酸钠)，HCL，水,蚀刻后,蚀刻前,内层制作（蚀刻原理）,蚀刻过程中，母液中的Cu2+具有氧化性，能将板面上的裸露的单质铜氧化成Cu+（见反应1）。 CuCuCl2Cu2Cl2 （1） 形成的Cu2Cl2是不易溶于水的，但与过量Cl-反应后，能形成可溶性的络离子（见反应2）。 Cu2Cl24Cl-2CuCl32- （2） 随着铜的蚀刻，溶液中的Cu+越来越多，蚀刻能力很快就会下降，以致最后失去效能。为了保持蚀刻能力，必须对蚀刻液进行再生，使Cu+重新转变成Cu2+，继续进行正常蚀刻（见反应3） 。 6CuCl+N

6、aClO3+6HCl=6CuCl2+3H2O+NaCl （3） 主要组分：CuCl2 HCl NaClO3,内层制作（去膜）,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（流程）,流程介绍: 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/PE冲孔,AOI检验,VRS确认,内层检验（冲定位孔）,CCD/PE冲孔: 目的: 利用CCD冲孔机或PE冲孔机在内层板边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及PE冲孔机机冲孔精度直接影响铆合对

7、准度,故机台精度定期确认非常重要,内层检验（AOI检验）,AOI检验: 全称为Automatic Optical Inspection，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,内层检验（原理）,视频图像,滤光圈,CCD,数据获得,内层检验（图像变换）,内层检验（图像变换）,内层检验（图像变换）,内层检验（分辨率）,影响细微缺点的检测 影响线宽及间距的测量精度 影响产出量 通常设其分辨率为线宽线距的十分之一,低分辨率,高分辨率,N

8、ormal,内层检验（设备）,设备: SK-75E:用于外层板检测及修理 DISCOVERY-8：用于内外层检测及修理 CAMTEK：用于内层检测及修理 VRS-5: 修理站,内层检验（设备）,设备: SK-75E:用于外层板检测及修理 DISCOVERY-8：用于内外层检测及修理 CAMTEK：用于内层检测及修理 VRS-5: 修理站,内层检验（VRS修理）,VRS确认修理: 全称为Verify Repair Station，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

9、是对一些可以直接修补的确认缺点进行修补,压板（流程）,流程介绍: 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,邦定,压板（棕化）,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 主要原物料:棕化药水 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,压板（铆合）,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；邦定是将板边熔合窗位置加热与P/P黏结，进一步防止层间滑移

10、。 主要原物料:铆钉;P/P P/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/P,2L,3L,4L,5L,2L,3L,4L,5L,铆钉,压板（叠板）,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:铜箔 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,压板（压合）,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

11、,牛皮纸,承载盘,加热盘,可叠很多层,压板（结构）,热盘,可升降的底座,活塞,压力表,液压油,来自液压泵,压板机的结构： 液压系统：多层板的压合机多数都采用液压系统提供各开口的闭合与加压。即：压机顶部的热盘固定于压机的主体结构上，其它各开口的热盘由液压系统推动闭合与加压。如下图所示：,压板（设备）,热压,冷压,设备： burkle压机 德国 生产板件的最大尺寸：27x32;,压板（后处理）,后处理: 目的: 经割剖;打靶；测涨缩;烘板等工序对压合之多层板进行初步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,钻孔（流程）,流程介绍: 目的:在板面上钻出层与层之间线路连

12、接的导通孔,下PIN,下板,钻孔,铣边,上PIN,上板,打磨披锋,对点图自检,转下流程,层压来板,钻孔（设备）,设备:日立6头钻机 准备垫木板、铝片,量取钻刀、槽刀、销钉,查找点图.双面板及盲孔子板需先钻好定位孔.钻孔刀径3.175mm.选用销钉直径3.15mm +00.05mm.定位方向孔用台阶销钉,其它两个孔用正常销钉.,钻孔（毛边）,毛边: 目的: 将层压后的板边铣掉，达到要求的板件尺寸。 主要原物料:铣刀 注意事项: 按照设定的尺寸铣边，防止铣大或铣小，对后工序造成影响,钻孔（上PIN及上板）,上PIN及上板: 目的: 对于非单片钻之板,预先按STACK之要求钉在一起,便于钻孔,依板厚

13、和工艺要求每个STACK可两片钻,三片钻或多片钻 主要原物料:定位销钉 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;减少毛刺;防压力脚压伤板面作用 垫板:主要为复合板,在制程中起保护钻机台面;防孔口毛刺;降低钻针温度及清洁钻针沟槽胶渣作用,钻孔效果图,钻孔（钻孔）,钻孔（下板及下PIN）,下板及下PIN: 目的: 将钻好孔之板上的PIN针下掉,将板子分出,钻孔（打磨及检查）,打磨披锋及点图检查: 目的: 将

14、有批锋的孔打磨平整及检查有无漏钻、断刀等。,点图,检查光桌,对点图检查：,流程介绍,钻孔,去毛刺,去胶渣 (Desmear),化学铜 (PTH),一次铜 Panel plating,目的: 使孔璧上的非导电部分之树脂及玻璃纤维行金属化 方便进行后面之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属孔璧,沉铜板镀（流程及目的）,原理:通过前面的除胶渣，将孔内的钻孔钻污去除，使孔内清洁 ，后通活化在表面与孔内吸附胶体钯，在沉铜缸内发生氧化 还原反应，形成铜层。,设备：,自动除胶渣及化学铜线：供应商：亚硕,沉铜板镀（沉铜设备）,去毛刺: 毛刺:钻孔后孔边缘的未切断的铜丝及未切断的玻璃布丝 去毛刺的目的:去除孔边

15、缘的铜丝及玻璃布丝,防止镀孔不良 主要原物料：针刷辘，毡辘,沉铜板镀（沉铜前处理）,去胶渣(Desmear): smear形成原因: 钻孔时造成的高温超过玻璃转化温度 (Tg值),孔壁树脂形成融熔状,产生胶渣 Desmear之目的:裸露出各层需要互连的铜环，并可 改善孔壁结构，增强电镀铜附着力。 重要的原物料：KMnO4(除胶剂),沉铜板镀（去胶渣）,沉铜板镀（膨松去钻污中和）,锰残留物需要中和,化学铜(PTH) 化学铜之目的: 通过化学沉积的方式在孔壁表面沉积上厚度为20-40 微英寸的化学铜层。 重要原物料：活化钯，镀铜液,PTH,沉铜板镀（孔壁金属化）,CuSO4 + 2HCHO + 4

16、NaOH Cu + Na2SO4 + 2HCOONa + 2H2O + H2 ,一次铜 一次铜之目的: 镀上200-500微英寸厚度的铜以保护仅有20-40 微英寸厚度的化学铜不被后制程破坏造成孔破。 重要原物料: 铜球,一次铜,沉铜板镀（板镀）,沉铜前后示意图,流程介绍:,前处理,贴膜,曝光,显影,目的: 经过钻孔及通孔电镀后，内外层已经连通,本制程制作外层线路,以达电性的完整,外层图形转移（流程及目的）,前处理: 目的:去处铜面上的污染物，增加铜面粗糙度，以利于后续的贴膜制程 重要原物料：尼龙刷，火山灰,外层图形转移（外层前处理）,贴膜(Lamination): 制程目的: 通过加热加压使

17、干膜紧密附着在铜面上. 重要原物料：干膜(Dry film),外层图形转移（贴膜）,曝光(Exposure): 製程目的: 通过影像转移原理在干膜上曝出客户所需的线路 重要的原物料：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，不能被显影液冲掉,外层图形转移（曝光）,显影(Developing): 制程目的: 把尚未发生聚合反应的区域用显影液将之沖洗掉,已感光部分则因已发生聚合反应而洗不掉而留在銅面上成为電镀之阻剂膜. 重要原物料：弱堿(Na2CO3),外层图形转移（外层显影）,流程介绍:,二次镀铜,剥膜,线路蚀刻,剥

18、锡,目的: 将线路及孔铜厚度至至客户所需求的厚度 完成客户所需求的线路外形,镀锡,图形电镀（流程及目的）,设备:,自动一、二次铜设备：供应商：亚硕,图形电镀（设备）,图形电镀（原理）,Cu + 2 e Cu,图形电镀: 目的:將显影后的裸露铜面的厚度加厚,以达到客户所要求的铜厚 重要原物料：铜球,图形电镀（电镀铜）,镀锡: 目的:在镀完二次铜的表面镀上一层锡保护，作为蚀刻时的保护层 重要原物料：锡球,图形电镀（电镀锡）,剥膜: 目的:将抗电镀用途之干膜以药水剥除 重要原物料：去膜液(NaOH),SES（去膜）,SES（蚀刻）,线路蚀刻: 目的:將非导体部分的铜蚀掉 重要原物料：碱性蚀刻液(Cu

19、Cl2),CuCl2 + 4NH3H2O Cu(NH3)4Cl2 Cu+Cu(NH3)4Cl2 2Cu(NH3)2Cl 4Cu(NH3)2Cl + 4NH3H2O + 4NH4Cl + O2 4Cu(NH3)4Cl2+6H2O ,剥锡: 目的:將导体部分的起保护作用的锡去除 重要原物料:HNO3剥锡液,SES(去锡),制程目的： 通过检验的方式，将一些不良品挑出，降低制作成本 收集品质资讯，及时反馈，避免大量的异常产生,外层检验(目的),A.O.I: 全称为Automatic Optical Inspection，自动光学检测 目的：通过光学原理将图回馈至设备处理，与设定的逻辑判断原則或资料图

20、形相比较，找除缺点位置。 需注意的事項：由于AOI用的测试方式为逻辑比较，一定 会存在一些误判的缺点，通过通過人工加以确认,外层检验(检测原理),V.R.S: 全称为Verify Repair Station，确认系统 目的：通过与A.O.I连线，将每片板子的测试资料传给V.R.S，并由人工对A.O.I的测试缺点进行确认修理。 需注意的事項：V.R.S的确认人员不光要对测试缺点进行确认，另外有一个很重要的功能就是对一些可以直接修理的缺点进行修理。,外层检验(检测原理),流程介绍: 目的:在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔,对位 曝光,预烘,丝印 第二面,前处理,丝印 第一面,预烘,阻焊 显

21、影,检查,固化,来板,阻焊(流程),出板,防焊(Solder Mask) 目的： A.防焊： 防止波焊时造成的短路，并节省焊锡之用量 B.保护板：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来越高,阻焊(目的),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即过硫酸钠,阻焊(前处理),印刷 目的：在板面涂上一层阻焊，通过曝光显影，露出要焊接的盘与孔，其它地方盖上阻焊层，起到防止焊接短路,在板面印上字符，起到标识作用 主要原物料：油墨 我们所采用的热固性阻焊印料，为双组分组焊印

22、料，双组分为主剂和固化剂两种。开罐后，将主剂与固化剂搅拌均匀，静止一段时间后，在使用，通常开罐后油墨黏度为150dps，静止一段时间后，油墨黏度会有所增加。,阻焊(印刷),预烘 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。,阻焊(预烘),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,阻焊(曝光),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,阻焊(显影),后固化 目的：主要让油墨之环氧树脂彻底硬化。,阻焊(固化),印文

23、字 目的：利于维修和识别,字符(流程),印刷 第一面,烘烤,印刷 第二面,烘烤,S/M,文字,文字,字符(图示),喷锡 目的：1.保护铜表面 2.提供后续装配制程的良好焊接条件 原理：化学反应 主要原物料：锡铅棒,喷锡（流程及目的）,前处理,上助焊剂,喷锡,后处理,前处理 目的：将铜表面的有机污染氧化物等去除。 主要物料：SPS 制程要点：药水中的铜离子含量、温度、线速,喷锡（前处理）,上助焊剂 目的:以利于铜面上附着焊锡。 主要原物料：818助焊剂 制程要点：助焊剂的黏度与酸度，是否易于清洁,喷锡（上助焊剂）,喷锡(喷锡）,喷锡 目的：将铜面上附上锡。 主要原物料：锡铅棒（63/37） 制程

24、要点： A 机台设备的性能 B 风刀的结构、角度、喷压、热风温度 锡炉温度、板子通过风刀的速度、浸 锡时间等。 C 外层线路密度及结构,后处理 目的：将残留的助焊剂或其由锡炉带出之残油类物质洗掉。,喷锡(后处理),化学沉金(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,沉金（流程及原理）,前处理,沉镍,沉金,后处理,前处理 目的:去除铜面过度氧化及去除轻微的杂质 主要原物料：SPS（过硫酸钠） 制程要点： A 刷压 B SPS浓度 C 线速,沉金（前处理）,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（镍厚3-5um、金厚0.02

25、50.1um) 主要原物料：金盐（金氰化钾 PotassiumGold Cyanide 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,沉镍金（目的）,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,沉镍金（后处理）,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,金手指（流程）,图例,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,电镀镍金（目的）,设备:,镀硬金线,电镀镍金（设备）,铣外型 目的：让板子裁切成客户所需规格尺寸 原理：数控机床机械切割 主要原物料：铣刀,外型（目