PCB制造流程与材料简介ppt课件.ppt

1、PCB制造总流程和材料简介,1,主要内容,第一部分：PCB基础知识 PCB概念 PCB分类 PCB板材简介 第二部分：PCB工艺流程 内层图形制作 层压 数控 孔化电镀 外层图形制作 阻焊丝印 成品铣切 测试、检验、包装 第三部分：特殊板,JNHDI2,2,第一部分：PCB基础知识,JNHDI3,3,印制电路 Printed Circuit （PCB）在绝缘基材上，按预定设计形成的印制元件或印制线路以及两者结合的导电图形。,JNHDI4,1903年 Albert Hanson： “以抽出金属粉方式在绝缘板上连接零件” 1936年 Paul Eisler（英）提出Printed Circuit概

2、念 相较于早年的配线生产，PCB具有减少配线工作量、可靠度高、适合规模化大生产、制作时间 短、成本低、体积小、质量轻、设计流程化等优势 各种民用、军用电子设备小型化、产量化、多功能化的需求促进PCB产业在这一个世纪左右的时间里获得快速蓬勃发展。,印制线路 Printed Wiring （PWB）在绝缘基材上形成的导电图形，用于元器件之间的连接，但不包括印刷元件。,印制板 Printed Board 印制电路或印制线路成品板的统称。,基本概念,4,PCB分类,结构,硬度性能,孔的导通状态,单面板,双面板,多层板,硬板,软板,软硬结合板,埋孔板,盲孔板,埋、盲孔板,通孔板,表面制作,喷锡板,镀金板

3、,化银板,化金板,化锡板,金手指板,碳油板,ENTEK板,HDI板,应用领域,民用印制板,工业印制板,军事用印制品,铜柱板,积层板,封装基板,其它,高频微波板,埋阻板,埋容板,陶瓷板,插槽板,5,单面板,双面板,普通多层板,印制电路板的层数是以铜箔的层数为依据。,按结构分类,PCB种类,HDI板,6,PCB的主要原材料构成,表面处理层：镍金、银、锡（铅）、OSP 字符：一般仅起标识性作用，对PCB成品的具体使用性能与可靠性无影响。 PCB加工过程辅料：干膜/湿膜、各类化学药剂、助焊剂、钻铣辅料、层压辅料等,常规刚性板,刚挠板,挠性基材、刚性基材、覆盖膜、NFP等,高频微波板,7,覆铜板（Cop

4、per-clad Laminate, CCL）,8,酚醛树脂,环氧树脂,聚酯,“FR”：阻燃 阻燃级别：UL94-V0, -V1，-V2，-HB，依次下降,CCL的分类,JNHDI9,玻纤布型号 环氧树脂（ Resin） 双官能团树脂、多官能团树脂； 铜箔（Copper） 其它助剂：固化剂，填料,玻璃布,环氧玻纤布基板（ G-10、G-11 ，FR-4，FR-5）, PCB的主要原材料构成,JNHDI10,纤维纸（ CEM-1）或玻璃纸（CEM-3） 玻璃布：7628等 树脂：环氧 填料：氢氧化铝、滑石粉等等,玻纤纸,复合基板(Composite Epoxy Materials，CEM),JN

5、HDI11,RCC是在极薄的电解铜箔（厚度9-18m)的粗化面上精密涂覆上一层或两层特殊的环氧树脂或其他高性能树脂（树脂厚度30-100 m），经干燥脱去溶剂、达到B阶形成的。RCC在HDI多层板的制作过程中，取代传统的黏结片与铜箔的作用，可以采用非机械钻孔技术（通常为激光成孔等新技术）形成微孔，达到电气连通，从而实现印制板的高密度化。,积层电路板板材：覆铜箔树脂RCC,JNHDI12,半固化片(prepreg)、铜箔,PS:内层CCL预先蚀刻出图形,JNHDI13,JNHDI14,玻纤布经上胶机上胶并烘干至“B”阶。 直接用于压制覆铜板，通常称为黏结片； 用于多层板的压合，通常称为半固化片；

6、 经纱标识为Warp或者GR，纬纱为Fill。 4个指标：RC,RF,GT, VC,半固化片(prepreg),纬向,经向,玻璃布,14,JNHDI15,铜箔,JIS,IPC两种标准对电解铜箔的厚度要求,JNHDI15,主要内容,第一部分：PCB基础知识 PCB概念 PCB分类 PCB板材简介 第二部分：PCB工艺流程 内层图形制作 层压 数控 孔化电镀 外层图形制作 阻焊丝印 成品铣切 测试、检验、包装 第三部分：特殊板,JNHDI16,16,JNHDI17,第二部分 ：常规多层板制造总流程,17,客户资料接收 DFM与风险评估（预审可制造性） 生产数据/工具准备（CAM） 生产策划（MI）

7、,根据加工指示要求生产PCB 过程中检验 过程中测试 包装出库,可靠性测试 按要求提供相关检验数据,PCB生产从接受订单开始到产品交付主要分为以下三阶段,制前工程,生产阶段,可靠性测试,18,合同评审,制前工程CAM/MI,工装夹具准备,开料,钻孔,去毛刺、去沾污,化学沉铜,电镀一铜,外层贴膜+曝光+显影,图形电镀铜,图镀锡/铅锡,剥膜、蚀刻,褪锡/铅锡,外层AOI,阻焊,化学镍金,印字符,印字符,热风整平,成品铣切,FQC,成型前测试,印字符,成品铣切,化学锡/银,OSP,FQA,成型前测试,包装入库,内层曝光,内层贴膜,内层DES,内层AOI,冲孔,棕化+烘烤,层压,19,内层图形制程,转

8、层压,20,铜箔,前处理后铜面状况示意图,目的: 去除铜面上的污染物，赋予铜面一定粗糙度，以利后续的贴膜 途径： 研磨喷砂化学前处理线 主要原物料：CCL 、陶瓷刷轮、氧化铝砂带、软木塞砂带、不织布刷轮、金刚砂水液、 前处理药水等,前处理,21,干膜,2.前处理,3.贴膜,4.曝光,5.DES,6.AOI,1.开料,压膜前,压膜后,贴膜,目的: 将经处理之基板铜面通过热压方式贴上抗蚀干膜 主要原物料:干膜 水溶性乾膜主要是由于其组成中含有机酸根，与强碱反应使成为有机酸的盐类，可被水溶掉。,22,UV光,2.前处理,3.贴膜,4.曝光,5.DES,6.AOI,1.开料,菲林,平行曝光,目的: 经

9、光源作用将原始底片上的图像转移到感光干膜上 主要原物料:底片(菲林)、显影液、定影液、曝光光源 酸性蚀刻所用底片为负片,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,碱性蚀刻所用底片刚好相反,底片为正片,激光直写LDI:不需要底片,23,显影,蚀刻,剥膜,显影(Developing)： K2CO3 蚀刻（Etching）：Cu2+，HCl，NaClO3 剥膜（Stripping）：KOH,DES,24,AOI,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

10、点，故需通过人工加以确认 发现公共缺点及时向前制程反馈 注意全检与抽检结合进行，不同料号设定不同的抽检频率,Automatic Optical Inspection,25,合同评审,制前工程CAM/MI,工装夹具准备,开料,钻孔,去毛刺、去沾污,化学沉铜,电镀一铜,外层贴膜+曝光+显影,图形电镀铜,图镀锡/铅锡,剥膜、蚀刻,褪锡/铅锡,外层AOI,阻焊,化学镍金,印字符,印字符,热风整平,成品铣切,FQC,成型前测试,印字符,成品铣切,化学锡/银,OSP,FQA,成型前测试,包装入库,内层曝光,内层贴膜,内层DES,内层AOI,冲孔,棕化+烘烤,层压,26,层压工序制程,棕化,PP冲孔,叠板,

11、压合,OPE,转数控,27,OPE,目的: 利用CCD对位冲出内层单定位孔； 基材厚度要求：0.05-0.41mm（不含Cu）； 对位精度：0.002 ； 重复对位精度： 0.0005； 层压定位方式： 四槽； 铆钉； Mass法； 热熔。,28,棕化线,棕化,棕化前,棕化后,目的：增加粗糙度,表面形成有机氧化层，确保层压的可靠层间结合,29,目的: 将预叠合好之板叠成待压多层板形式 主要原物料: 电解铜皮, PP，棕化后单片，CVL ， RCC 辅助物料： 模具、牛皮纸、钢板、铝片、离型膜、PTFE 叠构设计原则： 叠层结构上下对称； 芯板厚度最大化； PP张数最少化（民品1，军品2张） 注

12、意点： 1、裁板保持经纬向不变； 2、按照工单附件的叠构图进行装板。,叠板,层压叠构：,装板间,30,HDI厂： 德国博克2台热压机（3 h） 1台冷压机（1 h）,PP性能指标：含胶量、流动度、挥发物含量、凝胶时间,压合,可以叠很多层,钢板,牛皮纸,承载盘,上盖板,PCB叠层,加热板,加热板,压力,压力,PCB厂： 1台热压机,1台电压机 1台冷压机， 1台热熔机 (Italy, cedal),（离型纸）,（离型纸）,31,合同评审,制前工程CAM/MI,工装夹具准备,开料,钻孔,去毛刺、去沾污,化学沉铜,电镀一铜,外层贴膜+曝光+显影,图形电镀铜,图镀锡/铅锡,剥膜、蚀刻,褪锡/铅锡,外层

13、AOI,阻焊,化学镍金,印字符,印字符,热风整平,成品铣切,FQC,成型前测试,印字符,成品铣切,化学锡/银,OSP,FQA,成型前测试,包装入库,内层曝光,内层贴膜,内层DES,内层AOI,冲孔,棕化+烘烤,层压,32,铣边、磨边、刻板号等作业对压合后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。,接板确定钻孔工艺配刀定位孔准备数据准备校正(单、双面板跑位) 钻孔参数设置试孔钻首件及首件检查批量生产检验。,钻孔,主要原物料: 钻头、铣刀 辅助物料： 套环、盖板、垫板、电木板、胶带和销钉,半成品铣切,层压后多层板转交数控工序，用X-ray打销钉孔，在成型机上销钉定位

14、，铣边框、四槽、铆钉，接着进行磨边、刻字。钻孔工序位于层压之后和孔化电镀工序之前，依据MI指示调用对应的工程数据进行钻孔，是实现各层板面电气互连的前提。,数控钻孔,印制板中孔的主要作用是实现层间互连或安装元器件。,盖板,销钉,被钻板（3块叠）,电木板,垫板,固定电木板用销钉,机台,33,孔化电镀,将孔内非导体部分利用化学镀方式使孔导通,并利用电镀方式加厚孔铜及面铜厚度,34,合同评审,制前工程CAM/MI,工装夹具准备,开料,钻孔,去毛刺、去沾污,化学沉铜,电镀一铜,外层贴膜+曝光+显影,图形电镀铜,图镀锡/铅锡,剥膜、蚀刻,褪锡/铅锡,外层AOI,阻焊,化学镍金,印字符,印字符,热风整平,成

15、品铣切,FQC,成型前测试,印字符,成品铣切,化学锡/银,OSP,FQA,成型前测试,包装入库,内层曝光,内层贴膜,内层DES,内层AOI,冲孔,棕化+烘烤,层压,35,外层图形制程,前处理,贴膜,曝光,显影,碱性蚀刻,图镀锡/铅锡,图镀铜,外层褪膜,褪锡/铅锡,转阻焊工序,板面一次镀,目的: 经过钻孔及孔化电镀后,內外层已经连通,本制程制作外层线路,以达电性的完整。,36,外层图形制作,1.前处理,2.贴膜,3.曝光,4.显影,5.图镀铜,6.图镀锡/铅锡,7.外层褪膜,8.碱性蚀刻,9.褪锡/铅锡,37,合同评审,制前工程CAM/MI,工装夹具准备,开料,钻孔,去毛刺、去沾污,化学沉铜,电

16、镀一铜,外层贴膜+曝光+显影,图形电镀铜,图镀锡/铅锡,剥膜、蚀刻,褪锡/铅锡,外层AOI,阻焊,化学镍金,印字符,印字符,热风整平,成品铣切,FQC,成型前测试,印字符,成品铣切,化学锡/银,OSP,FQA,成型前测试,包装入库,内层曝光,内层贴膜,内层DES,内层AOI,冲孔,棕化+烘烤,层压,38,阻焊丝印,阻焊前火山灰,A面阻焊,B面阻焊,阻焊显影,预固化,阻焊曝光,后固化,外层图形制作,钉床,印字符,热风整平,预固化,A面阻焊,烘烤,阻焊剂: 覆盖于选定区域以防止在后续焊接中焊料沉积到这些区域上的一种耐热绝缘涂层。,39,前处理,网印阻焊,IS前处理 目的：去除表面氧化、增加粗糙度、

17、加强油墨附着力。 主要原物料：前处理线、尼龙刷、600#金刚砂。 作业能力：板厚0.8-3.8mm,阻焊(Solder Mask) 目的： A. 防止印制板在装配焊接时导线间发生焊锡搭接短路 B. 阻挡焊锡粘附于不需要焊接的导体上，节省焊锡用量 C. 保护导线和基材表面，减少损伤与防潮；确保绝缘性 D .外表美观,便于检查. 原理：图形转移 主要原物料：油墨（热固型，UV光固型） 制程主要控制点：一般油墨厚度为1-2mil,独立线拐角处0.3mil.,网版制作,后固化,预固化、曝光、显影,40,印绿油前,41,目的：标识出后续元器件焊接的位置范围、生产周期、批次号、板号、JN标志等。 字符油墨

18、：热固型，光固型 制作方式：丝印、喷印 软硬结合板采用热固型油墨丝印。 如果采用光固型油墨，在软板区字符与板面的结合力大于固化油墨内聚力，字符容易开裂。,印字符,JNHDI42,插头镀金,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：镀镍药水、镀金药水,JNHDI43,43,热风整平,44,热风整平前 （插头保护）,热风整平后,45,化学镍/金后,防氧化（OSP）后,沉锡后,沉银后,其它表面处理,46,成型前测试,采用对微孔测试电阻衡量孔内镀铜厚度，确保交付的产品所有孔的孔壁厚度达到要求。,在成品铣切前利用飞针测试设备进行成品通断测试。,47,成品铣切,检验,包装,入库/出货,48,可靠性测试,（按GJB 362B-2009/IPC-6012 CLASS 3测试）,49,PCB可靠性成品测试,可靠性测试（续1）,（按GJB 362B-2009/IPC-6012 CLASS 3测试）,50,PCB可靠性成品测试,可靠性测试（续2）,（按GJB 362B-2009/IPC-6012 CLASS 3测试）,51,主要内容,第一部分：PCB基础