《CB制程简介》PPT课件.ppt

1,By:Robert Liu,PCB制程简介,2,Contents,什么是PCB,PCB的种类,PCB制造技术的发展历程,PCB制程简介,Attachment,3,什么是PCB,PCB 即印刷电路板（Printed Circuit Board），PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接，标准的PCB上头没有零件，也常被称为“印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）”。,4,PCB的种类,按基材分紙基材銅箔基板；複合基板；玻璃布銅箔基板(PP)以成品软硬分硬板Rigid PCB；軟板Flexible PCB；軟硬板Rigid-Flex PCB以成品结构分单面板；双面板；多层板,5,PCB制造技术的发展历程,一、PCB诞生期：1936年(制造方法：加成法)涂抹法、喷射法、真空沉积法、化学沉积法、涂敷法等各种工艺，即绝缘板表面添加导电 性材料形成导体图形，称为“加成法工艺”。二、PCB试产期：1950年(制造方法：减成法)用化学药品溶解除去不需要的铜箔，留下的铜箔成为电路，称为“减成法工艺”。三、PCB实用期：1960年(新材料：GE基材登场)当时Raytheon公司指定PCB要应用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板（GE基材），工业用电子设备用GE基板，民用电子设备用PP基板，已成为常识。四、PCB跌进期：1970(MLB登场，新安装方式登场)MLB,Multi Layer Board;采用电镀贯通孔实现PCB的层间互连。五、MLB跃进期：1980年(超高密度安装的设备登场)1980年后PCB高密度化明显提高，有生产62层玻璃陶瓷基MLB，MLB高密度化推动移动电话和计算机开发竞争。六、迈向21世纪的助跑期：1990年(积层法MLB登场)MLB和挠性板有大增长，1998年起积层法MLB进入实用期，产量急速增加，IC组件封装形式进入面阵列端接型的BGA和CSP，走向小型化、超高密度化安装。21世纪初期的技术趋向就是为设备的高密度化、小型化和轻量化努力，主导21世纪的创新技术将是“纳米技术”，会带动电子组件的研究开发。,6,流程圖PWB Mfg.FLOW CHART,7,PCB制程简介-1.发料Material Preparing,PCB之客户原稿数据处理完成后，确定没有问题并且符合制程能力后，所进入的第一站，依工程师所开出之工单确定符合PCB基板大小、PCB之材质、层别数目等送出制材，简单来说，即是为制作PCB准备所需之材料。,8,2.内层板压干膜(Dry Film Lamination),干膜(Dry Film)：是一种能感光,显像,抗电镀,抗蚀刻之阻剂。是将光阻剂以热压方式贴附在清洁的板面上。水溶性干膜主要是由于其组成中含有机酸根，会与强碱反应使成为有机酸的盐,可被水溶掉,其组成水溶性干膜，以碳酸钠显像，用稀氢氧化钠剥膜而完成的显像动作。此步骤即将处理完之PCB表面”黏”上一层会进行光化学反应之水溶性干膜，可经感光以呈现PCB上所有线路等之原型。,贴膜时要掌握好的三个要素为压力、温度、传送速度。线压力为0.50.6公斤厘米。控制贴膜 温度在100左右。如果贴膜温度过高，那么干膜图像会变脆，导致耐镀性能差，贴膜温度过低，干膜与铜表面粘附不牢，在显影或电镀过程中，膜易起翘甚至脱落。传送速度：与贴膜温度有关，温度高，传送速度可快些，温度低则将传送速度调慢。通常传送速度为0.9一1.8米分。,压膜,9,3.曝光(Exposure),压膜后之铜板,配合PCB制作底片经由计算机自动定位后进行曝光进而使板面之干膜因光化学反应而产生硬化，以利后来之蚀铜进行。,影响曝光质量的因素主要是曝光量曝光量又受曝光强度和曝光时间影响光能量计算公式为 E=IT,曝光强度和曝光时间,未经曝光硬化部分之干膜,10,4.内层板显影(Develop)5.酸性蚀刻(Etch),将未受光干膜以显影药水去掉留已曝光干膜图案,将裸露出来之铜进行蚀刻，而得到PCB之线路。,11,6.去干膜(Dry Film Strip)7.AOI,此步骤再以药水洗去附着于铜板表面已硬化之干膜，整个PCB线路层至此已大致成型。,(AOI)内层影像以光学扫描检测以自动光学对位检修之机器，对照正确之PCB数据进行对位检测，以检测是否有断路等情形，若有这种情况再针对PCB情况进行检修。,12,8.Black(Brown)Oxide 9.压合(Lamination),此步骤是将检修完确认无误之PCB以药水处理表面之铜，使铜面产生绒毛状，增加表面积，以利于二面PCB层之黏合。,用热压合之机器，在PCB上以钢板重压，经一定时间后，达到所符合之厚度及确定完全黏合后，二面PCB层之黏合工作至此才算完成。,13,10.钻孔(Drill)11.PTH,对照工程数据输入计算机后，由计算机自动定位，换取不同size之钻头进行钻孔。由于整面PCB已经被包装，需以X-RAY扫瞄，找到定位孔后钻出钻孔程序所必需之位孔。,由于PCB内各层之间尚未导通，需在钻过之孔上镀上铜以进行层间导通，但层间之Resin不利于镀铜，必需让其表面产生薄薄一层之化学铜，再进行镀铜之反应，使达到PCB之功用需求。,14,12.外层压膜 13.外层曝光(Exposure),前处理经钻孔及通孔电镀后，内外层已连通，接下来即在制作外层线路以达电路板之完整。压膜同先前之压膜步骤，目的是为了制作PCB外层。,同先前曝光之步骤。,15,14.外层显影(Develop)15.线路蚀刻(Etch),同先前之显影步骤,外层线路在此流程成型,16,16.去干膜(Strip Resist)17.喷涂(Spray Coating),此步骤再以药水洗去附着于铜板表面已硬化之干膜，整个PCB线路层至此已大致成型。,把适当浓度的绿漆均匀地喷涂在PCB板上，或者藉由刮刀以及网版，将油墨均匀的涂布在PCB板上。,17,18.S/M Exposure 19.显像(Developing),用光将须保留绿漆的部份产生硬化，未曝到光的部份将会在显影的流程洗去,用水洗去未经曝光硬化部分，留下硬化无法洗去之部分。将上好的绿漆烘烤干燥，并确定牢实的附着着PCB。,18,20.印文字(Legend)21.喷锡(HAL),按照客户要求通过合适的网板印上正确的文字，如料号、制造日期、零件位置、制造商以及客户名称等信息。,为了防止PCB裸铜面氧化并使其保持良好的焊锡性，板厂需对PCB进行表面处理，如HASL、OSP、化学浸银、化镍浸金,19,22.成型(Profile)23.测试(Electrical Testing),用数控铣刀把大Panel的PCB板裁成客户需要的尺寸。,针对客户要求的性能对PCB板做百分之百的电路测试，以确保其功能性符合规格。,20,24.终检(Final Inspection)25.包装(Boxing),针对测试合格之板子，依据客户外观检验规范做百分之百检验外观。,真空包装,装箱出货,21,The End,22,附件1-基板种类,23,附件2-PP种类及铜箔规格,P.P(Preprge)種類,A.1080(PP)2.6 milB.7628(PP)7.0 milC.7630(PP)8.0 milD.2116(PP)4.1 mil,銅箔(Copper)的厚度,A.0.5 OZ 0.7 milB.1.0 OZ 1.4 milC.2.0 OZ 2.8 mil,PP的种类是按照纱的粗细、织法、含胶量而有所不同的玻璃布，分别去命名。,24,附件3-钻孔管理 应有四方面,钻孔管理 应有四方面1.准确度(Acuracy)指孔位在X、Y坐标数据上的精确性，如板子正面与反面在孔位上的差距，通常也指迭高三片(甚至四片)同一孔最上与最下两面的位置误差等。2.孔壁的品质(Hole wall quality)3.生产力(Productivity)指每次迭高(Stack High)的片数(Panels)。X、Y及Z等方向之移动，换夹钻针，上下板料，逐段钻通或一次通等总体生产数度。4.成本(Cost)迭板片数钻针重磨(Re-shaping)次数，盖板与垫板之用料，钻后品检之执行等(如数孔机Hole Counter 或检孔机Hole Inspector)。,25,PTH(Plating Through Hole),Deburr去毛头，若是钻孔条件不适当，孔边缘容易产生未切断铜丝、未切断玻纤的残留(burr)及火山口之情形，需将之去除。De-smear 除胶渣(smear)，由于钻孔时造成的高温Resin超过Tg值，而形成融熔状，终致产生胶渣，此胶渣生于内层铜边缘及孔壁区，会造成短路。所以必需去除因钻孔高温所产生之胶渣，并且增加树脂孔壁粗糙度及附着度。化学铜(1)PTH&PANEL PLATING，由于PCB内各层之间尚未导通，需在钻过之孔上镀上铜以进行层间导通，但层间之Resin不利于镀铜，必需让其表面产生薄薄一层之化学铜，再进行镀铜之反应，使达到PCB之功用需求。非导体的孔壁经PTH金属化后，立即进行电镀铜制程，其目的是镀上300500微英吋以保护仅有2040微英吋厚的化学铜避免要后制程破坏而造成孔破(Void),26,HASL-Hot-air solder leveling,HASL,即热风平整工艺。喷锡的主要作用:1).防治裸铜面氧化;2).保持焊锡性；喷锡方式:垂直喷锡和水平喷锡；1).垂直喷锡主要存在以下缺点：.板子上下受热不均，后进先出，容易出现板弯板翘的缺陷；.焊盘上上锡厚度不均；.焊盘与孔壁和焊锡接触的时间较长，一般大于6秒，生成的IMC(Intermetallic compound/Cu6Sn5)，使板子的保存期大大缩短shelflife;2).水平喷锡与垂直喷锡相比，主要有以下优点：.融锡与裸铜接触时间较短，2秒钟左右，IMC厚度薄，保存期较长；.沾锡时间短wettingtime,1秒钟左右；.板子受热均匀，机械性能保持良好，板翘少；,27,OSP-Organic solderability preservative,1.OSP的保护机理 有机可焊性保护层是一种有机涂层，用来防止铜在焊接以前氧化。目前广泛使用的两种OSP都属于含氮有机化合物，即连三氮茚（Benzotriazoles）和咪唑有机结晶碱（Imidazoles）。2.OSP的应用 PCB 表面用OSP处理以后，在组装过程中（回流焊），OSP很容易就熔进到了焊膏或者酸性的Flux里面，同时露出活性较强的铜表面，最终在元器件和焊盘之间形成Sn/Cu金属间化合物，因此，OSP用来处理焊接表面具有非常优良的特性。OSP不存在铅污染问题，所以环保。3.OSP的局限性.由于OSP透明无色，所以检查起来比较困难，很难辨别PCB是否涂过OSP。.OSP本身是绝缘的，它不导电。如果形成的保护膜比较厚，会影响电气测试。OSP更无法用来作为处理电气接触表面，比如按键的键盘表面。.OSP在焊接过程中，需更加强劲的Flux，否则消除不了保护膜，从而导致焊接缺陷。.在存储过程中，OSP表面不能接触到酸性物质，温度不能太高，否则OSP会挥发掉,28,化学浸银-Immersion Silver,1.浸银(Immersion silver)的工作原理通过浸银工艺处理，薄（515in，约0.10.4m）而密的银沉积提供一层有机保护膜，铜表面在银的密封下，大大延长了寿命。浸银的表面很平，而且可焊性很好。浸银过程也是一个在铜表面银替换铜的置换反映过程。银沉积层同时含有有机添加剂和有机表面活性剂，有机添加剂用来确保浸银平整，而有机表面活性剂则可以保护PCB在储藏过程中银吸收潮气。2.浸银的应用浸银焊接面可焊性很好，在焊接过程中银会融解到熔化的锡膏里，和HASL和OSP一样在焊接表面形成Cu/Sn金属间化合物。浸银表面共面性很好，同时不像OSP那样存在导电方面的障碍，但是在作为接触表面（如按键面）时，其强度没有金好。3.浸银的局限性 浸银的一个让人无法忽略的问题是银的电子迁移问题。当暴露在潮湿的环境下时，银会在电压的作用下产生电子迁移。通过向银内添加有机成分可以降低电子迁移的发生。,29,化镍浸金(ENIG),1.ENIG的保护机理通过化学方法在铜表面镀上Ni/Au。内层Ni的沉积厚度一般为120240in（约36m），外层Au的沉积厚度比较薄，一般为24inch（0.050.1m）。Ni在焊锡和铜之间形成阻隔层。焊接时，外面的Au会迅速融解在焊锡里面，焊锡与Ni形成Ni/Sn金属间化合物。外面镀金是为了防止在存储期间Ni氧化或者钝化，所以金镀层要足够密，厚度不能太薄。2.ENIG的应用ENIG处理过的PCB表面非常平整，共面性很好，用于按键接触面非他莫属。其次，ENIG可焊性极佳，金会迅速融入熔化的焊锡里面，从而露出新鲜的Ni。3.ENIG的局限性ENIG 的工艺过程比较复杂，而且如果要达到很好的效果，必须严格控制工艺参数。最为麻烦的是，ENIG处理过的PCB表面在ENIG或焊接过程中很容易产生黑盘效应（Black pad），从而给焊点的可靠性带来灾难性的影响。黑盘的产生机理非常复杂，它发生在Ni与金的交接面，直接表现为Ni过度氧化。金过多，会使焊点脆化，影响可靠性。,30,附件4-常用单位换算,1 inch=25.4 mm1 inch=1000 mil1 mil=1000 u”1 mm=39.4 mil 1 mm=1000 um1 OZ=1.4 mil電鍍的銅厚以mil計算銅箔的厚度以OZ計算表面處理(鎳金,化學錫等)厚度用u表示板子外型尺寸以inch,mm計算,