pcb图形制作最终版本课件.ppt

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1、谢娟 培训部,图形制作,一,二,请在这里输入您的主要叙述内容,整体,概述,三,请在这里输入您的主要叙述内容,请在这里输入您的主要叙述内容,概述,4,印制线路板,印制线路板：在绝缘基材上形成供元器件之间连接的导电图形的印制板。导电图形的制作在印制板的制作过程中是非常关键的一环。,5,普通多层板的制作流程,开料,内层图形制作,内层检验,内层氧化,层压,阻焊印刷,化学镀铜,整板镀铜,外层图形制作,外层检验,表面处理,字符印刷,外形加工,电性测试,最终检验,包装出货,激光钻孔,机械钻孔,6,铜箔,半固化片,铜箔,半固化片,铜箔,开料,7,内层图形制作,8,内层检验,9,内层氧化,10,Layer 1,

2、Layer 4,Layer 5,Layer 6,LAYER 4,LAYER 5,LAYER 6,LAYER 1,层压,LAYER 2,LAYER 3,Layer 2,Layer 3,11,钻孔,12,化学镀铜,13,整板镀铜,14,外层图形制作,15,外层检验,16,阻焊印刷,17,表面处理,18,字符印刷,R105,R105,19,外形加工,20,电性测试,21,最终检验,22,包装出货,23,照相底版,照相底版（菲林）按照图形分正像和负像两种。正像为待制作图形是不透明的，其他是透明的负像为待制作图形是透明的，其余为不透明的。,24,照相底版按照材质分又分为银盐片(黑菲林)和重氮片(红菲林)

3、两种。,25,银盐片是以激光绘图机绘制出来的。重氮片是以银盐片为母板经曝光、显影而得到的。外层和阻焊图形制作会部分用到重氮片。内层只用银盐片。,银盐片,重氮片,26,图形转移的方法,丝网印刷法：通过丝网网版图像的网，使油墨漏印到承印物上的图形转移方法。光致成像法：用穿过照相底版的光，使得光敏聚合物发生变化形成图像的工艺。,丝网网版,照相底版,光致抗蚀剂,27,光致成像法和丝网印刷法相比较，光致成像法成本较高，但制作的线路精度也高。一般用于双面镀通孔板、多层板上导体图形的制作。光致抗蚀剂原理：光致抗蚀剂含对光敏感的物质经 可见紫外光照射，曝光部分便会发生光化学反应(光聚合反应），形成保护性涂层。

4、,28,光致抗蚀剂分类：按用途分：耐蚀刻抗蚀剂、耐电镀抗蚀剂按显影类型分：全水溶性、半水溶性、溶剂型按物理状态分：液态抗蚀剂、干膜抗蚀剂按感光类型分：正性抗蚀剂、负性抗蚀剂,29,制作导体图形的路径,制作导体图形的路径：减去法加成法半加成法,30,减去法,去膜,覆铜板,印制正像抗蚀图形,蚀刻,31,加成法,绝缘基板,印制负像抗镀图形,化学镀铜,去膜,32,半加成法,绝缘基板,化学镀铜,印制抗镀图形,图形电镀铜,图形电镀锡,33,去膜,蚀刻,退锡,34,导体图形制作的工艺流程：,印制蚀刻工艺流程（减去法)图形电镀工艺流程（减去法）,下料板面清洁处理贴膜曝光显影（形成正像图形）蚀刻去膜下工序,钻孔

5、孔金属化 板面镀铜板面清洁 贴膜 曝光 显影（形成负相图形） 图形电镀铜图形电镀金属抗蚀层（锡或锡铅）去膜蚀刻退锡或锡铅下工序,谢娟 培训部,内层图形制作,36,主要内容,内层图形制作的工艺流程（重中之重）主要工序前处理贴干膜或涂湿膜曝光显影蚀刻去膜目的、设备、药水、方法、流程、参数、缺陷,37,内层图形制作的工艺流程,前处理,贴膜,内层前处理,贴干膜或涂湿膜,曝光,显影,蚀刻,去膜,开料,38,曝光,显影,蚀刻,去膜,39,内层前处理,目的: 清洁、粗化铜表面，提高板面和膜的结合力。前处理方法：磨刷化学法,40,两种方法比较机械法 用机械磨刷或擦刷的办法得到清洁、微观粗糙的铜表面又分为刷磨法

6、、喷砂法, 优点：能除去绝大部分的污物； 缺点：易损伤板面、易使板面变形；化学法 用化学试剂来形成清洁、微观粗糙的铜表面 。 优点：能提供细致的粗化表面,不损伤板面； 缺点：不溶解于化学溶液的污物无法除去。 内层前处理一般用化学法。,41,内层前处理设备：内层前处理机,42,内层前处理工艺流程（举例）内层干膜前处理线：除油 水洗 微蚀 水洗 烘干内层湿膜前处理线：除油 水洗 微蚀 水洗 酸洗 水洗 烘干除油：所用药水是除油剂，主要目的是除去铜表面油脂微蚀：所用药水是H2SO4 -H2O2体系的微蚀液，主要目的是形成微观粗糙的铜表面。,43,酸洗： 所用药水为1%3%的H2SO4，主要目的是除去

7、铜表面的氧化物。烘干：主要目的是彻底除去板面水分。前处理效果检查：水裂点=30s主要参数：浓度、温度、喷淋压力、走板速度主要缺陷：开路(前处理不良导致甩干膜）、短路（清洁不净）,内层前处理工艺参数,45,46,易出现问题,47,贴干膜,光致抗蚀剂按照物理状态分：干膜和液态光致抗蚀剂（又称湿膜 ）两者相比较：干膜：厚度选择范围大（10100m），生产效 率高，而且工作环境对其影响较小。湿膜：厚度薄，分辨率高，可制作精细线路； 追随性好，易覆盖铜表面凹坑；但受环境 影响大，良率低。,48,干膜简介干膜的结构干膜的组成粘结剂、光聚合单体、光引发剂、热阻聚剂、染料、溶剂等,49,干膜的分类： 按显影和

8、去膜的方法分： 溶剂型干膜、水溶型干膜、干显影或剥离型干膜 其中水溶型干膜包括全水溶性和半水溶性两种，全水溶性成本最低，毒性也小。大量用于生产的是全水溶性干膜。 按用途分：抗蚀刻干膜、耐电镀干膜、阻焊干膜,50,干膜的技术性能要求外观光致抗蚀层厚度 常用30 、40 、45 m聚乙烯保护膜的剥离性贴膜性光谱特性 干膜的吸收光是可见紫外光，安全光为黄光。感光性显影性和耐显影性,51,分辨率 指1mm距离内最多能形成的线条条数，也可用线宽或线间距的绝对尺寸来表示。 干膜的分辨率和抗蚀剂膜厚以及聚酯薄膜厚度有关，这两者膜厚越厚，分辨率越低。耐蚀刻性和耐电镀性去膜性能储存期,贴膜的目的：在基板上形成一

9、层光致抗蚀剂层。贴膜的主要设备：贴膜机贴膜的工艺流程：板面清洁 预热 贴膜 翻板,53,54,贴膜的三个重要参数压力、温度、传送速度压力：提供干膜在板子上流动的驱动力。压力稍大有利于贴牢，一般压力控制在 3.05.0kgf/cm2。温度：提高干膜的流动性。一般贴膜温度稍大有利于贴膜，一般温度控制范围为105- 125。传送速度：一般传送速度较慢有利于贴膜。与贴膜温度有关，贴膜温度较高，传送速度可快 些，反之，传送速度可慢些。一般控制范围为1.5-2.5m/min。,55,主要缺陷：开路(甩干膜）、短路(干膜碎）贴膜效果检查：气泡、皱纹、干膜下杂物贴膜后的放置：15min, 48h,56,贴膜的

10、工艺参数,57,贴膜易出现问题,58,59,涂湿膜,湿膜涂布的方法 网印、辊涂、帘幕涂布、喷涂 等 主要介绍一下辊涂工艺 辊涂的优点： 能同时实现板子两面同时涂覆，可以实现涂 覆与干燥连线，效率高； 板厚与板宽范围宽；,60,工艺流程：板面清洁 涂膜 烘干 清洁主要设备：湿膜涂布线（见4.P38,39)主要参数：油墨的粘度、速度，烘板的温 度、速度。主要缺陷：开路(灰尘、粘板),61,湿膜涂布的工艺参数,62,63,曝光,目的： 紫外光通过菲林图像上的透光区域使其下的干膜发生光聚合反应，形成抗蚀层。,曝光,64,设备：曝光机分为手动曝光机和自动曝光机两种,手动曝光机,自动曝光机,65,曝光定位

11、自动曝光机：Mark点对位手动曝光机：蝴蝶盘对位，做成书报夹,66,影响曝光成像质量的因素光源的选择曝光时间的控制(曝光尺)照相底版的质量主要参数：曝光能量、真空度主要缺陷: 短路(曝光不良)、开路(曝光垃圾),67,曝光操作的一些常识：内层图形曝光所用菲林：银盐片、负片曝光后放置：15 min， 48h,68,曝光主要工艺参数,69,曝光容易出现的问题,70,显影,目的：去除掉未曝光部分的膜，从而形成抗蚀层图形。,显影,71,设备：DES线 (显影前先去除聚酯薄膜)药水：11.7g/L16.9g/L的K2CO3溶液或Na2CO3溶液。主要参数：显影液浓度、温度、喷淋压力、走板速度、显影点主要

12、缺陷：开路(显影过度)、短路(显影不净、干膜碎)显影效果的检查：看有无显影不良,72,显影段主要工艺参数,73,显影易出现问题,74,蚀刻,目的：去掉未被抗蚀剂保护的铜，形成导体图形。,蚀刻,75,两种蚀刻工艺过程：内层蚀刻(DES蚀刻线)：显影、蚀刻、去膜三个工序一条生产线外层蚀刻(SES蚀刻线): 去膜、蚀刻、退锡 三个工序一条生产线,76,内层蚀刻的设备：DES蚀刻线,DES蚀刻线的工艺流程,目检、放板,显影,水洗,蚀刻,水洗,去膜,水洗,烘干,收板,77,蚀刻药水内层蚀刻药水：酸性氯化铜蚀刻液。内层蚀刻液的特点：酸性蚀刻液。常用的几种蚀刻药水：1) 酸性氯化铜溶液 内层蚀刻2) 碱性氯

13、化铜溶液 外层蚀刻3) 硫酸+双氧水蚀刻液 微蚀4) 过硫酸盐蚀刻液 微蚀5) 硫酸+铬酸蚀刻液6) 三氯化铁蚀刻液体系,78,酸性氯化铜蚀刻液组成: 氯化铜、盐酸、 氯化氨，以氯酸钠或H2O2再生特点：成本低，废液可回收；有良好的蚀刻性 能；适合内层板的蚀刻。蚀刻原理： 蚀刻反应： Cu+CuCl2 Cu2Cl2 络合反应：Cu2Cl2+4Cl- 2CuCl32-再生原理： CuCl + NaClO3 + 6HCl 6CuCl2 + NaCl + H2O,79,过硫酸盐蚀刻液主要组成：过硫酸钠或过硫酸铵优点：适合金属抗蚀层，易回收，污染小；缺点：蚀刻速率不快，容易侧蚀，过硫酸盐易 分解。H2

14、SO4-H2O2体系组成： H2SO4、H2O2，少量稳定剂特点: 蚀刻效果好,但是双氧水不稳定,容易分 解, 需要加入稳定剂。应用：减薄铜、微蚀常用,80,蚀刻质量的评定侧蚀蚀刻系数 蚀刻系数=Y/X镀层增宽镀层突沿蚀刻速率（m/min)过蚀溶铜量(g/L),Y,W,过蚀,生产底版上导线宽度,Y 铜层厚度,生产底版上导线宽度,侧蚀量,X,侧蚀,81,蚀刻中应注意的问题1.减少侧蚀和突沿，提高蚀刻系数蚀刻方式：喷淋蚀刻效果最好；蚀刻液的种类：选择较高蚀刻系数的蚀刻液。蚀刻速率：蚀刻速率越快，侧蚀越小；蚀刻液的PH值：碱性蚀刻液PH较高时侧蚀较大。一般PH控制在8.5以下。蚀刻液的密度：高铜浓度

15、对蚀刻有利。铜箔厚度：铜箔越薄，侧蚀越小。2.提高板子与板子之间蚀刻速率的一致性 选取容易再生和补偿，蚀刻速率容易控制的蚀刻液,82,3.提高整个板子表面蚀刻速率的均匀性一般上下表面蚀刻速率，下表面快；板子边缘比板子中心蚀刻快采用改变喷淋压力，喷嘴摆动，板前沿和板后端间歇蚀刻等办法解决。4.提高安全处理和蚀刻薄铜箔及薄层压板的能力5.减少污染的问题主要参数：Cu2+浓度、温度、喷压、速度、总酸度主要缺陷：短路(蚀刻不尽)、开路(蚀刻过度),83,蚀刻段的工艺参数,84,85,蚀刻段易出现问题,美维培训研究中心,去膜,目的：将线路图形上的抗蚀层剥除，从而露出线路图形.,去膜,87,去膜后的图形,

16、88,设备：DES线药水：30-38g/l 的NaOH溶液添加剂：添加少量消泡剂主要参数：浓度、温度、喷淋压力、速度主要缺陷：短路（去膜不净）,89,去膜段主要工艺参数,90,去膜段易出现问题,谢娟 培训部,外层图形制作,92,主要内容,外层图形制作的工艺流程主要工序外层前处理贴膜曝光显影 图形电镀铜图形电镀锡去膜蚀刻退锡,93,依次每个工序的目的、方法、设备、药水、流 程要掌握，主要参数、缺陷要理解,94,外层图形制作的工艺流程,外层前处理,贴膜,外层前处理,贴膜,曝光,显影,去膜,图形电镀铜,图形电镀锡,蚀刻,退锡,95,曝光,显影,图形电镀铜,图形电镀锡,96,去膜,蚀刻,退锡,97,外

17、层前处理,目的：1. 除去铜表面氧化物、油脂、杂质； 2.粗化铜表面，增强Cu与干膜结合力方法：机械法或机械法和化学法相结合流程：机械法：酸洗：去除铜表面化学杂质；硫酸；磨板：磨掉铜板面的污物并粗化铜表面;不同刷 辊相结合。高压水洗：去除铜表面残留的铜粉；烘干： 彻底去除板面水分。,酸洗,水洗,高压水洗,磨板,水洗,烘干,98,刷辊,前处理前后,99,机械法和化学法相结合：磨板：磨去铜表面污物并粗化铜表面；中压水洗：冲掉板面残留的铜粉；微蚀：用化学试剂粗化铜表面；超粗化微蚀液。酸洗：去除铜表面的氧化物；盐酸；隔离挤水:用吸水海绵滚轮吸干板面上的水；吹干：吹出孔内的水；烘干：烘干板面和孔内的水；

18、,磨板,中压水洗,水刀循环水洗,微蚀,循环水洗,酸洗,二道溢流水洗,水刀循环水洗,隔离挤水,吹干,烘干,100,主要设备：机械法：外层前处理线机械法和化学法相结合：磨板前处理机、化学前处理机检验磨板效果的方法a.磨痕测试：磨痕宽度 0.81.2cm;检验磨刷效果b.蚀铜量试验：蚀铜量0.51.2m;检验微蚀效果c.水膜试验：水裂点=30s; 检验清洁效果磨板易产生的缺陷短路（甩干膜）、开路（垃圾）,101,外层前处理工艺参数,102,103,外层前处理易出现问题,104,贴膜,目的：在铜表面贴上一层感光材料：干膜设备：自动贴膜机主要参数：热辘的温度、压力、传送速度主要缺陷：开路(干膜碎、起皱)

19、、短路(气泡、膜下杂物)外层只用干膜，不用湿膜，且外层干膜一般比内层干膜厚，这是盖孔和图形电镀厚线路的需要。,105,主要工艺参数,106,目的：把菲林上的图形转移到基板上。设备：曝光机（自动、手动）菲林外层图形制作用银盐片和重氮片，正像。内层图形制作用银盐片，负像。,正像菲林,负像图形,曝光,107,红菲林的制作 方法：用黑菲林作母片通过曝光、显影，将 黑菲林上的图像转移至红菲林上。 流程： 检查黑菲林 曝光 氨水显影 空曝光 检查红菲林 贴保护膜曝光：把黑菲林上图形转移到重氮底片上。氨水显影：使曝光后的图形显现出来。空曝光：干燥，赶尽重氮底片氨气。贴保护膜：防止菲林擦花。主要设备：曝光机、

20、氨水显影机、贴保护膜机,108,曝光对位自动曝光机：单面曝光，板上的对位孔与菲林上的对位标记相重合。一面曝光完，翻转，曝光另外一面。手动曝光机：采用人工的目视对位，将板上的对位孔与菲林上的对位标记相重合。主要影响因素：曝光能量(一般用21级曝光尺测量)、真空度、清洁度主要缺陷：短路(曝光垃圾、曝光能量低)、开路（抽真空不良、菲林擦花、曝光能量高),109,显影,目的：除去未曝光部分干膜，形成负像的抗镀图形。,显影,设备：外层显影线,111,流程：显影 水洗 酸洗 DI水洗 烘干 显影:除去未曝光的干膜,露出线路图形.K2CO3 酸洗： 酸碱中和，去除残留显影液。H2SO4 DI水洗：降低板面的

21、离子污染程度。主要参数 浓度、温度、压力、速度、显影点缺陷 开路(干膜碎、显影不尽)、短路(显影过度)、孔内残铜（干膜穿孔）,112,工艺参数,113,图形电镀,显影后的板,图形电镀铜,图形电镀锡,设备：图形电镀线,115,图形电镀线流程：,上板：将要电镀之板子上飞巴。 除油：目的是除去线路铜表面的油污和残胶； 用的是酸性除油剂，主要成分是硫酸和磷酸。,上板,除油,水洗,微蚀,水洗,酸浸,图形电镀铜,水洗,酸浸,水洗,烘干,图形电镀锡,下板,剥挂架,水洗,上板,116,微蚀：目的是粗化线路铜表面，以增加镀层和基体铜的结合力。用的是微蚀液，主要成分是过硫酸钠和硫酸。酸浸：防止水分带进镀液，用的是

22、硫酸图形电镀铜：在线路表面和孔内对铜进行电镀加厚；用的是硫酸盐镀铜液，主要成分是硫酸铜、硫酸、盐酸、添加剂。图形电镀锡：在线路表面和孔内镀上一层金属抗蚀层：锡。用的是硫酸盐镀锡液，主要成分是硫酸亚锡、硫酸、添加剂。 下板：将板从飞巴上拿下来。剥挂架：将挂架上被镀上的铜和锡剥除.HNO3,117,图形电镀铜原理：,CuSO4溶液,Cu,阳极：Cu-2e Cu2+阴极：Cu2+2e Cu,118,阳极：采用含磷0.0350.07%的铜球或铜角备注：钛篮是为了添加阳极方便，阳极袋是为了防止阳极泥进入镀液中。阴极我们所要电镀的印制板。注意：实际工作中要不断补加阳极，使阳极面积：阴极面积=2:1,119

23、,镀液：一般采用硫酸盐镀铜液，主要组分：硫酸、硫酸铜、盐酸添加剂：光亮剂、整平剂、载运剂等各组分作用：硫酸铜：提供cu2+。浓度升高，允许电流密度升 高，但溶液分散能力变低。硫酸：提高镀液的电导率和深镀能力。盐酸：提供氯离子。氯离子可以帮助阳极溶解，协同添加剂使镀层光亮、整平，还降低镀层应力。光亮剂、整平剂：分别使镀层光亮、平坦。,120,操作条件温度：温度升高，允许电流密度提高，沉积速度快，但过高，会加速添加剂分解，镀层粗糙。电流密度：电流密度升高，沉积速度快。过高， 镀层粗糙。搅拌：可以消除浓度差异，提高允许的电流密度，提高生产效率。 搅拌方式有阴极移动、空气搅拌、振动等。过滤：连续过滤,

24、121,主要工艺参数,122,图形电镀铜主要工艺参数Cu2+浓度、Cl-浓度、H2SO4浓度、添加剂浓度、温度,123,易出现的问题,124,图形电镀锡常用的两种金属抗蚀层：锡镀层和锡铅镀层两者相比较：它们都有良好的抗蚀保护能力。锡的硫酸盐镀层不含氟，不含铅，有利于环保。且锡镀层更容易退锡。现逐渐取代锡铅镀层。,125,镀液现在应用较多的是硫酸盐镀锡液。主要成分：硫酸、硫酸亚锡添加剂：晶粒细化剂、光亮剂、载体光亮剂、稳定剂等各组分作用：硫酸亚锡：提供Sn2+，若浓度高，允许电流密度 提高，溶液分散能力变差。硫酸：提高镀液的导电率和深镀能力，并防止Sn2+被水解和氧化。添加剂：促进得到均匀、细致

25、、光亮的镀层,126,机理：阴极：Sn2+2e Sn 2H+ +2e H2阳极：Sn-2e Sn2+注意：Sn2+很容易被水解和氧化，使溶液变浑浊。,127,操作条件温度 温度升高，允许电流密度增大，沉积速度快； 但过高，会加速添加剂的消耗，加速Sn2+氧化， 溶液很快浑浊。电流密度： 电流密度升高，沉积速度加快，但电流太大， 镀层粗糙。电源： 电源的波纹系数应小于 5%。 搅拌：不可用空气搅拌，防止Sn2+被氧化。,128,主要工艺参数H2SO4浓度、SnSO4浓度、添加剂浓度、温度,129,易出现问题,130,去膜,目的：将抗电镀用的干膜从铜表面除去。药水：NaOH溶液。且由于钾会攻击锡镀

26、层，一 般不用KOH.设备：SES线SES流程：,去膜,水洗,蚀刻,新液洗,水洗,褪锡,水洗,烘干,131,SES线去膜段,去膜,132,主要工艺参数浓度、温度、喷淋压力、传送速度、退膜点,133,蚀刻,目的：将线路图形之外的铜除去。设备：SES线药水：碱性氯化铜蚀刻液,蚀刻,134,碱性氯化铜蚀刻液主要组成： 含水氯化铜、氯化铵、氨水蚀刻机理CuCl2+4(NH3) Cu(NH3)4Cl2 Cu(NH3)4Cl2+Cu 2Cu(NH3)2Cl 再生机理2Cu(NH3)2Cl+2NH4Cl+2NH3+1/2O2 2Cu(NH3)4Cl2+H2O,135,影响蚀刻速率的因素 Cu2+浓度的影响

27、Cu2+是氧化剂，Cu2+浓度是影响蚀刻速率的主要因素。一般Cu2+浓度较高，蚀刻速率快，对蚀刻有利。但过高易产生沉淀。Cu2+浓度一般140170g/L溶液PH值的影响 PH变化随蚀刻液内NH3含量而定。一般PH较高，NH3含量充分，Cu易被络合，蚀刻速率快。但PH值过高，镀液中NH3过饱和，会进入大气，污染环境，并且会增大侧蚀的程度。,136,氯化铵含量的影响 铜铵离子(Cu(NH3)2+)的再生需要过量的NH3和NH4Cl，一般若氯化铵浓度高，蚀刻速率快，但浓度过高，Cl-会使抗蚀层浸蚀。一般控制在150g/L左右。温度的影响 温度升高，蚀刻速率加快，但是过高，NH3挥发，污染空气并使溶液中化学组分失调。一般控制在4555为宜。主要缺陷：短路(蚀刻不尽) 、开路(蚀刻过度),蚀刻质量的评定侧蚀侧蚀系数镀层增宽镀层突沿蚀刻速率过蚀溶铜量,照相底版上导线宽度,镀层增宽,镀层突沿,138,主要工艺参数Cu2+、 Cl-、PH值、比重、温度、蚀刻速率、喷淋压力,139,提问与解答环节Questions and answers,140,点击此处添加段落文本 . 您的内容打在这里，或通过复制您的文本后在此框中选择粘贴并选择只保留文字,141,谢谢您的观看与聆听Thank you for watching and listening,