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1、PCB生产工艺流程 8层化金板带阻抗 BGA 拟制单位 工艺部 讲师 主要内容 1 PCB的角色2 PCB的演变3 PCB的分类4 PCB生产流程介绍 1 PCB的角色 PCB的角色 PCB是为完成第一层次的元件和其它电子电路零件接合提供的一个组装基地 组装成一个具特定功能的模块或产品 所以PCB在整个电子产品中 扮演了连接所有功能的角色 也因此电子产品的功能出现故障时 最先被怀疑往往就是PCB 又因为PCB的加工工艺相对复杂 所以PCB的生产控制尤为严格和重要 PCB的解释 Printedcircuitboard 简写 PCB中文为 印制板 1 在绝缘基材上 按预定设计 制成印制线路 印制元
2、件或由两者结合而成的导电图形 称为印制电路 2 在绝缘基材上 提供元 器件之间电气连接的导电图形 称为印制线路 3 印制电路或者印制线路的成品板称为印制电路板或者印制线路板 亦称印制板 1 早於1903年Mr AlbertHanson 阿尔伯特 汉森 首创利用 线路 Circuit 观念应用于电话交换系统上 它是用金属箔切割成线路导体 将之粘于石蜡纸上 上面同样粘上一层石蜡纸 成了现今PCB的构造雏形 如下图 2 到1936年 DrPaulEisner 保罗 艾斯纳 真正发明了PCB的制作技术 也发表多项专利 而今天的加工工艺 图形转移技术 photoimagetransfer 就是沿袭其发明
3、而来的 图 2 PCB的演变 PCB在材料 层数 制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求 因此其种类划分比较多 以下就归纳一些通用的区别办法 来简单介绍PCB的分类以及它的制造工艺 A 以材料分a 有机材料酚醛树脂 玻璃纤维 环氧树脂 聚酰亚胺 BT等皆属之 b 无机材料铝基板 铜基板 陶瓷基板等皆属之 主要取其散熱功能 B 以成品软硬区分a 硬板RigidPCBb 软板FlexiblePCB见图1 3c 软硬结合板Rigid FlexPCB见图1 4C 以结构分a 单面板见图1 5b 双面板见图1 6c 多层板见图1 7 3 PCB的分类 圖1 3 圖1 4 圖1 5 圖1 6 圖1
4、 7 圖1 8 4 PCB生产流程介绍 我们以多层板的工艺流程作为PCB工艺介绍的引线 选择其中的图形电镀工艺进行流程说明 具体分为十三部分进行介绍 分类及流程如下 2 内层线路 4 钻孔 6 外层线路 3 层压 10 文字 11 表面处理 12 成型 13 ET FQC 7 图形电镀 9 阻焊 8 外层蚀刻 1 开料 5 PTH 一铜 制前工程处理 制前工程处理 注 表面处理分为 喷锡 化金 电金 OSP 化银 化锡 流程圖PCBMfg FLOWCHART 多层板內层流程 INNERLAYERPRODUCT A 开料流程介绍 开料 BOARDCUT 目的 依制前设计所规划要求 将基板材料裁切
5、成工作所需尺寸 制程控制要点 1 覆铜基板类别 纸基板 FR 1 FR 2 FR 3 环氧玻纤布基板 FR 4 FR 5 复合基板 CEM 1 CEM 3 HDI板材 RCC 特殊基材 金属类基材 陶瓷类基材 热塑性基材2 覆铜板铜箔厚度 T T H H 1 1 2 2等种类3 尺寸 2mm 4 考虑涨缩影响 裁切板送下制程前进行烘烤150 4H 5 裁切须注意经纬方向与工程指示一致 以避免翘曲等问题 量取尺寸 裁切 磨边 圆角 选料 B 内层线路流程介绍 流程介绍 目的 1 利用图形转移 原理制作内层线路2 DES为显影 蚀刻 去膜连线简称 制程控制要点 1 前处理磨痕8 12mm 水破时间
6、 15s2 曝光能量7 9格3 线条精度 20 4 对位精度 3mil5 车间无尘等级 10万级6 车间环境 温度18 22 湿度50 RH 57 蚀刻因子 2 前处理 压膜 曝光 DES 冲孔 前处理 PRETREAT 目的 去除铜面上的污染物 增加铜面粗糙度 2 4um 以利於后续的压膜制程主要消耗物料 磨刷 铜箔 绝缘层 前处理后铜面状况示意图 内层线路 前处理介绍 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生产物料 干膜 DryFilm 工艺原理 干膜 压膜前 压膜后 内层线路 压膜介绍 曝光 EXPOSURE 目的 经光线照射作用将原始底片上的图
7、像转移到感光底板上主要生产工具 底片 菲林 film 工艺原理 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 显影时发生反应的部分不能被溶解掉而保留在板面上 UV光 曝光前 曝光后 内层线路 曝光介绍 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生产物料 Na2CO3 0 8 1 2 工艺原理 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 说明 水溶性干膜主要是由于其组成中含有机酸根 会与弱碱反应使成为有机酸的盐类 可被水溶解掉 显露出图形 显影后 显影前 内层线路 显影介绍 蚀刻 ETCHING 目的
8、 利用药液将显影后露出的铜蚀掉 形成内层线路图形主要生产物料 蚀刻药液 CuCl2 蚀刻后 蚀刻前 内层线路 蚀刻介绍 去膜 STRIP 目的 利用强碱将保护铜面之抗蚀层剥掉 露出线路图形主要生产物料 NaOH 3 5 线条精度 20 去膜后 去膜前 内层线路 退膜介绍 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生产物料 钻刀 内层线路 冲孔介绍 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
9、在一些误判的缺点 故需通过人工加以确认 内层检查工艺 内层线路工序常见缺陷 内层工序常见缺陷 C 层压流程介绍 流程介绍 目的 1 层压 将铜箔 Copper 半固化片 Prepreg 与棕化处理后的内层线路板压合成多层板 2 钻孔 在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔 制程控制要点 1 棕化咬噬量0 8 1 2um2 药水浓度3 铜箔厚度4 PP规格及叠板顺序5 压机的升温及加压曲线图6 无尘室环境7 靶位精度 0 05mm 棕化 铆合 叠板 压合 后处理 棕化 目的 1 粗化铜面1 2 1 8um 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
10、生产物料 棕化液注意事项 棕化膜很薄 极易发生擦花问题 操作时需注意操作手势 层压工艺 棕化介绍 铆合目的 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生产物料 铆钉 半固化片 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106 1080 3313 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 铆钉 层压工艺 铆合介绍 叠板 目的 将预叠合好之板叠成待压多层板形式主要生产物料 铜箔 半固化片电镀铜皮 按厚度可分为1 3O
11、Z 12um 代号T 1 2OZ 18um 代号H 1OZ 35um 代号1 2OZ 70um 代号2 层压工艺 叠板介绍 2L 3L 4L 5L 压合 目的 通过热压方式将叠合板压成多层板主要生产辅料 牛皮纸 钢板 钢板 压力 牛皮纸 承载盘 热板 可叠很多层 层压工艺 压合介绍 后处理 目的 对层压后的板经过磨边 打靶 铣边等工序进行初步的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 主要生产物料 钻头 铣刀 层压工艺 后处理介绍 层压工序常见缺陷 层压工序常见缺陷 钻孔 目的 按客户设计需要钻出在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔 便于后工序制作加工孔位精度 01 mm孔
12、径公差 0 075mm主要原物料 钻头 盖板 垫板钻头 碳化钨 钴及有机粘着剂组合而成盖板 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制程控制要点 孔位精度 01 mm孔径公差 0 05mm孔壁粗糙度 25um D 钻孔工艺流程介绍 钻孔工序常见缺陷 钻孔工序常见异常 流程介绍 去毛刺 Deburr 去胶渣 Desmear 化学铜 PTH 一次铜Panelplating 目的 利用化学反应原理在孔壁上沉积一层0 3um 0 5um的铜 使原本绝缘的孔壁具有导电性 便于后续板面电镀及
13、图形电镀的顺利进行 从而完成PCB电路网络间的电性互通 是一种自身被氧化还原反应 在沉铜过程中Cu2 离子得到电子还原为金属铜 方便进行后面的电镀制程 提供足够导电及保护的金属孔璧制程控制要点 背光等级 8级 孔铜厚度3 8um 槽液浓度 除胶量0 3 0 5mg cm2 沉积速率20 40微英寸 E PTH工艺流程介绍 前处理 清洁生产板及粗化板面去毛刺的目的 去除孔边缘的毛刺 防止镀孔不良重要的原物料 磨刷 沉铜工艺 前处理除胶渣介绍 去胶渣 Desmear 胶渣形成原因 钻孔时造成的高温超过玻璃化转变温度 Tg值 而形成融熔态 产生胶渣去胶渣的目的 裸露出各层需互连的铜环 另膨松剂可改善
14、孔壁结构 增强电镀铜附著力 重要的原物料 KMnO4 除胶剂 化学銅 PTH 化学铜之目的 通過化学沉积的方式时表面沉积上厚度为0 2 0 5um的化学铜 孔壁变化过程 如下图化学铜原理 如右图 PTH 沉铜工艺 化学铜介绍 一次铜一次铜之目的 镀上3 8um的厚度的铜以保护仅有0 2 0 5um厚度的化学铜不被后制程破坏造成孔破 重要生产物料 铜球 一次銅 一铜工艺 电镀铜介绍 PTH 一铜工序常见缺陷 PTH 一铜常见缺陷 流程介绍 前处理 压膜 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 为外层线路的制作提供图形制程控制要点 1 前处理磨痕8 12mm 水
15、破时间 15s2 曝光能量7 9格3 线条精度 20 4 对位精度 3mil5 车间无尘等级 10万级6 车间环境 温度18 22 湿度50 RH 5 F 外层线路流程介绍 前处理 目的 去除铜面上的污染物 增加铜面粗糙度 以利于压膜制程重要原物料 磨刷 外层干膜 前处理介绍 压膜 Lamination 目的 通过热压法使干膜紧密附著在铜面上 重要原物料 干膜 Dryfilm 曝光 Exposure 目的 通过图形转移技术在干膜上曝出所需的线路 重要的原物料 底片 外层干膜 曝光介绍 显影 Developing 目的 把尚未发生聚合反应的区域用显像液将之冲洗掉 已感光部分则因已发生聚合反应而洗
16、不掉而留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜 主要生产物料 Na2CO3 0 8 1 2 一次銅 乾膜 外层干膜 显影介绍 线路工序常见缺陷 线路工序常见缺陷 流程介绍 二次镀铜 退膜 线路蚀刻 退锡 目的 将铜厚度镀至客户所需求的厚度 完成客户所需求的线路外形 制程控制要点 镀铜厚度 常规孔铜 18um 面铜 35um 镀锡厚度 7um 蚀刻因子 2 槽液浓度 镀锡 G 图形电镀及蚀刻流程介绍 二次镀铜 目的 将显影后的裸露铜面的厚度加后 以达到客户所要求的铜厚 常规 18um 重要原物料 铜球 乾膜 二次銅 图形电镀 电镀铜介绍 镀锡 目的 在镀完二次铜的表面镀上一层锡保护 做为蚀刻时的保护剂 重要原物料 锡球 乾膜 二次銅 保護錫層 退膜 目的 将抗电镀用途之干膜以药水剥除重点生产物料 退膜液 NaOH3 5 线路蚀刻 目的 将非导体部分的铜蚀掉 形成线路图形重要生产物料 蚀刻液 氨水 二次銅 保護錫層 二次銅 保護錫層 底板 碱性蚀刻介绍 退锡 目的 将导体部分的起保护作用之锡剥除重要生产物料 HNO3退锡液 二次銅 底板 蚀刻 退锡介绍 图电及蚀刻常见缺陷 图电及蚀刻常见缺陷 流程
