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1、PCB基础知识 印制电路板的概念和功能1 印制电路板的英文 PrintedCricuitBoard2 印制电路板的英文简写 PCB3 印制电路板的主要功能 支撑电路元件和互连电路元件 即支撑和互连两大作用 印制电路板分类 PCB分类A 以材质分a 有机材质酚醛树脂 玻璃纤维 环氧树脂 Polyimide 聚酰亚胺 BT Epoxy 环氧树脂 等皆属之 b 无机材质铝 Copper invar 钢 copper ceramic 陶瓷 等皆属之 主要取其散热功能 B 以成品软硬区分硬板RigidPCB软板FlexiblePCB软硬板Rigid FlexPCB C 以结构分a 单面板b 双面板c 多
2、层板 D 依表面制作分HotAirLevelling喷锡Goldfingerboard金手指板Carbonoilboard碳油板Auplatingboard镀金板Entek 防氧化 板ImmersionAuboard沉金板ImmersionTin沉锡板ImmersionSilver沉银板 印制电路板常用基材 常用的FRFR 4覆铜板包括以下几部分 A 玻璃纤维布 B 环氧树脂C 铜箔D 填料 应用于高性能或特殊要求板材 PCB常用化学品 三酸二碱一铜 H2SO4 硫酸 含量98 HNO3 硝酸 含量68 HCL 盐酸 含量36 NaOH 氢氧化钠 烧碱 Na2CO3 碳酸钠 纯碱 CuSO4
3、5H2O 五水硫酸铜 常用化学品纯度等级GR级 优级纯 适用于精密分析或科研 如AA机标准样品 要求纯度 99 8 AR级 分析纯 普通化验分析 纯度 99 7 CP级 化学纯 一般工业 学校应用 纯度 99 5 工业级 一般工业应用 MSDS 物质安全资料表 是化学品生产商和供应商用来阐明危险化学品的燃 爆性能 毒性和环境危害 以及安全使用 泄漏应急救护处置 主要理化参数 法律法规等方面信息的综合性文件 常用单位面积 1m2 10 76ft2 1ft2 144inch2长度 1inch 25 4mm 1mm mil 5 40uin体积 1L 1000ml 1000cm3压力 1Kg cm2
4、14 2PSI重量 1kg 1000g 1000000mg 厚度 铜厚定义为重量为28 35g铜箔均匀平铺1ft2面积的厚度 标准为34 3um 实际应用以35un为准 常用单位电流密度 ASF 安培每平方英尺 ASD 安培每平方分米 1ASD 9 29ASF 电量 AH 安培 小时 AMIN 安培 分钟例 电镀铜电流密度为20ASF CR面电镀面积1FT2 SR面电镀面积2FT2 每飞巴夹板10pnl 电镀时间为75min 铜光剂添加要求为100ml 500AH 则火牛CR SR面输出电流分别是多少 电镀此飞巴板消耗的光剂量是多少 CR面电流 20 1 10 200A SR面电流 20 2
5、10 400A 光剂消耗量 20 1 10 20 2 10 75 60 100 500 150ml 常用单位浓度 铜缸开缸须配置120ml L硫酸 缸体积为5000L 须添加浓硫酸数量为多少 5000 120ML l 600000ml 600L铜缸开缸须配置60g L五水硫酸铜 缸体积为5000L 须添加五水硫酸铜数量为多少 5000 60g L 300000g 300kg铜缸开缸须配置50ppmCL 缸体积为5000L 须添加36 浓度盐酸数量为多少 5000 50 1000000 36 0 694L 694mL外层蚀刻线退膜缸开缸须配置4 W W NaOH 缸体积为500L 须添加NaOH
6、数量为多少 500 4 20kg 常用单位洁净度 洁净房洁净度要求 内层线路 外层线路 阻焊设计为1万级 层压设计为10万级 洁净房温湿度要求 温度22 2 湿度 55 5 我司洁净度定义 采用美制单位标准 以每立方英尺中 0 5 m之微尘粒子数目 以10的幂次方表示 制作流程 双面喷锡板流程 开料 钻孔 沉铜 板面电铜 外层线路 图形电镀 外层蚀刻 阻焊 字符 喷锡 成形 成品测试 FQC FQA 包装四层防氧化板流程 开料 内层 层压 钻孔 沉铜 板面电铜 外层线路 图形电镀 外层蚀刻 阻焊 字符 成形 成品测试 FQC OSP FQC FQA 包装 开料 按生产所需要的板料根据工程设计进
7、行裁切 磨角 刨边 烤板 加工成基板尺寸方便后工序的生产 开料前的基板 开料好的基板 1 开料按照生产指令 将大张敷铜板切割成适宜生产的规格尺寸 关键控制 尺寸 铜厚 板厚 经纬方向 基板经 纬向辨识 49inch为纬向 另一边尺寸 37 41 43inch 为经向 保证多层板的PP与基板的经向 纬向一致是控制涨缩 翘曲的首要条件 常见铜箔厚度 1 3OZ 12um 1 2OZ 17 5um 1OZ 35um 2OZ 70 3OZ 105um 2 焗板作用 消除板料内应力 防止板翘 提高板的尺寸稳定性 关键控制 不同板材焗板参数区分 焗板时间 焗板温度 叠层厚度 基板分类基板按TG类型分类 普
8、通TG 140 中TG 150 高TG 170 基板按材料种类分类 CEM FR 4 无卤素等TG值定义 玻璃转化温度 可理解为材料开始软化如玻璃熔融状态下的温度点 3 刨边生产板磨边应圆滑 洗板后板面无粉尘 垃圾 应无刮伤板面和残留披锋 关键控制 刀口水平调整 刀具深浅调整 洗板传输速度 内层流程 影像转移过程图例 蚀刻 曝光 显影 褪膜 1 内层前处理作用 清洁 粗化板面 保证图形转移材料与板面的结合力 工作原理 刷磨 化学关键设备 前处理机 磨板 化学 关键物料 磨刷 500 关键控制 微蚀量 0 6 1 0um磨痕宽度 10 18mm水破时间 15s 0 5mm磨板测试项目 磨痕测试
9、水膜测试 内层制作 2 涂布作用 使用滚涂方式在板面涂上一层感光油墨 工作原理 涂布轮机械滚涂 关键设备 涂布轮 隧道烘箱 关键物料 油墨 关键控制 温度均匀性 速度 测试项目 油墨厚度8 12um 3 曝光作用 完成底片图形 板面图形之转移工作原理 菲林透光区域所对应位置油墨经紫外光的照射后发生交联反应 菲林挡光区域所对应位置油墨未经紫外光照射 未发生产交联反应 关键设备 手动散射光曝光机半自动CCD散射光曝光机 内层曝光机 3 曝光关键物料 A 银盐片 黑片 B 曝光灯 功率7 8KW 关键控制 对位精度 人工对位 3milCCD对位 1 5mil解析度 3mil曝光能量 7 9级 21级
10、曝光尺方式 内层曝光机 3 曝光曝光能量均匀性 曝光能量min max A 手动散射光曝光机 80 B 半自动CCD曝光机 85 底片光密度 A 新菲林 阻光度 4 5透光度 0 15B 旧菲林 阻光度 4 0透光度 0 35测试项目 曝光尺 曝光能量均匀性 底片光密度无尘室环境项目 内层曝光机 4 显影作用 去掉未曝光部分 露出须蚀刻去除的铜面图形线路工作原理 未发生交联反应之油墨层与显影液进行化学反应形成钠盐而被溶解 而发生交联反应部分油墨则不参与反应而得以保存 关键设备 显影机关键物料 A 碳酸钠 Na2CO3 4 显影 关键控制 喷淋压力 上喷1 6 2 3kg cm2下喷1 2 1
11、8kg cm2显影速度 3 5 4 0m min药水浓度 0 8 1 2 药水温度 28 32 显影点 45 55 测试项目 显影点 内层显影蚀刻机 内层显影放板 5 蚀刻作用 把显影后裸露出来的铜蚀去 得到所需图形线路工作原理 通过强酸环境下的自体氧化还原反应把铜层咬掉 同时通过强氧化剂氧化再生的酸性蚀刻体系 关键设备 蚀刻机关键物料 A 盐酸 HCLB 氧化剂 NaClO3 内层显影蚀刻机 5 蚀刻关键控制 蚀刻压力 上喷2 8kg cm2下喷1 5kg cm2药水温度 48 52 自动添加控制器 比重 酸度 氧化剂测试项目 蚀刻均匀性 COV 90 蚀刻因子 3 内层显影蚀刻机 蚀刻均匀
12、性测试 针对设备 EtchFactor r 2H D A A D H 覆锡 铜层 全电层 基材 b 图电层 蚀刻因子 针对药水 设备 蚀铜除了要做正面向下的溶蚀 Downcut 之外 蚀液也会攻击线路两侧无保护的腰面 称之为侧蚀 Undercut 经常造成如蘑菇般的蚀刻缺陷 即为蚀刻品质的一种指标 EtchFactor 酸性蚀刻因子 3 碱性蚀刻因子 1 8 6 退膜作用 把已经形成的线路图形所覆盖的油墨退除 得到所需的铜面图形线路工作原理 是通过较高浓度的NaOH将保护线路铜面的油墨溶解并清洗掉测试项目 关键设备 退膜机关键物料 NaOH关键控制 退膜喷淋压力 药水浓度 内层显影蚀刻机 内层
13、显影放板 7 定位孔冲孔作用 使用CCD精确定位冲孔 为后续多张芯板定位提供基准定位 测试项目 缺陷板测试 关键设备 CCD冲孔机关键物料 平头钻刀关键控制 钻刀返磨次数 测试项目 冲孔精度 1mil CCD定位冲孔机 8 AOI作用 利用光学原理比对工程资料进行精确检查 找出缺陷点 工作原理 通过对比正常与缺陷位置光反射的不同原理 找出缺陷产生的位置 测试项目 缺陷板测试 关键设备 AOI VRS关键物料 关键控制 基准参数 AOI光学检查机 1 棕化 作用 在铜面生成一层有机铜氧化层 保证后续压合时芯板与PP的结合力 工作原理 化学氧化络合反应 关键设备 水平棕化线 关键物料 棕化药水 关
14、键控制 棕化药水浓度 测试项目 微蚀量 1 1 5um 棕化拉力 1 05N mm 层压 利用半固片将导电图形在高温 高压下粘合起来 形成多层图形的PCB 内层水平棕化机 2 叠板铆合 熔合 预排作用 将叠好的PP片和内层芯板通过铆钉机或熔合机将其固定在一起 保证不同层图形的对准度 避免压合过程中不同芯板滑动造成错位 叠板铆合结构图 铆合机 2 叠板铆合 熔合 预排关键设备 铆钉机 熔合机 裁切机关键物料 铆钉关键控制 重合精度 PP型号 经纬方向 测试项目 重合度 2mil熔合点结合力 预叠PP片 PP裁剪机 2 叠板铆合 熔合 预排P P PREPREG 由树脂和玻璃纤维布组成 据玻璃布种
15、类可分为1080 2116 7628等几种 树脂具有三个生命周期满足压板的要求 A Stage 液态的环氧树脂 又称为凡立水 Varnish B Stage 部分聚合反应 成为固体胶片 是半固化片 C Stage 压板过程中 半固化片经过高温熔化成为液体 然后发生高分子聚合反应 成为固体聚合物 将铜箔与基材粘结在一起 成为固体的树脂叫做C Stage 3 压合作用 通过高温高压将PP片熔合将内层芯板粘合在一起 关键设备 压机 钢板关键物料 PP 牛皮纸关键控制 对应结构与材料选择对应压合程序测试项目 压机温度均匀性压机平整度热应力G TG剥离强度 压合机 压合原理 4 压合后流程作用 将压合好
16、的板加工成双面板状态 并钻出钻孔定位孔 关键设备 X RAY打靶机 锣板机关键物料 钻刀 锣刀关键控制 涨缩及重合度控制 锣板尺寸测试项目 涨缩 4mil重合度保证同心圆不相切 3mil锣板尺寸 下料 点靶孔 拆板 铣靶孔 钻靶孔 铣边 磨边 钻孔 按工程设计要求 为PCB的层间互连 导通及成品插件 安装 钻出符合要求的孔 钻孔原理图 钻孔后板面图 1 钻孔作用 按工程设计要求 为PCB的层间互连 导通及成品插件 安装 钻出符合要求的孔 工作原理 A 机械钻孔 钻机由CNC电脑系统控制机台移动 按所输入电脑的资料制作出客户所需孔的位置 B 激光镭射等关键设备 机械钻机 主要品牌有Hitachi Schmoll等 激光钻机 钻孔 钻孔机 1 钻孔关键物料 A 钻咀定义 采用硬质合金材料制造 它是一种钨钴类合金 以碳化钨 WC 粉末为基体 以钴 CO 作为粘合剂 经加压烧结而成 具有高硬度 非常耐热 有较高的强度 适合于高速切削 但韧性差 非常脆 钻孔 钻孔机 1 钻孔直径范围 0 2 6 3mm钻咀类型 ST型 0 5 6 3mm UC型 0 2 0 45mm SD型 0 6 1 95m
