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1、P.C.B.制 程 综 览LONG WIDTH VIOLATIONNICKSPROTRUSIONDISHDOWNFINE OPENSURFACE SHORTWIDE SHORT FINE SHORTSHAVED PADSPACING WIDTH VIOLATIONPINHOLENICKOVERETCHEDPADCOPPER SPLASHMISSING PADMissing JunctionMissing Open一. PCB演變 1.1 PCB扮演的角色PCB的功能為提供完成第一層級構裝的元件與其它必須的電子電路零件接 合的基地，以組成一個具特定功能的模組或成品。所以PCB在整個電子產品中 ，
2、扮演了整合連結總其成所有功能的角色，也因此時常電子產品功能故障時， 最先被質疑往往就是PCB。圖1.1是電子構裝層級區分示意。圖1.1晶圓 第0層次第1層次 (Module)第2層次 (Card)第3層次 (Board)第4層次 (Gate)1.2 PCB的演變1.早於1903年Mr. Albert Hanson首創利用“線路”(Circuit)觀念應用於電話交換機系統。它是用金屬箔予以切割成線路導體，將之黏著於石蠟紙上，上面同樣貼上一層石蠟紙，成了現今PCB的機構雛型。見圖1.22. 至1936年，Dr Paul Eisner真正發明了PCB的製作技術，也發表多項專利。而今日之print-e
3、tch(photoimage transfer)的技術，就是沿襲其發明而來的。 圖1.21.3PCB种类及制法在材料、层次、制程上的多样化以适合不同的电子产品及其特殊需求。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方法。1.3.1PCB种类A.以材质分 a.有机材质酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。b.无机材质铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能B.以成品软硬区分 a.硬板Rigid PCBb.软板Flexible PCB见图1.3 c.软硬板Rigid-Flex PCB见图1.4
4、C.以结构分 a.单面板见图1.5 b.双面板见图1.6 c.多层板见图1.7 圖1.3圖1.4圖1.5圖1.6圖1.7 圖1.8D.依用途分：通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板,见图1.8 BGA.另有一种射出成型的立体PCB，因使用少，不在此介绍。1.3.2制造方法介绍A.减除法，其流程见图1.9 B.加成法，又可分半加成与全加成法，见图1.10 1.11C.尚有其它因应IC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本光盘仅提及但不 详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。本光盘以传统负 片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观念来探 讨未来的P
5、CB走势。图 1.9减除法铜箔基板钻 孔化铜+镀铜影像转移蚀 刻防 焊图 1.11铜箔基板钻 孔化铜+镀铜影像转移蚀 刻镀铜,锡铅防 焊图 1.10全加成法 树脂积层板(不含铜箔)钻 孔树脂表面活化印阻剂(抗镀也抗焊)化学铜析镀防 焊半加成法二.制前准备2.1.前言台湾PCB产业属性，几乎是以，也就是受客户委托制作空板（ Bare Board）而已，不像美国，很多PCB Shop是包括了线路设计，空板制作 以及装配(Assembly)的Turn-Key业务。以前，只要客户提供的原始数据如 Drawing, Artwork, Specification，再以手动翻片、排版、打带等作业， 即可进行
6、制作，但近年由于电子产品日趋轻薄短小，PCB的制造面临了几个 挑战:（1）薄板（2）高密度（3）高性能（4）高速 (5) 产品周期缩短（6 ）降低成本等。以往以灯桌、笔刀、贴图及照相机做为制前工具，现在己被 计算机、工作软件及激光绘图机所取代。过去，以手工排版，或者还需要 Micro-Modifier来修正尺寸等费时耗工的作业，今天只要在CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料，可能几小时内，就可 以依设计规则或DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化不同的生 产条件。同时可以output如钻孔、成型、测试治具
7、等资料。2.2.相关名词的定义与解说A Gerber file这是一个从PCB CAD软件输出的数据文件做为光绘图语言。1960年代一家名 叫Gerber Scientific（现在叫Gerber System）专业做绘图机的美国公司所发 展出的格式，尔后二十年，营销于世界四十多个国家。几乎所有CAD系统的发展 ，也都依此格式作其Output Data，直接输入绘图机就可绘出Drawing或Film， 因此Gerber Format成了电子业界的公认标准。B. RS-274D是Gerber Format的正式名称，正确称呼是EIA STANDARD RS-274D (Electronic In
8、dustries Association)主要两大组成：1.Function Code： 如G codes, D codes, M codes等。2.Coordinate data：定义图像(Imaging）C. RS-274X是RS-274D的延伸版本，除RS-274D之Code以外，包括RS-274X Parameters ，或称整个extended Gerber format它以两个字母为组合，定义了绘图过程的 一些特性。D. IPC-350 IPC-350是IPC發展出來的一套neutral format,可以很容易由PCB CAD/CAM產生,然後依此系統,PCB SHOP再產生NC
9、 Drill Program,Netlist,並 可直接輸入Laser Plotter繪製底片. E. Laser Plotter 見圖2.1,輸入Gerber format或IPC-350 format以繪製Artwork F. Aperture List and D-Codes 見表 2.1 及圖2.2,舉一簡單實例來說明兩者關係,Aperture的定義亦見圖2.1 图2.2图2.1表 2.1Gerber资料代表意义X002Y002D02* 移至(0.2,0.2),快门开关D11* 选择Aperture 2D03* 闪现所选择ApertureD10* 选择Aperture 1X002Y00
10、84D01* 移至(0.2,0.84),快门开关D11* 选择Aperture 2D03* 闪现所选择ApertureD10* 选择Aperture 1X0104Y0084D01* 移至(1.04,0.84),快门开关D11* 选择Aperture 2D03* 闪现所选择ApertureD12* 选择Aperture 3X0104Y0048D02* 移至(1.04,0.48),快门开关D03* 闪现所选择ApertureX0064Y0048D02* 移至(0.64,0.48),快门开关D03* 闪现所选择Aperture2.3.制前设计流程：2.3.1客户必须提供的数据：电子厂或装配工厂，委托
11、PCB SHOP生产空板（Bare Board）时，必须提 供下列数据以供制作。见表料号数据表-供制前设计使用.上表数据是必备项目，有时客户会提供一片样品,一份零件图，一份保证书（ 保证制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质）等。这些额外数据， 厂商须自行判断其重要性，以免误了商机。2.3.2 .资料审查面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点，如下所述。A.审查客户的产品规格，是否厂内制程能力可及，审查项目见承接料号制程能力检查表.料 号 资 料 表项 目 内 容 格 式1.料号资料 (Part Number)包含此料号的版别,更改历史,日期以及发行信息.和Draw
12、ing一起或另有一Text檔. 2.工程图 (Drawing)A.料号工程图:包括一些特殊需求,如原物料需求,特性阻抗控制,防焊,文字种类,颜色,尺寸容差,层次等.HPGL及Post Script.B.钻孔图:此图通常标示孔位及孔号.HPGL及Post Script.HPGL及Post Script.HPGL及Post Script.C.连片工程图:包含每一小片的位置,尺寸,折断边,工具孔相关规格,特殊符号以及特定制作流程和容差.D.迭合结构图:包含各导体层,绝缘层厚度,阻抗要求,总厚度等.3.底片资料 (Artwork Data)A:线路层B:防焊层C:文字层Gerber (RS-274)4
13、.Aperture List定义:各种pad的形状,一些特别的如thermal pad 并须特别定义construction方法.Text file文本文件5.钻孔资料Excellon Format定义:A:孔位置,B:孔号,C:PTH 每寸) (微米) (微米) (%) (ATM)43T/110T 65 115 30.8 4.75 綠漆55T/140T 綠漆68HD/173HD 70 77 27.4 6.5 UL綠漆73T/185T 50 84 39.0 3.75 文字90T/230T 50 60 9.8 5 電鍍阻劑110HD/280HD 53 46 21.6 3.75 蝕刻阻劑120T/
14、305T 37 45 30.1 4 UV蝕刻阻劑圖4.2b.網版(Stencil)的種類(1).直接網版(Direct Stencil) 將感光乳膠調配均勻直接塗佈在網布上，烘乾後連框共同放置在曝光設備臺面上並覆以原稿底片，再抽真空使其密接感光，經顯像後即成為可 印刷的網版。通常乳膠塗佈多少次,視印刷厚度而定.此法網版耐用,安定性高,用於大量生產.但製作慢,且太厚時可能因厚薄不均而產生解像不良. (2).間接網版(Indirect Stencil) 把感光版膜以曝光及顯像方式自原始底片上把圖形轉移過來，然後把已有圖形的版膜貼在網面上，待冷風乾燥後撕去透明之載體護膜，即成間接性網版。其厚度均勻,解析度好,製作快,多用於樣品及小量產. c. 油墨 油墨的分類有幾種方式 (1).以組成份可分單液及雙液型. (2).以烘烤方式可分蒸發乾燥型、化學反應型及紫外線硬化型(UV) (3).以用途可分抗蝕,抗鍍,防焊,文字,導電,及塞孔油墨.不同製程選用何種油墨,須視各廠相關製程種類來評估,如鹼性蝕刻和酸性蝕刻選擇之抗蝕油墨考慮方向就不一樣. d. 印刷作業 網版印刷目前有三種方式:手印、半自動印及全自動印刷.手印機須要印 刷熟手操作,是最彈性與快速的選擇,尤以樣品製作.較小工廠及協力廠仍有不少採 手印.半自動印則除loading/unlo
