PCB工艺流程及AOI检测

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1、毕业设计（论文）课题名称：PCB工艺流程及AOI的检测专业名称：应用电子设计人：张叶清学 号：20050077班 级：E05201指导教师：张筱云苏州工业园区职业技术学院Suzhou Industrial Park Institute Of Vocational Technology2007年5月目录毕业设计任务书3-摘要 5一、绪论 5二、 PCB技术的介绍5三、PCB工艺流程的介绍及AOI的检测 6（一）干制程1. 压合，钻孔，成型的流程介绍 72. 制程的目的 8（二）湿制程1. 镀铜，金手指，OSP的流程介绍-92. 制程的目的9（三）影制程1. 内层，外层，防焊的流程介绍112. 制

2、程的目的 11四、AOI的检测12五、 结论16六、致谢 17附录一（图 1）附录二（图2）附录三（图3）附录三（图4）毕业论文（设计）任务书院（系）：电子工程系论文（设计）题目：PCB工艺流程与AOI检测指导教师：张筱云职称：类别：毕业设计学生：张叶清专业：应用电子班级：E05201学号：200500277论文（设计）类型：应用型1论文（设计）的主要任务及目标 了解PCB的分类，各个制程的流程及制程的目的，在整个 流程中起到的作用。什么是AOI, AOI检测的项目Discovery检测流程。 AOI对与目测的优点检测机理-孔层分析2. 论文（设计）的主要内容 PCB工艺流程 AOI的检测3论

3、文（设计）的基本要求A内容充实、明确，语言用词准确、条理清楚；A体现设计的用途及实用性；A必要的方案论证（安全性、技术性、可靠性等）A反映出设计思路，阐明设计的工作原理及工作特性。4 主要参考文献5 进度安排论文（设计）各阶段任务起止日期1资料收集、课题选择3.15以前2方案设计、模块规划3.15 4.103流程图设计、软件设计4.105.054论文书写、修改5.055.255思路总结、答辩准备5.256.10PCB PCB工艺流程与AOI检测张叶清摘要它作为元器件的支撑，并且提供系统电路工作所需要的电气连接，是实现电子产品小 型化、轻量化、装配机械化和自动化的重要基础部件，在电子工业中有广泛

4、应用。本 讲义主要介绍PCB的特点。PCB PCB 工艺流程 AOI 检测一、绪论PCB印刷电路板（Printed circuit board, PCB）几乎会出现在每一种电子设备当 中如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的 PCB 上除了固 定各种小零件外, PCB 的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接随着电子设 备越来越复杂,需要的零件越来越多, PCB 上头的线路与零件也越来越密集了 标准的PCB上头没有零件，也常被称为“印刷线路板Printed Wiring Board（PWB） ”. 板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成在表面可以看到的细小 线

5、路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理 掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了 这些线路被称作导线(conductor pattern) 或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接.为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上在最基本的PCB (单面板)上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面.这么一来我们就需 要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上 的.因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side )如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也

6、可以拿掉或装回去，那么该零件安装 时会用到插座(Socket )由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装. 如果要将两块 PCB 相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接头( edge connector) 金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部 份.通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上 (一般叫做扩充槽 Slot) 在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都 是借着金手指来与主机板连接的PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆(solder mask)的颜色这层是绝缘的防护层，可 以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的

7、地方 在阻焊层上另外会印刷上一层丝 网印刷面(silk screen) 通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的)，以标示 出各零件在板子上的位置丝网印刷面也被称作图标面(legend) 印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块 板子上，提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的 基础零件。 印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片 和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连 接起来，将电子组件的接脚穿过PCB后，再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形 成电路。依其应用

8、领域 PCB 可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电 子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消 费性电子、信息及通讯产品等；而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算 机、照相机、汽车仪表等二、PCB技术的介绍PCB (printed circuit board),即印制电路板是在绝缘基材上，按预定设计，制成印 制线路，印制元件或由两者组合而成的导电图形后制成的板。PCB 诞生于上世纪四、五十年代,发展于上世纪八、九十年代。伴随半导体技术和 计算机技术的进步，印刷电路板向着高密度,细导线,更多层数的方向发展，其设计技术 也从最初的手工

9、绘制发展到计算机辅助设计(CAD)和电子设计自动化(EDA).三、PCB工艺流程的介绍及AOI的检测(一)干制程 1压合流程及工作原理(1)製程目的:將銅箔(Copper Foil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)後的內層線路板,壓合成 多層基板.本章仍介紹氧化處理,但未來因成本及縮短流程考量,取代製程會逐漸普遍.內層氧化處理L-E-I m m s弘田E0耀爹厦ff)(2)內層氧化處理(Black/Brown Oxide Treatment)3) 氧化反應A. 增加與樹脂接觸的表面積，加強二者之間的附著力(Adhesion).B. 增加銅面對流動樹脂之潤濕性, 使樹脂能

10、流入各死角而在硬化後有更強的抓地力。C. 在裸銅表面產生一層緻密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態樹脂中胺類 Amine) 對銅面的影響。. 還原反應目的在增加氣化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當水準以使樹脂易於填充並能減少 粉紅圈( pink ring ) 的發生。黑化及棕化標準配方:3)高鹼性黑化液亞氯酸Sodium Chlorite NaC10260g/l氫氧化錮IkOH80g/l心)低鹼性棕化液亞氯酸錮30g/l氫氧化錮10g/l正磷化錮両爲010g/l曲讥减必多揉問上表中之亞氯酸鈉為主要氧化劑,其餘二者為安定劑。(1) 2Cu+2C102Cu2o+C1o 汁Cl(2)

11、 Cu20+2C102Cu0+C10 汁口(3) Cu20+H20Cu(0H) 2+CuCu(OH) 2Cu0+H2掘汎阖際多媒删83C以上此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態氧先生成中間體氧化亞銅,2Cu+0 -Cu20,再繼續反應成為氧化銅CuO,若反應能徹底到達二價銅的境界,則呈現黑巧克 力色之棕氧化層,若層膜中尚含有部份一價亞銅時則呈現無光澤的墨黑色的黑氧化 層。2钻孔製程目的單面或雙面板的製作都是在下料之後直接進行非導通孔或導通孔的鑽孔, 多層板則 是在完成壓板之後才去鑽孔。傳統孔的種類除以導通與否簡單的區分外,以功能的不同尚 可分:零件孔，工具孔，通孔(Via),盲孔(Blin

12、d hole),埋孔(Buried hole)(後二者亦為via hole 的一種).近年電子產品輕.薄.短.小.快.的發展趨勢,使得鑽孔技術一日千里,機鑽, 雷射燒孔, 感光成孔等, 不同設備技術應用於不同層次板子.本章僅就機鑽部分加以介紹, 其他新技術會在 20章中有所討論.流程上PIN-鑽孔一檢查3成型(1)外型成型外型成型的方式從PCB演變大致有以下幾個方式：(2) Template 模板最早期以手焊零件，板子的尺寸只要在客戶組裝之產品可容納得下的範圍即可，對尺 寸的容差要求較不嚴苛，甚至板內孔至成型邊尺寸亦不在意，因此很多用裁剪的方式， 單片出貨。再往後演變，尺寸要求較嚴苛，則打樣時

13、，將板子套在事先按客戶要求尺寸做好的模 板(Template)上，再以手動銑床，沿Template外型旋切而得。若是大量，則須委外製作 模具(Die)以沖床沖型之。這些都是早期單面或簡單雙面板通常使用的成型方式。(3) 沖型沖型的方式對於大量生產，較不CARE板邊粗糙度以及板屑造成的影響時，可考 慮使 用沖型，生產成本較 routing 為低，流桯如下:模具設計-模具發包製作-試沖-First Article量測尺寸-量產。二) 湿制程1鍍通孔 製程目的雙面板以上完成鑽孔後即進行鍍通孔(Plated Through Hole , PTH)步驟，其目的使 孔壁上之非導體部份之樹脂及玻纖束進行金屬

14、化( metalization ), 以進行後來之電鍍銅 製程, 完成足夠導電及焊接之金屬孔壁。1986年，美國有一家化學公司Hunt宣佈PTH不再需要傳統的貴金屬及無電銅的金屬 化製程，可用碳粉的塗佈成為通電的媒介，商名為Blackhole。之後陸續有其他不同base 產品上市，國內使用者非常多.除傳統PTH外，直接電鍍(direct plating)本章節也會述 及.製造流程去毛頭一除膠渣-PTHa 一次銅2. 二次銅製程目的此製程或稱線路電鍍(Pattern Plating),有別於全板電鍍(Panel Plating)製作流程目前二次銅作業幾乎都是以龍門式自動電鍍線為主,是垂直浸鍍方式

15、,上下料則採手 動或自動設備的基本介紹後面會提及另外值得一提的是為迎合build up新式製程，傳統 垂直電鍍線無法達到一些規格如buried hole, throwing power等，因而有水平二次銅電 鍍線的研發,屆時又將是一大革命本章仍就傳統負片二次銅流程加以介紹：銅面前處理f鍍銅f鍍錫(鉛)3.金手指製程目的A.金手指(Gold Finge或稱Edge Connecto設計的目的，在於藉由connecto連接器的插接 作為板對外連絡的出口,因此須要金手指製程.之所以選擇金是因為 它優越的導電度及抗氧 化性.但因為金的成本極高所以只應用於金手指，局部鍍或化學金，如bonding pa等是金手指 差入連接器中的示意圖.B. 噴錫的目的,在保護銅表面並提供後續裝配製程的良好焊接基地.製造流程金手指f噴錫4.OSPOSP 是 Organ