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1、2011.42011.4PCB制程简介1 主要内容n一、PCB的作用n二、PCB的分类n三、PCB的制作流程及工艺n四、PCB常见缺陷n五、化镍金镀层的焊接机理n六、二个常见问题的探讨2PCB的功能的功能提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。模块或成品。PCB的角色的角色在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色。功能的角色。简而言之：支撑、互连、功能化简而言之：支撑、互连、功能化因此当电子产品功能故障
2、时，最先被质疑往往就因此当电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是是PCB。一、一、PCB PCB 的作用的作用3以成品软硬区分以成品软硬区分 a.刚性板 Rigid PCB b.挠性板 Flexible PCB 见左下图c.刚挠结合板 Rigid-Flex PCB 见右下图二、二、PCB PCB 分分类4以结构分以结构分 a.单面板 见左下图 b.双面板 见右下图 PCB PCB 分分类5c.多层板多层板 见下图见下图PCB PCB 分分类6n内层制作n外层制作三、三、PCB 制作方法制作方法7Black Oxide(Oxide Replacement)黑氧化(棕化）Laying- up/Pr
3、essing排板/压板Inner Dry Film内层图形转移Inner Etching(DES)内层蚀刻Inner Board Cutting内层开料AOI自动光学检测内层制作流程内层制作流程内层制作流程内层制作流程8Pressing压板Drilling 钻孔 PTH/PP沉铜/板电Dry Film干菲林Exposure 曝光Pattern Plating图电Developing 显影Plating Tin镀锡Strip Film 褪菲林Strip Tin 褪锡Wet Film 湿绿油HAL 喷锡外层制作流程外层制作流程外层制作流程外层制作流程94 4 层板层板Copper FoilCopp
4、er FoilLaminateLaminateLayer 1Layer 1Layer 2Layer 2Layer 3Layer 3Layer 4Layer 4Pre-pregPre-preg层压层压层压层压10n钻孔方式：机械、激光n孔的类型：通孔、盲孔、埋孔钻孔钻孔盲孔埋孔通孔11沉铜原理沉铜原理为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性, ,所以进行化学镀铜即沉铜所以进行化学镀铜即沉铜. .它是一种自催化还原它是一种自催化还原反应反应, ,在化学镀铜过程中在化学镀铜过程中CuCu2+ 2+ 得到电子还原为金得到电子还原为金属铜属铜, ,还原剂放出电
5、子还原剂放出电子, ,本身被氧化本身被氧化. .目的目的用化学方法使线路板孔壁用化学方法使线路板孔壁/ /板面镀上一层薄铜，板面镀上一层薄铜，使板面与孔内成导通状态。使板面与孔内成导通状态。 Plating Through Hole- Plating Through Hole- Plating Through Hole- Plating Through Hole- 沉铜沉铜沉铜沉铜12Panel Plating板面电镀PTH 孔内沉铜PTH 孔内沉铜Panel Plating板面电镀板料沉铜沉铜 / 板面电镀剖面图板面电镀剖面图Plating Through Hole- Plating Thr
6、ough Hole- Plating Through Hole- Plating Through Hole- 沉铜沉铜沉铜沉铜13图像转移的目的图像转移的目的经钻孔及通孔电镀后, 内外层已连通, 本制程 再制作外层线路, 以达到导电性的完整，形成导通的回路。外层图像转移外层图像转移外层图像转移外层图像转移14图形电镀的目的图形电镀的目的图形电镀的目的图形电镀的目的增加孔壁及线路的铜导体的厚度，满足设计的要求。以及镀上抗蚀刻层。 图形电镀在图象转移后进行的,该铜镀层可作为锡铅合金(或锡)的底层,也可作为低应力镍的底层。Panel Plating Panel Plating Panel Plati
7、ng Panel Plating 图形电镀图形电镀图形电镀图形电镀15蚀刻的原理蚀刻的原理 将覆铜箔基板上不需要的铜，以化学反应方式将不要的部分铜予以除去，使其形成所需要的电路图形。Etching Etching Etching Etching 蚀刻蚀刻蚀刻蚀刻16After Etching蚀刻后蚀刻后Etching Etching Etching Etching 蚀刻蚀刻蚀刻蚀刻17阻焊膜（湿绿油）阻焊膜（湿绿油）定义定义一种保护层，涂覆在印制板不需焊接的线路和基材上。目的目的防止焊接时线路间产生桥接，同时提供永久性的电气环境和抗化学保护层。Solder Mask-Solder Mask-S
8、older Mask-Solder Mask-绿油绿油绿油绿油1819n n元件字符元件字符提供黄，白或黑色标记，给元件安装和今后维修印制板提供信息。字符（白字）字符（白字）字符（白字）字符（白字）20Component Mark-Component Mark-Component Mark-Component Mark-白字白字白字白字21表面涂覆的几种工艺22表面涂覆的特性比较23热风整平（即喷锡）热风整平（即喷锡）喷锡Hot Air Solder Levelling Hot Air Solder Levelling Hot Air Solder Levelling Hot Air Sold
9、er Levelling 喷锡喷锡喷锡喷锡24设备设备: :电测仪、飞针测试仪(用于检查样板,有多少short、open).例如：O-1:275-382 表示第275点与第382点之间开路。 S+1:386+1257 表示第386点与第1257点之间短路。E-TestE-TestE-TestE-Test电测试电测试电测试电测试25HDI PCB的结构及制作方法HDI 的结构：2+4+2型26四、PCB常见缺陷n1. 线路缺点n短路、断路、线路缺口、线细、针孔、间距不足、铜渣、铜粗等等272. 表面镀层缺陷n镀层结合力不足（3M胶带检测）n焊接后掉器件、n镀层空隙、镀层剥落n焊接层氧化，影响可焊
10、性及结合力n可靠性（耐环境性能）差n镀层变色或污染n影响可焊性n镀层厚度不足或不均等。nOSP：造成铜面氧化（特别是多次回流焊），影响可焊性nENIG：焊接结合力不足283. 介质层（绝缘层）的缺陷n基板空隙、白斑、变色、异物污染n引起焊接时爆板n刮痕、缺口等。n导致电绝缘性能下降294. 阻焊层（绿油层）缺陷n针孔、跳印、厚度不均或不足、剥落、龟裂、变色等 n粘焊料、绝缘性能下降、耐环境性能下降（不能对线路起到保护作用）305. 孔的缺陷n镀层厚度不足或不均等n镀层空洞、针孔 n镀层裂纹n焊接后镀层开裂引起电性能下降n可靠性下降31五、化镍金镀层的焊接机理BAG球垫ENIG处理面上形成锡膏焊
11、点 32化镍表面已生成Ni3Sn4的良好焊接所得的5K倍及20K倍画面 n焊料交界处，确已出现参差不齐组成为Ni3Sn4的一层良性IMC 33黄金熔入液锡中形成漂浮的黄金熔入液锡中形成漂浮的IMC并脱离化镍表面并脱离化镍表面Ni3Sn4层之瞬间画面层之瞬间画面 34n 化镍表面虽已生成Ni3Sn4层, 但黄金层却尚未全部脱离，以致脆性较高强度不佳此乃热量不足之故。 35六、二个常见问题的探讨n1.爆板n2.焊接空洞366.1 爆板n1 厚铜多层板的爆裂n 无铅焊接由于热量大幅上升(温度攀高、时间拉长）对多层板的危害舆爆板堪称与“次”俱增，回焊中高多屠厚板之所以容易爆裂，其主要原因是:n(1)板
12、材耐强热的特性(例如T2885min)尚未达多次无铅回焊之要求。n(2)回焊过程中之TAL ( Time Above Liquidous焊锡熔点以上的时间)约在60-120秒(早已超过Tg）。此种状况早已使得板材树脂，由1的玻璃态转入到2的橡胶态，1之Z膨涨在50-60ppm之间，2升5 - 6倍而达到250ppm以上。37n（3）无铅回焊过程中 ，急速升温时将造成传热不良，使绝缘板材的内外温差太大，于是内外热膨胀不均，将导致表层的涨裂。n一般多层板下游常规组装至少要经过2次SMT回焊，任何额外增焊的次数都会造成板材极大的伤害。n凡发生此等过度强热摧残者，均可由踢膏焊点的IMC厚度与铜垫受损下
13、凹程度而得知。38厚铜高多层板，由于铜材、树脂与玻璃纤维CTE不同，加上外热内传速率很慢下，一旦回焊曲线中加热太快或回焊次数超出峙，均将造成表层的迸裂。39高密度互连HDI手机板多次回焊造成爆板40 可清楚见到回焊次数太多以致Cu6Sn5长得太厚的画面。41楔形孔破造成爆板42厚板深孔环形铜薄容易断孔43电镀孔铜与基板品质不良的影响n1.压合后树脂的聚合度是否已到位? ( Tg15%?常规PTH之孔铜不但厚度要0.8mil，而且还要均匀，避免因孔壁粗糙而出现如蛇状之曲折蜿蜒，以减少被Z膨涨拉断的机会。446.2 空洞n1)空洞的形成与应对n 锡膏由重量比88-90%的焊锡合金小球与10-12%
14、的有机辅料所组成，但二者的体积比几乎是各占一半。因而在强热形成焊点时，正常情况下比重较轻的有机物会脱离焊点。然而一旦焊点外表固化，致使内部有机物来不及逃离时，被裂解成气体而停留在焊点之内，形成空洞(Voiding）。不幸一旦锡膏吸水后，情况将更为糟糕。4546(2)源自表面处理的空洞n电路板表面处理也是焊点空洞的成因之一，当皮膜容易活化容易沾锡者，其空洞就会减少。如裸铜表面已发生氧化，当助焊剂无法活化时，即出现多洞现象。至于OSP与I-Ag其本身之有机薄膜也很容易生气成洞。47n(3)锡粉与助焊剂遭氧化而形成空洞；n(4)板面焊盘拒锡而成空洞（即可焊性差）；n(5)锡膏吸水形成大洞n(6) 助焊剂活性的影响: n当助焊剂的活性剂(Activator)较多较强时，则空洞反而会变少。原因可能是因活性很强时，则待焊介面处的还原作用将会顺利进行而使得缩锡( Dewetting )减少，如此一来助焊剂残渣被逮住的机会也就不大了。反之活性不强者，待焊面的氧化物末能迅速被还原反应所清除，则被包夹的助焊剂想要脱身当然就不容易了。48n（7）溶剂沸点的影响n 不管是波焊前的助焊剂，或锡膏内的助焊剂，两者所用溶剂的沸点都会影响到焊点中的空洞。溶剂沸点越低者所形成的空洞就越多。4950
