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PCB制造工艺浅析主讲人：汪洋中国赛宝实验室（工业和信息化部电子第五研究所）wangyang@ceprei.com演讲者简介汪洋工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）华东分所可靠性研究分析中心理化实验室主任/高级工程师电子科技大学应用化学工学硕士，专业从事表面组装及微电子封装工艺及可靠性技术研究，PCB&PCBA检测及失效分析技术服务以及电子材料分析等工作。在PCBA常规检测、失效分析和无铅PCBA可靠性评价，电子组装工艺与焊接技术、可靠性方面有丰富的实践经验。并一直从事电子材料与电子组件的检测分析、电了组装工艺的咨询辅导、电子产品的可靠性评价分析等工作。（1）PCB制造工艺浅析（2）PCB及PCBA分析设备（3）PCB及PCBA失效分析案例（4）无铅工艺与质量控制（5）电子组件可靠性试验和分析技术演讲者单位简介IntroductiontoCeprei赛宝Ceprei成立于1955年，又名工业和信息化部电子第五研究所，工业和信息化部直属的专业技术支撑机构，获得包括IECQ在内的国内外资质与授权30多项。是电子产品的质量与可靠性领域的权威技术研究机构，提供的专业服务包括从材料、元器件、PCB、组件、设备到系统，软件到硬件系统的测试、分析、评价、认证，以及工艺咨询与环保技术（RoHS测试、环境监测与清洁生产审核）等。资质与授权¾国家实验室认可委员会认证认可Approved/CalibrationCertifiedbyCNAS¾国际电工委员会元器件质量评定体系中国国家代表机构ChinaNSIofIECQ¾国际电工委员会认可实验室IECEE/CBCertifiedLab¾工信部通用电子产品检测中心SupervisingandTestingCenterforQualityofGeneralElectronicsofMIIT¾工信部电子元器件失效分析中心FailureAnalysisCenterforComponentsofMIIT¾电子行业生产力促进中心PromotionCenterforProductivityoftheElectronicIndustry国家ODS替代技术与检测中心NationalInspectionCenterforODSTestingandSubstitute电子行业环境评估与监测中心EnvironmentalAssessmentandTestingCenterforElectronicsIndustry工信部电子信息产品RoHS检测中心CepreiTestingCenterforPollutionControlofElectronicInformationProductsofMIIT¾国家级DPA实验室NationalLevelDPALab…andover40items赛宝的服务机构分布LocationsofCepreiinChina第1章印制电路概述2345印制电路定义和功能印制电路发展史、分类和特点印制电路制造工艺简介我国印制电路制造工艺简介印制板表面处理工艺16印制电路基本术语1.1印制电路定义和功能–印制线路板的定义：–按照预先设计的电路，利用印刷法，在绝缘基板的表面或其内部形成的用于元器件之间连接的导电图形或其技术，但不包括印制元件的形成技术。1.1.1印制电路定义图1－1印制线路板外观•印制电路板简称为PCB•印制线路板是互连元件，其单元没有任何功能，只有当把电子元件或电子组合元器件（如芯片）装在印制线路板的一定位置上，然后将元件类的引线焊接在印制线路板表面上的焊盘或焊垫上，从而互连成为印制电路板。图1－2印制线路板的结构1.1.2印制电路在电子设备中的地位和功能•印制电路是电子工业重要的电子部件之一。几乎所有的电子设备，小到电子手表、计算器、大到电子计算机、通讯电子设备、军用的武器系统•印制线路板产值与电子设备产值之比称为印制板的投入系数，到了上世纪90年代中期，已增加到6－7％。2007年为500亿美元，平均年增长率接近6％。•制造方法是使用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板（PP基材），用化学药品溶解除去不需要的铜箔，留下的铜箔成为电路，称为“减成法工艺”。•在五十年代后期，电子工业进入了“晶体管时代”。印制电路板发展到用玻璃纤维布增强的环氧树脂为绝缘基材。(1)PCB试产期：1950年代（制造方法：减成法）FangBack(2)PCB实用期：1960年代（新材料：GE基材登场）•在1960年前后，印制电路的“双面板”、“孔金属化双面板”相继投入生产。同时，多层板也开发出来•大约在1968年前后，“孔金属化双面板“逐渐取代了单面板。而且柔软、能折叠、弯曲的“挠性印制电路”也开发出来了。BackPCB跃进期：1970代（MLB登场，新安装方式登场）•1970年以后，开始采用电镀贯通孔实现PCB的层间互连。这个时期的PWB从4层向更多层发展，同时实行高密度化（细线、小孔、薄板化）•PCB上元件安装方式开始了革命性变化，原来的插入式安装技术（TMT）改变为表面安装技术（SMT）。BackMLB跃进期：1980年代（超高密度安装的设备登场）•1980年以后－1991年的10年间，MLB的产值1986年时1468亿日元，追上单面板产值；到1989年时2784亿日元，接近双面板产值，以后就MLB占主要地位了。Back迈向21世纪的助跑期：1990年代（积层法MLB登场）•1998年起积层法MLB进入实用期。IC元件封装形式进入面阵列端接型的球栅阵列（BGA）和芯片级封装（CSP），走向小型化、超高密度化安装。Back今后的展望•21世纪初期的技术趋向就是为设备的高密度化、小型化和轻量化努力。•主导21世纪的创新技术将是“纳米技术”，会带动电子元件的研究开发。2．印制板技术水平的标志•印制板的技术水平的标志对于双面和多层孔金属化印制板而言：即是以大批量生产的双面孔金属化印制板，在2.50或2.54mm标准网格交点上的两个焊盘之间，能布设导线的根数作为标志。•在两个焊盘之间布设一根导线,为低密度印制板，其导线宽度大于0.3mm。•在两个焊盘之间布设两根导线,为中密度印制板，其导线宽度约为0.2mm。•在两个焊盘之间布设三根导线,为高密度印制板，其导线宽度为0.1--0.15mm。•若在两个焊盘之间布设四根导线，可算超高密度印制板，线宽为0.05--0.08mm。1.2.3我国印制电路的发展属于我们的阶段引进先进技术和设备，蓬勃发展阶段扩大应用，形成产业化阶段1．研制开发、起步阶段2004—1978－20041963－19781956－19631．研制开发、起步阶段（1956－1963）•这一时期，国家将印制电路及其基材列为1956年6月公布的全国自然科学和社会科学十二年长期规划中。•这阶段代表性单位有成都的电子部第10研究所，北京的电子部第15研究所，上海的无线电研究所等。Back•这一阶段是我国印制电路随着电子设备半导体化而进入工业化生产，并逐步形成新型产业的阶段。•这阶段又可分为前期（70年代初以前）的小规模作坊式生产时期，以及后期（70年代以后）的开发设备、材料形成产业时期。2．扩大应用，形成产业化阶段（1963－1978）3引进先进技术和设备，蓬勃发展阶段（1978－2004年）•这阶段的前10年是以单面板为主的大发展。•这阶段的后10年是以双面、多层板为主的大发展。•进入21世纪，2000年，中国印刷电路工业产值已超过台湾占据世界第三位，达360亿人民币，仅次于日本和美国，而且很快会成为全世界生产中心。2．印制电路的分类•印制板的分类还没有见到统一的方式。目前以传统习惯一般有三种分类方式，即以用途分类，以基材分类和以结构分类。•按照基材分类能反映出印制板的主要性能，按照结构分类能反映出印制板本身的特性，因此这两种分类法采用较多。刚性印制板挠性印制板刚挠结合板单面板双面板多层板非金属化孔双面板金属化孔双面板银（碳）贯孔双面板……………………………………………………….以结构分类纸基印制板玻璃布基印制板合成纤维印制板陶瓷基底印制板金属芯基印制板印制板以基材分类以用途分类民用印制板（消费类）民用印制板（消费类）工业印制板（装备类）工业印制板（装备类）军事用印制板军事用印制板照像机用印制板电子玩具用印制电视机用印板制通讯用印制板仪器仪表用印制板……1.3印制电路制造工艺简介•制造工艺大概包括照相制板、图像转移、蚀刻、钻孔、孔金属化、表面金属涂敷以及有机材料涂敷等工序•制作工艺基本上分为两大类，即减成法（也称为“铜蚀刻法“）和加成法（也称“添加法“）。1.3.1减成法•这类方法通常先用光化学法在敷铜箔板的铜表面上，将一定的电路图形转移上去。•然后再用化学腐蚀的方法，将不必要的部分蚀刻掉，留下所需要的电路图形。PCB雕刻机•1.光化学蚀刻工艺•在洁净的覆铜板上均匀地涂布一层感光胶或粘贴光致抗蚀干膜，通过照像底版曝光、显影、固膜、蚀刻获得电路图形。•这种工艺的特点是图形精度高、生产周期短，适于小批量、多品种生产。•2.丝网漏印蚀刻工艺•将事先制好的、具有所需电路图形的膜板置于洁净的覆铜板的铜表面上，用刮刀将抗蚀材料漏印在铜箔表面上，即获得印料图形、干燥后进行化学蚀刻，除去无印料掩盖的裸铜部分之后去除印料，即为所需电路图形。（a）减成法（覆箔法）金属化孔工艺•3.图形电镀蚀刻工艺•图形转移用的感光为抗蚀干膜，其工艺流程如下：•下料→钻孔→孔金属化→预电镀铜→图形转移→图形电镀→去膜→蚀刻→电镀插头→热熔→外形加工→检测→网印阻焊剂→网印文字符号•4.全板电镀掩蔽法•与“图形电镀蚀刻工艺“类似其工艺如下：•下料→钻孔→孔金属化→全板电镀铜→贴光敏掩蔽干膜→图形转移→蚀刻→去膜→电镀插头→外形加工→检测→网印阻焊剂→焊料涂敷→网印文字符号•5．超薄铜箔快速蚀刻工艺•主要工艺与“图形电镀蚀刻工艺“相似。只是在图形电镀铜后，电路图形部分和孔壁金属铜的厚度约30μm以上，而非电路图形部分的铜箔仍为超薄铜箔仍为超薄铜箔的厚度（5μm）。1.3.2加成法•1．全加成工艺•完全用化学沉铜形成电路图形和孔金属化互连，其工艺如下：•催化性层压板下料→涂催化性粘结剂→钻孔→清洗→负相图形转移→粗化→化学沉铜→（后处理与减成法相同）去膜→电镀插头→外形加工→检测→网印阻焊剂→焊料涂敷→网印文字符号。•2．半加成法•这种工艺方法是使用的催化性层压板或非催化性层压板，钻孔后用化学沉铜工艺使孔壁和板面沉积一层薄金属铜（约5μm以上），然后负相图形转移，进行图形电镀铜加厚，（有时也可镀Sn－Pb合金），去抗蚀膜后进行快速蚀刻，非图形部分5μm的铜层迅速被蚀刻掉，留下图形部分，即孔也被金属化了的印制板。(b)加成法金属化孔工艺•3.NT法•它使用具有催化性敷铜箔层压板，首先用一般方法蚀刻出导体图形，然后将整块板面涂环氧树脂膜，（或只将焊盘部分留出），进行钻孔、孔金属化，再用CC-4法沉积所需厚度的铜，得到孔金属化的印制板。•4．光成形法•是在预先涂有粘结剂的层压板上钻孔并粗化处理，浸一层光敏性敏化剂，干燥后用负相底片曝光。然后再用CC－4法进行沉铜。这种方法的优点是不需印制图形，是用光化学反应产生电路图形，比较简单经济。•5.多重布线法•它使用数控布线机，将用聚酰亚胺绝缘的铜导线布设在绝缘板上，被粘结剂粘牢。钻孔后用CC－4法沉铜以连接各层电路。PCB双面曝光机1.4我国印制电路制造工艺简介•到目前为止，我国生产印制电路板的厂家达数千家，因各厂家的生产设备、技术条件和生产人员的不同，生产工艺也有很大的差别。•从总的方面来说，我国目前仍然是以“减成法”为基本工艺。下面以层数分类的各种印制电路生产工艺作简要的介绍。1.4.1单面印制电路板生产工艺•由于单面印制电路板只有一层布线，一般采用“丝网漏印”。•在单面覆金属箔上印刷“正相图形”，然后进行腐蚀，去掉未被印料“抗蚀保护的金属箔部分，留下的部分即为所需要的电路图形。1.4.2双面印制电路板生产工艺•生产双面印制电路板的方法分类按其特点大约分为：•工艺导线法、堵孔法、掩蔽法和图形电