印制电路板工艺流程简介

印制电路板工艺流程简介•一、基础知识1.印制电路板（PrintedCircuitBoard简称为PCB）通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。2.印制电路板的分类：•印制电路板包括刚性、挠性、和刚挠结合的单面、双面和多层印制板。3.单面印制板：•是指仅在一面上有导电图形的印制板。4.双面印制板：•是指在两面都有导电图形的印制板。5.多层印制板:（Multi-layerPrintedBoard）•是由多于两层导电图形与绝缘材料交替粘合在一起，而且层间导电图形按设计要求实现互连的印制板。6.覆铜板：•将增强材料浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，称为覆铜箔层压板（CopperCladLaminate，简称CCL或覆铜板）。通常所用的覆铜板为环氧玻璃纤维布基覆铜层压板（FR-4）。7.多层印制板的主要材料：•覆铜板（又称基材；基本尺寸有36.5″*48.5″、40.5″*48.5″、42.5″*48.5″）、铜箔（刚性板用的是电解铜箔，采用电镀的方式形成，其铜微粒结晶状态为垂直针状；挠性板用的是压延铜箔；）、半固化片。8.半固化片•预浸渍材料是由树脂和载体构成的的一种片状材料。其中树脂处于B-阶段，在温度和压力作用下，具有流动性并能迅速地固化和完成粘结过程，并与载体一起构成绝缘层。俗称半固化片或粘结片。根据其Tg值的不同可区分为普通Tg（130°~160°）和高Tg（＞170°）半固化片；以玻璃纤维布的型号区分，最常见的型号有7628、2116、1080。其外观要求表面光滑、无杂质、无皱褶、无鱼眼。9.半固化片的特性指标•1）树脂含量（resincontent简称R/C）：是指半固化片中除了玻璃纤维布以外的树脂所占的重量比。•2）树脂流动量（resinflow简称R/F）：是指半固化片在加热加压时树脂成液态流动的情况。•3）胶化时间（geltime简称G/T）：是指半固化片中的树脂在加热的过程中从固态变成液态之后再回到固态所需要的时间。•4）挥发物含量（volatilecontent简称V/C）：是指半固化片中可挥发的低分子物的含量。10.玻璃化化温度（Tg）•是指树脂达到某一温度点后，分子形态由玻璃态转变为橡胶态，达到此点的温度称为玻璃化温度。11.MI•生产制作指示（Manufactureindication的缩写）12.DI水•又称去离子水、纯水或深度脱盐水。一般是指将水中的强电解质（Mg+2、Ca+2）去除以外，还将水中难以去除的硅酸、CO2等弱电解质去除到一定程度的水。13.洁净度•是以每尺3的空气中所含大于0.5微米的尘粒之数目作为等级来划分，其中10000级无尘室的洁净度是指每ft3的空气中所含大于或等于0.5微米的尘粒之数目小于等于10000个。二、多层板工艺流程简介1.常规多层板工艺流程•制前设计、生产工具制作→开料→前处理→内层干膜→DES（显影、蚀刻及去抗蚀膜）→→AOI→黑/棕化→层压→钻孔→PTH→外层干膜→图形电镀→外层蚀刻→外层AOI→绿油（阻焊图形）→印字符（白字印刷）→表面处理→外形加工→电测试→FQC→包装→出货2.各流程工艺简介•1）制前设计、生产工具制作：•◆创建元件库：保证元件能焊接到多层板上，实现元器件之间互连的几何图形，也包括多层板本身的几何特性。•◆建立电原理图与印制板上元件和连线之间的对应关系。•◆布局与布线。•◆提取印制板生产使用数据。提取贴装生产使用的数据。2）开料•◆工艺说明：按MI要求将大料切成所需的尺寸。•◆洗板：去除板面树脂粉末。•烘板:去除水分，稳定板尺寸。温度：145±5℃；时间：5hrs3）前处理•◆清洗方式：机械清洗：刷辊式磨板，火山灰磨板、化学清洗：•◆流程：上板→除油（酸性清洁剂）→四段水洗→微蚀（酸性微蚀剂、H2O2）→四段水洗→烘干（55-70℃）→出板•◆目的：去除铜表面的油污、指印及其它有机污物。粗化铜表面，增大干膜与铜面的接触面积，增加粘附性能。•品质控制项目：水裂点≥30sec；微蚀量：0.8-1.6μm。4）内层干膜•◆工艺说明：就是将在经过处理的铜面上贴上一层干膜（或湿膜），在紫外光的照射下，将照相底版上的线路图形转移到铜面上，形成一种抗蚀的掩膜图形，那些未被抗蚀剂保护的不需要的铜箔，将在随后的化学蚀刻工艺中被去掉，蚀刻后去掉抗蚀层，得到所需要的裸铜电路图形。•◆流程：贴干膜/涂湿膜→曝光•◎贴干膜：先从干膜上剥下聚乙烯保护膜，然后在加热加压条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆铜箔板上。好的贴膜应是表面平整、无皱折、无气泡、无灰尘颗粒等夹杂，同时为保存工艺的稳定性，贴膜后应停置15分钟后再进行曝光。•贴膜后板子须停留时间15分钟以上，24小时以内。如果停留时间不够，干膜中所加入的附着力促进剂没有与铜完全发生作用而黏结不牢，造成菲林松；若停留时间太久就会造成反应过度附着力太强而显影剥膜困难。•◎涂湿膜：流程：入板→涂布1→涂布2→烘干→出板•◎曝光：即在紫外光照射下，光引发剂吸收光能分解成自由基，自由基再引发光聚合单体进行聚合交联反应，形成不溶于稀溶液的体型大分子结构。◆环境控制•除设置无尘室外，还要控制室内温、湿度：温度：20±2℃；湿度：50±5RH%。以及干膜区的照明必须为黄色光源以避免对干膜于正式曝光前感光。5）DES•◆流程：显影→水洗→蚀刻→水洗→褪膜→水洗→烘干→冲孔•◆显影：利用碳酸钠的弱碱性将干膜上未经紫外线辐射的部分用碳酸钠溶液溶解，已经紫外线辐射而发生聚合反应的部分保留。•◆蚀刻：将溶解了干膜（湿膜）而露出的铜面用酸性氯化铜溶解腐蚀，此过程叫蚀刻。•◆褪膜：去除抗蚀层，得到所需的电路图形。•◆冲孔：冲出预排板所需的定位孔（包括热熔合与铆合所用的定位孔）。6）内层AOI•自动将PCB进行通过光学部分获得需要检测的图像并进行数字化处理，然后与预存的″模板″图像进行比较，经过分析、处理和判断，发现缺陷并进行位置提示，同时生成文件传送到覆检机。7）棕化•流程：上板→酸洗→市水洗1、2、3、4→碱洗→市水洗5、6、7、8→活化→棕化→DI水洗9、10、11、12→烘板→检板→加强→DI水洗13、14、15、16、17、18、19→烘板→下板。•◆棕化工艺说明：在棕化缸内，由于H2O2的作用，使内层板的表面形成凹凸不平的粗糙结构，同时在板面沉积上一层均匀的、有良好粘合特性的有机金属薄膜。由于有机金属膜与铜面的化学键结合，形成棕色的毛绒状结构，使它与半固化片的粘合能力大大提高。•◆酸洗：清除板面氧化物，使内层芯板表面干净。•◆碱洗：清洁除去板面上的油污。•◆活化：中和从碱洗缸带来的碱，且板面经活化剂的清洁调整，可防止杂质带入棕化缸，以确保棕化缸各组分的稳定及板进入棕化缸后能被均匀涂覆。•◆棕化：进一步粗化铜表面，增加铜面的表面积，同时在板面沉积上一层均匀的、有良好粘合特性的有机金属薄膜,以提高铜面与半固化片之间的结合力。•加强：使表面形成一层致密的铜锡合金薄膜。8)层压•层压流程（Masslam）：切半固化片→半固化片冲孔→热熔合/铆合→切铜箔排板→压板→拆板→切板→X-RAY钻靶→锣板边→打字唛→清洗→烘板◆压板方式：Masslam（无销压板）；Pinlam(有销压板)。加热方式：蒸汽加热、油加热、电加热。◆层压工艺说明：利用高温高压后半固化片受热固化而将经氧化处理后的一块或多块内层线路板以及铜箔粘合成一块多层板。其中包括半固化片的切割及冲孔、铜箔的切割、压前预排、排板、压合后的多层板进行钻管位孔及外形加工。•◆常见的四层板结构•◆常见的六层板结构•◆压机opening示意图◆压机工装模具的作用•载盘、盖板：供均匀传热用。•镜面钢板：因钢板钢性高，可防止表面铜箔皱折凹陷及拆板容易。•牛皮纸：因纸质柔软透气，传热系数低，可达到缓冲受压和均匀施压的效果；而且可防止镜面钢板滑动；可延迟热量传递、均匀传热。9)钻孔钻孔工艺说明：利用机械切削、激光烧蚀方法给PCB板不同层上需要连接的线路提拱连接通道并给后续生产流程提拱定位、安装孔。钻孔方式：钻孔孔径在0.2mm以上的孔多用机械切削方法进行钻孔；•钻孔孔径在0.2mm以下的孔多用激光烧蚀方法钻孔。–多层板钻孔流程：输资料→打Pin钉→上板（底板、多层板、铝片、贴胶纸）→钻孔→下板→检查（测孔径、拍红胶片、X-RAY检查）–钻刀：是由碳化钨、钴粉、有机粘着剂高温烧结而成。具有硬度高、耐磨性能好、适于高度切削、但其韧性差，较脆。10）PTH（沉铜电镀）◆沉铜目的：使孔壁上的非导体部份的树脂及玻璃纤维进行金属化，以进行后来的电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属孔壁。◆PTH流程：磨板→沉铜→板面电镀→烘干。◆磨板：即去除钻孔后的毛刺。•流程：磨板→超声波水洗→高压水洗→烘干→收板。◆沉铜流程：上板→膨胀→三级水洗→除胶→三级水洗→中和→二级水洗→除油→二级水洗→微蚀→二级水洗→预浸→活化→二级水洗→加速→一级水洗→化学沉铜→下板◆板面电镀流程：上板→除油→水洗→酸浸→镀铜→水洗→下板→炸辊→水洗→下板11）外层干膜◆目的：经钻孔及通孔电镀后,内外层已连通,本制程为制作外层线路,以达导电性的完整。12)图形电镀•◆目的：加厚线路及孔内铜厚，使产品达到客户要求；并在铜面上镀上一层锡，以便在外层蚀刻时保护铜面。•◆流程：上板→除油→水洗→微蚀→水洗→酸浸→镀铜→水洗→酸浸→镀锡→水洗→下板→炸辊→水洗→下板13）外层蚀刻（碱性氯化铜蚀刻液•目的：蚀掉非线路底铜，获得成品线路图形，使产品达到导通的基本功能。•流程：褪膜→水洗→蚀刻→水洗→褪锡→水洗→烘板。目的：蚀掉非线路底铜，获得成品线路图形，使产品达到导通的基本功能。•流程：褪膜→水洗→蚀刻→水洗→褪锡→水洗→烘板。14）外层AOI•与内层AOI原理一样15）绿油（阻焊图形）•◆工艺说明：使用液态光致阻焊剂，通过曝光显影，达到保护过孔，线路，以及图形的目的。防止焊接时线路桥搭，并提供长时间的电气环境和抗化学保护，形成印制板漂亮的“外衣”。通常为绿色，亦有黑色，黄色，白色，蓝色阻焊。•◆流程：丝网准备→网版制作→开油（油墨搅拌）→前处理→丝印A面→预烘→丝印B面→预烘→对位→曝光→显影→检查→固化→检查16）印字符（白字印刷）•工艺说明：在板面上印上一层文字，作为各种元器件代码、客户标记、制造商标记、周期标记等。给元件安装和今后维修印制板提供信息。•流程：网版制作→开油→丝印→烘板17）表面处理◆工艺说明：通过不同的表面处理工艺达到对线路板的外观、可焊性、耐蚀性、耐磨性的要求。◆表面处理方式：热风整平（喷锡）、插头镀镍/金、化学镀金、板面镀金、化学镀银、化学镀锡、有机助焊保护膜等。◆热风整平：是将印制板浸入熔融的焊料中,再通过热风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉,从而得到一个平滑、均匀又光亮的焊料涂覆层。–热风整平流程：•◆无金手指板：微蚀→水洗→烘干→预热→涂覆松香→热风整平→冷却→★热水洗→磨板→热水洗→高压水洗→水洗→烘干•◆有金手指板：贴红胶带→热压→微蚀→水洗→烘干→预热→涂覆松香→热风整平→冷却→热水洗→水洗→烘干→除红胶带◆插头镀镍/金：俗称金手指在印制板的插头上镀上一层合金镀层，用于高稳定、高可靠的电接触的连接，具有高度耐磨性。◆插头镀镍/金流程：除油→微蚀→活化→镀低应力镍→预镀金→镀耐磨金◆化学镀镍/金：化学沉镍金是随着表面贴装技术的发展而发展出来的一种表面涂覆工艺。现代复杂的印制板其成品的表面应具备多种作用,故在生产过程中,不仅要求细线、小孔、平整的焊垫,同时要求良好的表面结合性、可焊性及低的接触电阻,化学沉镍金是一种能满足大多数的组装要求的可行的表面涂层,不仅具备抗氧化功能,并有平整的PAD表面,在通讯领域有十分广泛之用途。◆化学镀镍/金流程：除油→水洗→微蚀→水洗→酸浸→活化→DI水洗→沉镍→DI水洗→沉金→回收