PCB的制造和SMT工艺

1MobileConsumerProductsAmphenolPhoenixHangzhouCompanyConfidential,©2011Owner:RoryZhuDept:MCC.PDDate:2013.03.02MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou2PCB介绍1.PCB定义:全称为PrintCircuitBoardorPrintWireBoard--中文译为印制电（线）路板。2.PCB的功能:提供电子电路零件接合的基地，以组成一个具有特定功能的模块或成品。3.PCB分类:从结构上有(单面板,双面板,多层板),从硬度上有(硬板,软板,软硬接合板)按结构分类单面板双面板多层板印制电路板的层数是以铜箔的层数为依据按硬度分类硬板软板软硬接合板MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou3PCB制造工艺流程4.FPBC(FlexPrintCircuitBoard)的生产工艺流程(以双面板为例)下料钻孔镀碳膜镀铜贴干膜曝光蚀刻化学清洗去膜显影刀模层压保护膜PSA冲床电检烘板I/G打孔贴保护膜丝印(正)烘板烘板丝印(反)烘板FQC包装出货OQCMobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou4PCB制造工艺流程5.制造FPCB的材料及结构PCB硬板生产followchartMobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou5PCB制造工艺流程5.1铜箔基材5.2胶常使用的胶有丙烯酸类胶和环氧类胶.其中丙烯酸类的胶与Kapton的结合力较好,而环氧类胶的尺寸安定性较好.胶的主要功能:贴合Kapton,金属或补强板.透明型离形膜:避免接着剂在压着前沾附异物.如有异物方便检查.铜箔胶/半固化片基材/玻璃布半固化片硬板PCB柔性PCBMobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou6PCB制造工艺流程5.3保护膜6.制造流程6.1下料(材料分割)将原本大面积材料裁切成适合工作尺寸,以方便生产线操作.1.公差越小越好2.板边必须平整无屑3.检查机台及刀口状况4.避免刮伤板面裁切机MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou7PCB制造工艺流程6.2钻床钻孔目的:1.钻保护膜开口及定位孔2.钻通孔(通孔电镀之后使两面线路导通)6.3镀碳膜目的:双面板或多层板要实现各层之间的连接,需在完成钻孔后做镀碳膜,使孔壁上非导体部分也能实现导通,主要是利用胶体科学,将石墨胶体附着于欲导通孔壁上,以便于之后制程(镀铜),使孔壁金属化,形成线路导通.原理:带负电荷的石墨粒被带正电性的孔壁表面吸引,直接吸附在孔壁上,构成导电层.未钻孔已钻孔钻床镀碳膜生产线MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou8PCB制造工艺流程6.4镀铜目的:做完镀碳膜的孔壁上镀一定厚度的铜,实现各层之间的导通.6.5贴干膜目的:在清洁的铜面上贴上干膜,经过真空压膜机或热滚压膜压合作为下一工序的蚀刻阻剂.因为干膜对紫外线敏感,为避免干膜在没有贴好时就发生反应,贴干膜必须在黄光区作业.为防止异物灰尘进入造成曝光不良导致线路残缺等不良必须在无尘室作业.电镀铜生产线MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou9PCB制造工艺流程6.6曝光目的:压合好的干膜在经高压仓加压后在曝光机上以紫外线曝光将底片上设计好的线路图形转移到干膜上.原理:底片上透明透光部分所对应的干膜会发生聚合,在显影后保留,即成为线路及留铜区.注:1.曝光前底片对位要准.2.曝光机上下面要清洁.3.不可以带出黄光区域.4.曝光后不可立即显影.(放置20分钟再去显影以使干膜充分聚合)曝光机线路曝光成型示意图MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou10PCB制造工艺流程6.7显影原理:曝光后的材料,紫外线照射过区域的干膜会聚合硬化,再经显影液(碳酸钠弱碱性溶液)清洗后,可将未经曝光聚合的干膜冲掉,使底下的铜层露出.6.8蚀刻目的:显影后的产品，经过蚀刻药水冲洗，会将未经干膜保护裸露的铜层部分去除，而留下被曝光后干膜保护的线路部分。显影后产品干膜铜箔基板MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou11PCB制造工艺流程6.9脱膜目的:蚀刻后的板材，板面上仍留有已硬化的干膜，利用剥膜工序，使干膜与材料完全分离，让线路完全裸露，铜层完全露出，这就是我们需要的线路。（剥膜药液：NaOH等）6.10贴保护膜目的:用电铬铁将保护膜或补强等按一定的对位方式固定在线路板上，以便层压时不发生偏移。达到保护线路或增加厚度的作用。6.11层压目的:利用热压合提高温度及高压，将层间的胶（接着剂）熔化，用以填充线路之间缝隙并且紧密结合铜箔材料和保护胶片。铜箔基板保护膜线路导体铜基板保护膜的胶铜箔的胶MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou12PCB制造工艺流程6.12化学镍金目的:在铜的表面以化学反应的方式沉上一定厚度的镍和金以保护铜面不被氧化，以实现元件的良好焊接6.13丝网印刷目的:用丝网于线路板表面印出文字、电子零件符号表号其安装位置。其它的表面处理：1*电镀镍金：金的厚度要比化学镍金厚6-10倍左右耐磨性能较好，广泛用于接插件中。2*电镀锡铅：通过电镀形式在铜面上镀一层光亮的锡铅。3*有机保护膜：在铜表面形成一层棕色的有机保护膜，以保护铜面不被氧化，不影响可焊性能。此膜在焊接时可溶于助焊剂中。MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou13PCB制造工艺流程6.14刀模分割原理:将已压合好的线路板，分割成需要的大小，以方便电检和组装。（分割工具：laser机，铣床，冲床等）6.15电检目的:利用测试仪器对线路板的导通性及电性能进行测试，确保线路板100%良品。护的线路部分。6.16FQC/OQC目的:根据基本要求或客户要求对线路板进行全面的外观和线路检验。6.17包装出货MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou14SMT制造工艺流程7.SMT工艺介绍－SMT工艺名词术语7.1表面贴装组件(SMA)(surfacemountassemblys)采用表面贴装技术完成装联的印制板组装件。7.2回流焊(Reflowsoldering)通过熔化预先分配到PCB焊盘上的焊膏，实现表面贴装元器件与PCB焊盘的连接。7.3贴片机完成表面贴装元器件安放到指定方向、指定位置的专用工艺设备。7.4印刷机用于钢网印刷的专用设备，将锡膏印到PCB焊盘上的印刷设备。7.5AOI(AutomaticOpticInspection)设备利用光学原理来对SMT生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。7.6炉前检查贴片完成后在回流炉焊接前对于是否存在漏贴，错位，错贴，墓碑等不良进行质量检验。7.7炉后检查对经过回流炉焊接之后的PCBA的质量检验。7.8元件尺寸贴片元件封装大小规格，习惯上以英制为准，公制是以英制换算得来。英制公制02010502040210050603160808052012MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou15SMT制造工艺流程8.SMT(SurfaceMountTechnology)表面贴装技术.是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。表面贴装技术是一种无需在印制板上钻插装孔，直接将表面贴装元器件贴﹑焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。上料印刷锡膏贴片机AOI分板回流焊电检FQCOQC全检SPIAOI包装出货MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou168.1上料确保材料与BOM的一致性,完全按程序规定料站上料,PCB按规定方向置入上板机,并做好静电防护.8.2印刷锡膏*在印刷过程中,锡膏是自动分配的,印刷刮板向下压在模板上,使模板底面接触到电路板顶面.当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时,锡膏通过模板上的开孔印刷到焊盘上.在锡膏已经沉积之后,丝网在刮板之后马上脱开(snapoff),回到原地.这个间隔或脱开距离是设备设计所定的.脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量.**在锡膏丝印中有三个关键的要素,我们叫做三个S:Solderpaste(锡膏),Stencils(模板),和Squeegees(丝印刮板).三个要素的正确结合是持续的丝印品质的关键所在.***确认网板、锡膏规格的正确性,采用指定线体;控制锡膏或红胶添加量,坚持少量多次原则;检查印刷质量,有无桥接、少锡、坍塌等;确认网板清洁剂、擦拭纸的正常供给.SMT制造工艺流程SMT印刷贴片治具锡膏印刷机MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou17SMT制造工艺流程8.3SPI印刷确认(SolderPasteInspection)SPI是全自动非接触式测量,用于锡膏印刷机之后,贴片之前.依靠结构光测量或激光测量等技术手段,对PCB印刷后的焊锡膏进行2D或3D量测(高至微米级精度).目的:尽可能地避免成品PCB不合格的发生,是一种质量过程控制手段.8.4贴片(贴装)印刷好锡膏且没有质量缺陷的PCB板通过贴片机把贴片元件正确的安装在相对应的焊盘上这个过程称贴片设备:贴片机是用来实现高速、高精度地贴放元器件的设备,是整个SMT生产中最关键的设备SPI测量图像(3D)SPI检测出的不良①体积②面积③高度④位置错位⑤扩散⑥缺失⑦破损⑧高度偏差(拉尖)MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou18PCB制造工艺流程8.5炉前AOIAOI工作原理:通过摄像头自动扫描PCB,采集图像,采集的图像数据与数据库中的合格的参数进行比较,经过图像处理,检查出PCB上的缺陷,并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来.AOI可以检测:异物,少件,偏移,歪斜,错件,立碑,侧立,翻件,极性反,破损,锡膏拉丝等.优点:准确的找到不良点,方便及时的维修.8.6回流焊接通过提供一种加热环境,使焊锡膏受热融化从而让表面贴装的元器件和焊盘可靠地结合在一起的设备.预热区:指温度由常温升至150℃左右的区域,这个区域温度缓升以利锡膏的溶剂及水气能够及时挥发.升温速率一般为1.5℃-3℃/S.升温太快容易损坏元器件.保温区:一般在160℃±10℃,此时助焊剂活性最强,能有效去除表面的氧化物,各种元件的温度差降至最小.保温时间60~120S.MobileConsumerProductsConfidential,©2011AmphenolPhoenixHangzhou19PCB制造工艺流程回流区:一般在220℃~250℃之间,此区锡膏融化与焊盘上铜/金等物质扩散形成一种化合物.由于元器件