PCB制造流程与材料简介.ppt

PCB制造总流程和材料简介品牌服务质量开拓追求使命无锡江南计算技术研究所高密度电子互连技术中心Address：江苏省无锡市山水东路188号|Postcode：214083Tel:[phone]|Fax:[phone]|E-mail：主要内容第一部分：PCB基础知识PCB概念PCB分类PCB板材简介第二部分：PCB工艺流程内层图形制作层压数控孔化电镀外层图形制作阻焊丝印成品铣切测试、检验、包装第三部分：特殊板JNHDI2第一部分：PCB基础知识JNHDI3印制电路 Printed Circuit（PCB）在绝缘基材上，按预定设计形成的印制元件或印制线路以及两者结合的导电图形。JNHDI41903年 Albert Hanson：“以抽出金属粉方式在绝缘板上连接零件”1936年 Paul Eisler（英）提出Printed Circuit概念相较于早年的配线生产，PCB具有减少配线工作量、可靠度高、适合规模化大生产、制作时间 短、成本低、体积小、质量轻、设计流程化等优势各种民用、军用电子设备小型化、产量化、多功能化的需求促进PCB产业在这一个世纪左右的时间里获得快速蓬勃发展。印制线路 Printed Wiring（PWB）在绝缘基材上形成的导电图形，用于元器件之间的连接，但不包括印刷元件。印制板 Printed Board 印制电路或印制线路成品板的统称。基本概念PCB分类结构硬度性能孔的导通状态单面板双面板多层板硬板软板软硬结合板埋孔板盲孔板埋、盲孔板通孔板表面制作喷锡板镀金板化银板化金板化锡板金手指板碳油板ENTEK板HDI板应用领域民用印制板工业印制板军事用印制品铜柱板积层板封装基板其它高频微波板埋阻板埋容板陶瓷板插槽板手机用PCB电子玩具用PCB电视机用PCB单面板双面板普通多层板印制电路板的层数是以铜箔的层数为依据。按结构分类PCB种类HDI板PCB的主要原材料构成表面处理层：镍金、银、锡（铅）、OSP字符：一般仅起标识性作用，对PCB成品的具体使用性能与可靠性无影响。PCB加工过程辅料：干膜/湿膜、各类化学药剂、助焊剂、钻铣辅料、层压辅料等 常规刚性板 刚挠板挠性基材、刚性基材、覆盖膜、NFP等 高频微波板铜箔铜箔绝缘层、介质层、芯料覆铜板（Copper-clad Laminate,CCL）PCB的主要原材料构成非阻燃型阻燃型刚性板纸基板XPC、XXXPCFR-1、FR-2、FR-3玻纤布基板G-10、G-11FR-4、FR-5PI板（GPY）、PTFE板、BT板、PPE（PPO）板、MS板等。复合基板CEM-2、CEM-4CEM-1、CEM-3、CRM-5HDI板材涂树脂铜箔（RCC）特殊基材金属基板、陶瓷基板、热塑性基材等。挠性板聚酯薄膜挠性覆铜板、聚酰亚胺薄膜挠性覆铜板 PCB的主要原材料构成酚醛树脂环氧树脂聚酯“FR”：阻燃阻燃级别：UL94-V0,-V1，-V2，-HB，依次下降CCL的分类 n玻纤布型号n 环氧树脂（Resin）双官能团树脂、多官能团树脂；n 铜箔（Copper）n 其它助剂：固化剂，填料 玻璃布型号10610802116L2116A2116H15007628L7628A7628H7628M厚度mil0.9344.55677.59.38环氧玻纤布基板（G-10、G-11，FR-4，FR-5）PCB的主要原材料构成纤维纸（CEM-1）或玻璃纸（CEM-3）玻璃布：7628等树脂：环氧填料：氢氧化铝、滑石粉等等铜箔面料：玻璃布/Resin芯料：（玻璃）纤维纸/Resin面料：玻璃布/Resin铜箔玻纤纸复合基板(Composite Epoxy Materials，CEM)PCB的主要原材料构成 RCC是在极薄的电解铜箔（厚度9-18m)的粗化面上精密涂覆上一层或两层特殊的环氧树脂或其他高性能树脂（树脂厚度30-100 m），经干燥脱去溶剂、达到B阶形成的。RCC在HDI多层板的制作过程中，取代传统的黏结片与铜箔的作用，可以采用非机械钻孔技术（通常为激光成孔等新技术）形成微孔，达到电气连通，从而实现印制板的高密度化。积层电路板板材：覆铜箔树脂RCC PCB的主要原材料构成覆铜板半固化片（1）半固化片（1）铜箔铜箔半固化片（1）覆铜板覆铜板半固化片（1）半固化片(prepreg)、铜箔PS:内层CCL预先蚀刻出图形JNHDI14玻纤布经上胶机上胶并烘干至“B”阶。n直接用于压制覆铜板，通常称为黏结片黏结片；n用于多层板的压合，通常称为半固化片半固化片；n经纱标识为Warp或者GR，纬纱为Fill。n 4个指标：RC,RF,GT,VC PCB的主要原材料构成半固化片(prepreg)纬向经向玻璃布箔的代号H(1/2)12公称厚度(m)183670质量厚度（oz/ft2）1/212JNHDI15 PCB的主要原材料构成铜箔JIS,IPC两种标准对电解铜箔的厚度要求主要内容第一部分：PCB基础知识PCB概念PCB分类PCB板材简介第二部分：PCB工艺流程内层图形制作层压数控孔化电镀外层图形制作阻焊丝印成品铣切测试、检验、包装第三部分：特殊板JNHDI16JNHDI17第二部分：常规多层板制造总流程常规PCB制造阶段客户资料接收DFM与风险评估（预审可制造性）生产数据/工具准备（CAM）生产策划（MI）根据加工指示要求生产PCB过程中检验过程中测试包装出库可靠性测试按要求提供相关检验数据PCB生产从接受订单开始到产品交付主要分为以下三阶段制前工程制前工程生生产阶段段可靠性可靠性测试合同评审制前工程CAM/MI工装夹具准备开料钻孔去毛刺、去沾污化学沉铜电镀一铜外层贴膜+曝光+显影图形电镀铜图镀锡/铅锡剥膜、蚀刻褪锡/铅锡外层AOI阻焊化学镍金印字符印字符热风整平成品铣切FQC成型前测试印字符成品铣切化学锡/银OSPFQA成型前测试包装入库 常规多层板制造总流程内层曝光内层贴膜内层DES内层AOI冲孔棕化+烘烤层压内层图形制程2.前处理3.贴膜4.曝光5.DES6.AOI1.开料转层压铜箔铜箔前处理后前处理后铜面状况铜面状况示意图示意图目的:去除铜面上的污染物，赋予铜面一定粗糙度，以利后续的贴膜途径：研磨喷砂化学前处理线主要原物料：CCL、陶瓷刷轮、氧化铝砂带、软木塞砂带、不织布刷轮、金刚砂水液、前处理药水等2.前处理3.贴膜4.曝光5.DES6.AOI1.开料前处理干膜干膜2.前处理3.贴膜4.曝光5.DES6.AOI1.开料压膜前压膜前压膜后压膜后贴膜目的目的:将经处理之基板铜面通过热压方式贴上抗蚀干膜主要原物料主要原物料:干膜 水溶性乾膜主要是由于其组成中含有机酸根，与强碱反应使成为有机酸的盐类，可被水溶掉。UV光光2.前处理3.贴膜4.曝光5.DES6.AOI1.开料曝光前曝光前曝光后曝光后菲林平行曝光目的目的:经光源作用将原始底片上的图像转移到感光干膜上主要原物料主要原物料:底片(菲林)、显影液、定影液、曝光光源 酸性蚀刻所用底片为负片,即白色透光部分发生光聚合反应,黑色部分则因不透光,不发生反应,碱性蚀刻所用底片刚好相反,底片为正片激光直写LDI:不需要底片显影显影蚀刻蚀刻剥膜剥膜2.前处理3.贴膜4.曝光5.DES6.AOI1.开料显影(Developing)：K2CO3蚀刻（Etching）：Cu2+，HCl，NaClO3剥膜（Stripping）：KOHDESAOI2.前处理3.贴膜4.曝光5.DES6.AOI1.开料目的：通过光学反射原理将图像回馈至设备处理，与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较，找出缺点位置注意事項：l由于AOI所用的测试方式为逻辑比较，一定会存在一些误判的缺点，故需通过人工加以确认l发现公共缺点及时向前制程反馈l注意全检与抽检结合进行，不同料号设定不同的抽检频率Automatic Optical Inspection合同评审制前工程CAM/MI工装夹具准备开料钻孔去毛刺、去沾污化学沉铜电镀一铜外层贴膜+曝光+显影图形电镀铜图镀锡/铅锡剥膜、蚀刻褪锡/铅锡外层AOI阻焊化学镍金印字符印字符热风整平成品铣切FQC成型前测试印字符成品铣切化学锡/银OSPFQA成型前测试包装入库常规多层板制造总流程内层曝光内层贴膜内层DES内层AOI冲孔棕化+烘烤层压层压工序制程棕化PP冲孔叠板压合OPE转数控OPE目的:l利用CCD对位冲出内层单定位孔；l基材厚度要求：0.05-0.41mm（不含Cu）；l对位精度：0.002；l重复对位精度：0.0005；层压定位方式：l四槽；l铆钉；lMass法；l热熔。0.1884.775mm0.375 9.525mm棕化PP冲孔叠板层压转数控OPE棕化线棕化棕化前棕化后棕化PP冲孔叠板层压转数控OPE目的：增加粗糙度,表面形成有机氧化层，确保层压的可靠层间结合棕化PP冲孔叠板压合转数控OPE目的:将预叠合好之板叠成待压多层板形式主要原物料:电解铜皮,PP，棕化后单片，CVL，RCC辅助物料：模具、牛皮纸、钢板、铝片、离型膜、PTFE叠构设计原则：叠层结构上下对称；芯板厚度最大化；PP张数最少化（民品1，军品2张）注意点：1、裁板保持经纬向不变；2、按照工单附件的叠构图进行装板。叠板CuPPCORECOREPPPPCu层压叠构：装板间HDI厂：德国博克2台热压机（3 h）1台冷压机（1 h）PP性能指标：含胶量、流动度、挥发物含量、凝胶时间棕化PP冲孔叠板压合转数控OPE压合可以叠很多层钢板牛皮纸承载盘上盖板PCB叠层加热板加热板压力压力PCB厂：1台热压机,1台电压机1台冷压机，1台热熔机(Italy,cedal)（离型纸）（离型纸）合同评审制前工程CAM/MI工装夹具准备开料钻孔去毛刺、去沾污化学沉铜电镀一铜外层贴膜+曝光+显影图形电镀铜图镀锡/铅锡剥膜、蚀刻褪锡/铅锡外层AOI阻焊化学镍金印字符印字符热风整平成品铣切FQC成型前测试印字符成品铣切化学锡/银OSPFQA成型前测试包装入库 常规多层板制造总流程内层曝光内层贴膜内层DES内层AOI冲孔棕化+烘烤层压 铣边、磨边、刻板号等作业对压合后多层板进行初步外形处理以便后工序生产品质控制要求及提供后工序加工之工具孔。接板确定钻孔工艺配刀定位孔准备数据准备校正(单、双面板跑位)钻孔参数设置试孔钻首件及首件检查批量生产检验。钻孔主要原物料:钻头、铣刀辅助物料：套环、盖板、垫板、电木板、胶带和销钉半成品铣切 层压后多层板转交数控工序数控工序，用X-ray打销钉孔，在成型机上销钉定位，铣边框、四槽、铆钉，接着进行磨边、刻字。钻孔工序位于层压之后和孔化电镀工序之前，依据MI指示调用对应的工程数据进行钻孔，是实现各层板面电气互连的前提。数控钻孔印制板中孔的主要作用是实现层间互连或安装元器件。盖板销钉被钻板（3块叠）电木板垫板固定电木板用销钉机台孔化电镀将孔内非导体部分利用化学镀方式使孔导通,并利用电镀方式加厚孔铜及面铜厚度合同评审制前工程CAM/MI工装夹具准备开料钻孔去毛刺、去沾污化学沉铜电镀一铜外层贴膜+曝光+显影图形电镀铜图镀锡/铅锡剥膜、蚀刻褪锡/铅锡外层AOI阻焊化学镍金印字符印字符热风整平成品铣切FQC成型前测试印字符成品铣切化学锡/银OSPFQA成型前测试包装入库 常规多层板制造总流程内层曝光内层贴膜内层DES内层AOI冲孔棕化+烘烤层压外层图形制程前处理贴膜曝光显影碱性蚀刻图镀锡/铅锡图镀铜外层褪膜褪锡/铅锡转阻焊工序板面一次镀目的目的:经过钻孔及孔化电镀后,內外层已经连通,本制程制作外层线路,以达电性的完整。外层图形制作1.前处理2.贴膜3.曝光4.显影5.图镀铜6.图镀锡/铅锡7.外层褪膜8.碱性蚀刻9.褪锡/铅锡合同评审制前工程CAM/MI工装夹具准备开料钻孔去毛刺、去沾污化学沉铜电镀一铜外层贴膜+曝光+显影图形电镀铜图镀锡/铅锡剥膜、蚀刻褪锡/铅锡外层AOI阻焊化学镍金印字符印字符热风整平成品铣切FQC成型前测试印字符成品铣切化学锡/银OSPFQA成型前测试包装入库 常规多层板制造总流程内层曝光内层贴膜内层DES内层AOI冲孔棕化+烘烤层压阻焊丝印阻焊前火山灰A面阻焊B面阻焊阻焊显影预固化阻焊曝光后固化外层图形制作钉床印字符热风整平预固化A面阻焊烘烤阻焊剂:覆盖于选定区域以防止在后续焊接中焊料沉积到这些区域上的一种耐热绝缘涂层。前处理网印阻焊IS前处理目的：去除表面氧化、增加粗糙度、加强油墨附着力。主要原物料：前处理线、尼龙刷、600#金刚砂。作业能力：板厚0.8-3.8mm阻焊(Solder Mask)目的：A.防止印制板在装配焊接时导线间发生焊锡搭接短路 B.阻挡焊锡粘附于不需要焊接的导体上，节省焊锡用量 C.保护导线和基材表面，减少损伤与防潮；确保绝缘性 D.外表美观,便于检查.原理：图形转移主要原物料：油墨（热固型，UV光固型）制程主要控制点：一般油墨厚度为1-2mil,独立线拐角处0.3mil.网版制作后固化预固化、曝光、显影印绿油前印绿油后绿油曝光显影后n目的：标识出后续元器件焊接的位置范围、生产周期、批次号、板号、JN标志等。n字符油墨：热固型，光固型n制作方式：丝印、喷印n软硬结合板采用热固型油墨丝印。如果采用光固型油墨，在软板区字符与板面的结合力大于固化油墨内聚力，字符容易开裂。印字符制作方式制作方式油墨油墨所需器材所需器材适用范围适用范围丝印光固型热固型网版批量生产喷印光固型字符打印机散单插头镀金金手指（金手指（G/F)G/F)u目的：优越的导电性、抗氧化性、耐磨性u原理：氧化还原u主要原物料：镀镍药水、镀金药水JNHDI43热风整平热风整平前热风整平前（插头保护）（插头保护）热风整平后热风整平后化学镍化学镍化学镍化学镍/金后金后金后金后防氧化（防氧化（防氧化（防氧化（OSPOSP）后）后）后）后沉锡后沉锡后沉锡后沉锡后沉银后沉银后沉银后沉银后其它表面处理成型前测试采用对微孔测试电阻衡量孔内镀铜厚度，确保交付的产品所有孔的孔壁厚度达到要求。在成品铣切前利用飞针测试设备进行成品通断测试。成品铣切后成品铣切成品铣切前成品清洗清洗板面，孔内粉尘：利用高压喷水头，将板面粉尘洗掉。成品铣切检验包装入库/出货可靠性测试（按GJB 362B-2009/IPC-6012 CLASS 3测试）PCB可靠性成品测试可靠性测试（续1）（按GJB 362B-2009/IPC-6012 CLASS 3测试）PCB可靠性成品测试可靠性测试（续2）（按GJB 362B-2009/IPC-6012 CLASS 3测试）主要内容第一部分：PCB基础知识PCB概念PCB分类PCB板材简介第二部分：PCB工艺流程内层图形制作层压数控孔化电镀外层图形制作阻焊丝印成品铣切测试、检验、包装第三部分：特殊板JNHDI52第三部分：特殊板埋、盲孔板刚挠板金属基（芯）板埋阻板高频微波板JNHDI53盲、埋孔板 没有隔离盘（或隔离孔）存在，可提供更多的布线几率，既缩短了导线的长度又减少了通孔数量，互连密度至少可以提高1/3以上，信号传输时间的延迟减少，传输线中的感抗和容抗等干扰明显减少，电子产品的电气性能提升。刚挠板主要类型积层刚挠板、多层刚挠板(22层)、不等长刚挠板、多分支刚挠板等材料采用Dupond无胶挠性基材，可与FR-4、PI刚性材料兼容，并确保通孔的高可靠性导体厚度:18、35、70 m介质厚度:0.025、0.05、0.075、0.1mm铜箔类型:RA、RO、ED特色可挠曲性的结构大大改善产品的可靠性(连接器的数量减少)简化3D挠折的组装程序提供更大空间的设计性-埋盲孔和微细线路设计节省空间:由於使用较轻和薄的PI材,比传统硬板更薄埋阻板 在多层板的内层，大多在第二层和第n-1处印制一层电阻材料，或在有电阻层的覆铜板如在介质材料敷上一层电阻材料-如镍磷，再敷上一层铜箔组成，用图像转移法分别蚀刻导电图形和电阻图形，生产出带电阻的多层板。可节省板面面积，减少板面SMT焊点数目，节省成本。JNHDI56金属基（芯）板JNHDI57PET Film封装基板低CTE板铝基板高频铜基板Cu 箔高频介质层Cu 基保护膜高频微波板定义：用于高频高速信号(300MHz)传输的PCB，采用高频材料制作。知名供应商：罗杰斯、Taconic、Arlon、松下、泰州旺灵等JNHDI59无锡江南计算技术研究所北方服务中心北京百通联惠电子技术有限公司电话：[phone]传真：[phone]邮箱：邮箱：