PCB工藝流程及AOI檢測

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）課題名稱：PCB工藝流程及AOI的檢測專業(yè)名稱：應(yīng)用電子設(shè)計人：張葉清學(xué)號：20050077班級：E05201指導(dǎo)教師：張筱云蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院SuzhouIndustrialParkInstituteOfVocationalTechnology2007年5月蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計PCB流程與AOI檢測 目錄TOC o 1-5 h z畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書3- HYPERLINK l bookmark6 摘要5 HYPERLINK l bookmark8 一、緒論5 HYPERLINK l bookmark10 二、PCB技術(shù)的介紹5 HYPERLINK l

2、bookmark12 三、PCB工藝流程的介紹及AOI的檢測6（一）干制程壓合，鉆孔，成型的流程介紹7制程的目的8（二）濕制程鍍銅，金手指，OSP的流程介紹-9制程的目的9（三）影制程內(nèi)層，外層，防焊的流程介紹11制程的目的11四、AOI的檢測12五、結(jié)論16六、致謝17附錄一（圖1）附錄二（圖2）附錄三（圖3）附錄三（圖4）畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書院（系）：電子工程系論文（設(shè)計）題目：PCB工藝流程與AOI檢測指導(dǎo)教師：張筱云職稱：類別：畢業(yè)設(shè)計學(xué)生：張葉清專業(yè)：應(yīng)用電子班級：E05201學(xué)號：200500277論文（設(shè)計）類型：應(yīng)用型1論文（設(shè)計）的主要任務(wù)及目標(biāo)了解PCB的分類，各個制程的

3、流程及制程的目的，在整個流程中起到的作用。什么是AOI,AOI檢測的項目Discovery檢測流程。AOI對與目測的優(yōu)點檢測機理-孔層分析論文（設(shè)計）的主要內(nèi)容PCB工藝流程AOI的檢測3論文（設(shè)計）的基本要求A內(nèi)容充實、明確，語言用詞準(zhǔn)確、條理清楚；A體現(xiàn)設(shè)計的用途及實用性；A必要的方案論證（安全性、技術(shù)性、可靠性等）A反映出設(shè)計思路，闡明設(shè)計的工作原理及工作特性。4主要參考文獻(xiàn)5進(jìn)度安排論文（設(shè)計）各階段任務(wù)起止日期1資料收集、課題選擇3.15以前2方案設(shè)計、模塊規(guī)劃3.154.103流程圖設(shè)計、軟件設(shè)計4.105.054論文書寫、修改5.055.255思路總結(jié)、答辯準(zhǔn)備5.256.10P

4、CBPCB工藝流程與AOI檢測張葉清摘要它作為元器件的支撐，并且提供系統(tǒng)電路工作所需要的電氣連接，是實現(xiàn)電子產(chǎn)品小型化、輕量化、裝配機械化和自動化的重要基礎(chǔ)部件，在電子工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。本講義主要介紹PCB的特點。PCBPCB工藝流程AOI檢測一、緒論PCB印刷電路板（Printedcircuitboard,PCB）幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中如果在某樣設(shè)備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上除了固定各種小零件外,PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接隨著電子設(shè)備越來越復(fù)雜,需要的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了標(biāo)準(zhǔn)的PCB上頭沒有零件，也常被稱為“

5、印刷線路板PrintedWiringBoard（PWB）”.板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,而在制造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了這些線路被稱作導(dǎo)線(conductorpattern)或稱布線，并用來提供PCB上零件的電路連接.為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上在最基本的PCB(單面板)上，零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面.這么一來我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的.因為如此，PCB的正反面分別被稱

6、為零件面(ComponentSide)與焊接面(SolderSide)如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時會用到插座(Socket)由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝.如果要將兩塊PCB相互連結(jié)，一般我們都會用到俗稱金手指的邊接頭(edgeconnector)金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份.通常連接時，我們將其中一片PCB上的金手指插進(jìn)另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴(kuò)充槽Slot)在計算機中，像是顯示卡，聲卡或是其它類似的界面卡，都是借著金手指來與主機板連接的PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆(sol

7、dermask)的顏色這層是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方在阻焊層上另外會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面(silkscreen)通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的)，以標(biāo)示出各零件在板子上的位置絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面(legend)印刷電路板將零件與零件之間復(fù)雜的電路銅線，經(jīng)過細(xì)致整齊的規(guī)劃后，蝕刻在一塊板子上，提供電子零組件在安裝與互連時的主要支撐體，是所有電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)零件。印刷電路板以不導(dǎo)電材料所制成的平板，在此平板上通常都有設(shè)計預(yù)鉆孔以安裝芯片和其它電子組件。組件的孔有助于讓預(yù)先定義在板面上印制之金屬路徑以電子方式連接起來，將電子組件的接腳穿過PC

8、B后，再以導(dǎo)電性的金屬焊條黏附在PCB上而形成電路。依其應(yīng)用領(lǐng)域PCB可分為單面板、雙面板、四層板以上多層板及軟板。一般而言，電子產(chǎn)品功能越復(fù)雜、回路距離越長、接點腳數(shù)越多，PCB所需層數(shù)亦越多，如高階消費性電子、信息及通訊產(chǎn)品等；而軟板主要應(yīng)用于需要彎繞的產(chǎn)品中：如筆記型計算機、照相機、汽車儀表等二、PCB技術(shù)的介紹PCB(printedcircuitboard),即印制電路板是在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計，制成印制線路，印制元件或由兩者組合而成的導(dǎo)電圖形后制成的板。PCB誕生于上世紀(jì)四、五十年代,發(fā)展于上世紀(jì)八、九十年代。伴隨半導(dǎo)體技術(shù)和計算機技術(shù)的進(jìn)步，印刷電路板向著高密度,細(xì)導(dǎo)線,更多層數(shù)

9、的方向發(fā)展，其設(shè)計技術(shù)也從最初的手工繪制發(fā)展到計算機輔助設(shè)計(CAD)和電子設(shè)計自動化(EDA).三、PCB工藝流程的介紹及AOI的檢測(一)干制程1壓合流程及工作原理(1)製程目的:將銅箔(CopperFoil),膠片(Prepreg)與氧化處理(Oxidation)後的內(nèi)層線路板,壓合成多層基板.本章仍介紹氧化處理,但未來因成本及縮短流程考量,取代製程會逐漸普遍.內(nèi)層氧化處理L-E-Imms弘田E0耀爹廈ff)(2)內(nèi)層氧化處理(Black/BrownOxideTreatment)3)氧化反應(yīng)增加與樹脂接觸的表面積，加強二者之間的附著力(Adhesion).增加銅面對流動樹脂之潤濕性,使樹

10、脂能流入各死角而在硬化後有更強的抓地力。在裸銅表面產(chǎn)生一層緻密的鈍化層(Passivation)以阻絕高溫下液態(tài)樹脂中胺類Amine)對銅面的影響。.還原反應(yīng)目的在增加氣化層之抗酸性，並剪短絨毛高度至恰當(dāng)水準(zhǔn)以使樹脂易於填充並能減少粉紅圈(pinkring)的發(fā)生。黑化及棕化標(biāo)準(zhǔn)配方:3)高鹼性黑化液亞氯酸SodiumChloriteNaC10260g/l氫氧化錮IkOH80g/l心)低鹼性棕化液亞氯酸錮30g/l氫氧化錮10g/l正磷化錮両爲(wèi)010g/l曲譏減必多揉問上表中之亞氯酸鈉為主要氧化劑,其餘二者為安定劑。2Cu+2C102Cu2o+C1o汁ClCu20+2C102Cu0+C10汁口

11、Cu20+H20Cu(0H)2+CuCu(OH)2Cu0+H2掘汎闔際多媒刪83C以上此三式是金屬銅與亞氯酸鈉所釋放出的初生態(tài)氧先生成中間體氧化亞銅,2Cu+0-Cu20,再繼續(xù)反應(yīng)成為氧化銅CuO,若反應(yīng)能徹底到達(dá)二價銅的境界,則呈現(xiàn)黑巧克力色之棕氧化層,若層膜中尚含有部份一價亞銅時則呈現(xiàn)無光澤的墨黑色的黑氧化層。2鉆孔製程目的單面或雙面板的製作都是在下料之後直接進(jìn)行非導(dǎo)通孔或?qū)椎蔫嵖?多層板則是在完成壓板之後才去鑽孔。傳統(tǒng)孔的種類除以導(dǎo)通與否簡單的區(qū)分外,以功能的不同尚可分:零件孔，工具孔，通孔(Via),盲孔(Blindhole),埋孔(Buriedhole)(後二者亦為viahol

12、e的一種).近年電子產(chǎn)品輕.薄.短.小.快.的發(fā)展趨勢,使得鑽孔技術(shù)一日千里,機鑽,雷射燒孔,感光成孔等,不同設(shè)備技術(shù)應(yīng)用於不同層次板子.本章僅就機鑽部分加以介紹,其他新技術(shù)會在20章中有所討論.流程上PIN-鑽孔一檢查3成型(1)外型成型外型成型的方式從PCB演變大致有以下幾個方式：(2)Template模板最早期以手焊零件，板子的尺寸只要在客戶組裝之產(chǎn)品可容納得下的範(fàn)圍即可，對尺寸的容差要求較不嚴(yán)苛，甚至板內(nèi)孔至成型邊尺寸亦不在意，因此很多用裁剪的方式，單片出貨。再往後演變，尺寸要求較嚴(yán)苛，則打樣時，將板子套在事先按客戶要求尺寸做好的模板(Template)上，再以手動銑床，沿Templa

13、te外型旋切而得。若是大量，則須委外製作模具(Die)以沖床沖型之。這些都是早期單面或簡單雙面板通常使用的成型方式。(3)沖型沖型的方式對於大量生產(chǎn)，較不CARE板邊粗糙度以及板屑造成的影響時，可考慮使用沖型，生產(chǎn)成本較routing為低，流桯如下:模具設(shè)計-模具發(fā)包製作-試沖-FirstArticle量測尺寸-量產(chǎn)。二)濕制程1鍍通孔製程目的雙面板以上完成鑽孔後即進(jìn)行鍍通孔(PlatedThroughHole,PTH)步驟，其目的使孔壁上之非導(dǎo)體部份之樹脂及玻纖束進(jìn)行金屬化(metalization),以進(jìn)行後來之電鍍銅製程,完成足夠?qū)щ娂昂附又饘倏妆凇?986年，美國有一家化學(xué)公司Hun

14、t宣佈PTH不再需要傳統(tǒng)的貴金屬及無電銅的金屬化製程，可用碳粉的塗佈成為通電的媒介，商名為Blackhole。之後陸續(xù)有其他不同base產(chǎn)品上市，國內(nèi)使用者非常多.除傳統(tǒng)PTH外，直接電鍍(directplating)本章節(jié)也會述及.製造流程去毛頭一除膠渣-PTHa一次銅2.二次銅製程目的此製程或稱線路電鍍(PatternPlating),有別於全板電鍍(PanelPlating)製作流程目前二次銅作業(yè)幾乎都是以龍門式自動電鍍線為主,是垂直浸鍍方式,上下料則採手動或自動設(shè)備的基本介紹後面會提及另外值得一提的是為迎合buildup新式製程，傳統(tǒng)垂直電鍍線無法達(dá)到一些規(guī)格如buriedhole,t

15、hrowingpower等，因而有水平二次銅電鍍線的研發(fā),屆時又將是一大革命本章仍就傳統(tǒng)負(fù)片二次銅流程加以介紹：銅面前處理f鍍銅f鍍錫(鉛)3.金手指製程目的A.金手指(GoldFinge或稱EdgeConnecto設(shè)計的目的，在於藉由connecto連接器的插接作為板對外連絡(luò)的出口,因此須要金手指製程.之所以選擇金是因為它優(yōu)越的導(dǎo)電度及抗氧化性.但因為金的成本極高所以只應(yīng)用於金手指，局部鍍或化學(xué)金，如bondingpa等是金手指差入連接器中的示意圖.B.噴錫的目的,在保護(hù)銅表面並提供後續(xù)裝配製程的良好焊接基地.製造流程金手指f噴錫4.OSPOSP是OrganicSolderabilityPr

16、eservatives的簡稱,中譯為有機保焊膜,又稱護(hù)銅劑，英文亦稱之Preflux,本章就以護(hù)銅劑稱之.種類及流程介紹BTA（苯駢三氯唑）：BENZOTRIAZOLEBTA是白色帶淡黃無嗅之晶狀細(xì)粉，在酸鹼中都很安定，且不易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，能與金屬形成安定化合物。ENTHON將之溶於甲醇與水溶液中出售，作銅面抗氧化劑（TARNISHANDOXIDERESIST），商品名為CU-55及CU-56,經(jīng)CU-56處理之銅面可產(chǎn)生保護(hù)膜，防止裸銅迅速氧化。三）影制程內(nèi)層製程目的三層板以上產(chǎn)品即稱多層板,傳統(tǒng)之雙面板為配合零件之密集裝配，在有限的板面上無法安置這麼多的零組件以及其所衍生出來的大量線路

17、，因而有多層板之發(fā)展。加上美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)宣佈自1984年10月以後，所有上市的電器產(chǎn)品若有涉及電傳通訊者，或有參與網(wǎng)路連線者，皆必須要做接地以消除干擾的影響。但因板面面積不夠,因此pcblay-out就將接地與電壓二功能之大銅面移入內(nèi)層，造成四層板的瞬間大量興起,也延伸了阻抗控制的要求。而原有四層板則多升級為六層板，當(dāng)然高層次多層板也因高密度裝配而日見增多.本章將探討多層板之內(nèi)層製作及注意事宜.製作流程依產(chǎn)品的不同現(xiàn)有三種流程PrintandEtch發(fā)料f對位孔f銅面處理f影像轉(zhuǎn)移f蝕刻f剝膜Post-etchPunch發(fā)料f銅面處理f影像轉(zhuǎn)移f蝕刻f剝膜f工具孔Drilland

18、Panel-plate發(fā)料f鑽孔f通孔f電鍍f影像轉(zhuǎn)移f蝕刻f剝膜上述三種製程中，第三種是有埋孔(buriedhole)設(shè)計時的流程，將在20章介紹.本章則探討第二種(Post-etchPunch)製程高層次板子較普遍使用的流程.外層製程目的經(jīng)鑽孔及通孔電鍍後，內(nèi)外層已連通，本製程在製作外層線路，以達(dá)電性的完整.製作流程銅面處理f壓膜f曝光f顯像防焊製程目的防焊：留出板上待焊的通孔及其pad,將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時造成的短路，並節(jié)省焊錫之用量。護(hù)板：防止?jié)駳饧案鞣N電解質(zhì)的侵害使線路氧化而危害電氣性質(zhì)，並防止外來的機械傷害以維持板面良好的絕緣。絕緣：由於板子愈來愈薄，線寬距愈來愈細(xì)

19、，故導(dǎo)體間的絕緣問題日形突顯，也增加防焊漆絕緣性質(zhì)的重要性。12.2製作流程防焊漆，俗稱綠漆，(SoldermaskorSolderResist),為便於肉眼檢查，故於主漆中多加入對眼睛有幫助的綠色顏料，其實防焊漆了綠色之外尚有黃色、白色、黑色等顏色.防焊的種類有傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂IR烘烤型,UV硬化型，液態(tài)感光型（LPISM-LiquidPhotoImagableSolderMask）等型油墨，以及乾膜防焊型（DryFilm,SolderMask）,其中液態(tài)感光型為目前製程大宗.所以本單元只介紹液態(tài)感光作業(yè).其步驟如下所敘:銅面處理一印墨一預(yù)烤一曝光一顯影一後烤上述為網(wǎng)印式作業(yè)，其它coating

20、方式如Curtaincoating,Spraycoating等有其不錯的發(fā)展?jié)摿?後面也有介紹.、AOI的檢測什么是AOI？AutomatedOpticalInspection自動光學(xué)檢測通過光學(xué)掃描出PCB（線路板）圖像與標(biāo)準(zhǔn)板（Cam資料）比較找出PCB（線路板）上的圖形缺點AOI可以找到那些類型的缺點缺點種類SMT孔塞孔破短路開路檢測缺點機理突銅突銅檢測缺點機理缺口（圖1）缺口檢測缺點機理開路（圖2）開路檢測缺點機理短路（圖3）短路檢測缺點機理一SDD（圖4）SDDSmallDefectDetection微小缺點的偵測（圖5）AOI相對與電測的優(yōu)勢！電測回耗時（可能需要數(shù)天）0夾具昂貴0

21、新料號或樣品的反應(yīng)時間很慢0凹陷，大缺口，近乎短路等缺點會在壓合成板時變成致命缺點AOI0快捷0準(zhǔn)確（CAM資料作基礎(chǔ)）0沒有額外費用0自動程序0缺點之間的時間為一秒0清晰，高倍數(shù)，彩色影像高度可靠AOI相對于目檢的優(yōu)勢目檢影像質(zhì)量差檢測程序不一致依賴人員警覺性和判斷產(chǎn)能不穩(wěn)定生產(chǎn)流程分析與控制很困難AOI標(biāo)準(zhǔn)及可控的檢測標(biāo)準(zhǔn)最佳影像質(zhì)量最小人為錯誤產(chǎn)能一致為生產(chǎn)控制提供數(shù)據(jù)Discovery的簡介停止摯啟動摯緊急摯緊急摯檢測機理孔層分析孔的reference包括以下信息孔的位置和大小孔的信息：mechanicalholes（大孔或者沒有孔環(huán)的孔）盲埋孔（小孔）現(xiàn)存的孔和將來要鉆孔的位置鉆通過

22、導(dǎo)體或基材的孔檢測機理孔層分析檢測機理孔層分析6.在孔破模式,測量孔破角度（breakangle）.當(dāng)角度大于設(shè)定的孔破角度時報告孔破.檢測機理孔層分析檢測機理孔層分析孔偏差：偵測模式MissingHole少孔只報告少孔.Breakage孑L破只報告少孔和孔破.孑環(huán)(themostsensitivedetectionmode)報告少孑,所有的孑破,孑環(huán)偏少.不報告不報告孑的缺點檢測機理孑層分析當(dāng)孑破模式打開，以下哪一個缺點會被報告?.缺點A,B,CandD.缺點AandD.缺點A,BandD.缺點A,CandD.缺點D檢測機理一Clearance檢測機理一Clearance在physical或logicalclearance的任何輪廓和SDD的變化都會被報告為cleanarea異常.空曠區(qū)(cleanarea)是如何確定的？.對于logicalclearances,cleanarea=refclea