PCB流程簡介4課件

1Elec&EltekPCBDivision2目的對本公司的工藝流程有一個基本認識;了解PCB工藝流程的基本原理與基本過程:3內(nèi)容概要第一部分：前言第二部分：多層線路板基本結(jié)構(gòu)第三部分：制作流程簡介第四部分：內(nèi)層制作原理闡述第五部分：外層制作原理闡述5第一部分：前言

PCB的分類（按層數(shù)）：單面板印刷線路板-就是只有一層導(dǎo)電圖形層。雙面板印刷線路板-就是有兩層導(dǎo)電圖形層。多層板印刷線路板-就是指由三層或以上的導(dǎo)電圖形層與絕緣材料交替層壓粘結(jié)在一起制成。6第二部分：多層線路板基本結(jié)構(gòu)L1：銅層分隔層（玻璃纖維+環(huán)氧樹脂）L2：銅層分隔層（玻璃纖維+環(huán)氧樹脂）L3：銅層L4：銅層導(dǎo)通孔信號線層信號線層銅層

板料剖析圖：以4層板為例：7第三部分：制作流程簡介多層線路板制作，包括兩大部分：

內(nèi)層制作工序

外層制作工序9

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

開料工序（BoardCutting)定義：將覆銅板裁剪為所需的尺寸。鋦料（Baking)鋦料：為了消除板料在制作時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。令到板料尺寸（漲縮性）穩(wěn)定性加強。去除板料在儲存時吸收的水份，增加材料的可靠性。切料（LaminateCutting)切料：將一張大料根據(jù)不同板號尺寸要求切成所需的生產(chǎn)尺寸。鑼圓角（corner

Rounting)鑼圓角：為避免在下工序造成Handling及品質(zhì)問題，將板料鑼成圓角。打字嘜（Mark

stamping)打字嘜：將生產(chǎn)板的編號資料附印在板邊，令各工序能識別與追溯不同的板號。10

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

前處理工序（SurfacePre-Treatment)熱風吹干熱風吹干：將板面吹干。定義：將銅面粗化，便于之后工序的干膜有效地附著在銅面上。

磨板的方式：化學(xué)磨板、物理磨板（機械）。除油除油：通過酸性化學(xué)物質(zhì)將銅面的油性物質(zhì)，氧化膜除去。（+水洗）微蝕微蝕：原理是銅表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成粗化的銅面。（+水洗）酸洗酸洗：將銅離子除去及減少銅面的氧化。（+水洗）11

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetranster)轆膜（貼干膜）轆膜：以熱貼的方式將干膜貼附在板銅面上。曝光曝光：利用紫外光的能量，使干膜中的光敏物質(zhì)進行光化學(xué)反應(yīng)，以達到選擇性局部橋架硬化的效果，而完成影像轉(zhuǎn)移的目的。定義：利用感光材料，將設(shè)計的線路圖形通過曝光/顯影/蝕刻的工藝步驟，達至所需銅面線路圖形。菲林制作菲林制作：根據(jù)客戶要求，將線路圖形plot在菲林（底片）上，并進行檢查后投入生產(chǎn)。菲林檢查菲林檢查：檢查菲林上的雜質(zhì)或擦花，避免影像轉(zhuǎn)移出誤。13

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

線路蝕刻（Circuitryetching)顯影顯影：通過藥水碳酸鈉的作用下，將未曝光部分的干膜溶解并沖洗后，留下感光的部分。定義：利用感光材料，將設(shè)計的線路圖形通過曝光/顯影/蝕刻的工藝步驟，達至所需銅面線路圖形。蝕刻蝕刻：是將未曝光的露銅部份銅面蝕刻掉。褪膜褪膜：是通過較高濃度的NaOH（1-4%）將保護線路銅面的菲林去掉。沖孔沖孔：通過設(shè)定的標靶，沖出每層統(tǒng)一位置的管位孔，為下工序的排板管位使用。14

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

線路蝕刻（Circuitryetching)

顯影的作用：是將未曝光部分的干菲林去掉，留下感光的部分。

顯影的原理：未曝光部分的感光材料沒有發(fā)生聚合反應(yīng)，遇弱堿Na2CO3（1.0%)溶解。而聚合的感光材料則留在板面上，保護下面的銅面不被蝕刻藥水溶解。

COCOOHOCH3

COCO

ONaOCH31%Na2CO3

顯影的反應(yīng)式：15

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

線路蝕刻（Circuitryetching)

蝕刻的作用：

是將未曝光部分的銅面蝕刻掉。

蝕刻的原理：

Cu+CuCl22CuCl2CuCl+HCl+H2O22CuCl2+2H2O2CuCl+HCl+1/2O22CuCl2+H2O17

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

自動光學(xué)檢查（AutomaticOpticalInspection)

自動光學(xué)檢查的定義：自動光學(xué)檢查通常簡稱為AOI,是利用普通光線或鐳射光配合電腦程式，對電路板面進行平面性外觀的視覺檢查，以代替人工目檢的光學(xué)設(shè)備。

自動光學(xué)檢查的原理及應(yīng)用：該機器原理是利用銅面的反射作用使板上的圖形可以被AOI機掃描后記錄在軟件中,并通過與客戶提供的數(shù)據(jù)圖形資料進行比較來檢查缺陷點的一種機器，如開路、短路、曝光不良等缺陷都可以通過AOI機檢查到。18

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

自動光學(xué)檢查（AutomaticOpticalInspection)光學(xué)檢查（AOI）光學(xué)檢查：該機器原理是利用銅面的反射作用使板上的圖形可以被AOI機掃描后記錄在軟件中,并通過與客戶提供的數(shù)據(jù)圖形資料進行比較來檢查缺陷點的一種機器，如開路、短路、曝光不良等缺陷都可以通過AOI機檢查到。目視檢修及分板目視檢修及分板：對確認的缺陷進行修補或報廢，以及對不同層數(shù)進行配層歸類。目視檢查確認目視檢查確認：對一些真，假缺陷進行確認或排除。

自動光學(xué)檢查工序的工作流程：19

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

銅面棕化（BrownOxide)

棕化流程：

微蝕微蝕：增加銅面附著力，達至粗化銅面的效果。（+水洗）除油除油：通過堿性化學(xué)物質(zhì)將銅面的油性物質(zhì)，氧化膜除去。（+水洗）預(yù)浸預(yù)浸：為棕化前提供緩和及加強藥物的適應(yīng)性前處理。（+水洗）熱風吹干：將板面吹干。干板棕化（+水洗）棕化：在銅表面通過反應(yīng)產(chǎn)生一種均勻，有良好粘合特性及粗化的有機金屬層結(jié)構(gòu)（通常形成銅的絡(luò)合物）。21

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

排板（Layup)

排板的定義：

多層板或基板在壓合前，需將內(nèi)層板，半固化片與銅皮等各種散材與鋼板，牛皮紙墊料等，完成上下對準/落齊，或套準之工作，待送入壓合機進行熱壓，這種事前的準備工作稱之為排板。22

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

排板（Layup)

排板使用的銅箔：

PCB行業(yè)中使用的銅箔主要有兩類：電鍍銅箔及壓延銅箔。通常使用的為電鍍銅箔，一面光滑,稱為光面(DrumSide),另一面是粗糙的結(jié)晶面,稱為毛面(MatteSide)。DrumSideMatteSide23

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

排板（Layup)

排板使用的半固化片：半固化片（Prepreg是Pre-pregnant的英文縮寫）是樹脂與載體合成的一種片狀粘結(jié)材料。B.玻璃纖維布(Glassfabric)：是一種無機物經(jīng)過高溫融合后冷卻成為一種非結(jié)晶態(tài)的堅硬的，然后由經(jīng)紗，緯紗縱橫交織形成的補強材料。A.樹脂:是一種熱固型材料，為高分子聚合物，目前常用的為環(huán)氧樹脂。25

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

排板（Layup)

排板流程（MassLam)：

壓板半固化片沖定位孔半固化片沖定位孔：根據(jù)預(yù)疊使用的管位孔的距離，數(shù)量，位置及大小沖孔。板材打雞眼釘板材打雞眼釘：在預(yù)疊使用的管位孔位置進行層間管位。鋼板清潔處理牛皮紙剪裁切半固化片剪裁銅皮剪裁銅皮：將銅皮剪為所需的尺寸。切半固化片：將半固化片剪為所需的尺寸。鋼板清潔處理：通過機械研磨方法，清除預(yù)疊前使用的鋼板表面膠漬，輕微花痕。牛皮紙剪裁：通過剪床剪為所需的尺寸。預(yù)疊預(yù)疊：將內(nèi)層板，半固化片，銅皮，鋼板，牛皮紙按順序的要求管位，逐層疊合。26

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

壓合流程（Pressing)

壓合流程定義：將已管位預(yù)疊的排板料，通過高溫高壓條件的作用下，將各內(nèi)層板，半固化片以及銅箔粘結(jié)在一起，制成多層線路板的制作工序，將稱之為熱壓合法。

工藝條件：提供半固化片從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)、然后發(fā)生聚合反應(yīng)所需的溫度。提供液態(tài)樹脂流動填充線路空間所需要的壓力。提供使揮發(fā)成分流出板外所需要的真空度。27

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

壓合流程（Pressing)

壓合流程：

壓板壓板：通過設(shè)定的溫度，壓力的作用下，將已預(yù)疊對位的線路板進行壓合。拆板拆板：將壓合散熱后的線路板與鋼板，梢釘進行分離。X-Ray鉆孔X-Ray鉆孔：利用X光的透視作用與標位確認，鉆出下工序鉆孔使用的管位孔。修邊,打字嘜修板打字嘜：將壓板的不整齊的流膠邊修整，并為下一工序的識別標志打字嘜，以免混板。內(nèi)層出貨29

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

壓合流程（Pressing)

X-Ray鉆孔圖示：鉆孔管位孔一般為3.175mm認方向孔示意圖實物圖30

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

壓合流程（Pressing)

修邊，打字嘜：根據(jù)MI要求，將壓板后的半成品板的板邊修整到需要的尺寸。虛線外為切除部分31

第四部分：內(nèi)層制作原理闡述

壓合流程（Pressing)

打字嘜：在制板邊（而不能在單元內(nèi)）用字嘜機，將制板的編號、版本、打印在板面上以示以后的工序區(qū)別。生產(chǎn)板編號：一期GP88888A；二期FP；三期：EP，樣板為：GS，F(xiàn)S，打字嘜位置制板給到外層制作32鉆孔（Drilling)除膠渣/孔內(nèi)沉銅（PTH)全板電鍍（Panelplating)線路蝕刻（Circuitryetching)圖像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)防焊油絲印（Soldermask)表面處理（surfacetreatment)外形輪廓加工（profiling)圖形電鍍（Patternplating)最后品質(zhì)控制（F.Q.C)

第五部分：外層制作原理闡述

外層制作流程：33鉆帶發(fā)放鉆帶發(fā)放：按照客戶的要求，編寫鉆孔的程序，為鉆孔的操作提供依據(jù)。鉆孔鉆孔：通過鉆帶的資料，選取要求的鉆咀，按疊數(shù)的規(guī)定進行。翻磨鉆咀翻磨鉆咀：通過分度導(dǎo)磨或超聲波洗滌的磨削作用，將已鈍的鉆咀重新研磨至符合要求的規(guī)格，再應(yīng)用于生產(chǎn)。

第五部分：外層制作原理闡述

鉆孔基本流程（Drilling)34

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序磨板磨板：在機械磨刷的狀態(tài)下，去除板材表面的氧化層及鉆孔毛刺。全板電鍍：全板電鍍是作為化學(xué)銅層的加厚層，增加導(dǎo)電層的導(dǎo)電性。全板電鍍孔沉銅孔沉銅：通過鈀媒體的作用下，在孔壁上將銅離子還原為銅，起到導(dǎo)通各銅層的作用。除膠渣除膠渣：在自動系統(tǒng)及藥液作用下，將鉆孔過程產(chǎn)生的孔壁膠質(zhì)體清除，使之粗化及潔凈。35機械磨板機械磨板：在機械磨刷的狀態(tài)下，去除板材表面的氧化層及鉆孔毛刺。烘干：將磨刷后的層壓板用冷風與熱風吹干后，在下流程開始前存放時，不會被氧化，同時可為檢孔流程作準備。烘干高壓水洗高壓水洗：利用高壓水往復(fù)運動沖洗板面及孔，使粘附較牢固的顆粒粉塵在水壓的作用下被有效地清洗，水洗壓力在60~100bar之間。超聲波清洗超聲波清洗：使用超聲波孔內(nèi)得到充分清洗，孔內(nèi)銅粉及粘附性顆粒得以清除。

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序

磨板流程：36

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序

除膠渣流程：膨脹水洗水洗除膠渣水洗中和37除膠渣屬于孔壁凹蝕處理（Etchback），印制板在鉆孔時產(chǎn)生瞬時高溫，而環(huán)氧玻璃基材（主要是FR-4）為不良導(dǎo)體，在鉆孔時熱量高度積累，孔壁表面溫度超過環(huán)氧樹脂玻璃化溫度，結(jié)果造成環(huán)氧樹脂沿孔壁表面流動，產(chǎn)生一層薄的膠渣（EpoxySmear），如果不除去該膠渣，將會使多層板內(nèi)層信號線聯(lián)接不通，或聯(lián)接不可靠。

除膠渣作用：

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序38

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序

孔沉銅流程：整孔水洗水洗微蝕還原水洗水洗沉銅水洗活化39化學(xué)沉銅（ElectrolessCopperDeposition），俗稱沉銅，它是一種自催化的化學(xué)氧化及還原反應(yīng)，在化學(xué)鍍銅過程中Cu2+離子得到電子還原為金屬銅，還原劑放出電子，本身被氧化?；瘜W(xué)鍍銅在印刷板制造中被用作孔金屬化，來完成雙面板與多面板層間導(dǎo)線的聯(lián)通。

孔沉銅作用：

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序40

第五部分：外層制作原理闡述

孔內(nèi)沉銅/全板電鍍工序

全板電鍍流程：水洗鍍銅酸洗后處理其中后處理為微蝕或火山灰磨板，其主要作用是對板的表面進行清潔及粗化處理，以適合下工序?qū)Π迕娴囊蟆?1板面處理貼干膜曝光菲林制作顯影圖形電鍍退膜蝕刻褪錫

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)

整體流程：42

第五部分：外層制作原理闡述

前處理工序（SurfacePre-Treatment)定義：將鍍后銅面機械粗化及超聲波孔內(nèi)清潔，便于之后工序的干膜有效地附著在銅面上。

超聲波水洗超聲波水洗：提升孔內(nèi)清潔能力及效果。熱風吹干熱風吹干：將板面吹干。酸洗酸洗：除油脂及減少銅面的氧化。（+水洗）水洗+火山灰水洗+火山灰：粗化板面及孔內(nèi)清潔。（+水洗）43

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)轆膜（貼干膜）轆膜：以熱貼的方式將干膜貼附在板銅面上。曝光曝光：利用紫外光的能量，使干膜中的光敏物質(zhì)進行光化學(xué)反應(yīng)，以達到選擇性局部橋架硬化的效果，而完成影像轉(zhuǎn)移的目的。定義：利用感光材料，將設(shè)計的線路圖形通過曝光/顯影/蝕刻的工藝步驟，達至所需銅面線路圖形。菲林制作菲林制作：根據(jù)客戶的要求，將線路圖形plot在菲林（底片）上，并進行檢查后投入生產(chǎn)。菲林檢查菲林檢查：檢查菲林上的雜質(zhì)或漏洞，避免影像轉(zhuǎn)移出誤。44

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移過程圖例Cu基材貼膜底片曝光顯影干膜蝕刻褪錫圖電褪膜45

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)褪錫褪錫：是通過較高濃度的褪錫水將保護線路銅面的錫層去掉。蝕刻蝕刻：是將未曝光的露銅部份面蝕刻掉。圖形電鍍圖形電鍍：用酸銅電鍍的方法使線路銅和孔壁銅加厚到可以滿足客戶要求的厚度，并且以鍍錫層來作為下工序蝕刻的保護層。顯影顯影：通過藥水碳酸鈉的作用下，將未曝光部分的干膜溶解并沖洗后，留下感光的部分。46

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)

圖形電鍍的作用：將合格的，已完成干菲林圖形轉(zhuǎn)移工序的板料，用酸銅電鍍的方法使線路銅和孔壁銅加厚到可以滿足客戶要求的厚度，并且以鍍錫層來作為下工序蝕刻的保護層.47

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)

圖形電鍍的流程：微蝕酸性除油預(yù)浸電鍍銅預(yù)浸電鍍錫烘干48

褪膜的原理：是通過較高濃度的NaOH（1-4%）將保護線路銅面的菲林溶解并清洗掉。Mn+：Li+，Na+，k+，Ca++Ki：擴散速度常數(shù)（Ka＞Kb→干膜碎片小）（Ka＜Kb→干膜碎片大）擴散速度：K+＞Na+KbOH-Mn+CuOCu2OCuO氫鍵(褪膜實質(zhì)上就是OH,將氫鍵切斷)KaOH-Mn+

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)49

外層蝕刻的作用：

是將露銅的銅面蝕刻掉，被錫覆蓋的銅面被保留。

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)

外層蝕刻的原理：Cu2++4NH3+2Cl-Cu（NH3）4Cl2Cu（NH3）4Cl2+Cu2Cu（NH3）2Cl

2Cu（NH3）2Cl+2NH4Cl+1/2O2

Cu（NH3）4Cl2+H2O蝕刻反應(yīng)實質(zhì)就是銅離子的氧化還原反應(yīng)：Cu2+

+Cu2Cu1+50

EtchFactor:r=2H/(D-A)

蝕刻因子的表述：蝕銅除了要做正面向下的溶蝕（Downcut)之外，蝕液也會攻擊線路兩側(cè)無保護的腰面，稱之為側(cè)蝕，經(jīng)常造成如蘑菇般的蝕刻缺陷，即為蝕刻品質(zhì)的一種指標（EtchFactor)。

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)銅層+全電層ADH覆錫基材圖電層51

褪錫的原理：

第五部分：外層制作原理闡述

影像轉(zhuǎn)移（Imagetransfer)錫與褪錫水中HNO3反應(yīng)，生成Sn（NO3）2，反應(yīng)式：

Sn+2HNO3Sn（NO3）2+NO252絲印也叫防焊或阻焊，其作用在于保護PCB表面的線路。白字也叫字符，其作用在于標識PCB表面粘貼或插裝的元件。

第五部分：外層制作原理闡述

絲印（SolderMask)

絲印的表述：在已有負性圖案的網(wǎng)布上，用刮刀刮擠出適量的綠油油墨，透過網(wǎng)布形成正形圖案，印在基面或銅面上。

絲網(wǎng)印刷（ScreenPrint)：53板面處理絲印低溫鋦曝光菲林制作低溫烘烤顯影高溫鋦字符

第五部分：外層制作原理闡述

絲?。⊿olderMask)

絲印流程(Processflow)：54顯影曝光絲印低溫烘烤UV紫外：使印由進一步的表面固化。顯影：通過藥水碳酸鈉的作用下，將未曝光部分的干膜溶解并沖洗后，留下感光的部分。板面處理：通過酸洗，除油，清除銅面的氧化。字符：按客戶要求、印刷指定的零件符號。

第五部分：外層制作原理闡述

絲?。⊿olderMask)板面處理低溫鋦字符高溫鋦絲?。和ㄟ^印機的作用，涂刮上印油于板面保護PCB表面的線路。低溫鋦：通過鋦爐的處理，將印油進行半固化的狀態(tài)。曝光：利用紫外光的作用，使干膜中的光敏物質(zhì)進行光化學(xué)反應(yīng)，以達到選擇性局部硬化的效果，而完成影像轉(zhuǎn)移目的。高溫鋦：將綠油硬化、烘干。55

第五部分：外層制作原理闡述

絲印（SolderMask)

網(wǎng)紗工具的制作：絲印網(wǎng)版制網(wǎng)流程：

繃網(wǎng)洗網(wǎng)涂覆感光漿曝光顯影封網(wǎng)烘網(wǎng)56

第五部分：外層制作原理闡述

絲?。⊿olderMask)將濕綠油內(nèi)的溶劑蒸發(fā)掉，板面綠油初步硬化，為準備曝光提供條件。

低溫鋦板：

低溫鋦板方法：采用隧道鋦爐的方式。溫度一般設(shè)定在70~75度。57

第五部分：外層制作原理闡述

絲?。⊿olderMask)根據(jù)客戶要求制作特定的曝光底片貼在板面上，在紫外光下進行曝光，設(shè)有遮光區(qū)域的綠油最終將被沖掉裸露出銅面，受紫外光照射的部分將硬化，并最終著附于板面。

曝光（Exposure）：

曝光的要求：每種綠油有不同的曝光能量及時間要求，一般由21格曝光尺進行檢驗Z26K——7--9格EMP110--1399——9--12格SD--2467——8--10格PSR4000MP——10--12格58

第五部分：外層制作原理闡述

絲?。⊿olderMask)通過Na2CO3（1.0%)溶解的作用下，未曝光部分的感光材料發(fā)生聚合反應(yīng)。將曝光時設(shè)有遮光區(qū)域的綠油沖洗掉，顯影后板面將完全符合客戶的要求：蓋綠油的部位蓋綠油，要求銅面裸露的部位銅面裸露。

沖板顯影（Developing）：

沖板顯影的主要測試項目：顯影露銅點的測試。一般范圍：50~60%59

第五部分：外層制作原理闡述

絲印（SolderMask)

UV固化（UVBumping）：將板面綠油初步硬化，避免在后續(xù)的字符印刷等操作中擦花綠油面。

UV固化主要控制項目：光的能量大小，速度。60

第五部分：外層制作原理闡述

絲?。⊿olderMask)

字符印刷（Componentmark）：按照客戶要求在指定區(qū)域印制元件符號和說明。

字符印刷控制要素：對位準確度。絲印前應(yīng)仔細檢查網(wǎng)，以避免定位漏油或漏印。61將綠油硬化、烘干。

第五部分：外層制作原理闡述

絲印（SolderMask)

高溫終鋦（Thermalcuring）：

高溫終鋦控制要素：硬度：鉛筆測試應(yīng)在5H以上為正常。62沉鎳金也叫無電鎳金或沉鎳浸金ElectrolessNickelImmersionGold。是指在PCB裸銅表面涂覆可焊性涂層方法的一種工藝。其目的是：在裸銅面進行化學(xué)鍍鎳，然后化學(xué)浸金，以保護銅面及良好的焊接性能。

第五部分：外層制作原理闡述

沉鎳金工藝

沉鎳金定義：