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1、,PCB加工基础知识,第一章 PCB基础知识,1、印制电路板的名称印制电路板的英文名称为：The Printed Cricuit Board，通常缩写为：PCB。在电子产品 中，印制电路板的主要功能为支撑电路元件和互连电路元件，即支撑和互连两大作 用。,2、印制电路板的发展1、印制电路概念于1936年由英国Eisler博士提出；2、1953年出现了双面板，并采用电镀工艺使两面导线互连；3、1960年出现了多层板；4、1990年出现了积层多层板；5、一直发展到今天，印制板老的种类提高，新的种类开拓，随着整个科技水平，工业水平的提高，印制板行业得到了蓬勃发展。,3、印制电路板常用基材印制电路板常用
2、基材可以分为：1、单、双面PCB用基板材料（覆铜薄层压板，简称为覆铜板，英文缩写为CCL）；2、多层PCB用基板材料（内芯薄型覆铜板、半固化片等）；常用的FR-4覆铜板包括以下几部分：a、玻璃纤维布，b、环氧树脂，c、铜箔。印制电路板上，PCB用基板材料主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能；铜箔,玻璃布+树脂,铜箔,4、印制电路板的加工流程多层板常规的加工流程为：1、内层覆铜板下料；2、内层图形；3、内层蚀刻；4、冲定 位孔；5、内层检验；6、棕化；7、层压叠板；8、层压；9、铣边；10、钻孔；11、沉 铜；12、全板电镀；13、外层图形；14、图形电镀；15、外层蚀刻；16、外层检验（A
3、OI)；17、阻焊印刷、字符；18、铣外形；19电测试、；20成品检验、；21、表面处理；22、包装出货；按照加工原理，分为：机械加工、图形处理和湿法处理三大类；,第二章 PCB加工流程,2.1、下料,依据工程设计要求，选用指定芯板（半固化片、铜箔）按照MI（生产制作指示）指定 的长宽尺寸进行切割，将基板材料裁切成工作所需尺寸供下工序加工。,2.2、内层图形,目的利用影像转移原理制作内层线路，制作流程为：前处理贴膜曝光,显影内层蚀刻,前处理利用刷轮去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度，以利于后续的贴膜操作，如下图所示：铜箔绝缘层前处理后铜面状况示意,贴膜将经处理之基板铜面透过热压方式贴上抗蚀干膜
4、，主要原物料为干膜。曝光 经光源作用将原始底片上的图像转移到感光底板上，主要原物料为底片。曝光时透光部 分发生光聚合反应，不透光的部分不发生反应；UV光,干膜曝光前,曝光后,显影 用化学药水作用将未发生化学反应的干膜部分冲掉，而发生化学反应的干膜则保留在板 面上作为蚀刻时的抗蚀保护层。,显影前,显影后,2.3、内层蚀刻,目的 利用药液将显影后露出的铜蚀掉，然后 利用化学药水将保护铜面之抗蚀干膜层 剥掉，露出铜层，形成内层线路图形。主要原物料为蚀刻药液。,蚀刻前,去膜后,蚀刻后,2.4、内层检验,目的 通过内层检验，对内层生产板进行检查,挑出异常板并进行处理；收集品质信息并及时反馈 处理，避免重
5、大异常发生。AOI检验，全称为Automatic Optical Inspection，自动光学检测；原理为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，找出缺陷位置。注意事项 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。,2.5、棕化,目的 粗化铜面，增加与树脂接触表面积，增强内层铜与半固化片的结合力；主要原物料为棕 化药液。工艺流程 内层检验来料酸洗水洗除油水洗棕化预浸棕化水洗 烘干预叠,工艺原理棕化：CU+H+H2O2+棕化液铜氮硫有机金属物+H2O控制重点 过程控制：通过控制反应时间、温度、药水浓度来控制黑化、棕
6、化的厚度。品质控制：抗拉强度（IPC标准要求抗拉强度大于4.5磅/平方英寸）注意事项棕化层很薄，极易发生划伤问题，操作时需注意拿板、放板等动作；,棕化前,棕化后,2.6、层压配板,1、配板把邦定/铆合后的内层（常规四层板只有一个芯板）按照MI要求配上外层半固化片；控制要点防止划伤（棕化层）；2、定位方式邦定、铆钉、有销、无销和邦钉铆钉概述把内层芯板和半固化片按照MI要求定位于工具板上，然后把各层固定在一起；目的对需要进行层压的内层板进行预定位。,2.7、层压,叠板概述 把配好的板按要求铺上外层铜箔后放入垫有牛 皮纸的托盘中并用打磨干净的隔离钢板层层隔离。压合概述 在适当的升温速率与压力作用下使
7、半固化树脂充 分流动填充芯板图形的同时把芯板粘接在一起。,2.8、钻孔,目的 利用数控钻床选择不同规格的钻头对表面平整 的PCB进行加工以得到MI要求的孔径，在板面 上钻出层与层之间线路连接的导通孔。控制要点叠板层数；钻头规格（钻径、刃磨次数）；主轴转速、进给速度、退刀速度。,盖板,钻头,垫板,2.9、沉铜,目的 通过化学反应，在已经钻完孔的孔壁上沉积上一 层铜，实现孔金属化。工艺流程钻孔来料去毛刺膨松 水洗去钻污水洗预中和水洗中和水洗除油水洗 微蚀水洗预浸活化速化化学沉铜水洗全板电镀,主要反应原理去钻污：4Mno-4+C+4OH-4MnO2-4+CO2+H2O再生：MnO2-4-e Mno-
8、4活化中心形成：Pd(SnCl3)-+H2O Pd+Sn(OH)2+Cl-沉铜：Cu+2HCHO+4OH-Cu+2HCOO-+2H2O+H2 过程控制去钻污量、微蚀量、沉铜厚度、背光级数；品质控制灯芯效应、树脂收缩、层间结合力；主要缺陷孔内空洞、层间分离、孔内铜瘤；,2.10、电镀,目的在化学沉铜的基础上进行电镀铜，实现层与层之间的导通。工艺流程全板电镀（加厚电镀）：沉铜来板镀铜预浸电镀铜水洗烘干外层图形；图形电镀：外层图形除油水洗微蚀 水洗镀铜预浸电镀铜水洗镀锡预浸电镀锡水洗碱性蚀刻；,电镀铜层,主要反应原理铜阳极的电解Cu-e Cu+（快速），Cu+-e Cu2+（慢速）；零件板的电镀Cu
9、2+2e Cu；过程控制通过药水作用控制电镀时间、电流密度、电镀面积来获取具有一定延展性能的电镀铜。品质控制孔壁铜厚、表面铜厚、铜层延展性主要缺陷 镀层不均、板面铜粒（孔内铜渣）、电镀凹坑、孔壁断裂、渗镀,2.11、外层图形,内层图形的目的:经过钻孔及通孔电镀后，內外层已经连通，利用影像转移原理制作外 层线路，以达电性的完整，制作流程为：,前处理贴膜曝光显影前处理利用刷轮去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度，以利于后续的贴膜操作；,外层蚀刻,2.11、外层图形-贴膜,贴膜将经处理之基板铜面透过热压方式贴上抗蚀干膜，主要原物料为干膜。曝光经光源作用将原始底片上的图像转移到感光底板上，最终形成客户需
10、要的导电图形。,显影把尚未发生聚合反应的区域用显像液沖洗掉，已感光部分因已发生聚合反应洗不掉而留 在铜面上成为蚀刻或电镀的保护层。外层显影示意图,UV光,底片,干膜,外层曝光示意图,2.12、外层蚀刻,目的通过腐蚀反应获取客户所需的板面图形。工艺流程碱性蚀刻：图电来板退膜水洗蚀刻水洗退锡水洗烘干外层检验；,主要反应原理碱性蚀刻：Cu+Cu2+2Cu+；再生：氧化剂+Cu+Cu2+H2O；氨水提供碱性条件，通过特定氧化剂做再生剂。褪锡：4HNO3+Sn/Pb+OXPb(NO3)2+Sn(NO3)2+R；再生：R+O2OX；氧化剂作用在于加速褪锡速率，稳定剂可抑制硝酸与铜的反应。过程控制铜离子含量
11、、PH值、溶液的比重（溶液的添加均采用自动添加系统）、蚀刻速率；品质控制线宽、线距、蚀刻因子；,2.13、外层检验,通过外层检验，对外层生产板进行检查,挑出异常板并进行处理；收集品质信息并及时 反馈处理，避免重大异常发生。AOI检验：全称为Automatic Optical Inspection，自动光学检测；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，找出缺陷位置。,2.14、印绿油（油墨）,目的A.防焊：防止波焊时造成的短路，并节省焊锡的用量；B.护板：防止线路被湿气、各种电解质及外来的机械力所伤害；C.绝缘：由于板子愈来愈小，线路间距愈来愈窄，需要对板面加
12、印绿油达到绝缘的效果；加工流程,前处理,丝印油墨,预烘,显影,后固化,曝光,前处理去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加强板面油墨附着力；主要原物料：磨板机。印油墨 利用丝网上图案，将油墨准确的印刷在板子上；主要原物料：油墨。主要控制点：油墨厚度。预烘赶走油墨内的溶剂，使油墨部分硬化。曝光影像转移；主要设备：曝光机。,显影将未聚合的感光油墨利用化学反应去除掉。,固化印油墨后，通过固化主要让油墨彻底硬化。,印油墨后,油墨,显影后,2.15、丝印字符,在板面上，印上各种元器件和导线等位置的标记，便于识别和维修。加工流程,印一面字符,固化,印另一面字符,2.16、表面处理,目的产生供电气连接及电气互连的
13、可焊性的涂覆层和保护层。表面涂覆类型喷锡、化学镍金、镀金手指、化学锡、OSP等。,工艺流程 喷锡微蚀水洗吹干涂覆助焊剂热风整平软毛磨刷水洗热水洗水洗风干烘干成型外形；OSP成检除油水洗微蚀水洗 OSP处理风干干燥检验；,表面处理示意图在焊盘表面及插件孔内覆盖有机膜或锡层,表面处理示意图,过程控制喷锡Sn/Pb比例、喷锡温度、喷锡停留时间；OSP微蚀厚度、OSP槽反应温度、时间、PH值、酸度；品质控制各涂覆层的厚度 Sn/Pb：125微米；OSP：0.20.45微米；,外形后,板件 外形前,目的 利用数控铣床机械切割，让板子裁切 成客户所需规格尺寸。边框,2.17、成型,目的 利用数控铣床机械切割，让板子裁切 成客户所需规格尺寸。,成型机,自动V-cut机,2.18、测试和成品检检、包装,测试目的用电测的方法判定加工的PCB板能否满足客户电性能要求，防止不合格的零件流入客户手中；主要设备、专用测试机；、通用测试机（双面、双密）；、飞针测试机；测试工作内容、绝缘阻值；、导通阻值、测试电压；、针床制作；、测试资料读取；,成品检验目的防止不符合客户外观要求的零件流入客户手中。依据标准、客户要求和协议；、IPC相关标准；对于轻微的外观缺陷可以修补。包装,
