线路板制作原理到钻孔学习教案

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1、会计学1线路板制作原理线路板制作原理(yunl)到钻孔到钻孔第一页，共58页。2PCB是怎样做成的？噢!基本(jbn)制作流程第2页/共58页第二页，共58页。3第3页/共58页第三页，共58页。4开料（Board Cutting)前处理(chl)（Pre-treatment)图形(txng)转移（Image transter)光学(gungxu)检查（AOI)铜面粗化（B.F or B.O)排板（Lay up)压合（Pressing)钻管位孔（X-Ray)修边（Edge trimming)第4页/共58页第四页，共58页。5定义(dngy)：将覆铜板裁剪为所需的尺寸。锔料（Baking)切料

2、（Laminate Cutting)锣圆角（ corner Rounting)打字(d z)唛（ Mark stamping)锔料：为了消除(xioch)板料在制作时产生的内应力。令到板料尺寸（涨缩性）稳定性加强。去除板料在储存时吸收的水份，增加材料的可靠性。切料：将一张大料根据不同板号尺寸要求切成所需的生产尺寸。锣圆角：为避免在下工序造成Handling 及品质问题，将板料锣成圆角。打字唛：将生产板的编号资料附印在板边，令各工序能识别与追溯不同的板号。制作流程（开料）第5页/共58页第五页，共58页。6 图形转移：就是在处理过的铜面上贴上或涂上一层感光性膜层，在紫外光的照射下，将照相底版(A

3、RT-WORK)上的线路图形转移到敷铜箔基材的铜面上，形成一种抗蚀的掩膜图形，那些(nxi)未被抗蚀剂保护的不需要的铜箔，将在随后的化学蚀刻工艺中被蚀刻掉，经过蚀刻工艺后再褪去抗蚀膜层，得到所需要的裸铜电路图形。 制作(zhzu)流程（图形转移）第6页/共58页第六页，共58页。7 丝网印刷（Screen Printing）图形转移(zhuny)工艺 干膜（Dry Film）图形转移(zhuny)工艺 液态光致抗蚀剂（Liquid Photoresist）图形转移(zhuny)工艺 电沉积光致抗蚀剂（ED膜）制作工艺 激光直接成像技术（Laser Direct Image）第7页/共58页第七

4、页，共58页。8目前较为常用的为干膜工艺和液态光致抗蚀剂(也相应称为湿膜工艺)湿膜工艺以膜薄，分辨率(Resolution)高，成本低，操作条件要求低等优势(yush)得到广泛应用, 特别适应制作内层的图形转移. 我们这里主要介绍湿膜工艺工艺.第8页/共58页第八页，共58页。9前处理入板 涂覆 预烘 曝光 显影 干燥(gnzo) 蚀刻 去膜 第9页/共58页第九页，共58页。10制作(zhzu)流程（内层图像转移）底片Cu层基材层贴膜曝光显影蚀刻褪膜抗蚀膜第10页/共58页第十页，共58页。11 液态光致抗蚀剂（简称湿膜）是由感光性树脂，配合感光剂、色料、填料(tinlio)及溶剂等制成，经

5、光照射后产生光聚合反应而得到图形。 第11页/共58页第十一页，共58页。12基板前处理主要是解决表面清洁度和表面粗糙度的问题。液体光致抗蚀剂的粘合主要是通过化学键合反应来完成的。为 保证这种键合作用，铜表面必须新鲜、无氧化且呈未键合的自由状态(zhungti)，再通过适当粗化，增大表 面积，便可得到优良的粘附力。而干膜具有较高的粘度和较大程度的交联，主要是通过机械连接来完成其粘附过程。因此液体抗蚀剂侧重要求铜 箔表面的清洁度，而干膜抗蚀剂是侧重要求铜箔表面的微观粗糙度。 第12页/共58页第十二页，共58页。13 前处理的方式(fngsh) 化学清洗法 物理清洗法（机械）磨料(mlio)刷辊

6、式刷板机浮石粉刷板第13页/共58页第十三页，共58页。14前处理方法(fngf)比较第14页/共58页第十四页，共58页。15处理后板铜面与再氧化(ynghu)之关系 基材经过(jnggu)前处理后表面已无氧化物、油痕等，但如滞留时间过长，则表面会与空气中的氧发生氧化反应，前处理好的板应在较短时间内处理完。 浮石粉刷板机械刷磨板化学处理法快慢氧化速度第15页/共58页第十五页，共58页。16涂覆指使铜表面均匀覆盖一层液态光致抗蚀剂。其方法有多种，如离心涂覆、浸涂、网印、帘幕涂覆、滚涂等。丝网印刷设备要求低，操作(cozu)简单容易，成本低。但不易双面同时涂覆，生产效率低，膜的均匀一致性不能完

7、全保证。滚涂（Roller Coat)可以实现双面同时涂覆，自动化生产效率高，可以控制涂层厚度，适用于各种规格板的大规模生产，但需设备投资。 (我公司采用）帘幕涂覆也适宜大规模生产，也能均匀控制涂覆层厚度，但设备要求高，且只能涂完一面后再涂另一面，影响生产效率。第16页/共58页第十六页，共58页。17工作条件：无尘室黄光下操作，室温为2325，相对湿度为555%，作业场所(chn su)保持洁净，避免阳光及日光灯直射。 涂覆操作时应注意以下几方面1）若涂覆层有针孔，可能是光致抗蚀剂有不明物，应用丙酮洗净且更换新的抗蚀剂。也可能是空气中有微粒落在板面上或其他原因造成板面不干净，应在涂膜前仔细检

8、查并清洁。2）若涂覆层厚度不均匀，应加稀释剂调整抗蚀剂的粘度或调整涂覆的速度。3）无论采用何种方式，光致涂覆层（Photoimageable covercoating）都应达到厚度均匀、无针孔、气泡、夹杂物等，皮膜厚度干燥后应达到815。4）因液态光致抗蚀剂含有溶剂，作业场所(chn su)必须换气良好。5）工作完后用肥皂洗净手。第17页/共58页第十七页，共58页。18P1A1P2A2A2Grooved Rubber RollerDoctor RollerResistDoctor RollerRoller Coat涂覆方式(fngsh)第18页/共58页第十八页，共58页。19预烘的目的是蒸

9、发油墨中存在的溶剂(rngj)，使液态光致抗蚀剂膜面达到干燥，以方便底片接触曝光显影制作出图形 。条件：温度805，时间约2030分钟 第19页/共58页第十九页，共58页。20液态(yti)光致抗蚀剂经UV光照射后发生交联聚合反应，受光照部分成膜硬化而不被显影液所影响。被曝光部分： 菲林透光的区域在紫外光照射下，光引发剂吸收光能分解成自由基，自由基再引发光聚合单体进行聚合交联反应(fnyng)，形成不溶于稀溶液的体型大分子结构。未被曝光部分： 菲林遮光的区域保持涂覆后的附着状态，将被显影液冲掉。 曝光的作用是曝光机的紫外线通过底片使菲林上部分图形感光，从而使图形转移到铜板上。第20页/共58

10、页第二十页，共58页。21抗蚀膜Cu基材底片紫外光源第21页/共58页第二十一页，共58页。22v 曝光室操作环境环境控制：v 1、温、湿度要求：v 温度(wnd)：20 2，v 湿度：50 10RH%v 2、“洁净室”建立：v 净化等级达到10K级v 3、照明光源要求：v 因湿膜属于感光性材料，工作区应采用黄光。第22页/共58页第二十二页，共58页。23 显影的作用：是将未曝光部分的干菲林去掉(q dio)，留下感光的部分。 显影的原理：未曝光部分的感光材料没有发生聚合反应，遇弱碱Na2CO3（1.0%)溶解。 而聚合的感光材料则留在板面上，保护(boh)下面的铜面不被蚀刻药水溶解。第23

11、页/共58页第二十三页，共58页。24为使膜层具有优良的抗蚀抗电镀能力，显影后应再干燥，其条件(tiojin)为温度100，时间12分钟。固化后膜层硬度应达到2H3H。 第24页/共58页第二十四页，共58页。251. 蚀刻(shk)的作用： 是将未曝光部分的铜层蚀刻(shk)掉。2. 蚀刻的原理： Cu+CuCl2 2CuCl 2CuCl+HCl+H2O2 2CuCl2 +2H2O 2CuCl+HCl+1/2O2 2CuCl2+H2O第25页/共58页第二十五页，共58页。26 褪膜的原理：是通过较高浓度的NaOH（1-4%）将保护(boh)线路铜面的菲林溶解并清洗掉。第26页/共58页第二

12、十六页，共58页。271.1.2.3.6.4.5.7.9.8.10.2.3.4.5.板料凹痕 (Dents on laminate)曝光垃圾 (Exposure dirt)板料擦花 (Scratch on laminate)膜下垃圾 (Dirt under wet film)曝光过度 (Over exposure）擦花菲林 (Scratch on GII)蚀刻过度 (Over-etching)擦花铜面(Poor handling after etching)铜面氧化 (Cu surface oxide)膜起皱 (Folded wet film)板料污渍 (Resin dust)膜起皱 (Fol

13、ded wet film)膜胶渣 (Dry film scum)风刀/压水辘垃圾 (Dirt air knife/roller)擦花膜(Scratch on wet film)6.显影不净（Under-developing)第27页/共58页第二十七页，共58页。281.显影/蚀刻胶渣2.3.显影不净擦花膜/铜面 前处理水洗 显影水洗/喷咀/干板 过滤网失效/规格/方法 显影及蚀刻线保养 菲林的设计 辘膜/曝光后擦花 显影后擦花 蚀刻/啤孔期间擦花 运输/放取板的方法，工具 显影段浓度不稳定 加换药的方法 水洗压力/喷咀 压水辘的保养第28页/共58页第二十八页，共58页。294.5.6.曝光

14、过度曝光垃圾板料凹痕 抽气气压不足 菲林局部变形 曝光能量过高 曝光能量不均匀 板边纤维/树脂粉 板边铜碎/清洁方法 设备油污 头发丝 来料问题（抽查方法） 搬运方法/工具 放取板料的方法 日常检查方法-第29页/共58页第二十九页，共58页。30 贴干膜：贴膜机将干膜通过压辘与铜面附着，同时(tngsh)撕掉一面的保护膜。干膜铜板热辘保护膜制作流程（内层(ni cn)图像转移）第30页/共58页第三十页，共58页。31 冲孔的原理：是利用CCD对目标点做定位及对焦，通过冲针的作用冲出所需孔位，给予后工序的光学(gungxu)检查及排板工序使用。 冲孔(chn kn)的精度要求：一般冲孔(ch

15、n kn)的精度要求为：小于或等于2mil。 冲孔(chn kn)板的图例：Target holePunching hole制作流程（OPE）第31页/共58页第三十一页，共58页。32制作流程(lichng)（AOI检查） AOI- Automatic Optical Inspection 自动(zdng)光学检查仪. 该机器原理是利用铜面的反射作用使板上的图形可以被AOI机扫描后记录在软件中,并通过与客户(k h)提供的数据图形资料进行比较来检查线路缺陷的一种机器。第32页/共58页第三十二页，共58页。33黑氧化/棕化的目的首先是粗化内层板的铜面，然后生成一层氧化铜（黑氧化）或有机金属膜

16、（棕化），以提高压合后的抗剥强度，使半固化片对铜的表面有较大(jio d)的粘合力。另外一个作用是防止铜面直接接触环氧树脂，因其在高温高压下会产生水分而降低结合力。制作(zhzu)流程（黑氧化/棕化工序）第33页/共58页第三十三页，共58页。34制作(zhzu)流程（黑氧化/棕化工序） 黑氧化(ynghu)/棕化的作用： 处理(chl)前 黑氧化后 棕化后 第34页/共58页第三十四页，共58页。35-表面(biomin)比较-单黑氧化(ynghu)铜面棕化第35页/共58页第三十五页，共58页。36 水平棕化工艺的定义： 通过水平化学(huxu)生产线处理产生一种均匀，有良好粘 合特性的有

17、机金属层结构，使内层粘合前铜层表面受控 粗化，用于增强内层铜层与半固化片之间压板后粘合强 度的一种严格的适于制造高质量多层线路板的工艺技术。 水平棕化工艺的优点： 工艺简单、容易控制；棕化膜抗酸性好，不易出现粉 红圈故障； 生产制板质量(zhling)稳定一致。制作流程(lichng)（黑氧化/棕化工序）第36页/共58页第三十六页，共58页。37 工艺(gngy)简介：用半固化片将外层铜箔与内层，以及各内层与内层之间连结成为一个整体，成 为多层板。制作流程（排压板(y bn)工序）第37页/共58页第三十七页，共58页。38 工艺原理：利用半固化片的特性，在一定温度下融化，成为液态填充图形空

18、间处，形成绝缘层，然后进一步加热后逐步固化，形成稳定(wndng)的绝缘材料，同时将各线路各层连接成一个整体的多层板。制作流程(lichng)（排压板工序）第38页/共58页第三十八页，共58页。39Top Plate Kraft PaperSeperatorKraft PaperCarrier PlatePCBPrepregCopper foil制作(zhzu)流程（排压板工序）Mass lamination 大量无销钉(xiodng)层压方式:第39页/共58页第三十九页，共58页。40 Mass lamination 大量无销钉层压方式:是指直接用铜箔与板固化片与内层基板压合的大批量层压

19、方式。该方式操作简单快捷，产量大的特点。缺点是只对四层板适用。对于高于四层以上(yshng)的板时，需要采用内层预先用铆钉铆合后与Mass lamination相结合的方式。制作流程（排压板(y bn)工序）第40页/共58页第四十页，共58页。41 Kraft PaperSeperatorKraft PaperBottom fixturePCBPrepregCopper foilTop fixtureTop PlateCarrier platePin内层板单元大小制作(zhzu)流程（排压板工序）Pin lamination第41页/共58页第四十一页，共58页。42 从以上图中可以看出(k

20、n ch)：用PinLamination的方式，需要在内层板、铜箔、半固化片上开出同样形状的工具孔，而且在所有相关工具上开孔：上下夹具板、所有分割钢板。而多种多样的Project会产生板尺寸的多样性，决定了工具的多样性、复杂性。 制作流程(lichng)（排压板工序）第42页/共58页第四十二页，共58页。43制作流程(lichng)（排压板工序）PCB压板厚度计算方法指引：对于图一的情况，用公式一计算：公式一： %)1 (ahXH其中：H 表示压板后介电层厚度估计值。 X表示所用半固化片压制敷铜板的层压厚度的平均值。 h表示基材的底铜厚度 0.5oz: 0.6-0.7mil 1oz: 1.2

21、-1.414mil 2oz: 2.5-2.8mil a% 表示对应面的铜面密度。HHh线路第43页/共58页第四十三页，共58页。44制作流程（排压板(y bn)工序）对于(duy)图二的情况，用公式二计算：公式二： %)1 (%)1 (211bhahXH其中：H1 表示压板后中间介电层厚度估计值。 X表示所用半固化片压制敷铜板的层压厚度的平均值。 h1表示基材一个面的底铜厚度。 h2表示基材另一个面的底铜厚度。 a% 表示对应于h1面的铜面密度。 b% 表示对应于h2面的铜面密度。HH1hHh1h2第44页/共58页第四十四页，共58页。45 无尘排板室要求： 无尘要求：粉尘数量小于100K

22、 粉尘粒度：小于0.5m 空调系统：保证温度在18-22C，相对湿度在50-60% 风淋系统：进出无尘室有风淋清洁系统，防止外界的粉尘 进入无尘室内。 地面回风系统：由于排板房内经常会有半固化片粉尘掉在 地上，人走过时会带动粉尘传播，影响压 板板面品质。所以有些公司采用(ciyng)地面回风 系统，将掉在地上的粉尘同过回风系统过 滤掉。制作流程（排压板(y bn)工序）第45页/共58页第四十五页，共58页。46表面(biomin)缺陷第46页/共58页第四十六页，共58页。47第47页/共58页第四十七页，共58页。48第48页/共58页第四十八页，共58页。49整体(zhngt)缺陷第49

23、页/共58页第四十九页，共58页。50整体(zhngt)缺陷第50页/共58页第五十页，共58页。51+ 压板中的一个主要缺陷：对位(du wi)不正（misregistration）+ 压板为何会出现对位(du wi)不正? + 造成对位(du wi)不正的原因有以下几点:+ A.压板时,树脂流动造成内层板滑移,引起多层板层与层之 + 间对位(du wi)不正。+ B.多层板钉板时会出现层与层之间对位(du wi)不正。+ C.多层板压板时板料胀缩不一致,导致层间对位(du wi)不正。+ D.在进行图像转移时也会出现对位(du wi)不正.这就不是压板造+ 成的缺陷了。第51页/共58页第

24、五十一页，共58页。52 如何解决对位(du wi)不正的问题呢？ A. 对于压板滑移造成的对位不正,应该从以下几点考虑： 1.压板程序中设定的操作压力过大,应该减小压力。 2.排板时应选用较低树脂流量的PREPREG。 3.钉板时可以适当增加鸡眼钉的数量(shling),钉板会阻止滑移。 B. 对于钉板造成大的对位不正,从以下两点考虑： 1. 2/3 与4/5面的啤孔标粑(OPE标粑)不一致,应从菲林图像 转移上找原因。 2. 注意钉板操作的打钉方向垂直向下,不能倾斜用力,造成钉歪板。 3. 叠板中使用半固化片张数较多,或者排板层数较多时,容易钉板 重影。因此应尽量使用自动打钉机同时钉板，钉

25、完板后再用X- RAY机检查一下,是否有重影。第52页/共58页第五十二页，共58页。53 关于板料胀缩引起的对位不正： 保持板料的一致性。使用时尽量保持使用相同供应商的 材料，不允许不同供应商材料的混用。 保持所用半固化片的一致性。 保持压合工艺条件的一致性。 保存所有材料的使用记录，及工艺流程参数的记录，便 于追溯。 掌握各种材料、各类半固化片排板的尺寸变化规律，提 供给(gngj)生产作参考。 压合条件应注意两点：1.压力应该采用较小的压力，以 减小材料的内应力，从而减少压板后材料的尺寸变化。 2.应使材料充分固化，提高材料的尺寸稳定性。第53页/共58页第五十三页，共58页。54通过机

26、器的X光透射，通过表面铜皮投影到内层的标靶，然后用钻咀钻出该标靶对应位置处的定位(dngwi)孔。定位(dngwi)孔的作用： 1、多层板中各内层板的对位。 2、同时也是外层制作的定位(dngwi)孔，作为内外 层对位一致的基准。 3、判别制板的方向什么(shn me)是XRAY钻孔？制作流程(lichng)(X-RAY钻孔及修边)第54页/共58页第五十四页，共58页。55修边：根据(gnj)MI要求，将压板后的半成品板的板边修整到需要的尺寸打字唛：在制板边（而不能在单元内）用字唛机，将制板的编号、 版本、打印(d yn)在板面上以示以后的工序区别制作流程(lichng)(X-RAY钻孔及修边)第55页/共58页第五十五页，共58页。56第56页/共58页第五十六页，共58页。57第57页/共58页第五十七页，共58页。58感谢您的观看(gunkn)！第58页/共58页第五十八页，共58页。