PCB流程介紹

我們以多層板的工藝流程作為PCB工藝介紹的引線，選擇其中的圖形電鍍工藝進行流程說明，具體分為八部分進行介紹，分類及流程如下：



A、內層線路流程介紹

流程介紹:



目的:

1、利用圖形轉移☆原理制作內層線路

2、DES為顯影;蝕刻;去膜連線簡稱☆ 內層線路--開料介紹 ?

開料(BOARD CUT): 目的:

依制前設計所規劃要求,將基板材料裁切成工作所需尺寸

主要生產物料:覆銅板

覆銅板是由銅箔和絕緣層壓合而成,依要求有不同板厚規格,依銅厚可分為H/H;1oz/1oz;2oz/2oz等種類 注意事項:

避免板邊毛刺影響品質,裁切后進行磨邊,圓角處理。

考慮漲縮影響,裁切板送下制程前進行烘烤。

裁切須注意經緯方向與工程指示一致，以避免翹曲等問題。

內層線路--前處理介紹

前處理(PRETREAT): 目的:

去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利於后續的壓膜制程

主要消耗物料：磨刷

內層線路—壓膜介紹

壓膜(LAMINATION):

目的:將經處理之基板銅面透過熱壓方式貼上抗蝕干膜

主要生產物料:干膜(Dry Film)

工藝原理：

?

內層線路—曝光介紹

曝光(EXPOSURE):

目的:

經光線照射作用將原始底片上的圖像轉移到感光底板上主要生產工具: 底片/菲林（film)

工藝原理：

白色透光部分發生光聚合反應, 黑色部分則因不透光,不發生反應，顯影時發生反應的部分不能被溶解掉而保留在板面上。

內層線路—顯影介紹

顯影(DEVELOPING):

目的:

用堿液作用將未發生化學反應之干膜部分沖掉主要生產物:K2CO3

工藝原理：

使用將未發生聚合反應之干膜沖掉,而發生聚合反應之干膜則保留在板面上作為蝕刻時之抗蝕保護層。

說明：

水溶性干膜主要是由于其組成中含有機酸根，會與弱堿反應使成為有機酸的鹽類，可被水溶解掉，顯露出圖形

內層線路—蝕刻介紹

蝕刻(ETCHING):

目的:

利用藥液將顯影后露出的銅蝕掉,形成內層線路圖形

主要生產物料:蝕刻藥液(CuCl2)

內層線路—退膜介紹

去膜(STRIP):

目的:

利用強堿將保護銅面之抗蝕層剝掉,露出線路圖形

主要生產物料:NaOH

?

內層線路—沖孔介紹

沖孔:

目的:

利用CCD對位沖出檢驗作業之定位孔及鉚釘孔

主要生產物料:鉆刀

內層檢查工藝

AOI檢驗:

全稱為Automatic Optical Inspection，自動光學檢測☆

目的：

通過光學反射原理將圖像回饋至設備處理，與設定的邏輯判斷原則或資料圖形相比較，找出缺點位置AIOT大 數據

注意事項：

由于AOI所用的測試方式為邏輯比較，一定會存在一些誤判的缺點，故需通過人工加以確認。

B、層壓鉆孔流程介紹

流程介紹:

目的：

層壓：將銅箔（Copper)、半固化片（Prepreg)與棕化處理后的內層線路板壓合成多層板。

鉆孔：在板面上鉆出層與層之間線路連接的導通孔。

層壓工藝—棕化介紹

棕化:

目的:

(1)粗化銅面,增加與樹脂接觸表面積

(2)增加銅面對流動樹脂之濕潤性

(3)使銅面鈍化,避免發生不良反應

主要生產物料:棕化液MS100

注意事項:

棕化膜很薄,極易發生擦花問題,操作時需注意操作手勢

?

層壓工藝—鉚合介紹

鉚合

目的:(四層板不需鉚釘)

利用鉚釘將多張內層板釘在一起,以避免后續加工時產生層間滑移

主要生產物料:鉚釘;半固化片（P/P)

P/P(PREPREG):

由樹脂和玻璃纖維布組成,玻璃布種類可分為106、1080、3313、2116、7628等幾種

樹脂據交聯狀況可分為:

A階(完全未固化);B階(半固化);C階(完全固化)三類,生產中使用的全為B階狀態的P/P。

層壓工藝—疊板介紹

疊板:

目的:

將預疊合好之板疊成待壓多層板形式

主要生產物料:銅箔、半固化片

電鍍銅皮;按厚度可分為

1/3OZ＝12um(代號T)

1/2OZ＝18um(代號H)

1OZ＝35um(代號1)

2OZ＝70um（代號2）

層壓工藝—壓合介紹

壓合:

目的:通過熱壓方式將疊合板壓成多層板

主要生產輔料: 牛皮紙、鋼板

層壓工藝—后處理介紹

后處理:

目的:

對層壓后的板經過磨邊;打靶;銑邊等工序進行初步的外形處理以便后工序生產品質控制要求及提供后工序加工之工具孔。

主要生產物料:鉆頭;銑刀

鉆孔工藝—鉆孔介紹

鉆孔:

目的:

在板面上鉆出層與層之間線路連接的導通孔

主要原物料:鉆頭;蓋板;墊板

鉆頭:碳化鎢,鈷及有機粘著劑組合而成AIO T大數據

蓋板:主要為鋁片,在制程中起鉆頭定位;散熱;減少毛頭;防壓力腳壓傷作用

墊板:主要為復合板,在制程中起保護鉆機臺面;防出口性毛頭;降低鉆針溫度及清潔鉆針溝槽膠渣作用

C、孔金屬化工藝流程介紹

流程介紹

目的:

使孔璧上的非導體部分之樹脂及玻璃纖維進行金屬化

方便進行后面的電鍍制程,提供足夠導電及保護的金屬孔璧。

沉銅工藝—去毛刺除膠渣介紹

去毛刺(Deburr):

毛刺形成原因:鉆孔后孔邊緣未切斷的銅絲及未切斷的玻璃布

去毛刺的目的:去除孔邊緣的毛刺,防止鍍孔不良

重要的原物料：磨刷

去膠渣(Desmear):

膠渣形成原因: 鉆孔時造成的高溫的過玻璃化轉變溫度?? (Tg值),而形成融熔態,產生膠渣

去膠渣的目的:裸露出各層需互連的銅環，另膨松劑可改善孔壁結構，增強電鍍銅附著力。

重要的原物料：KMnO4(除膠劑)

化學銅(PTH)

化學銅之目的: 通過化學沉積的方式時表面沉積上厚度為20-40微英寸的化學銅。

孔壁變化過程：如下圖

化學銅原理：如下圖

化學銅原理



孔壁變化過程

電鍍工藝—電鍍銅介紹

一次銅

一次銅之目的: 鍍上200-500微英寸的厚度的銅以保護僅有20-40 micro inch厚度的化學銅不被后制程破壞造成孔破。

重要生產物料: 銅球

D、外層干膜流程介紹

流程介紹:

目的:

經過鉆孔及通孔電鍍后,內外層已經連通,本制程制作外層干膜,為外層線路的制作提供圖形。

外層干膜—前處理介紹

前處理:

目的:去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利于壓膜制程

重要原物料：磨刷

壓膜(Lamination):

目的: 通過熱壓法使干膜緊密附著在銅面上.

重要原物料：干膜(Dry film)

外層干膜—曝光介紹

曝光(Exposure):

目的: 通過圖形轉移技術在干膜上曝出所需的線路。

重要的原物料：底片

外層干膜—顯影介紹

顯影(Developing):

目的: 把尚未發生聚合反應的區域用顯像液將之沖洗掉,已感光部分則因已發生聚合反應而洗不掉而留在銅面上成為蝕刻或電鍍之阻劑膜.

主要生產物料：弱堿(K2CO3)

E、外層線路流程介紹

流程介紹:

目的:

將銅厚度鍍至客戶所需求的厚度。

完成客戶所需求的線路外形。

外層線路—電鍍銅介紹

二次鍍銅:

目的:將顯影后的裸露銅面的厚度加后,以達到客戶所要求的銅厚

重要原物料：銅球

鍍錫:

目的:在鍍完二次銅的表面鍍上一層錫保護，做為蝕刻時的保護劑。

重要原物料：錫球

外層線路—堿性蝕刻介紹

退膜:

目的:將抗電鍍用途之干膜以藥水剝除

重點生產物料：退膜液(NaOH)

線路蝕刻:

目的:將非導體部分的銅蝕掉

重要生產物料：蝕刻液、氨水

外層線路—退錫介紹

退錫:

目的:將導體部分的起保護作用之錫剝除

重要生產物料:HNO3退錫液

F、絲印工藝流程介紹

流程介紹:

目的:

外層線路的保護層，以保證PCB的絕緣、護板、防焊的目的

制作字符標識。

絲印工藝—阻焊介紹

阻焊(Solder Mask)

阻焊,俗稱“綠油”,為了便于肉眼檢查，故于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

目的

A. 防焊：留出板上待焊的通孔及其焊盤，將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時造成的短路,并節省焊錫的用量 。

B. 護板：防止濕氣及各種電解質的侵害使線路氧化而危害電氣性能，并防止外來的機械傷害以維持板面良好的絕緣。

C. 絕緣：由於板子愈來愈薄,線寬距愈來愈細,故導體間的絕緣問題日形突顯,也增加防焊漆絕緣性能的重要性.

阻焊工藝流程圖

阻焊工藝—前處理介紹

前處理

目的：去除表面氧化物，增加板面粗糙度，加強板面油墨附著力。

主要原物料：火山灰

印? 刷

目的：利用絲網將油墨印寫在板子上，如右圖：

主要原物料：油墨

常用的印刷方式：

?A? 印刷型（Screen? Printing)

?B? 淋幕型 (Curtain Coating)

?C? 噴涂型 (Spray? Coating)

?D? 滾涂型 (Roller? Coating)

阻焊工藝—預烘介紹

預烤

目的:趕走油墨內的溶劑，使油墨部分硬化，不致在進行曝光時粘底片。

制程要點

溫度與時間的設定，須參照供應商提供的條件雙面印與單面印的預烤條件是不一樣的。

烤箱的選擇須注意通風及過濾系統以防異物沾粘。

溫度及時間的設定，必須有警報器，時間一到必須馬上拿出，否則over curing會造成顯影不盡。

阻焊工藝—曝光顯影介紹

曝光

目的：影像轉移

主要設備：曝光機

制程要點：

A 曝光機的清潔

B 能量的選擇

C?抽真空的控制?

顯影

目的：將未聚合之感光油墨利用濃度為1％的碳酸鉀溶液去除掉。

主要生產物料：碳酸鉀

字符工藝—印刷介紹

印字符

目的：利于維修和識別

原理：絲網印刷的方式

主要生產物料：文字油墨

字符工藝—固化介紹

固化（后烤）

目的：通過高溫烘烤讓油墨中的環氧樹脂徹底硬化。

G、表面工藝的選擇介紹

常規的印刷電路板(PCB)在板上都有銅層，如果銅層未受保護將氧化和損壞，直接影響后續的焊接。

有多種不同的保護層可以使用，最普遍的有：熱風整平（HASL)、有機涂覆(OSP)、電鍍鎳金(plating ?gold)、化學沉鎳金(ENIG)、金手指、沉銀（IS)和沉錫(IT) 等。

（１）熱風整平(HASL):板子完全覆蓋焊料后，接著經過高壓熱風將表面和孔內多余焊料吹掉，并且整平附著于焊盤和孔壁的焊料；分有鉛噴錫和無鉛噴錫兩種。

優勢：成本低，在整個制造過程中保持可焊接性。

（２）有機涂覆(OSP):在PCB的銅表面上形成一層薄的、均勻一致的保護層。

優點：在成本上與HASL具有可比性、好的共面性、無鉛工藝。

（３）電鍍鎳金(plating ?gold)：通過電鍍的方式在銅面上電鍍上鎳和保護層金。

優點：良好的可焊接性，平整的表面、長的儲存壽命、可承受多次的回流焊。

（4）化學沉鎳金(ENIG)：通過化學反應在銅面上置換上鎳磷層，再在鎳層上置換一層金。

優點：良好的可焊接性，平整的表面、長的儲存壽命、可承受多次的回流焊。

（5）金手指：通過電鍍的方式在同面上電鍍上鎳和金，因為鍍金中含有其他金屬區別（3）。

（6）沉銀(IS):銀沉浸在銅層上0.1到0.6微米的金屬層，以保護銅面。

優點：好的可焊接性、表面平整、HASL沉浸的自然替代。

（7）沉錫(IT):錫沉浸在銅層上0.８到１.２um的金屬層，以保護銅面。

優點：良好的可焊接性、表面平整、相對低的成本。

H、后工序工藝流程介紹

流程介紹:

目的:

根據客戶外形完成加工。

根據電性能的要求進行裸板測試。

出貨前做最后的品質審核。

后工序外形工藝流程介紹

外形

目的：讓板子裁切成客戶所需規格尺寸

原理：數位機床機械切割

-主要生產物料：銑刀

后工序電測工藝流程介紹

電測

目的：對PCB的電性能即開短路進行裸板測試，以滿足客戶要求。

電測的種類：

A 、專用機（dedicated)測試

優點：產速快

缺點：測試針不能回收使用，治具成本高。

B? 、通用機（Universal on Grid)測試

優點：a 治具成本較低

缺點：a 設備成倍高??????????

C、飛針測試（Moving probe)

不需制做昂貴的治具，用兩根探針做x、y、z的移動來逐一測試各線路的兩端點。

優點:不需治具成本低.

缺點:效率低。

終檢/實驗室介紹

終驗/實驗室

目的：終驗/實驗室是制程中進行的最后品質查核。

（１）檢驗的主要項目：

１外形尺寸 Outline Dimension

２各尺寸與板邊 Hole to Edge

３板厚 Board Thickness

４孔徑 Holes Diameter

５線寬Line width/space

６孔環大小 Annular Ring

等外觀和長度方面的項目！

（２）實驗室的主要項目：

1.可焊性 Solderability?

2.線路剝離強度 Peel strength?

3.切片 Micro Section?

４.熱沖擊 Thermal Shock

５.離子污染度 Ionic Contamination

６.濕氣與絕緣 Moisture and Insulation Resistance?

７.阻抗 Impedance

等可靠性方面的項目。

PCB流程示意圖

審核編輯：劉清