1、.印制电路板概述印制电路板概述.印制电路板加工流程印制电路板加工流程.印制板缺陷及原因分析印制板缺陷及原因分析.印制电路技术现状与开展印制电路技术现状与开展印制电路板大纲印制电路板大纲单面或双面板的制作都是在下料之后直接进展非导通孔或导通孔的钻孔,多层板那么是在完成压板之后才去钻孔。钻孔加工钻孔加工钻咀组成材料主要有钻咀组成材料主要有:A.硬度高耐磨性强的碳化钨(Tungsten Carbide,WC)B.耐冲击及硬度不错的钴(Cobalt)C.有机粘着剂.钻孔加工钻孔加工a.钻尖部份钻尖部份(Drill Point)钻孔加工钻孔加工钻 FR4 的玻纤板时，那么钻尖角为115 135,最常用
2、为 130。第一尖面与长刃之水平面所呈之夹面角约为 15称为第一尖面角(Primary Face Angle),第二尖面角那么约为 30,另有横刃与刃唇所形成的夹角称为横刃角(cheisel Edge Angle)。钻孔加工钻孔加工b.退屑槽退屑槽(Flute)钻咀的构造是由实体与退屑的空槽二者所钻咀的构造是由实体与退屑的空槽二者所组成。实体之最外缘上是刃筋组成。实体之最外缘上是刃筋,使使 钻针实钻针实体部份与孔壁之间保持一小间隙以减少发体部份与孔壁之间保持一小间隙以减少发热。热。其盘旋退屑槽其盘旋退屑槽(Flute)侧断面上与水平所侧断面上与水平所成的旋角称为螺旋角成的旋角称为螺旋角(Hel
3、ix or Flute Angle)钻孔加工钻孔加工钻咀整体外形有四种形状钻咀整体外形有四种形状:(1)钻部与握柄一样粗细的 Straight Shank,(2)钻部比主干粗的称为 Common Shank。(3)钻部大于握柄的大孔钻针(4)粗细渐近式钻小孔钻针。钻孔加工钻孔加工盖板盖板 Entry Board(进料板进料板)A.盖板的功用有盖板的功用有:a.定位 b.散热 c.减少毛头 d.钻头的清扫 e.防止压力脚直接压伤铜面 钻孔加工钻孔加工B.盖板的材料盖板的材料:种类及优缺点种类及优缺点 a.复合材料复合材料-是用木浆纤维或纸材是用木浆纤维或纸材,配合酚醛树脂当成配合酚醛树脂当成粘着
4、剂热压而成的。其材质与单面板之基材相似。此粘着剂热压而成的。其材质与单面板之基材相似。此种材料最廉价。种材料最廉价。b.铝箔压合材料铝箔压合材料 是用薄的铝箔压合在上下两层，中是用薄的铝箔压合在上下两层，中间填去脂及去化学品的纯木屑。间填去脂及去化学品的纯木屑。c.铝合金板铝合金板 530mil,各种不同合金组成各种不同合金组成,价格最贵价格最贵。其品质标准必须其品质标准必须:外表平滑外表平滑,板子平整板子平整,没有杂质没有杂质,油脂油脂,散散热要好。热要好。钻孔加工钻孔加工垫板垫板 Backup board 垫板的功用有：垫板的功用有：a.保护钻机之台面保护钻机之台面，b.防止出口性毛头防止
5、出口性毛头(Exit Burr c.降低钻咀温度。降低钻咀温度。d.清洁钻咀沟槽中之胶渣。清洁钻咀沟槽中之胶渣。钻孔加工钻孔加工钻孔加工钻孔加工钻孔作业条件钻孔作业条件 进刀速度(Feeds)：每分钟钻入的深度。旋转速度(Speeds)：每分钟所旋转圈数 排屑量：每一转所能刺入的深度为其排屑量。钻孔加工钻孔加工 排屑量高表示钻咀快进快出而与孔壁接触时间短，反之排屑量低时,表示钻针进出缓慢与孔壁磨擦时间增长以致孔温升高。设定排屑量高或低随以下条件有所不同:1.孔径大小 2.基板材料 3.层数 4.厚度 钻孔加工钻孔加工钻钻 孔孔 孔孔 径径Inch0.0079 0.0098 0.0120 0.0
6、135 0.0160 0.0180 0.0200 0.0217 0.0240 0.0260 0.0280 0.0310 0.0330 0.0350 0.03700.0597.56.04.94.43.73.33.02.72.52.32.11.91.81.71.60.0658.26.65.44.84.13.63.33.02.72.52.32.12.01.91.80.08010.18.26.75.95.04.44.03.73.33.12.92.62.42.32.20.09311.89.57.86.95.85.24.74.33.93.63.33.02.82.72.50.12515.812.810.49
7、.37.86.96.35.85.24.84.54.03.83.63.40.14014.311.710.48.87.87.06.55.85.45.04.54.24.03.80.16016.313.311.910.08.98.07.46.76.25.75.24.84.64.30.18015.013.311.310.09.08.37.56.96.45.85.55.14.90.20016.714.812.511.110.09.28.37.77.16.56.15.75.40.22516.714.112.511.310.49.48.78.07.36.86.46.10.25015.613.912.511.5
8、10.49.68.98.17.67.16.80.27517.215.313.812.711.510.69.88.98.37.97.40.30016.715.013.812.511.510.79.79.18.68.10.32516.315.013.512.511.610.59.89.38.80.35016.114.613.512.511.310.610.09.50.40015.414.312.912.111.410.80.45016.114.513.612.912.20.50015.214.313.5量产加工小批量加工2003年计划 板板厚厚度度高层板纵横比能力表高层板纵横比能力表机械钻孔能力表
9、机械钻孔能力表孔径及位置公差与组装工艺有直接关系孔径及位置公差与组装工艺有直接关系钻孔加工钻孔加工钻孔质量缺陷钻孔质量缺陷基材缺陷：分层、空洞、碎屑堆、钻污、松散纤维、沟槽、来福线基材缺陷：分层、空洞、碎屑堆、钻污、松散纤维、沟槽、来福线质量缺陷质量缺陷钻孔缺陷：偏孔、多孔、漏孔、孔径错、断钻头、塞孔、未钻透钻孔缺陷：偏孔、多孔、漏孔、孔径错、断钻头、塞孔、未钻透孔内缺陷孔内缺陷铜箔缺陷：分层、钉头：钻污、毛刺、碎屑、粗糙铜箔缺陷：分层、钉头：钻污、毛刺、碎屑、粗糙钻孔加工钻孔加工应用于孔径小于盲孔的密度互连板。应用于孔径小于盲孔的密度互连板。类型类型 横向激发气体激光横向激发气体激光(TEA
10、)射频激发射频激发CO2 激光激光(RF)UV二极管泵蒲固体激光二极管泵蒲固体激光 混合激光混合激光激光钻孔激光钻孔Item Year2002200220032003Max Panel Size27*2727*27Max Panel Thickness0.20.2Max Aspect Ratio0.9:1.01.0:1.0Max Drilling Speed450Holes/Sec900Holes/SecMax Hole Density,(per0.1inch*0.1inch)26012601Hole Diameter2mil-10mil1mil-10milDielectric TypeRCC
11、FR-4(106,1080,106*2)RCC/FR-4(106,1080,106*2,1080*2)Panel Size For Autoloader10*15-27*2710*15-27*27Copper Thickness5um-18um3um-35um激光钻孔能力激光钻孔能力孔金属化孔金属化目的目的完成钻孔后即进展镀通孔完成钻孔后即进展镀通孔(Plated Through Hole(Plated Through Hole,PTH),PTH)步骤，其目的使孔壁上之非导体部份之树步骤，其目的使孔壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进展金属化脂及玻纤束进展金属化(Metalization),(Me
12、talization),以进以进展后来之电镀铜制程展后来之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金完成足够导电及焊接之金属孔壁。属孔壁。Scrubbing 磨板Rinsing三级水洗Desmear除胶渣Rinsing三级水洗Puffing膨胀Neutralize中和Rinsing二级水洗Degrease除油Load Panel 上板孔金属化孔金属化制作流程制作流程Rinsing二级水洗Rinsing二级水洗Catalyst活化Pre-dip预浸Rinsing二级水洗Accelerator促化Rinsing一级水洗PTH沉铜Micro-etch微蚀(续续孔金属化孔金属化磨板磨板目的是去除披锋钻孔后未切
13、断铜丝或未切断玻纤的残留，其可能造成通孔不良及孔小。孔金属化孔金属化高锰酸钾法高锰酸钾法(KMnO4 Process):A.膨松剂(Sweller):a.功能:软化膨松Epoxy，降低 Polymer 间的键结能，使KMnO4 更易咬蚀形成 Micro-rough。孔金属化孔金属化B、除胶渣除胶渣(Desmear)Smear产生的原因产生的原因:由于钻孔时造成的高温Resin超过Tg值，而形成融熔状，终致产生胶渣 Desmear的四种方法的四种方法:硫酸法(Sulferic Acid)、电浆法(Plasma)、铬酸法(Cromic Acid)、高锰酸钾法(Permanganate).孔金属化孔
14、金属化孔金属化孔金属化c.预预活活化化 Catalpretreatment 1.为为防防止止Microetch形形成成的的铜铜离离子子带带入入Pd/Sn槽槽，预预浸浸以以减减少少带带入入。2.降降低低孔孔壁壁的的Surface Tension。d.活活化化 Cataldeposit 孔孔壁壁吸吸附附了了负负离离子子团团，即即中中和和形形成成中中和和电电性性。孔金属化孔金属化e.速化速化 Accelerator Pd胶体吸附后必须去除Sn，使Pd2+曝露，如此才能在未来无电解铜中产生催化作用形成化学铜。孔金属化孔金属化f.化学铜沉积化学铜沉积Electroless Deposit利用孔内沉积的P
15、d催化无电解铜与HCHO作用,使化学铜沉积。孔金属化孔金属化常见缺陷：常见缺陷：孔内无铜孔内无铜铜层别离铜层别离塞孔塞孔背光不良背光不良孔金属化孔金属化板面电镀板面电镀(Panel plating)非导体的孔壁经非导体的孔壁经PTH金属化后，立即进展电镀铜制程金属化后，立即进展电镀铜制程,其目的是镀上其目的是镀上200500微英吋以保护仅有微英吋以保护仅有2040微英寸微英寸厚的化学铜被后制程破坏而造成孔破厚的化学铜被后制程破坏而造成孔破(Void)。电镀电镀Electroless copper无电沉铜Base copper基铜Panel Plating Copper板面电镀铜电镀电镀制程目的
16、制程目的 经钻孔及通孔电镀后,内外层已连通,本制程制作外层线路,以达电性的完整.图像转移图像转移图像转移的工艺方法图像转移的工艺方法网印图像转移网印图像转移本钱低，但只能制作大于或等于本钱低，但只能制作大于或等于0.2mm的印制的印制导线。导线。光化学图像转移光化学图像转移能制造分辨率高的清晰图像，一般可做到能制造分辨率高的清晰图像，一般可做到0.1mm;薄型干膜可做到薄型干膜可做到0.05mm。光化学图。光化学图像转移需使用光致抗蚀剂，能抵住蚀刻液或电像转移需使用光致抗蚀剂，能抵住蚀刻液或电镀溶液浸蚀的感光材料。镀溶液浸蚀的感光材料。图像转移图像转移制作过程制作过程：铜面处理压膜曝光显像干膜
17、成像法干膜成像法图像转移图像转移常见问题常见问题 穿孔 菲林碎 擦花图像转移图像转移菲林与板对位精度菲林与板对位精度手工拍板：2mil自动对位曝光机：1mil图像转移图像转移图形电镀的目的图形电镀的目的铜线路是用电镀光阻定义出线路区，以电镀方铜线路是用电镀光阻定义出线路区，以电镀方式填入铜来形成线路。式填入铜来形成线路。图形电镀在图象转移后进展的图形电镀在图象转移后进展的,该铜镀层可作该铜镀层可作为锡铅合金为锡铅合金(或锡或锡)的底层的底层,也可作为低应力镍的也可作为低应力镍的底层。底层。电镀电镀Rinsing水洗Load Panel 上板Acid Dip酸浸Rinsing水洗Micro-et
18、ch微蚀Sprinkle Rinsing喷水洗Copper Electroplate电镀铜Acid degreaging酸性除油电镀电镀Rinsing水洗Acid Dip 酸浸Tin electroplate电镀锡Drying风干Un-load下板电镀电镀全板电镀与图形电镀工艺的比较全板电镀与图形电镀工艺的比较常见问题常见问题 烧板 电镀粗糙 塞孔 孔内无铜 渗镀 夹菲林电镀电镀 蚀刻蚀刻 剥膜剥膜:将抗电镀用途的干膜以药水剥除将抗电镀用途的干膜以药水剥除 线路蚀刻线路蚀刻:把非导体局部的铜溶蚀掉把非导体局部的铜溶蚀掉 剥锡剥锡(铅铅):最后将抗蚀刻的锡最后将抗蚀刻的锡(铅铅)镀层除去镀层除去
19、蚀刻蚀刻Striping 褪膜Etching蚀刻Tin Striping褪锡常采用金、铅锡、锡、等金属及油墨、干膜作抗蚀层。常采用金、铅锡、锡、等金属及油墨、干膜作抗蚀层。制作过程制作过程蚀刻蚀刻外层设计线粗外层设计线粗/线最小线最小蚀刻蚀刻电气性能测试AOI-自动光学检测/电测试原理 一般业界所使用的自动光学检验有CCD及Laser两种；CCD AOI-利用卤素灯通光线，针对板面未黑化的铜面，利用其反光效果，进展断、短路或缺陷的判读。应用于黑化前的内层或绿油前的外层。Laser AOI-针对板面的基材部份，利用对基材非铜面反射后产生的萤光Fluorescences)在强弱上的不同，而加以判读
20、。早期的Laser AOI 对“双功能所产生的荧光不很强，常需参加少许“萤光剂以增强其效果，减少错误警讯。电气性能测试电气性能测试电测种类与设备电测种类与设备电测方式常见有三种：1.专用型(dedicated)2.泛用型(universal)3.飞针型(flying probe)。电气性能测试电气性能测试专用型专用型(dedicated)测试测试专用型的测试方式之所以取为专用型，是因其所专用型的测试方式之所以取为专用型，是因其所使用的治具使用的治具(Fixture)仅适用一种型号，不同型号的板仅适用一种型号，不同型号的板子就不能测试，而且也不能回收使用。测试针除外子就不能测试，而且也不能回收使
21、用。测试针除外电气性能测试电气性能测试B.泛用型泛用型(Universal on Grid)测试测试板子电测方式就是取一G10的基材做Mask，钻满on grid的孔，只有在板子须测试的点才插针，其余不插。因此其治具的制作简易快速，其针且可重复使用。电气性能测试电气性能测试C.飞针测试飞针测试(Moving probe)不须制作昂贵的治具，其理论很简单仅须两根探针做X、Y、Z的移动来逐一测试各线路的两瑞点。有CCD配置，可矫正板变翘的接触不良。测速约1040点不等。电气性能测试电气性能测试目前制程大多为液态感光型，所以在此只介绍液态感光作业。其步骤如下所述：铜面处理 印墨 预烤 曝光 显影 后
22、烤上述为网印式作业，其它coating 方式如Curtain coating,Spray coating等有其不错的开展潜力。阻焊阻焊常见问题：常见问题：油墨不均油墨不均大铜面空泡大铜面空泡塞孔爆孔塞孔爆孔喷锡后油墨剥离喷锡后油墨剥离预烤枯燥不良预烤枯燥不良铜面氧化铜面氧化Under-cut 过大过大孔内油墨孔内油墨油墨锯齿油墨锯齿化金后防焊剥离化金后防焊剥离阻焊阻焊是将板子完全浸入熔融态的锡炉中，液态Sn/Pb外表那么覆盖乙二醇类，当板子完全覆盖锡铅后，接着经高压热风段将外表孔内多余的锡铅吹除，并且整平附着于PAD及孔壁的锡铅。此热气的产生由空压机产生的高压空气，经加温后，再通过风刀吹出。其
23、温度一般维持在210260。喷锡喷锡喷锡制程喷锡制程喷锡喷锡锡炉中其它杂质金属元素对装配的影响铜PAD外表锡铅内含铜浓度高，在组配零件，会额外增加如Wave Solder 或IR Reflow时的设定温度。因此锡炉中须定期过滤铜。锡锡和铅合金的最低熔点183，其比例是63：37，因此其比例假设因制作过程而有变化，极可能因差异太大，而造成装配时的条件设定不良喷锡喷锡金金假设假设Solder接触金面，会形成另一接触金面，会形成另一IMC层层-AnSn4。造成可焊接性降低。造成可焊接性降低。锑锑 Antimony锑对于焊锡和铜间的锑对于焊锡和铜间的wetting亦有影响，其含量假亦有影响，其含量假设
24、超出设超出0.5%，即对焊性产生不良影响。，即对焊性产生不良影响。因此锡炉需定期保养，除去金属杂质。因此锡炉需定期保养，除去金属杂质。喷锡喷锡OSP是是Organic Solderability Preservatives 的简称，中评为有的简称，中评为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux，本章就以护铜剂本章就以护铜剂称之称之-与助焊剂相容，维持良好焊锡性与助焊剂相容，维持良好焊锡性-可耐高热焊锡流程可耐高热焊锡流程-防止铜面氧化防止铜面氧化OSP外表处理方法比较外表处理方法比较外型加工的方式外型加工的方式啤板锣板板面V-Cut 金手指斜边手锣外型加
25、工外型加工外型加工外型加工锣板锣板目前一般目前一般CAD/CAM软体软体Support支持直支持直接产生接产生CNC Routing程式的功能。根据客户程式的功能。根据客户要求，利用铣切的方法得到光滑的加工面。要求，利用铣切的方法得到光滑的加工面。V-cut(Scoring,V-Grooving)V-cut,一种须要直、长、快速的切型方法。一种须要直、长、快速的切型方法。外型加工外型加工金手指斜边金手指斜边BevelingPCB须要金手指须要金手指Edge connectors设计，表示为插卡设计，表示为插卡类板子，它在装配时，必须插入插槽，为使插入顺利，因类板子，它在装配时，必须插入插槽，为使插入顺利，因此须做斜边。此须做斜边。外型加工外型加工谢谢大家！
