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PCB基础知识简介.ppt

PCB基础知识简介

艾尔小茜茜
2018-09-16 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《PCB基础知识简介ppt》,可适用于工程科技领域

PCB基础知识简介目的对PCB工艺流程有一个基本了解。了解工艺流程的基本原理与操作。目录第一部分:前言内层工序第二部分:外层前工序第三部分:外层后工序第一部分前言内层工序一、什么是PCBPCB就是印制线路板(printedcircuitboard)也叫印刷电路板。狭义上:未有安装元器件只有布线电路图形的半成品板被称为印制线路板。广义上讲是:在印制线路板上搭载LSI、IC、晶体管、电阻、电容等电子部件并通过焊接达到电气连通的成品。所采用安装技术有插入安装方式和表面安装方式。二、PCB的分类:一般从层数来分为:单面板双面板多层板什么是单面板、双面板、多层板?多层印刷线路板是指由三层及以上的导电图形层与绝缘材料交替层压粘结在一起制成的印刷电路板。单面板就是只有一层导电图形层双面板是有两层导电图形层。PCB的其他分类按表面处理来分类较为常见也有按照材料、性能、用途等方法来分类。按表面处理方式来划分:沉金板化学薄金化学厚金选择性沉金电金板全板电金金手指选择性电金喷锡板熔锡板沉锡板沉银板电银板沉钯板有机保焊松香板三、PCB的工艺流程介绍:、内层制作、外层制作一、内层工艺流程图解修边、打字唛二、流程简介(一)切板工序来料:来料laminate由半固化片与铜箔压合而成用与PCB制作的原材料又称覆铜板。来料规格:尺寸规格:常用的尺寸规格有“×”、“×”等等。厚度规格:常用厚度规格有:mil、mil、mil、milmil、mil、mil、mil、mil、mil、mil、mil、mil、mil等等。锔板:锔板目的:消除板料在制作时产生的内应力。提高材料的尺寸稳定性去除板料在储存时吸收的水份增加材料的可靠性。锔板条件:温度:现用的材料:Tg低于OC。锔板温度:OC时间:小时要求中间层达到Tg温度点以上至少保持小时炉内缓慢冷却高度:通常英寸一叠板开料:开料就是将一张大料根据不同制板要求用机器锯成小料的过程。开料后的板边角处尖锐容易划伤手同时使板与板之间擦花所以开料后再用圆角机圆角。打字唛:打字唛就是在板边处打上印记便于生产中识别与追溯。(二)干菲林、图形转移工序什么是干菲林?是一种感光材料该材料遇到紫外光后发生聚合反应形成较为稳定的影像不会在弱碱下溶解而未感光部分遇弱碱溶解。PCB的制作就是利用该材料的这一特性将客户的图形资料通过干菲林转移到板料上干菲林的工艺流程:贴膜曝光显影蚀刻褪膜工艺流程详细介绍:磨板:磨板的作用:粗化铜面便于菲林附着在铜面上。磨板的种类:化学磨板、物理磨板。化学磨板工艺:以上关键步骤为微蚀段原理是铜表面发生氧化还原反应形成粗化的铜面。贴膜:贴膜的作用:是将干膜贴在粗化的铜面上。贴膜机将干膜通过压轳与铜面附着同时撕掉一面的保护膜。曝光: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。曝光操作环境的条件:温湿度要求:±°C±。(干菲林储存的要求曝光机精度的要求底片储存减少变形的要求等等。)洁净度要求:达到万级以下。(主要是图形转移过程中完全正确的将图形转移到板面上而不允许出现偏差。)抽真空要求:图形转移的要求使图形转移过程中不失真。Rollercoating简介Rollercoat是一种代替干菲林的液态感光油墨。由于干菲林上有用的只是中间一层感光材料而两边的保护膜最终需要去掉从而增加了原材料的成本所以出现了这种液态感光油墨。它是直接附着在板面上没有保护膜从而大大提高了解像度提高了制程能力。但同时也提高制作环境的要求。显影:显影的作用:是将未曝光部分的干菲林去掉留下感光的部分。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NaCO()溶解。而聚合的感光材料则留在板面上保护下面的铜面不被蚀刻药水溶解。蚀刻:蚀刻的作用:是将未曝光部分的铜面蚀刻掉。褪膜:褪膜的原理:是通过较高浓度的NaOH()将保护线路铜面的菲林去掉NaOH溶液的浓度不能太高否则容易氧化板面。(三)AOI工序AOIAutomaticOpticalInspection中文为自动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,并通过与客户提供的数据图形资料进行比较来检查缺陷点的一种机器如开路、短路、曝光不良等缺陷都可以通过AOI机检查到。(四)黑氧化棕化工序黑氧化棕化的作用:黑氧化或棕化工序的作用就是粗化铜表面增大结合面积增加表面结合力。黑氧化前黑氧化后黑氧化原理:为什么会是黑色的?铜的氧化形式有两种:CuO(黑色)CuO(紫红色)而黑氧化的产物是两种形式以一定比例共存。黑氧化流程简介:黑氧化流程缺陷:黑化工艺使得树脂与铜面的接触面积增大结合力加强。但同时也带来了一种缺陷:粉红圈。什么是粉红圈?解决方法?提高黑化膜的抗酸能力。引入新的工艺流程。棕化工艺介绍:棕化工艺原理:在铜表面通过反应产生一种均匀有良好粘合特性及粗化的有机金属层结构(通常形成铜的络合物)。优点:工艺简单、容易控制棕化膜抗酸性好不会出现粉红圈缺陷。缺点:结合力不及黑化处理的表面。两种工艺的线拉力有较大差异。(五)排压板工艺工艺简介:压板就是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。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间处形成绝缘层然后进一步加热后逐步固化形成稳定的绝缘材料同时将各线路各层连接成一个整体的多层板。什么是半固化片?Prepreg是Prepregnant的英文缩写。是树脂与玻璃纤维载体合成的一种片状粘结材料。树脂通常是高分子聚合物一种热固型材料。目前常用的为环氧树脂FR。它具有三个生命周期满足压板的要求:AStage:液态的环氧树脂。又称为凡立水(Varnish)BStage:部分聚合反应成为固体胶片是半固化片。CStage:压板过程中半固化片经过高温熔化成为液体然后发生高分子聚合反应成为固体聚合物将铜箔与基材粘结在一起。成为固体的树脂叫做CStage。排板条件:无尘要求:粉尘数量小于K粉尘粒度:小于m空调系统:保证温度在°C相对湿度在进出无尘室有吹风清洁系统防止空气中的污染防止胶粉落干铜箔或钢板上引起板凹。排板流程:压板流程:工艺条件:。提供半固化片从固态变为液态、然后发生聚合反应所需的温度。。提供液态树脂流动填充线路空间所需要的压力。。提供使挥发成分流出板外所需要的真空度。(六)XRAY钻孔及修边通过机器的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孔。定位孔的作用:、多层板中各内层板的对位。、同时也是外层制作的定位孔作为内外层对位一致的基准。、判别制板的方向什么是XRAY钻孔?修边、打字唛修边:根据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、打印在板面上以示以后的工序区别FPA第二部分外层前工序一、外层工艺流程图解(前工序)蚀板二、流程简介(一)钻孔在板料上钻出客户要求的孔孔的位置及大小均需满足客户的要求。实现层与层间的导通以及将来的元件插焊。为后工序的加工做出定位或对位孔目的:流程:铝片基本物料:管位钉底板皱纹胶纸钻咀钻机由CNC电脑系统控制机台移动按所输入电脑的资料制作出客户所需孔的位置。控制方面分别有X、Y辆坐标及Z轴坐标电脑控制机台适当的钻孔参数F、N、Hits、D等机器会自动按照资料把所需的孔位置钻出来。钻机的工作原理:镭射钻孔冲压成孔锣机铣孔成孔的其他方法:用化学的方法使钻孔后的板材孔内沉积上一层导电的金属,并用全板电镀的方法使金属层加厚,以此达到孔内金属化的目的,并使线路借此导通。(二)全板电镀目的:磨板除胶渣孔金属化全板电镀下工序流程:入板机械磨板超声波清洗高压水洗烘干出板()磨板:在机械磨刷的状态下去除板材表面的氧化层及钻孔毛刺。作用:膨胀剂水洗除胶渣水洗中和水洗()除胶渣:除胶渣属于孔壁凹蚀处理(Etchback)印制板在钻孔时产生瞬时高温而环氧玻璃基材(主要是FR)为不良导体在钻孔时热量高度积累孔壁表面温度超过环氧树脂玻璃化温度结果造成环氧树脂沿孔壁表面流动产生一层薄的胶渣(EpoxySmear)如果不除去该胶渣将会使多层板内层信号线联接不通或联接不可靠。作用:化学沉铜(ElectrolessCopperDeposition)俗称沉铜它是一种自催化的化学氧化及还原反应在化学镀铜过程中Cu离子得到电子还原为金属铜还原剂放出电子本身被氧化。化学镀铜在印刷板制造中被用作孔金属化来完成双面板与多面板层间导线的联通。()孔金属化:整孔水洗微蚀水洗预浸水洗活化水洗还原水洗沉铜水洗流程:化学镀铜的反应机理:直接电镀:由于化学镀铜液中的甲醛对生态环境有害络合剂不易生物降解废水处理困难同时目前化学镀铜层的机械性能不上电镀铜层而且化学镀铜工艺流程长操作维护极不方便故此直接电镀技术应运而生。直接电镀工艺不十分成熟尽管种类较多大都用于双面板制程。流程:(一)、敏化剂(Sensitizer)(二)、微蚀(Microetch)(三)、整孔剂(Conditioner)(四)、预浸剂(Predip)(五)、活化剂(Activotor)(六)、加速剂(Accelerator)()全板电镀:全板电镀是作为化学铜层的加厚层一般化学镀铜层为mil而全板电镀则是mil在直接电镀中全板用作增加导电层的导电性。对镀铜液的要求:)、镀液应具有良好的分散能力和深镀能力以保证在印刷板比较厚和孔径比较小时仍能达到表面铜厚与孔内铜厚接近:。)、镀液在很宽的电流密度范围内都能得到均匀、细致、平整的镀层。)、镀液稳定便于维护对杂质的容忍度高全板电镀的溶液成分)、硫酸铜CuSO)、硫酸)、氯离子)、添加剂原理镀铜液的主要成分是CuSO和HSO直接电压作用下在阴阳极发生如下反应:(三)干菲林目的:即在经过清洁粗化的铜面上覆上一层感光材料通过黑片或棕片曝光显影后形成客户所要求的线路板图样此感光材料曝光后能抗后工序的电镀过程。流程:上工序磨板辘干菲林曝光显影下工序()、磨板作用)、清洁清理油脂氧化物清除污染因素)、增加铜表面粗糙程度增加菲林的粘附能力流程:上工序酸洗水洗磨板水洗烘干()、辘干膜功用:利用辘膜机,使干膜在热压作用下,粘附于经过粗化处理过的板面上工艺流程:板面清洁预热辘膜冷却()曝光功用:通过紫外光照射,利用红菲林或黑菲林,将客户要求的图形转移到制板上。曝光流程:对位曝光下工序()显影功用:通过NaCo水溶液的作用,使未曝光的干膜溶解,而曝光部分则保留下来,从而得到后工序所需的图形。曝光流程:撕保护膜显影水洗烘干()其他图型转移印刷抗电镀油墨光刻图型转移(四)图型电镀:目的:将合格的已完成干菲林图形转移工序的板料用酸铜电镀的方法使线路铜和孔壁铜加厚到可以满足客户要求的厚度并且以镀锡层来作为下工序蚀刻的保护层流程:上板酸性除油微蚀预浸电镀铜预浸电镀锡烘干下板()除油*微蚀:作用:除去铜面异物保持新鲜铜面进入下道工序。()预浸*镀铜:作用:增加孔壁铜厚使铜厚达到客户要求。(五)蚀板:目的:通过去除干膜后蚀刻液与干膜下覆铜面反应蚀去铜面。电路图形因有抗蚀阻层得以保留褪去电路图形上覆锡层而最终得到电路图形的过程称为蚀刻(碱性)流程:入板褪膜蚀刻褪锡下工序()褪膜:曝光后干膜属于聚酯类高分子化合物具有羧基(COOH)的长链立体网状结构。与NaOH或专用退膜水发生皂化反应长链网状结构断裂产生皂化反应。在高压作用下断裂后的碎片被剥离铜面。()蚀刻:CuNHClCu(NH)ClCu(NH)ClCuCu(NH)ClCu(NH)ClNHClOCu(NH)ClHO蚀刻反应实质就是铜离子的氧化还原反应:CuCuCu()褪锡:锡与褪锡水中HNO反应生成Sn(NO)反应式如下:SnHNOSn(NO)NO第三部分外层后工序一、外层工艺流程图解(后工序)褪膜蚀刻褪锡绿油白字熔锡沉金沉锡喷锡外形加工二、流程简介(一)绿油白字目的:绿油也叫防焊或阻焊其作用在于保护PCB表面的线路。白字也叫字符其作用在于标识PCB表面粘贴或插装的元件。丝网印刷(ScreenPrint)在已有负性图案的网布上用刮刀刮挤出适量的绿油油墨透过网布形成正形图案印在基面或铜面上。涂布印刷(CurtainCoating)即将已调稀的非水溶性绿油油墨以水帘方式连续流下在水平输送前进的板面上均匀涂满一层绿油待其溶剂挥发半硬化之后再翻转做另一面涂布的施工方式。喷涂印刷(SprayCoating)利用压缩空气将调稀绿油以雾化粒子的方式喷射在板面的绿油印制方式。绿油印制技术已由早期手工丝网印刷或半自动丝印发展为连线型(InLine)涂布或喷涂等施工方式但丝网印刷技术以其成本低操作简便适用性强特点尤其能满足其他印刷工艺所无法完成的诸如塞孔、字符印刷导电油印刷(碳油制作)等制作要求故而仍为业界广泛采用。流程:前处理绿油印制低温锔板曝光冲板显影UV固化字符印刷高温终锔()板面前处理(Sufacepreparation)  去除板面氧化物及杂质粗化铜面以增强绿油的附着力。()绿油的印制(Screenprint)通过丝印方式按客户要求绿油均匀涂覆于板面。()低温锔板(Predrying)将湿绿油内的溶剂蒸发掉板面绿油初步硬化准备曝光。()曝光(Exposure)根据客户要求制作特定的曝光底片贴在板面上在紫外光下进行曝光设有遮光区域的绿油最终将被冲掉裸露出铜面受紫外光照射的部分将硬化并最终着附于板面。()冲板显影(Developing)将曝光时设有遮光区域的绿油冲洗掉显影后板面将完全符合客户的要求:盖绿油的部位盖绿油要求铜面裸露的部位铜面裸露。()UV固化(UVBumping)将板面绿油初步硬化避免在后续的字符印刷等操作中擦花绿油面()字符印刷(Componentmark)按客户要求、印刷指定的零件符号。()高温终锔(Thermalcuring)将绿油硬化、烘干。铅笔测试应在H以上为正常塞孔<∮MM通孔,采用丝印兼塞,即丝印时,塞孔位不设挡油垫,一般要求连续拖印次,以保证孔内绿油塞至整个孔深度的以上>∮MM通孔,一般采用二次塞孔方式,即丝印表面绿油时,孔位设置挡油垫,在曝光显影后或喷锡加工之后,再进行塞孔二次塞孔油墨一般采用SR热固型油墨字符按照客户要求在指定区域印制元件符号和说明油墨SWWHITEHYSOLBCYELLOW网版T(字符网)T(BARCODE)网丝印前应仔细检查网以避免定位漏油或漏印。(二)沉金目的:沉镍金也叫无电镍金或沉镍浸金ElectrolessNickelImmersionGold是指在PCB裸铜表面涂覆可焊性涂层方法的一种工艺。其目的是:在裸铜面进行化学镀镍然后化学浸金以保护铜面及良好的焊接性能。流程:除油微蚀预浸活化化学镀镍沉金()除油剂:一般情况下PCB沉镍金工序的除油剂是一种酸性液体物料用于除去铜面之轻度油脂及氧化物使铜面清洁及增加润湿性。酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微粗糙化增加铜与化学镍层的密着性。()微蚀剂:()预浸剂:维持活化缸的酸度及使铜面在新鲜状态(无氧化物)的情况下进入活化缸。()活化剂其作用是在铜面析出一层钯作为化学镍起始反应之催化晶核。()化学镀镍化学镀镍层的镍磷层能起到有效的阻挡作用,防止铜的迁移,以免渗出金面,氧化后导致导电性不良原理:在钯的催化作用下Ni在NaHPO的还原条件下沉积在裸铜表面。当镍沉积覆盖钯催化晶体时自催化反应将继续进行直至达到所需之镍层厚度。化学反应:NiHPOHONiHPOHH副反应:HPOHPOPHOH反应机理:HPOHOHPOHHNiHNiHHPOHOHPHOHPOHOHPOHH()沉金作用:是指在活性镍表面通过化学换反应沉积薄金。化学反应:AuNiAuNi特性:由于金和镍的标准电极电位相差较大所以在合适的溶液中会发生置换反应。镍将金从溶液中置换出来但随着置换出的金层厚度的增加镍被完全覆盖后浸金反应就终止了。一般浸金层的厚度较薄通常为μm左右,这既可达到降低成本的要求,也可提高后续钎焊的合格率。(三)喷锡目的:热风整平又称喷锡是将印制板浸入熔融的焊料中再通过热风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉从而得一个平滑均匀光亮的焊料涂覆层。()热风整平可分为两种:a、垂直式b、水平式()热风整平工艺包括:助焊剂涂覆浸入熔融焊料喷涂熔融焊料热风整平()工艺流程:贴胶带前处理热风整平后处理(清洗)贴胶纸:在。C左右辘板机上热压速mmin以下如有需要可多次热压以避免在热风整平时胶纸被撕开,导致全手指上锡。前处理:主要起清洁、微蚀的作用。除去表面的有机物和氧化层、粗化表面通常微率要求在um左右。热风整平:()预涂助焊剂手动:溶入槽中手动刮去多余部分。机动:采用辘压方式即第一对毛辘涂抹松香第二(三)对硅胶辘除去多余的助焊剂。()、热风整平、焊热温度:SnPb共熔点。C。。C。C间其与铜生成金属间化合物(IMC)的能力低。过高焊热温度可能破坏基材或使阻焊剂点燃。温度过低可能导致金属孔堵塞。后处理流程:热水刷洗毛辘擦洗循环水洗热风吹干注:若松香清洁不净易导致波峰焊时有气泡产生。(四)沉锡熔锡()沉锡目的:用化学的方法沉积薄层纯锡以保护铜面同时保持良好的焊接性能。工艺流程:除油水洗微蚀水洗沉锡水洗烘干()熔锡目的:用热油(如:甘油)的方法将已电镀铅锡的PCB浸入加热并使铅锡熔化以达到保护铜面和良好锡焊性的目的。工艺流程:预热炸油冷却水洗烘干(五)外形加工目的:在一块制作完成的线路板上按客户要求的轮廓外形大小把外形加工制作出来。工艺流程:收板QE发放资料锣板资料锣板定位孔进行锣板检查清洗烘干下工序(最后检查)其它外形制作:A、啤板B、斜边C、V坑(自动V坑:锣板的工作原理由DNC数控电脑系统控制机台移动,按所输入电脑的资料,制作出客户所要求的轮廓及外形。控制方面分别有XY轴坐标及Z轴坐标电脑控制机台XY轴移动及Z轴锣头带动的锣刀,通过输入锣板资料及适当的参数,FNDRC等,机器会自动按照资料,把所需的轮廓形状制作出来锣板的工艺参数锣头的转速N(rpmmin)进给速度F(feedratemin)锣刀直径D(diameter)锣刀半径补偿值RC(radiuscompensation)叠板块数PLSTK(panelstack)锣板检查项目外形尺寸最底的一件测量外形的尺寸坑槽尺寸使用塞规测量坑槽的宽度锣刀直径用卡尺测量锣刀的直径板面质量有否被管位钉擦花及有胶迹板边质量板边是否有未锣穿现象,板边有披锋及尘粉谢谢!

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