PCB制造工艺综述(doc)
PCB制造工艺综述 目 录 一PCB制造行业术语........................................................... ...........................2 二PCB制造工艺综述........................................................... ...........................4 1. 印制板制造技术发展50年的历程................................................ ............................4 2初步认识PCB................................................................ ............................................5 3表面贴装技术(SMT)的介绍.................................................... ..................................7 4PCB电镀金工艺介绍.......................................................... ......................................8 5PCB电镀铜工艺介绍.......................................................... ......................................8 6多层板孔金属化工艺......................................................... ........................................9 7. PCB表面处理技术............................................................. .........................................9 三印制板产品的DFM........................................................... .........................12 1DFM的开始.................................................................. ...........................................12 2工具和技术................................................................. ..............................................13 .. Additive Process(加成工艺)一种制造PCB导电布线的方法通过选择性的在板层上沉淀导电材料(铜 锡等) .. Angle of attack(迎角)丝印刮板面与丝印平面之间的夹角 .. Anisotropic adhesive(各异向性胶)一种导电性物质其粒子只在Z轴方向通过电流 .. Application specific integrated circuit (ASIC特殊应用集成电路)客户定做的用于专门用途的电路 .. Artwork(布线图)PCB的导电布线图用来产生照片原版可以任何比例制作但一般为3:1或4 :1 .. Automated test equipment (ATE自动测试设备)为了评估性能等级设计用于自动分析功能或静态参数的设备 也用于故障离析 .. Blind via(盲通路孔)PCB的外层与内层之间的导电连接不继续通到板的另一面 .. Buried via(埋入的通路孔)PCB的两个或多个内层之间的导电连接(即从外层看不见的) .. Bonding agent(粘合剂)将单层粘合形成多层板的胶剂 一PCB制造行业术语 1. Test Coupon: 试样 test coupon是用来以TDR (Time Domain Reflectometer) 测量所生产的PCB板的特性阻抗是否满足设 计需求 一般要控制的阻抗有单根线和差分对两种情况 所以 test coupon上的走线线宽和线距(有 差分对时)要与所要控制的线一样 最重要的是测量时接地点的位置 为了减少接地引线(ground lead) 的电感值 TDR探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信号的地方(probe tip) 所以 test coupon 上量测信号的点跟接地点的距离和方式要符合所用的探棒 2. 金手指 在线路板板边节点镀金Edge-Conncetion也就是我们经常说的金手指(Gold Finger)是用来与连 接器(Connector)弹片之间的连接进行压迫接触而导电互连这是由于黄金永远不会生锈且 电镀加工 有非常的容易外观也好看故电子工业的接点表面几乎都要选择黄金 线路板金手指上的金的硬度在140 Knoop以上以便卡插拔时确保耐磨得效果故一向采用镀硬金的工 艺其镀金的厚度平均为在30u in 但在封装载板上(Substrate)上设有若干镀金的承垫用来COBchip on board晶片间以"打金线" wire bond是一种热压式熔接的办法互连故另需使用较软的金层与金线融合一般金的硬度在10 0 Knoop以下称为软金其品质要求较硬金更为严格此外镀金层具有焊锡性与导热性故也常用 于焊 点与散热表面的用途 3. 硬金,软金 硬金:Hard Gold;软金 soft Gold电镀软金是以电镀的方式析出镍金在电路板上它的厚度控制较具弹 性一般适合用于IC封装板打线用金手指或其它适配卡内存所用的电镀金多数为硬金因为 必须耐 磨在化学金方面基本上有所谓的浸金和化学金两种浸金指的是以置换的方式将金析出于 镍表面 因为是置换方式其厚度相当薄且无法继续成长但是化学金是采用氧化还原剂的方式将金 还原在镍面上 并非置换因此它的厚度可以成长较厚一般这类的做法是用于无法拉出导线的电路板因为 化学金在 整体的稳定度上控制较难因此较容易产生品质问题一般此类应用多集中在焊接方面打线 方面的应 用很少 4. SMT基本名词术语解释 .. Functional test(功能测试)模拟其预期的操作环境对整个装配的电器测试 .. Bridge(锡桥)把两个应该导电连接的导体连接起来的焊锡引起短路 .. Circuit tester(电路测试机)一种在批量生产时测试PCB的方法包括针床元件引脚脚印导向探针内 部迹 线装载板空板和元件测试 .. Cladding(覆盖层)一个金属箔的薄层粘合在板层上形成PCB导电布线 .. CTE---Coefficient of the thermal expansion(温度膨胀系数)当材料的表面温度增加时测量到的每度温度材料 膨胀百万分率(ppm) .. Cold cleaning(冷清洗)一种有机溶解过程液体接触完成焊接后的残渣清除 .. Component density(元件密度)PCB上的元件数量除以板的面积 .. Conductive epoxy(导电性环氧树脂)一种聚合材料通过加入金属粒子通常是银使其通过电流 .. Copper foil(铜箔)一种阴质性电解材料沉淀于电路板基底层上的一层薄的连续的金属箔 它作为PCB的导电 体它容易粘合于绝缘层接受印刷保护层腐蚀后形成电路图样 .. Copper mirror test(铜镜测试)一种助焊剂腐蚀性测试在玻璃板上使用一种真空沉淀薄膜 .. Defect(缺陷)元件或电路单元偏离了正常接受的特征 .. Delamination(分层)板层的分离和板层与导电覆盖层之间的分离 .. Desoldering(卸焊)把焊接元件拆卸来修理或更换方法包括用吸锡带吸锡真空(焊锡吸管 )和热拔 .. DFM(为制造着想的设计)以最有效的方式生产产品的方法将时间成本和可用资源考虑在内 .. Environmental test(环境测试)一个或一系列的测试用于决定外部对于给定的元件包装或装配的结构机 械和功 能完整性的总影响 .. Fiducial(基准点)和电路布线图合成一体的专用标记用于机器视觉以找出布线图的方向 和位置 .. Fine-pitch technology (FPT密脚距技术)表面贴片元件包装的引脚中心间隔距离为 0.025"(0.635mm)或更少 .. Fixture (夹具)连接PCB到处理机器中心的装置 .. Lead configuration(引脚外形)从元件延伸出的导体起机械与电气两种连接点的作用 .. Machine vision(机器视觉)一个或多个相机用来帮助找元件中心或提高系统的元件贴装精度 .. Mean time between failure (MTBF平均故障间隔时间)预料可能的运转单元失效的平均统计时间间隔通常以每 小时计算结果应该表明实际的预计的或计算的 .. Photo- plotter(相片绘图仪)基本的布线图处理设备用于在照相底片上生产原版PCB布线图(通常 为实际尺寸) .. Pick-and-place(拾取- 贴装设备)一种可编程机器有一个机械手臂从自动供料器拾取元件移动到PCB上的一 个定点以正确的方向贴放于正确的位置 .. Placement equipment(贴装设备)结合高速和准确定位地将元件贴放于PCB的机器分为三种类型SMD的 大量转 移X/Y定位和在线转移系统可以组合以使元件适应电路板设计 .. Reflow soldering(回流焊接)通过各个阶段包括预热稳定/干燥回流峰值和冷却把表面贴装元件 放入锡 膏中以达到永久连接的工艺过程 .. Schematic(原理图)使用符号代表电路布置的图包括电气连接元件和功能 .. Solder bump(焊锡球)球状的焊锡材料粘合在无源或有源元件的接触区起到与电路焊盘连接的作 用 .. Soldermask(阻焊)印刷电路板的处理技术除了要焊接的连接点之外的所有表面由塑料涂 层覆盖住 .. Type I, II, III assembly(第一二三类装配)板的一面或两面有表面贴装元件的PCB(I)有引脚元件安装在 主面有SMD元件贴装在一面或两面的混合技术(II)以无源SMD元件安装在第二面引脚(通孔 )元件安装在主面为 特征的混合技术(III) .. Ultra-fine- pitch(超密脚距)引脚的中心对中心距离和导体间距为0.010(0.25mm)或更小 .. Void(空隙)锡点内部的空穴在回流时气体释放或固化前夹住的助焊剂残留所形成 .. Yield(产出率)制造过程结束时使用的元件和提交生产的元件数量比率 5 Keying Slot 在线路板金手指区为了防止插错而开的槽 6. Mounting Hole 安装孔此词有两种意思一是指分布在板脚的较大的孔是将组装后的线路板固 定在终端设备上使用的螺丝孔其二是指插孔焊接零件的脚孔后者也称Insertion Hole ,Lead Hole 7. Laminate :基材指用来制造线路板用的基材板也叫覆铜板CCL Copper per Claded Laminates 8. Prepreg 树脂片也称为半固化片 9. Silk Screen 网板印刷用聚酯网布或不锈钢网布当载体将正负片的图案以直接乳胶或间接版膜 方式转移到网框的网布上形成的网版作为对线路板印刷的工具 10. Screen Printing 网版印刷是指在已有图案的网布上用刮刀刮挤压出油墨将要转移地图案转 移到板面上也叫丝网印刷 11. Screen ability 网印能力指网版印刷加工时其油墨在刮压之作用下具有透过网布之露空部分 而顺利漏到板上的能力 12. Solder Bump 銲锡凸块为了与线路板的连接在晶片的连接点处须做上各种形状的微銲锡凸 块 13. Substractive Process 减成法是指将基材上部分无用的铜箔减除掉而达成线路板的做法称为 减成法 14. Surface-Mount Device(SMD) 表面装配零件不管是具有引脚或封装是否完整的各式零件凡能 够利用锡膏做为焊料而能在板面焊垫上完成焊接组装者皆称为SMD 15. Surface Mount Technology 表面装配技术是利用板面焊垫进行焊接或结合的组装技术有别于 采用通孔插焊的传统的组装方式称为SMT 16. Thin Core 薄基材多层板的内层是由薄基材制作 17. Through Hole Mounting 通孔插装是指早期线路板上各零件之组装皆采用引脚插孔及填锡方式 进行以完成线路板上的互连 18. Twist板翘指板面从对角线两侧的角落发生变形翘起称为板翘其测量的方法是将板的三个 叫 落紧台面再测量翘起的角的高度 二PCB制造工艺综述 1. 印制板制造技术发展50年的历程 PCB制造技术发展的50年历程可划分为6个时期 1PWB诞生期1936年~制造方法加成法 绝缘板表面添加导电性材料形成导体图形称为加成法工艺使用这类生产专利的印制板曾 在1936 年底时应用于无线电接收机中 2PWB试产期1950年~制造方法减成法 制造方法是使用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板PP基材用化学药品溶解除去不需要的铜箔留 下的铜箔成为电路称 为减成法工艺在一些标牌制造工厂内用此工艺试做PWB以手工操作为主腐蚀液是三氯化铁 溅上衣服就会变黄 当时应用PWB的代表性产品是索尼制造的手提式晶体管收音机应和PP基材的单面PWB 3PWB实用期1960年~新材料GE基材登场 PWB应用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板GE基材由于PWB的国产GE基板在初期有加热翘曲变 形铜箔剥离等问题 材料制造商逐渐改进而提高1965年起日本有好几家材料制造商开始批量生产GE基板工业 用电子设备用GE基板民 用电子设备用PP基板已成为常识 4PWB跌进期1970~MLB登场新安装方式登场 这个时期的PWB从4层向6810204050层更多层发展同时实行高密度化细线小孔薄板化线路 宽度与间距从0.5mm向0.350.20.1mm发展PWB单位面积上布线密度大幅提高 PWB上元件安装方式开始了革命性变化原来的插入式安装技术TMT改变为表面安装技术SM T引线插入式安装方 法在PWB上应用有20年以上了并都依靠手工操作的这时也开发出自动元件插入机实现自动 装配线SMT更是采用 自动装配线并实现PWB两面贴装元件 5MLB跃进期1980年~超高密度安装的设备登场 在1982年~1991年的10年间日本PWB产值约增长3倍1982年产值3615亿日元1991年10940亿 日元MLB的产 值1986年时1468亿日元追上单面板产值到1989年时2784亿日元接近双面板产值以后就ML B占主要地位了 1980年后PCB高密度化明显提高有生产62层玻璃陶瓷基MLBMLB高密度化推动移动电话和计 算机开发竞争 6迈向21世纪的助跑期1990年~积层法MLB登场 1991年后日本泡沫经济破灭电子设备和PWB受影响下降到1994年后才开始恢复MLB和挠性 板有大增长而单面板 与双面板产量却开始一直下跌1998年起积层法MLB进入实用期产量急速增加IC元件封装形 式进入面阵列端接型的 BGA和CSP走向小型化超高密度化安装 今后的展望50多年来PWB发展变化巨大自1947的发明半导体晶体管以来电子设备的形态发...
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