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印刷电路板的制作过程——DLP光刻_wintech

印刷电路板的制作过程

从传统PCB板的制作工艺到运用DLP技术来制作PCB板,实现质的飞跃。

一、传统PCB板的制作工艺

为得到良好质量的蚀刻图形,就要确保抗蚀层与基板表面牢固的结合,要求基板表面无氧化层、油污、灰尘、指印以及其他的污物。因此在涂布抗蚀层前首先要对板进行表面清洗并使铜箔表面达到一定的粗化层度。

内层板材:开始做四层板,内层(第二层和第三层)是必须先做的。内层板材是由玻璃纤维和环氧树脂基复合在上下表面的铜薄板。

2.裁板压膜—【Cut Sheet Dry Film Lamination】

涂光刻胶:为了在内层板材作出我们需要的形状,我们首先在内层板材上贴上干膜(光刻胶,光致抗蚀剂)。干膜是由聚酯簿膜,光致抗蚀膜及聚乙烯保护膜三部分组成的。贴膜时,先从干膜上剥下聚乙烯保护膜,然后在加热加压的条件下将干膜粘贴在铜面上。

3.曝光和显影-【Image Expose】【Image Develop】

曝光:在紫外光的照射下,光引发剂吸收了光能分解成游离基,游离基再引发光聚合单体产生聚合交联反应,反应后形成不溶于稀碱溶液的高分子结构。聚合反应还要持续一段时间,为保证工艺的稳定性,

曝光后不要立即撕去聚酯膜,应停留15分钟以上,以时聚合反应继续进行,显影前撕去聚酯膜。

显影:感光膜中未曝光部分的活性基团与稀碱溶液反应生产可溶性物质而溶解下来,留下已感光交联固化的图形部分。

4.蚀刻-【Copper Etch】

在挠性印制板或印制板的生产过程中,以化学反应方法将不要部分的铜箔予以去除,使之形成所需的回路图形,光刻胶下方的铜是被保留下来不受蚀刻的影响的。

5.去膜,蚀后冲孔,AOI检查,氧化

Strip Resist】【Post Etch Punch】【AOI Inspection】【Oxide】

去膜的目的是清除蚀刻后板面留存的抗蚀层使下面的铜箔暴露出来。“膜渣”过滤以及废液回收则须妥善处理。如果去膜后的水洗能完全清洗干净,则可以考虑不做酸洗。板面清洗后最后要完全干燥,避免水份残留。

6.叠板-保护膜胶片【Layup with prepreg】

进压合机之前,需将各多层板使用原料准备好,以便叠板(Lay-up)作业.除已氧化处理之内层外,尚需保护膜胶片(Prepreg)-环氧树脂浸渍玻璃纤维。叠片的作用是按一定的次序将覆有保护膜的板子叠放以来并置于二层钢板之间。

7.叠板-铜箔和真空层压

【Layup with copper foil】【Vacuum Lamination Press】

铜箔-给目前的内层板材再在两侧都覆盖一层铜箔,然后进行多层加压(在固定的时间内需要测量温度和压力的挤压)完成后冷却到室温,剩下的就是一个多层合在一起的板材了。

https://www.doczj.com/doc/5814260412.html,C钻孔【CNC Drill】

在内层精确的条件下,数控钻孔根据模式钻孔。钻孔精度要求很高,以确保孔是在正确位置。

9.电镀-通孔【Electroless Copper】

为了使通孔能在各层之间导通(使孔壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进行金属化),在孔中必须填充铜。第一步是在孔中镀薄薄一层铜,这个过程完全是化学反应。最终镀的铜厚为50英寸的百万分之一。

10.裁板压膜【Cut Sheet】【Dry Film Lamination】

涂光刻胶:我们有一次在外层涂光刻胶。

11.曝光和显影-【Image Expose】【Image Develop】

外层曝光和显影

12.线路电镀:【Copper Pattern Electro Plating】

此次也成为二次镀铜,主要目的是加厚线路铜和通孔铜厚。

13.电镀锡【Tin Pattern Electro Plating】

其主要目的是蚀刻阻剂,保护其所覆盖的铜导体不会在碱性蚀铜时受到攻击(保护所有铜线路和通孔内部)。

14.去膜【Strip Resist】

我们已经知道了目的,只需要用化学方法,表面的铜被暴露出来。

15.蚀刻【Copper Etch】

我们知道了蚀刻的目的,镀锡部分保护了下面的铜箔。

16.预硬化曝光显影上阻焊

【LPI coating side1】【Tack Dry】【LPI coating side2】【Tack Dry】

【Image Expose】【Image Develop】【Thermal Cure Soldermask】

阻焊层,是为了把焊盘露出来用的,也就是通常说的绿油层,实际上就是在绿油层上挖孔,把焊盘等不需要绿油盖住的地方露出来。适当清洗可以得到合适的表面特征。

17.表面处理

【Surface finish】

>HASL,Silver,OSP,ENIG热风整平,沉银,有机保焊剂,化学镍金

>Tab Gold if any金手指

热风整平焊料涂覆HAL(俗称喷锡)过程是先把印制板上浸上助焊剂,随后在熔融焊料里浸涂,然后从两片风刀之间通过,用风刀中的热压缩空气把印制板上的多余焊料吹掉,同时排除金属孔内的多余焊料,从而得到一个光亮、平整、均匀的焊料涂层。

金手指(Gold Finger,或称Edge Connector)设计的目的,在于藉由connector连接器的插接作为板对外连络的出口,因此须要金手指制程.之所以选择金是因为它优越的导电度及抗氧化性.但因为金的成本极

高所以只应用于金手指,局部镀或化学金

最后总结一下所有的过程:

1)Inner Layer内层

>Chemical Clean化学清洗

>Cut Sheet Dry Film Lamination裁板压膜

>Image Expose曝光

>Image Develop显影

>Copper Etch蚀铜

>Strip Resist去膜

>Post Etch Punch蚀后冲孔

>AOI Inspection AOI检查

>Oxide氧化

>Layup叠板

>Vacuum Lamination Press压合

2)CNC Drilling钻孔

>CNC Drilling钻孔

3)Outer Layer外层

>Deburr去毛刺

>Etch back-Desmear除胶渣

>Electroless Copper电镀-通孔

>Cut Sheet Dry Film Lamination裁板压膜

>Image Expose曝光

>Image Develop显影

4)Plating电镀

>Image Develop显影

>Copper Pattern Electro Plating二次镀铜

>Tin Pattern Electro Plating镀锡

>Strip Resist去膜

>Copper Etch蚀铜

>Strip Tin剥锡

5)Solder Mask阻焊

>Surface prep前处理

>LPI coating side1印刷

>Tack Dry预硬化

>LPI coating side2印刷

>Tack Dry预硬化

>Image Expose曝光

>Image Develop显影

>Thermal Cure Soldermask印阻焊

6)Surface finish表面处理

>HASL,Silver,OSP,ENIG热风整平,沉银,有机保焊剂,化学镍金

>Tab Gold if any金手指

>Legend图例

7)Profile成型

>NC Routing or punch

8)ET Testing,continuity and isolation

9)QC Inspection

>Ionics离子残余量测试

>100%Visual Inspection目检

>Audit Sample Mechanical Inspection

>Pack&Shipping包装及出货

以上是传统的PCB板的制作工艺,通过高速高精度的UV投影仪同样可以完成PCB板的制作。

二、DLP技术制作PCB板

1.DLP技术

DLP是“Digital Light Procession”的缩写,即为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。

DLP技术是一种独创的、采用光学半导体产生数字式多光源显示的解决方案。它是可靠性极高的全数字显示技术,能在各类产品(如大屏幕数字电视、公司/家庭/专业会议投影机和数码相机(DLP Cinema))中提供最佳图像效果。同时,这一解决方案也是被全球众多电子企业所采用的完全成熟的独立技术。自1996年以来,已向75家的制造商供货500多万套系统。

DLP技术已被广泛用于满足各种追求视觉.图像优异质量的需求。它还是市场上的多功能显示技术。它是唯一能够同时支持世界上最小的投影机(低于2-lbs)和最大的电影屏幕(高达75英尺)的显示技术。这一技术能够使图像达到极高的保真度,给出清晰、明亮、色彩逼真的画面。

Digital Light Processing技术是一项全数字化的显示解决方案。它能够让企业、家庭娱乐和电影院的投影系统将影像和图形展现得淋漓尽致。DLP?投影技术对光进行精密控制,以重复显示全数字化的图像。这些图像在任何光线中都明亮夺目,在任何分辨率下都清晰分明。

2.DLP技术在PCB板制作方面的应用

下边图片中的设备为一个可以投影UV光源的设备,其核心部件DMD具有1024*768个微镜组成,并且每个微镜都可以单独控制是否投射出光线,这保证了其在PCB板照射光刻胶的高精度。此外,DMD能够高速翻转,这保证了投影速度,从而也能有效提高光刻胶固化的时间,DLP在PCB板制作方面实现了质的飞跃。

DLP技术制作PCB板主要是光刻胶固化时的速度和精度方面的质的提升,其他工艺与传统工艺大致相同。

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北京闻亭泰科技术发展有限公司

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