PCB流程教材

PCB制作流程背景:针对MRB新进人员,对其进行PCB制作流程的讲解。

目的:学习PCB流程是为了更好地掌握缺点板的判定。

内容:下料CT—内层线路S1—内层蚀刻E1—内层检修I0—棕化/黑化BO/BL—配胶—叠合—压合LP—压合后处理PN—钻孔D1—磨刷DB—一次铜PTH/C1 酸性蚀刻DES 外层线路S2 TENTING 粗化RO—外层线路S2—二次铜SP—外层蚀刻E2—二检I2—湿膜SM(印刷—曝光HA—文字—测试T3—终检FG—包装PK化金IM—镀金GP文字SS—成型RT—测试T3—一次终检FG1—抗氧化EK—二次终检FG2—成品仓STK一、S1内层线路１、ＣＴ下料流程作用上板将要裁切的基板垫上面板，以保护基板裁切通过马带动钻石锯片,将大块基板按设计经纬方向裁切成工单所需尺寸磨圆角基板裁切所需尺寸后,板角尖厉,磨圆角是减少板面刮伤以及便于下制程作业下料按工单叠放板子以送下制程目的:对客户所需产品的基板类型进行一定尺寸的裁切。

２、内层干膜前处理流程作用放板自动放板，并保持一定的间距酸洗去除板面油污，指污及轻微氧化水洗*3清洗板面残留药液及微粒，保持微蚀槽微蚀提升铜面粗糙度，增加铜面表面积和干膜附着力水洗*３清洗微蚀槽后铜面药液及微粒超音波水洗利用超音波振荡清洗板面水洗3 充分清除板面残留物吹干干燥板面,防止氧化3、压膜流程作用板面清洁清洁板面,除去静电中心对位双边整板,使板子中心与干膜贴附贴/压膜一定温度下,压力下将干膜贴在板面上翻板冷却充分冷却,避免影响曝光底片的胀缩收板自动收板至台车4、曝光流程作用自动放板自动放板并保持一定间距板面清洁去除板面灰壁,膜屑等异物定位保证板与底片位置正确曝光利用照相机原理,通过UV光照射及黑白底片的遮挡,使板面遮护膜发生反应,形成聚合与未聚合之干膜,达成影象转移静置待聚合反应完全收板自动收板4.1 干膜的组成:1、粘合剂2、单体3、光引发剂4、增塑剂Photo resist 干膜PET 聚乙烯4.2 底片种类分为棕片和黑片,一般对曝光要求不是很高的板子用的都是棕片,因为黑片的成本较高且夺命较长。

底片上有两种区域,透光区和遮光区,透光区为线路部份,此部份透光后干膜才会得到紫外光的照射,从而起聚合反应.4.3 曝光时：紫外光照光引发剂＋单体聚合体曝光时底片应与板面紧密接触,不可漏光漏气,否则光会产生斜射或散射,会造干膜内层基板底片内层基板未紧密接触,造成光散射5、内层蚀刻E1流程作用放板手动撕掉mylar显像通过适当速度,并利用Naco3分解曝光时未聚合之感光遮护膜,留下聚合干膜用于蚀刻时保护铜面水洗清洗残留鸫液，干膜屑蚀刻2 用氧化铜蚀刻液去除无干膜覆盖的铜面水洗5 清洗残留干板的蚀刻药液去膜去除覆盖在板面的干膜留下所设计的线路及铜面水洗4 彻底清洗板面残留药液与干膜屑烘干使板子无水印防止氧化收板自动收板蚀刻:a. CuCl2酸性蚀刻反应过程之分析铜可以三种氧化状态存在，原子形成Cu°, 蓝色离子的Cu++以及较不常见的亚铜离子Cu+。

金属铜可在铜溶液中被氧化而溶解，见下面反应式（1）Cu°+Cu++→2 Cu+ ------------- (1)在酸性蚀刻的再生系统，就是将Cu+氧化成Cu++,因此使蚀刻液能将更多的金属铜咬蚀掉。

以下是更详细的反应机构的说明。

b. 反应机构直觉的联想，在氯化铜酸性蚀刻液中，Cu++ 及Cu+应是以CuCl2及CuCl存在才对，但事实非完全正确，两者事实上是以和HCl形成的一庞大错化物存在的：Cu° +H2CuCl4 +2HCl →2H2CuCl3 ------------- (2)金属铜铜离子亚铜离子其中H2CuCl4实际是CuCl2+ 2HCl2H2CuCl3实际是2CuCl +4HCl在反应式(2)中可知HCl是消耗品。

即使(2)式已有些复杂，但它仍是以下两个反应式的简式而已。

Cu°+ H2CuCl4→2H2CuCl3 + CuCl (不溶) ---------- (3)CuCl+ 2HCl →2H2CuCl3 (可溶) ---------- (4)式中因产生CuCl沉淀，会阻止蚀刻反应继续发生，但因HCl的存在溶解CuCl，维持了蚀刻的进行。

由此可看出HCl是氯化铜蚀刻中的消耗品，而且是蚀刻速度控制的重要化学品。

虽然增加HCl的浓度往往可加快蚀刻速度，但亦可能发生下述的缺点。

1. 侧蚀(undercut ) 增大，或者etching factor(蚀刻因子)降低。

2. 若补充药液是使用氯化钠，则有可能产生氯气，对人体有害。

3. 有可能因此补充过多的氧化剂(H2O2)，而攻击钛金属。

c.自动监控添加系统. 目前使用CuCl2酸性蚀铜水平设备者,大半都装置Auto dosing设备,以维持蚀铜速率,控制因子有五:1.比重2. HCl3. H2O24. 温度5. 蚀刻速度去膜:剥膜在pcb制程中，有两个step会使用，一是内层线路蚀刻后之D/F剥除，二是外层线路蚀刻前D/F剥除(若外层制作为负片制程)D/F的剥除是一单纯简易的制程，一般皆使用联机水平设备，其使用之化学药液多为NaOH或KOH浓度在1~3%重量比。

注意事项如下：A. 硬化后之干膜在此溶液下部份溶解，部份剥成片状，为维持药液的效果及后水洗能彻底，过滤系统的效能非常重要.B. 有些设备设计了轻刷或超音波搅拌来确保剥膜的彻底，尤其是在外层蚀刻后的剥膜, 线路边被二次铜微微卡住的干膜必须被彻底剥下，以免影响线路品质。

所以也有在溶液中加入BCS帮助溶解，但有违环保，且对人体有害。

C. 有文献指K(钾)会攻击锡，因此外层线路蚀刻前之剥膜液之选择须谨慎评估。

剥膜液为碱性，因此水洗的彻底与否，非常重要，内层之剥膜后有加酸洗中和，也有防铜面氧化而做氧化处理者。

6、I0内层检修主要是检测内层板生产品质，防止不良品流入后制程6.1 冲孔：四层以上的板子须冲孔(是通过设定相应尺寸,用将铆合孔冲出，以便后面制程铆合板子)6.2 AOI检测：四层板含6MIL以上线路要经过AOI全检;AOI利用光学扫描的图象与CAM母板数据对比，检测板子的缺点，位置，再通过CVR进行修补二、LP压合１、棕化/黑化1.1棕化流程作用入料将内层板以一定间距轻放于滚轮上清洁去除板面油脂，残膜及轻微氧化层水洗*3 洗去板面残留剂预浸使板面充分浸润药水，加快反应速度并保持棕化膜棕化*2 通过化学反应在板面形成一层粗糙之有机金属层，该有机金属可增加铜面与PP结合力，并可防止金属层铜面与PP反应，生成水汽而导致压合爆板或分层水洗洗去板面残存棕化药水挤干以吸水海锦滚轮吸掉板面大部分水洗剂利后续吹烘干吹干,烘干去除板面残留余水份，防止压合爆板或分层出料进入配胶房1.2黑化流程作用上料清洁除去板面油污和手指印微蚀除去板面氧化物、杂质等,把反面不平处咬蚀,使板面变得均匀酸浸除去板面氧化层预浸清洁板面,保护黑化槽里的溶液,起活化作用黑化使板面产生黑色的氧化膜,但此膜不耐酸还原抗氧化剂,使不耐酸变成耐酸物,CuO还原成Cu 黑化与棕化的目的都是一样的,都是粗化铜面，板面生成氧化层，棕化与黑化的比较：A. 黑化层因液中存有高碱度而杂有Cu2O,此物容易形成长针状或羽毛状结晶。

此种亚铜之长针在高温下容易折断而大大影响铜与树脂间的附着力,并随流胶而使黑点流散在板中形成电性问题,而且也容易出现水份而形成高热后局部的分层爆板。

棕化层则呈碎石状瘤状结晶贴铜面,其结构紧密无疏孔,与胶片间附着力远超过黑化层,不受高温高压的影响,成为聚亚醯胺多层板必须的制程。

B. 黑化层较厚,经PTH后常会发生粉红圈(Pink ring),这是因PTH中的微蚀或活化或速化液攻入黑化层而将之还原露出原铜色之故。

棕化层则因厚度很薄.较不会生成粉红圈。

内层基板铜箔毛面经锌化处理与底材抓的很牢,但光面的黑化层却容易受酸液之侧攻而现出铜之原色,见图5.2.C. 黑化因结晶较长厚度较厚故其覆盖性比棕化要好,一般铜面的瑕疪较容易盖过去而能得到色泽均匀的外表。

棕化则常因铜面前处理不够完美而出现斑驳不齐的外观,常不为品管人员所认同。

不过处理时间长或温度高一些会比较均匀。

事实上此种外观之不均匀并不会影响其优良之剥离强度(Peel Strength). 一般商品常加有厚度仰制剂(Self-Limiting)及防止红圈之封护剂(Sealer)使能耐酸等,则棕化之性能会更形突出。

2、PP配胶流程作用检数检视棕化板，板面应呈现均匀之红棕色，无露铜，刮伤等，若有以上现象放于一边待重工放板将棕化板放于PP之上，依工单配胶放上PP，并豆夹夹住板边，六层以上板(含)，将棕化板及PP依工单套在治具上打铆针用铆针机将多层板内层打固定收板将豆夹夹好的板子经磅重稳定后的放于台车上，交依工单放下PP六层及以上板将内层板从治具上取下，依工单配好上下PP用豆夹夹住板边，并用磅稳重3、叠合流程作用接料接收叠合房送进之板子叠合按一定的须序，一定的方式叠好一个(由下至上是：钢板-牛皮纸-铜皮-PP-内层板- PP-铜皮-牛皮纸-钢板)出料把叠好的OPEN之板子送于压合区叠板结构各夹层之目的：a. 钢质载盘,盖板(Press plate): 早期为节省成本多用铝板,近年来因板子精密度的提升已渐改成硬化之钢板,供均匀传热用.b. 镜面钢板(Separator plate): 因钢材钢性高, 可防止表层铜箔皱折凹陷.与拆板容易。

钢板使用后，如因刮伤表面，或流胶残留无法去除就应加以研磨。

c.牛皮纸: 因纸质柔软透气的特性，可达到缓冲受压均匀施压的效果,且可防止滑动，因热传系数低可延迟热传、均匀传热之目的。

在高温下操作，牛皮纸逐渐失去透气的特性,使用三次后就应更换。

4、LP压合流程作用接料接收叠合送出的板子放上层牛皮纸放置上层牛皮纸，钢板作为缓冲作用，使温度与压力均匀传入板中盖上盖板自动加上盖板送出料架把组合好之板送至上料架，准备送至热压机压合送出热压机进入热压机，在一定温度，压力下使叠好之板固定成型送冷压机进入冷压机，在一定压力下，使固定成型的板子缓慢降温，消除热应力送出料架泠压完之后送到出料架，准备拆板去盖板拆板板子运到拆板台车上，自动把钢板和板子分开送PN 拆完板把板子运到PN，进行压合后处理5、PN压合后处理流程作用割铜皮分割排版好板子，使板子相互分离X-ray钻孔用X-ary自动冲靶机冲出LH孔及防呆孔(通过X光照射透过铜找到板内LH孔打靶标，自动找到三个孔钻透防呆孔)成型机捞边捞去板边之流胶块，使板边结整齐磨板边磨掉板边尖锐之棱角，防止板子相磨擦造成刮伤上板自动磨边调整一定宽度后，磨去板子两边棱角转向旋转90度磨边水洗用水洗洗掉磨完边后之灰尘及杂物吹干把板子表面吹干测板厚度用计算机测试板厚度是否合格烘干在一定温度下使板子表面干燥出料自动吸取板子下线至台车上三、D1钻孔1、D1钻孔流程作用上PIN 固定待钻板和木垫板(通过气压做功，PIN导入板子的PIN孔以达到提高生产效率，和在钻孔机台面固定板的目的，板子须放上木垫及铝板，防止刮伤板面，缓冲作用，以便均匀2、D1看板钻头准备按表头配钻钻孔前机台准备设置钻孔参数上料把待钻孔板放于机台上钻孔按PE提供的程序钻孔下架钻好的板子下架退PIN 把木板和铝板通过气压做功，把PIN孔冲掉，达到木板与铝板分开检板对底片检查有无漏钻，多钻，孔径大小是否正确3、DB磨刷流程作用放板台车上自动放板，保持间距超音波清除钻孔时板面之孔内粉屑，异物水洗 4 用纯水洗净板面干燥四、PTH/C1一次铜流程作用上料紧挨在一起但不可叠板，使电流均匀膨松55# 通过膨松剂将钻孔后产生的树脂胶渣结构软化,有利于高锰酸钾咬蚀,降低表面张力高锰酸钾62#63# 打断树脂之键结,咬蚀板面及孔内树脂, 达到去除孔壁胶渣及粗化孔壁的目的中和54# 清洗板面,清洁51# 把板面带有负电子洗成正电子,清洁板面微蚀47# 使铜表面粗化,有利于铜与铜的结合力酸浸44# 去除以前槽内的残留药液预浸41# 维持Cl–浓度,避免杂质带入活化活化40# Pb+附着在树脂表面,进行化铜速化36# Pb胶体去除,使其成为Pb+,具有活性,铜可以沉积上去化学铜28-33# 利用化学的方法使板子的孔内沉积上一层铜酸洗25# 清洁板面,并对铜面进行粗化,使之更好进行电镀铜镀铜19#-24# 整板镀铜,加厚板子铜面厚度抗氧化15# 防止板子表面氧化下料3# 电镀完的板进行下架剥挂架11#12# 板子镀完铜后挂架及夹头上同样会镀上一层铜,此时应剥除挂架及夹头上所镀上的铜,然后才可以再上板进行后续作业风刀8# 对挂架进行烘干五、S2外层线路1、外层线路前处理流程作用放板水平放板酸洗清除板面油污，氧化物水洗清洗板面残留药液及微粒磨刷增加面粗糙度，增加表面积和附着力超音波利用超音波振荡清洗孔内及板面杂物水洗充分清除板面残留物烘干干燥板面，防止氧化2、压膜清洁清洁板面，除静电中心对位双边整板，使板子中心与干膜的中心对齐,贴膜后干膜刮伤到板子左右距离相同压膜在一定温度下，压力下，将感旋光性干膜贴在板面上暂存翻板板子翻板时得到一定的冷却，静置一段时间3、曝光流程作用放板清洁清洁板子，减少曝光脏点，造成短断路曝光用照相机原理,通过UV照射及黑白底片的遮挡,使板面遮护膜发生反应,形成聚合与未聚合之干膜,达成影象转移收板4、显影流程作用撕Mylar 把板子保护膜撕掉显影*2 利用NaCO3水溶液分解曝光时未聚合之干膜水洗*4 清洁板面药液和污垢，防止氧化干燥烘干板面六、SP二次铜流程作用上板1#2#去油脂16# 通过酸性清洁的微蚀作用，增加铜面粗糙及其净度同时清除干渣，确保铜层间的附着力微蚀19# 清除干膜渣的促进剂,,而微蚀的蚀刻率可由温度、时间、成份于操作时控制,不能太深或太少酸浸24# 增加镀层之间的结合力镀铜25-35# 利用电解原理，在外加电流作用下，通过酸性镀铜液使阳极铜球溶解并沉积于待电镀的阴极PCB板上，同时由于铜加剂的作用，使得镀层均匀致密光亮(增加线路铜厚,达到一定的阴值)酸浸15# 增加镀层之间的结合力镀锡铅13#14# 在线路及铜面上镀上一层锡铅,是为了后续蚀刻时用来保护线路的,是一种蚀刻阻剂下板3# 电镀完的板子进行下架剥挂架10# 剥除挂架及夹头上的铜与锡铅风刀对挂架进行烘干七、E2外层蚀刻流程作用进板水平进板,并保持一定距离去膜利用NaOH剥除板面已聚合之干膜,露出需蚀刻的铜面,留下所设计之线路和铜面高压去膜彻底清除残留于板面的膜屑蚀刻*2 按溶液的咬蚀铜原理,将去膜后显露出的一次铜和底铜咬蚀掉,留下所需之线路铜面新液洗浓度比蚀刻液低,轻微的将残留铜去除,可以回收蚀刻液钝化清洗板面残留的钯离子剥铅锡*2 将蚀刻完的PCB板上锡铅剥除，露出铜面及线路,即而得到的外层铜箔板收板水平收板,板间隔PP纸,防止板面刮伤八、I2外层检板对线路己成型的半成品进行AOI检测及外观目视检验，主要缺点是外层。