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1、1,Elec & Eltek PCB Division,外层部分,一般线路板制作流程知识,2,外层制作流程 利用已完成的内层工序板料基材，进行钻孔并贯通内层线路，电镀铜层互连及加厚，图形蚀刻，铜面保护等工序，以及相关的可靠性测试，成品测试，检验后完成整个外层制作流程。,第五部分：外层制作原理阐述,3,钻孔（Drilling),除胶渣/孔内沉铜（PTH),全板电镀（Panel plating),图像转移（Image transter),图形电镀（Pattern plating),线路蚀刻（Circuitry etching),防焊油丝印（Solder mask),表面处理-金/银/锡（surfa
2、ce treatment),外形轮廓加工（profiling),最后品质控制（F.Q.C),第五部分：外层制作原理阐述,外层制作流程：,4,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),1.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。 2.实现层与层间的导通，以及将来的元件插焊。 3.为后工序的加工做出定位或对位孔。,钻孔目的：,5,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔流程（Drilling),6,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔,钻带发放,翻磨钻咀,钻带发放：按照客户的要求，编写钻孔的程序，为钻孔的操作提供依据。,钻孔：通过钻带的资料，选取要求的钻咀，按叠数的规定进
3、行。,翻磨钻咀：通过分度导磨或超声波洗涤的磨削作用，将已钝的钻咀重新研磨至符合要求的规格，再应用于生产。,钻孔基本流程（Drilling),7,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),钻孔使用的物料：,每叠板的块数主要取决于板的层数，板的厚度、钻机类 型、最小钻咀的直径以及板的内层特性（如HWTC）等。,叠板块数PL/STR ：,8,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),钻咀的使用：,9,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),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轴坐标及Z轴坐
4、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。,机械钻机的工作原理：,10,第五部分：外层制作原理阐述,钻孔工序（Drilling),镭射钻孔: UV钻孔，CO2钻孔,(主要针对盲孔工艺的制作流程),成孔的其他常用方法：,11,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,磨板,除胶渣,孔沉铜,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。,孔沉铜：通过钯媒体的作用下，在孔壁上将铜离子还原为铜，起到导通各铜层的作用。,全板电镀：全板电镀是作为化学铜层的加厚层，增加导电层的导电性。,全板电镀,除胶渣：在自动系统及药液作用下，将
5、钻孔过程产生的孔壁胶质体清除，使之粗化及洁净。,12,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,机械磨板,超声波清洗,高压水洗,机械磨板：在机械磨刷的状态下，去除板材表面的氧化层及钻孔毛刺。,高压水洗：利用高压水往复运动冲洗板面及孔，使粘附较牢固的颗粒粉尘在水 压的作用下被有效地清洗，水洗压力在60100bar之间。,烘干：将磨刷后的层压板用冷风与热风吹干后，在下流程开始前存放时，不会被氧化， 同时可为检孔流程作准备。,烘干,超声波清洗： 使用超声波孔内得到充分清洗，孔内铜粉及粘附性颗粒得以清除。,磨板流程：,13,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,除胶渣流程：,1
6、4,除胶渣属于孔壁凹蚀处理（Etch back），印制板在钻孔时产生瞬时高温，而环氧玻璃基材（主要是FR-4）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（Epoxy Smear），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。,除胶渣作用：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,15,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,孔沉铜流程：,16,垂直化学沉铜工艺 （如，I期PTH） 水平直接电镀工艺,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,PTH的两种工艺：,17,
7、化学沉铜（Electroless Copper Deposition），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Cu2+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。,孔沉铜作用：,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,18,全板电镀是作为化学铜层的加厚层，一般化学镀铜层 为0.02-0.1mil而全板电镀则是0.3-0.6mil在直接电镀中全板用作增加导电层的导电性。,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/全板电镀工序,全板电镀：,19,第五部分：外层制作原理阐述,孔内沉铜/
8、全板电镀工序,全板电镀流程：,水洗,镀铜,酸洗,后处理,其中后处理为微蚀或火山灰磨板，其主要作用是对板的表面进行清洁及粗化处理，以适合下工序对板面的要求。,20,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),显影,曝光,菲林制作,退膜,蚀刻,板面处理,贴干膜,图形电镀,褪锡,整体流程：,21,第五部分：外层制作原理阐述,前处理工序（Surface Pre-Treatment),定义：将镀后铜面机械粗化及超声波孔内清洁，便于之后工序的干膜有效地附着在铜面上。,超声波水洗,水洗+火山灰,酸洗,热风吹干,超声波水洗：提升孔内清洁能力及效果。,水洗+火山灰：粗化板面及孔内清洁。
9、,酸洗：除油脂及减少铜面的氧化。,热风吹干：将板面吹干。,（+水洗）,（+水洗）,22,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),辘膜（贴干膜）,菲林制作,菲林检查,曝光,辘膜：以热贴的方式将干膜贴附在板铜面上。,菲林制作：根据客户的要求，将线路图形plot在菲林（底片）上，并进行检查后投入生产。,菲林检查：检查菲林上的杂质或漏洞，避免影像转移出误。,曝光：利用紫外光的能量，使干膜中的光敏物质进行光化学反应，以达到选择性局部桥架硬化的效果，而完成影像转移的目的。,定义：利用感光材料，将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工艺步骤，达至所需铜面线路图形。,23,第五部
10、分：外层制作原理阐述,影像转移过程图例,贴膜,曝光,显影,蚀刻,褪锡,图电,褪膜,24,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),显影,蚀刻,褪锡,显影：通过药水碳酸钠的作用下，将未曝光部分的干膜溶解并冲洗后，留下感光的部分。,蚀刻：是将未曝光的露铜部份面蚀刻掉。,褪锡：是通过较高浓度的褪锡水将保护线路铜面的锡层去掉。,图形电镀,图形电镀：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 。,25,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),图形电镀的作用： 将合格的，已完成干菲林图形转移工
11、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.,26,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),图形电镀的流程：,27,褪膜的原理： 是通过较高浓度的NaOH（1-4%）将保护线路铜面的菲林溶解并清洗掉。,Mn+：Li+，Na+，k+，Ca+ Ki：扩散速度常数 （KaKb干膜碎片小） （KaKb干膜碎片大） 扩散速度：K+Na+,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),28,外层蚀刻的作用： 是将露铜的铜面蚀刻掉，被锡覆盖的铜面被保留。,外层蚀刻的原理：,第五部分：外层制
12、作原理阐述,影像转移（Image transter), Cu2+4 NH3+2Cl- Cu（NH3）4Cl2 Cu （NH3）4Cl2+Cu 2 Cu（NH3）2Cl 2 Cu（NH3）2Cl+2 NH4Cl+1/2O2 Cu（ NH3）4Cl2+H2O 蚀刻反应实质就是铜离子的氧化还原反应： Cu2+ +Cu 2 Cu1+,29,蚀刻因子的表述： 蚀铜除了要做正面向下的溶蚀（Downcut)之外，蚀液也会攻击线路两侧无保护的腰面，称之为侧蚀，经常造成如蘑菇般的蚀刻缺陷，即为蚀刻品质的一种指标（Etch Factor)。,Etch Factor: r=2H/(D-A),第五部分：外层制作原理阐
13、述,影像转移（Image transter),A,D,H,覆锡,铜层+全电层,基材,图电层,30,褪锡的原理：,第五部分：外层制作原理阐述,影像转移（Image transter),锡与褪锡水中HNO3反应，生成Sn（NO3）2，反应式： Sn+2HNO3 Sn（NO3）2+NO2,31,丝印也叫防焊或阻焊，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。,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),丝印的表述：,32,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),丝网印刷（Screen Print) ：,在已有负性图案的
14、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（Curtain Coating) ：,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。,33,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),喷涂印刷（Spray Coating) ：,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（In-Line)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
15、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。,34,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),丝印流程(Process flow) ：,35,第五部分：外层制作原理阐述,显影,曝光,丝印,UV紫外,UV紫外：使印由进一步的表面固化。,显影：通过药水碳酸钠的作用下，将未曝光部分的干膜溶解并冲洗后，留下感光的部分。,板面处理：通过酸洗，除油，清除铜面的氧化。,字符：按客户要求、印刷指定的零件符号。,丝印（Solder Mask),板面处理,低温锔,字符,高温锔,丝印：通过印机的作用，涂刮上印油于板面保护PCB表面的线路。,
16、低温锔：通过锔炉的处理，将印油进行半固化的状态。,曝光：利用紫外光的作用，使干膜中的光敏物质进行光化学反应，以达到选择性局部硬化的效果，而完成影像转移目的。,高温锔：将绿油硬化、烘干 。,36,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),网纱工具的制作：,丝印网版 制网流程：,37,将湿绿油内的溶剂蒸发掉，板面绿油初步硬化，为准备曝光提供条件。,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),低温锔板：,低温锔板方法：,采用隧道锔炉的方式。温度一般设定在7075度。,38,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),操作区间温、湿度控制：温度-202
17、; 湿度50-60%.,操作间温、湿度控制很重要，温度低于18搅好的绿油粘度会越来越低，高于22。网上的绿油极易风干，给印板造成困难，而且板面也极易氧化。湿度低于50%时，绿油易干网；而当湿度高于60%时，绿油粘度越来越低，难以控制。,39,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),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。,曝光（Exposure） ：,曝光的要求 ：,每种绿油有不同的曝光能量及时间要求，一般由21格曝光尺进行检验 Z26K7-9格 EMP110-139
18、99-12格 SD-24678-10格 PSR4000MP10-12格,40,通过Na2CO3（1.0%)溶解的作用下，未曝光部分的感光材料发生聚合反应。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。,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),冲板显影（Developing） ：,冲板显影的主要测试项目 ：,显影露铜点的测试。一般范围：5060%,41,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),UV 固化（UV Bumping） ：,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
19、。,UV 固化主要控制项目：,光的能量大小，速度。,42,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),字符印刷（Component mark） ：,按照客户要求在指定区域印制元件符号和说明。,字符印刷控制要素 ：,对位准确度。 丝印前应仔细检查网，以避免定位漏油或漏印。,43,将绿油硬化、烘干。,第五部分：外层制作原理阐述,丝印（Solder Mask),高温终锔（Thermal curing） ：,高温终锔控制要素：,硬度：铅笔测试应在5H以上为正常。,44,沉镍金也叫无电镍金或沉镍浸金Electroless Nickel Immersion Gold。 是指在PCB裸铜表面
20、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。,第五部分：外层制作原理阐述,沉镍金工艺,沉镍金定义：,45,第五部分：外层制作原理阐述,沉镍金工艺,沉镍金基本流程：,46,活化,预浸,除油,化学镀镍,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。,活化：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。,沉金：是指在活性镍表面通过化学置换 反应沉积薄金。,微蚀,沉金,除油：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。,微蚀：酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微 粗糙化，
21、增加铜与化学镍层的密着性。,预浸：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。,第五部分：外层制作原理阐述,沉镍金工序,47,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0.1m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。,第五部分：外层制作原理阐述,沉镍金工序,沉镍金工艺特性：,48,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
22、。,第五部分：外层制作原理阐述,喷锡工序,喷锡工艺：,49,(1) 热风整平可分为两种： a、垂直式 b、水平式 (2) 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,第五部分：外层制作原理阐述,喷锡工序,喷锡方式：,50,第五部分：外层制作原理阐述,喷锡工序,喷锡基本流程：,喷 锡,后处理,前处理,松香涂覆,干板,（微蚀）,（清洗）,（预涂）,预 热,（预涂）,51,第五部分：外层制作原理阐述,喷锡工序,后处理,喷锡,前处理,干板,干板：热风吹干。,后处理：通过热水刷洗，毛辘擦洗，循环水洗。,预热及松香涂覆,前处理：主要起清洁、 微蚀的作用。,预热及松香涂覆：预热后涂
23、抹松香助焊。,喷锡：高温高压的作用下，风刀的平均喷涂。,52,第五部分：外层制作原理阐述,沉锡工艺,沉锡：,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。,53,第五部分：外层制作原理阐述,沉锡工艺,沉锡基本流程：,水洗,除油,水洗,沉锡,水洗,干板,微蚀,54,沉锡,除油,干板,干板：热风吹干。,微蚀,除油：主要起清洁铜面的作用。,微蚀：主要起粗化铜面的作用。,沉锡：通过化学作用，沉上锡层。,第五部分：外层制作原理阐述,沉锡工艺,+水洗,+水洗,+水洗,55,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。,第五部分：外层制作原理阐述,外形加工工艺,外形
24、加工：,56,第五部分：外层制作原理阐述,外形加工工艺,外形加工工艺流程：,锣板或啤板,资料确认,检查,清洗,干板,定位孔,V坑,斜边,57,100% E-Test,Entek,100% Visual,PSA,Warp inspection,Packaging,分板,Fail,查障(T.S),After rework,Cant rework,Rework,After rework,Cant rework,Can rework,After rework,Scrap,Fail,Pass,Qremark,Pass,Pass,Pass,Pass,Tremark,Fail,Fail,Rework,成品仓,Baking,False,补线或 挑短路,Delete T remark,Cant rework,与E-Test有关的问题,外观问题,第五部分：外层制作原理阐述,最后品质检查（FQC),最后品质检查工序流程：,58,第五部分：外层制作原理阐述,完成整个制作过程的的PCB板。,59,Thanks！,