PCB印制电路板成型过程分析 毕业论文.doc

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1、i PCB 印制电路板成型过程分析印制电路板成型过程分析 目目 录录 摘摘 要要 .1 第一章第一章 PCB 现状和概述现状和概述 2 1.1 PCB 硬板发展.2 1.2 PCB 软板发展.3 1.3 PCB 的发展史.4 1.4 PCB 的设计.4 1.5 PCB 的分类.5 1.6 本论文工作内容 .6 第二章第二章 PCB 的构造和作用的构造和作用 .8 2.1 PCB 的构造.8 2.2 PCB 的部件.8 2.3 PCB 的作用.9 第三章第三章 PCBPCB 制作流程的准备制作流程的准备 .11 3.1 PCB 的层别.11 3.2 内层板生产步骤.11 第四章第四章 内内/外层

2、线路成型段外层线路成型段 13 4.1 压合 .13 4.2 钻孔.15 4.3 镀铜 .16 4.4 外层线路板成型段 .16 第五章第五章 多层板后续流程多层板后续流程 .19 5.1 防焊制程目的 .19 5.2 文字.20 5.3 加工.20 5.4 成型.21 结结 束束 语语 .23 致致 谢谢 .24 参考文献参考文献 .25 1 摘 要 PCB 是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，计算器， 大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它 们之间电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因 素是该产

3、品的印制板的设计、文件编制的制造。 PCB 的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地， 以组成一个具特定功能的模块或成品。所以 PCB 在整个电子产品中，扮演了整合连结总 其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是 PCB。 PCB 制造行业作为电子信息行业的上游行业，近两年受消费类电子尤其是手机、PC 等的拉动，国际和国内的 PCB 行业都进入了景气上升阶段，未来随着 3G 手机的应用和数 字电视销量的迅猛增长，PCB 行业的景气度将进一步高涨。 所以，PCB 制造行业的发展前景将不可估量！ 关键字：电子部件；关键字：电子部件； PCBP

4、CB 组件；成型部件组件；成型部件 2 第一章 PCB 现状和概述 1.11.1 PCBPCB 硬板发展硬板发展 近年来，我国 PCB 工业每年以 15%以上的高速度发展，已跨进世界 PCB 大国之列。伴 随着印制电路产品发展，要求有新的材料、新的工艺技术和新的设备。我国印制电器材 料工业在扩大产量的同时，更要注重于提高性能和质量；印制电路专用设备工业不再是 低水平的仿造，而是向生产自动化、精密度、多功能、现代化设备发展。PCB 生产集世界 高新科技于一体，印制电路生产技术会采用液态感光成像、直接电镀、脉冲电镀、积层 多层板等新工艺。 在生产过程中还必须更加重视可持续性发展，减少“三废”的产生

5、。在未来，由于 新材料、新设备和新工艺的采用，将实现印制电路板生产的低成本、高效率、少污染、 高品质的目标。 我国内地 PCB 生产企业目前分布如下：东北 3%，华北 12%，西北 3%，西南 9%，华东 27%，华南 42%，中南 4%。PCB 材料企业分布情况则是：东北 8%，华北 18%，西北 3%，西 南 7%，华东 33%，华南 25%，中南 6%。 近几年，我国在 PCB 的产量、产值方面，合资企业尤其是外商独资企业的比重越来 越大。另一方面，占国内 PCB 工业很大比例的国有企业、民营企业，无论在生产规模、 技术水平，还是在管理水平等方面，与先进的 PCB 国家和地区相比，还有相

6、当的差距。 即使在国内，与合资企业尤其是外商独资企业相比，其经营状态也是十分严峻的。生产 设备、检测手段、计算机管理、员工技术掌握和市场竞争意识上都存在着很大的不平衡。 这些不平衡的产生，一是源于我国老企业的体制和发展历史；二是新老企业受政策影响 不同；三是基础工业的落后，其专用设备制造和原辅材料，尤其是辅料、化工材料方面 的差距日显突出。 人士称，PCB 业若想迅速发展，必须克服此种不平衡，从企业自身的经营管理抓起， 提高技术水平。 FPC:即软性印刷电路板（Flexible Printed Circuit）的简称，相对于硬式电路板， 软板材质特性为可挠性，且具有容易转折、重量轻、厚度薄等优

7、点，因此经常应用于需 要轻薄设计或可动式机构设计的产品，如手机、笔记型计算机、显示器、消费性电子产 品、触控面板及 IC 构装等。 3 1.21.2 PCBPCB 软板发展软板发展 软板产品构造上由软性铜箔基板（FCCL）和软性绝缘层(常用 PI 或 PET)以接着剂 （胶）贴附后压合而成，并可依客户要求贴附补强板或安装连接器等附件藉以扩大业务 范围或提供客户较完整服务，因此，从购入铜箔、软性铜箔基板、PI 等原材料开始，至 Assembly 制程为止，即为软板产业大致范畴。 2006 年 10 月全球软板出货量同比增加 26.4%，订货量同比减少 8.7%。截止到 2006 年 10 月全球

8、软板出货量同比增加 8.3%，订货量同比下降 6.5%。从 2006 年 1-10 月全球 硬板与软板出货量同比增长情况来看，软板在 2-7 月间降幅明显，而 8、9、10 月均保持 了 25%左右的同比增速，相对而言硬板市场相对走势平稳一些。 2005 年世界 PCB 市场规模约 420 亿美元，其中日本产值 113 亿美元，仍然居于世界第一 位。中国 PCB 产业近年来一直保持高速增长，2003 年产值 60 亿美元、2004 年产值 81.5 亿美元、2005 年产值已高达 108.3 亿美元，仅次于日本，预计 2006 年中国 PCB 产值将超 过 120 亿美元。目前全世界约有 PC

9、B 企业 2800 家，其中中国大陆约 1200 家。世界知名 的 PCB 生产企业中的绝大部分已在中国建立了生产基地并正在积极扩展。预计近几年内， 中国仍然是世界 PCB 生产企业投资与转移的重要目的地。2005 年中国 PCB 产量突破 1 亿 1 千万平方米，其中多层板占了将近一半，中国 PCB 的产品结构正逐步向高多层、HDI 等 高档产品快速发展。 在手机用软板方面将会朝两极化发展，一部份将朝多层软板或软硬板设计，以达到 容纳最大数据传输量和提升组装质量目的；另一类则运用于中低阶手机，软板舍弃多层 板和软硬板设计，改由单面或是双面软板取代以达到低成本目的，因此若手机厂商能有 效以中低

10、阶手机切入市场，将有助于单面及双面软板市场提升。 软板行业发展方向主要有 3 个大方向： 1. 采用 2L FCCL 的软板；目前阻止 2L FCCL 大规模应用的绊脚石就是价格，这主要 是因为 2L FCCL 供不应求，厂家毛利高导致的，一旦价格竞争开始，出货量会进一步扩 大，价格会快速下滑。虽然很多人认为 3L FCCL 还会占主流，但是我们认为，市场会比 想象中走的快得多。 2. 软硬板，得益于滑盖和旋转手机的大量涌现，同时韩国厂家的大力推动，软硬板 成为韩国厂家热捧的对象。国内大多数软板企业没有硬板的经验，软硬板对这些厂家是 个挑战。 3. 高密度软板，3G 时代的到来，手机的配线密度

11、进一步增加。传统密度的软板已经 不够用。 PCB 概述：PCB 即 Printed Circuit Board 的简写，中文名称为印制电路板，又称印 刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电 气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。 4 1.31.3 PCBPCB 的发展史的发展史 印制电路板的发明者是奥地利人保罗爱斯勒（Paul Eisler） ，他于 1936 年在一个 收音机装置内采用了印刷电路板。1943 年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。 1948 年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自 20 世纪 50 年

12、代中期起，印刷电路版 技术才开始被广泛采用。 在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在， 电路面包板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对 统治的地位。 印制电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过，1947 年美国航空局和美国标 准局发起了印制电路首次技术讨论会，当时列出了 26 种不同的印制电路制造方法。并归 纳为六类:涂料法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法和粉压法。当时这些方法 都未能实现大规模工业化生产，直到五十的年代初期，由于铜箔和层压板的粘合问题得 到解决，覆铜层压板性能稳定可靠，并实现了大规模工业化生产，铜

13、箔蚀刻法，成为印 制板制造技术的主流，一直发展至今。 六十年代，孔金属化双面印制和多层印制板实现了大规模生产，七十年代收于大规 模集成电路和电子计算机和迅速发展，八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技 术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步，一批新材料、新设备、新测试仪器相 继涌现。印制电路生产动手术进一步向高密度，细导线，多层，高可靠性、低成本和自 动化连续生产的方向发展。 我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制。六十年代中自力更生地开发了我国 的覆箔板基材，使铜箔蚀刻法成为我国 PCB 生产的主导工艺。六十年代已能大批量地生 产单面板，小批量生产双面金属化孔印制 ，并在少数几个单

14、位开始研制多层板。七十年 代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺，但由于受到各种干扰，印制电路专用材料和专用 设备没有及时跟上，整个生产技术水平落后于国外先进水平。到了八十年代，由于改革、 开放政策的批引，不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制 板生产线，而且经过十多年消化、吸收，较快地提高了我国印制电路生产技术水平。 1.41.4 PCBPCB 的设计的设计 PCB 的实际制造过程是在 PCB 工厂里完成的，工厂是不管设计的，设计工作由专门的 公司进行，它们的设计结果叫做原理图，原理图再由专业的布线公司进行线路图的设计， 得到的线路图就被交到 PCB 工厂制作。工厂的任务就是

15、将工作站中的线路图变成现实中 的实物板。 印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电 5 路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子组件的优化布局、金 属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生 产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版 图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。 1.51.5 PCBPCB 的分类的分类 1.以材质分 有机材质：酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、 Polyimide、BT/Epoxy 等皆属之。 无机材质：铝、Copper-invar-copper

16、、ceramic 等皆属之。主要取其散热功能, 在 最基本的 PCB 上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其 中一面，所以我们就称这种 PCB 叫作单面板（Single-sided） 。因为单面板在设计线路上 有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径） ，所以只有早 期的电路才使用这类的板子。 2.品软硬区分在最基本的 PCB 上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。 因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种 PCB 叫作单面板（Single-sided） 。因为 单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕

17、独自 的路径） ，所以只有早期的电路才使用这类的板子。 硬板 Rigid PCB，软板 Flexible PCB, 图 1.1 PCB 分类板 6 1.61.6本论文工作内容本论文工作内容 PCB 的制造过程由玻璃环氧树脂（Glass Epoxy）或类似材质制成的基板开始。 1影像（成形导线制作） 制作的第一步是建立出零件间联机的布线。我们采用 负片转印（Subtractive transfer）方式将工作底片表现在金属导体上。这项技巧是将 整个表面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消除。追加式转印（Additive Pattern transfer）是另一种比较少人使用的方式，这是只在需

18、要的地方敷上铜线的方 法，不过我们在这里就不多谈了。如果制作的是双面板，那么 PCB 的基板两面都会铺上 铜箔，如果制作的是多层板，接下来的步骤则会将这些板子黏在一起。接下来的流程图， 介绍了导线如何焊在基板上。 2.光阻剂（positive photoresist）是由感光剂制成的，它在照明下会溶解（负光 阻剂则是如果没有经过照明就会分解） 。有很多方式可以处理铜表面的光阻剂，不过最普 遍的方式，是将它加热，并在含有光阻剂的表面上滚动（称作干膜光阻剂） 。它也可以用 液态的方式喷在上头，不过干膜式提供比较高的分辨率，也可以制作出比较细的导线。 遮光罩只是一个制造中 PCB 层的模板。在 PC

19、B 板上的光阻剂经过 UV 光曝光之前，覆盖在 上面的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光（假设用的是正光阻剂） 。这些被光阻 剂盖住的地方，将会变成布线。在光阻剂显影之后，要蚀刻的其它的裸铜部份。蚀刻过 程可以将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上。一般用作蚀刻溶剂的有，氯化 铁（Ferric Chloride） ，碱性氨（Alkaline Ammonia） ，硫酸加过氧化氢（Sulfuric Acid + Hydrogen Peroxide） ，和氯化铜（Cupric Chloride）等。蚀刻结束后将剩下的 光阻剂去除掉。这称作脱膜（Stripping）程序。 3 .孔与电镀 如果

20、制作的是多层 PCB 板，并且里头包含埋孔或是盲孔的话，每一层 板子在黏合前必须要先钻孔与电镀。如果不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。 在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔璧里头必须经过电镀（镀通孔技术，Plated- Through-Hole technology，PTH） 。在孔璧内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能 够彼此连接。在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。这是因为树脂环氧物在加热后 会产生一些化学变化，而它会覆盖住内部 PCB 层，所以要先清掉。清除与电镀动作都会 在化学制程中完成。 4 .层 PCB 压合各单片层必须要压合才能制造出多层板。压合动作包括在各层间加入

21、绝缘层，以及将彼此黏牢等。如果有透过好几层的导孔，那么每层都必须要重复处理。 多层板的外侧两面上的布线，则通常在多层板压合后才处理。 5.处理阻焊层、网版印刷面和金手指部份电镀 接下来将阻焊漆覆盖在最外层的布线 上，这样一来布线就不会接触到电镀部份外了。网版印刷面则印在其上，以标示各零件 7 的位置，它不能够覆盖在任何布线或是金手指上，不然可能会减低可焊性或是电流连接 的稳定性。金手指部份通常会镀上金，这样在插入扩充槽时，才能确保高品质的电流连 接。 6.测试。测试 PCB 是否有短路或是断路的状况，可以使用光学或电子方式测试。光 学方式采用扫描以找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪（F

22、lying-Probe）来 检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容易侦测到 导体间不正确空隙的问题。零件安装与焊接 7.与焊接各零件了。无论是 THT 与 SMT 零件都利用机器设备来安装放置在 PCB 上。 电子基础产品是电子信息产品产业链中十分重要的一环，也是关系到我国电子强国战略 目标能否实现的重要领域之一，对国民经济的发展和国家安全具有十分重要的战略意义。 PCB 产业既是电子基础产品的重要部分，又是各种电子整机产品组装过程的一部分，在产 业链中起着承上启下，至关重要的作用。 目前硬板及软板在境外生产均有一定的比重，而载板境外生产的比重则是相当低， 不到一

23、成。针对台湾境内生产载板的厂商，预计接下来的几年其会扩大载板的业务比重， 而将其它产线外移，甚至接下来也会有部份厂商会将较低阶的载板外移至境外生产。进 一步分析境内硬板各项产品别比重，以 4-8 层板约占四成为最大，其次为 HDI 板、双面 板、单面板以及 10 层以上板。境内生产硬板规模较大的厂商，近年持续进行境内及境外 产能重配置，持续调整其在境内产线，扩大载板比重，减少传统 PCB 比重；规模中型的 厂商，境外产能于近二年开出，初期其将较低阶单面板及双面板产线部份外移，未来预 计此部份产线其会大量外移，境内比重会再大幅减少，甚至目前境内生产单面板厂商己 大幅减少，境内目前主要单面板产量多

24、集中于少数几家厂商。 在全行业的共同努力下，2004 年我国 PCB 总产值达到 81.5 亿美元，同比增长 35%，已占到世界 产值的 21%，成为全球第二大生产国，这是一个非常了不起的成绩，但是，我们同时也必须清醒地认 识到，面对飞速发展的国内外市场，我们还存在着不小的差距。2004 年我国 PCB 的进出口贸易逆差 12.50 亿美元,逆差额位居电子元件领域的第四位;我们 PCB 产品普遍挡次偏低,竞争力较差;我国 PCB 领 域的产业链建设滞后,专用设备和材料不能满足技术改造的需要展望未来,任重道远,在刚刚进入“十 一五“的时候.全面的分析我国 PCB 产业所面临的市场趋势和技术发展趋

25、势,认真地总结经验教训,找准 行业发展的重点,对在今后一段时间内加速发展我国 PCB 产业是十分重要的. 8 第二章 PCB 的构造和作用 2.12.1 PCBPCB 的构造的构造 PCB 几乎会出现在每一种电子设备当中。它是所有电子设备的载体，计算机内部到处 都有 PCB 的身影，从主板、显卡、声卡到内存载板、CPU 载板再到硬盘控制电路板、光 驱控制电路板等。小到日常生活中的家用电器、手机、PDA、数码相机，大到车载电子设 备，飞机上使用的航空电子产品、卫星火箭上高可 X 性电子设备。 PCB 的制作总体来说有三个过程：第一，生产工具(Tooling)的准备；第二，具体生 产过程；第三，品

26、质检验(VI、电测)。但无论是生产加工，还是品质控制都是围绕生产 过程进行的，PCB 板的原始物料是覆铜基板，简称基板。基板是两面有铜的树脂板。现在 最常用的板材代号是 FR-4。FR-4 主要用于计算机、通讯设备等档次的电子产品。对板材 的要求：一是耐燃性，二是 Tg 点，三是介电常数。电路板必须耐燃，在一定温度下不能 燃烧，只能软化。这时的温度点就叫做玻璃态转化温度(Tg 点)，这个值关系到 PCB 板的 尺寸安定性。在高阶应用中，客户有时会对板材的 Tg 点进行规定。介电常数是一个描述 物质电特性的量，在高频线路中，信号的介质损失(PL)与基板材料有关，具体而言与介 质的介电常数的平方根

27、成正比。介质损失大，则吸收高频信号、转变为热的作用就越大， 导致不能有效地传送信号。 除 FR-4 树脂基板外，在诸如电视、收音机等较为简单的应用中酚醛纸质基板用得也 很多。如图 2.1 所示 PCB 的构造 图 2.1 PCB 的构造 2.22.2 PCBPCB 的部件的部件 印制板从单层发展到双面、多层和挠性，并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不 断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减轻成本、提高性能，使 得印制板在未来电子设备地发展工程中，仍然保持强大的生命力。 印制板技术水平的标志： 9 印制板的技术水平的标志对于双面和多层孔金属化印制板而言：既是以大批量生产的双 面

28、金属化印制板，在 2.50 或 2.54mm 标准网格交点上的两个焊盘之间 ，能布设导线的根 数作为标志。 在两个焊盘之间布设一根导线，为低密度印制板，其导线宽度大于 0.3mm。在两个焊 盘之间布设两根导线，为中密度印制板，其导线宽度约为 0.2mm。在两个焊盘之间布设三 根导线，为高密度印制板，其导线宽度约为 0. 1-0.15mm。在两个焊盘之间布设四根导线， 可算超高密度印制板，线宽为 0.05-0.08mm。 国外曾有杂志介绍了在两个焊盘之间可布设五根导线的印制板。 于多层板来说，还应以孔径大小，层数多少作为综合衡量标志。 述国内外对未来印制板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的，

29、即向高密度， 高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展， 在生产上同时向提高生产率，降低成本，减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。 印制电路的技术发展水平，一般以印制板上的线宽，孔径，板厚/孔径比值为代表 图 2.1 PCB 部件 线路间距: 指线路与线路之间的距离 图 2.2 线路间距 孔与线路间距: 孔与线路之间的距离 图 2.3 孔线间距 2.32.3 PCBPCB 的作用的作用 PCB 是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，计算器， 大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它 10 们之

30、间电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因 素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。PCB 的设计的制造质量直接影响到整个产 品的质量的成本，甚至会导致一家公司的命运。 PCB 扮演的角色： PCB 的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组 成一个具特定功能的模块或成品。所以 PCB 在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成 所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是 PCB。 衢州职业技术学院信息工程学院毕业设计(论文) 第 11 页 第三章第三章 PCBPCB 制作流程的准备制作流程的准备 1. PCB

31、制作的准备：基板，PCB 基板组成，PCB 基板材质的选择，铜箔，PP ，防焊漆， 底片 2PCB 流程制作：PCB 流程制作：开料/烤板钻孔沉铜/板面电镀堵孔磨刷 线路电镀铜锡退膜/蚀刻退锡阻焊沉镍金成型/冲压成测高温整平成 品检验成品仓 3.13.1 PCBPCB 的层别的层别 PCB 板是分层的，夹在内部的是内层，露在外面可以焊接各种配件的叫做外层。无论 内层外层都是由导线、 孔和 PAD 组成。导线就是起导通作用的铜线；孔分为导通孔 (Plating hole)与不导通孔(None Plating hole)，分别简称为 PT 和 NP。 我们日常生活所使用的计算机，它的板卡既有双面板

32、，又有多层板，例如大多数主板是 四、六层板(现在以四层居多，主要是为了降低成本)。双面板的做法比较好想象，基板 自然拥有两面，而多层板则是将多片双面板“粘”结在一起。以四层板为例，先用一块 基板，制造一、二层，再使用一块基板制造三、四层，然后再将这两块合成一块四层板。 如何粘接呢？粘结剂是前面提到的原始物料PP，在压合机高温高压环境的帮助下， PP 先软化后硬 化，从 b-stage 变成 c-stage 使两块双面板合二为一。也可以先制造位于 内部的二、三层，在压合前，二、三层板外面覆盖 PP，再覆盖铜箔，然后压合，也同样 得到四层板。这种不同叫做迭板结构的选择。这种多层板的制造方法就叫做加

33、层法。要 告诉大家的是，从外表上是可以分辨一块板子是双面板还是多层板的，但不可能分辨出 来一片多层板到底有多少层，对于多层板你会透过一些没有涂布防焊漆的基板区域看到 板子内部是黑乎乎的，那就是内层的颜色。 PT 孔包括插 IC 引脚的零件孔(Component hole)与连接不同层间的过孔(Via hole)，PT 孔的孔壁上有铜作为导通介质；NP 孔包括固定板卡的机械孔等，孔壁无铜。PAD 是对 PT 孔周围的铜环和 IC 引脚在板面上的焊垫的统称。另外，电路板的两面习惯叫做 Comp 面 和 Sold 面。这是因为电路板的一面总是会作为各种电子组件的安装面。 3.23.2 内层板生产步骤

34、内层板生产步骤 由于内层被“夹”在板子中间，所以多层板必须先做内层线路。所以首先介绍线路 的制作流程： 底片上的线路变成电路板铜的过程，是通过影像转移即利用感光材料来把图形从一 衢州职业技术学院信息工程学院毕业设计(论文) 第 12 页 种介质转移到另一种介质上。以内层线路制作为例：基板上先要压上一层感光干膜，干 膜上再覆盖上底片，接着曝光，揭开底片看干膜，被光照的地方与未被光照的地方迥然 不 同。对光聚合型干膜，受光照的地方颜色变深，意味着已经硬化(光聚合反应的结果)， 再经过显影(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜)，原本底片上透明的地方，干膜就得以保 留，而原来底片上是黑黑的地方，干膜由于未被

35、硬化，所以被显影掉了。再使用蚀铜液 (腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜就全军覆没，而干膜下的铜面 则被保留。如果我们的底片上使用无色透明来代表线路与有铜区，使用黑色来代表无铜 区，经过曝光、显影、蚀刻，底片上的影像就转移到 基板上来了。总的结果就是，CAM 工作站中的线路图经 Plotter 输出转移到底片上，再经过上述过程转移到基板上。 影像转移的方法在 PCB 厂中应用广泛，不仅在制作线路时，而且在制作防焊、网版 等需要精确控制图形的场合都有其用武之地。 图 3.1 内层板步骤 第 13 页 第四章 内/外层线路成型段 4.14.1压合压合 压合是将单张的内层基板以 PP

36、 作中介再加上铜箔结合成多层板。这套工作由压合机 完成的。 压合机是一个密闭的金属桶，里面有由下而上由多个托盘组成的夹层，板子就放在这 些夹层里。这些托盘都是热板，里面装着滚烫的油，油温受计算机控制。最下方的托盘 下有一个液压机械臂向上举重似的给上面的所有板子以压力，压力的大小也是可控的。 现代的压合机内部会被抽成真空，以防止熔融的 PP 中出现气泡而影响层间结合力，同时 有助于熔融树脂的均匀分布。 具体生产流程：棕化铆合迭板压合后处理 棕化（黑化）流程分析： 目的： (1)粗化铜面,增加与树脂接触表面积 (2)增加铜面对流动树脂之湿润性 (3)使铜面钝化,避免发生不良反应 主要原物料：棕化药

37、液 将基板与 PP 紧密结合在一起，与内层前处理相同，我们有必要将两者的表面刷磨粗 糙一点以增加接触面积，而 PP 为树脂，化学性质稳定，我们只有打内层基板的主意。使 用与内层前处理段使用过的办法，即用强氧化剂将内层板面上的铜氧化使其表面 粗糙， 由于氧化铜的颜色是黑色的，所以这道工序又叫做黑化。这就是多层板的内层从表面看 上去是黑色的缘故。黑化后的铜，微观上是一根根尖尖的晶针。这可以 刺入 PP 中加强 基板和 PP 间的结合力。 铆合 (预迭) 目的:(四层板不需铆钉)利用铆钉将多张内层板钉在一起,以避免后续加工时产生层 间滑移。 图 4.1 铆钉 第 14 页 （1）P/P(PREPRE

38、G):玻璃纤维布用在线路板中主要是作为一绝缘层，因为它有很好的 电绝缘 性，耐高温性以及尺寸安定等特性。其生产方法为首先将玻璃高温熔融，然后 让其经一筛形装置流出成丝，再将单丝按一定规格捻成束，最后就可以织成布。 (2)玻璃布的种类有很多，但在线路板业，常用的玻璃布却只有少数几种由树 脂和玻 璃纤维布组成,据玻璃布种类可分为 1060;1080;2116;156;7628 等几种。 (3)树脂据胶流状况可分为: a.阶(完全未固化); 在制造该物料溶化时的状态。 b.阶(半固化); 生产中使用的全为 B 阶状态的 P/P。 c.阶(完全固化)三类, 基板中的胶片为已完全硬化的全聚合状态的胶片。

39、 迭板目的： 将预迭合好之板迭成待压多层板形式 铜皮是做内层线路的基础，因为铜具有良好的导电性，延展性等特性。电路板行业中所 用铜皮一般都为电镀铜皮。其制造方法为先将一些回收的废铜对象如废铜线，铜皮，铜 块等溶于一大槽中，经过滤后溶液流入一电镀槽中，然后以一惰性电极为阳极，以一金 属滚轮为阴极电镀而成。如图标电镀铜皮 图 4.2 电镀铜皮 铜皮;按厚度可分为: 1/3OZ(代号 T) 0.35mil。 1/2OZ(代号 H) 0.7 mil。 1OZ(代号 1) 1.4 mil。 2OZ(代号 2)铜皮其厚度为 2.8 mi。 RCC(覆树脂铜皮)等。 压合目的：通过热压方式将迭合板压成多层板

40、 主要原物料:牛皮纸;钢板 迭好的板子会被自动运输车运送上压合机，压合机会按照设定好的参数压合，然后板子 会被自动送下来，整个过程基本都是自动化过程。 后处理目的: 第 15 页 经割剖；打靶；捞边；磨边等工序对压合之多层板进行初步外形处理以便后工序生产品质控制要求及 提供后工序加工之工具孔 主要原物料:钻头;铣刀 钻孔 PCB 不能没有孔，孔要钻孔机钻出来。钻孔机是一种精密数控机床。钻床上有多组钻 头(术语叫做 Spindle)，像日本日立精工的钻 机有六个 Spindle。钻头在计算机的控制 下可以在平面内精确定位，精度(真位度)在3 密耳。钻孔机工作依 X 钻孔程序(注 6)， 钻孔程序

41、告诉钻孔机的 Spindle 使用直径多大的钻头，应该在板子的哪个坐标位置上钻。 操作手只要将板子固定在钻孔机内的平台上，调入正确的钻孔程序，按动开始键就 OK 了。 钻孔需要的时间由孔数与孔径决定，孔数越多，孔径越小，耗时就越长。孔径越小，则 钻针越细，所以进刀速与退刀速不能过快，否则容易断针，即钻头断在板子 里。现在的 电子产品向小型化方向发展，孔径也越来越小，10 密耳(相当于 0.25mm)的 Via hole 已 十分平常。仔细观察 PC 主板，那些细小的小点就是被防焊漆封住的 Via hole，多数直径 就是 10 密耳左右。 4.24.2 钻孔钻孔 钻孔流程：上 PIN钻孔下 P

42、IN 1.上 PIN 目的: 对于非单片钻之板,预先按 STACK 之要求钉在一起,便于钻孔,依板厚和工艺要求每个 STACK 可两片钻,三片钻或多片钻 主要原物料:PIN 注意事项: 上 PIN 时需开防呆检查,避免因前制程混料造成钻孔报废 2孔目的： 在板面上钻出层与层之间线路连接的导通孔 主要原物料:钻头;盖板;垫板 钻头:碳化钨,钴及有机黏着剂组合而成 盖板:主要为铝片,在制程中起钻头定位;散热;减少毛头;防压力脚压伤作用 垫板:主要为复合板,在制程中起保护钻机台面;防出口性毛头;降低钻针温度及清洁钻针 沟槽胶渣作用 3PIN 的目的： 将钻好孔之板上的 PIN 针下掉,将板子分开后出

43、货。 第 16 页 4.34.3镀铜镀铜 整条镀铜生产线分为两段：化学沉铜(PTH)和电镀。 1.沉铜(PTH) 化学沉铜在生产中，利用化学反应在整个 wpnl 表面上沉积上一层薄的铜，经过这一 步，原本无铜的孔壁内也有了铜，所以也叫 PTH(Plating Through Hole)流程。化学铜的 沉积质量直接影响后面电镀铜质量以及内层之间导体连接的可续性。 作用:在孔内沉铜 湿润槽整孔槽水洗槽 微蚀槽水洗槽预浸槽活化槽水洗槽速化槽 化学铜 水洗槽烘干槽 2.电镀 电镀段将设定好电流强度的直流强电流接到板子上，浸在装满电镀液的槽内。经过 一段时间孔壁上就有了足够厚的铜了。电镀的原理很简单，待

44、镀板作 为阴极，电镀液中 的铜离子向阴极电泳沉积。 图 4.4 电镀 由于所有有铜区都会被镀上一层铜，所以这是一种全板电镀法。常见的电镀线是长 长的一串槽体，待镀板被固定在挂架 上，挂架被自动运行的轨道车带动在装满不同槽液 的槽里旅行，挂架浸泡在槽中很像我们洗冲浪浴，槽液被压缩气体搅拌上下翻滚，以此 来保证所有小孔内都接触到化学药品。孔壁上的铜是将不同内层连接在一起的桥梁，所 以镀铜的好坏直接影响线路板的可续性。 4.44.4 外层线路板成型段外层线路板成型段 由于内层被“夹”在板子中间，所以多层板必须先做内层线路。所以首先介绍线路 的制作流程： 底片上的线路变成电路板铜的过程，是通过影像转移

45、即利用感光材料来把图形从一 种介质转移到另一种介质上。以内层线路制作为例：基板上先要压上一层感光干膜，干 膜上再覆盖上底片，接着曝光，揭开底片看干膜，被光照的地方与未被光照的地方迥然 第 17 页 不 同。对光聚合型干膜，受光照的地方颜色变深，意味着已经硬化(光聚合反应的结果)， 再经过显影(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜)，原本底片上透明的地方，干膜就得以保 留，而原来底片上是黑黑的地方，干膜由于未被硬化，所以被显影掉了。再使用蚀铜液 (腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜就全军覆没，而干膜下的铜面 则被保留。如果我们的底片上使用无色透明来代表线路与有铜区，使用黑色来代表无铜 区

46、，经过曝光、显影、蚀刻，底片上的影像就转移到 基板上来了。总的结果就是，CAM 工作站中的线路图经 Plotter 输出转移到底片上，再经过上述过程转移到基板上。 影像转移的方法在 PCB 厂中应用广泛，不仅在制作线路时，而且在制作防焊、网版 等需要精确控制图形的场合都有其用武之地。 外层流程介绍： 图 4.5 外层流程步骤 目的：经过钻孔及通孔电镀后,内外层已经连通,本制程制作外层线路,以达电性的完 整前处理 目的:去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度,以利于后续的压膜制程 重要原物料：刷轮 压膜 目的: 通过热压法使干膜紧密附着在铜面上. 重要原物料：干膜(Dry film) 溶剂显像型 半

47、水溶液显像型 碱水溶液显像型 水溶性干膜主要是由于其组成中含有机酸根，会与强碱反应使成为有机酸的盐类， 可被水溶掉。 图 4.6 水溶性干膜步骤 曝光(Exposure) 制程目的: 通过 image transfer 技术在干膜上曝出客户所需的线路 重要的原物料：底片 外层所用底片与内层相反，为正片，底片黑色为线路白色为底板(白底黑线)，白色的部 分紫外光透射过去，干膜发生聚合反应，不能被显影液洗掉 第 18 页 显影 (Developing) 制程目的: 把尚未发生聚合反应的区域用显像液将之冲洗掉,已感光部分则因已发生 聚合反应而洗不掉而留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜. 重要原物料：弱碱

48、(Na2CO3) 图 4.7 显影 第 19 页 第五章第五章 多层板后续流程多层板后续流程 5.15.1防焊制程目的防焊制程目的 留出板上待焊的通孔及其 pad，将所有线路及铜面都覆盖住，防止波焊时造成的短路,并 节省焊锡之用量 。 护板：防止湿气及各种电解质的侵害使线路氧化而危害电气性质，并防止外来的机械伤 害以维持板面良好的绝缘. 绝缘：由于板子愈来愈薄,线宽距愈来愈细,故导体间的绝缘问题日形突显,也增加防焊漆 绝缘性质的重要性。 制作流程：防焊漆,俗称“绿漆“,(Solder mask or Solder Resist)，为便于肉眼检查， 故于主漆中多加入对眼睛有帮助的绿色颜料，其实防

49、焊漆了绿色之外尚有黄色、白色、 黑色等颜色. 图 5.1 制作流程 第 20 页 5.25.2 文字文字 印文字要用到的是丝印机 丝印机小巧方便、特别适合研究所、中试中心新产品的试制和一些电子厂小批量、多 品种的生产，价格经济、使用方便，是电子生产中不可缺的小型工具之一。 手动丝印机同属丝印机设备，半自动丝印机，大型手动丝印机。适合于小规模丝 印产品使用,手动丝印机丝印设备易于调节，准确可靠 ,设有自动吸气。 手动丝印机 同属丝印机设备，半自动丝印机，大型手动丝印机。适合于小规模丝印产品使用,手动丝 印机丝印设备易于调节，准确可靠,设有自动吸气。 丝印机的功能特点： 1.平面印刷，手工操作手动易于调节，准确可靠 2.设有自动吸气，不锈钢平台，平台平整度0.1mm 3、手动丝印机最大印刷面积：500600mm 手动丝印机适合于小规模丝印产品使用,此设备易于调节，准确可靠,设有自动吸气， 最大印刷面积:500600mm，同类产品有丝印机、半自动丝印机、大型手动丝印机。 印文字： 目的：利于维修和识别 原理：印刷及烘烤 主