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PWB工艺流程介绍-.ppt
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1、2024/5/22 周三1PWB工艺流程介绍2024/5/22 周三22024/5/22 周三3基板写真2024/5/22 周三4基板名称 Frame Piece3连接2024/5/22 周三5生产单位 Sheet(枚)基板在实际生产过程中实际是按照“sheet”为基本单位,一般量产情况下32Sheets为1lot(试验品存在16s/lot的情况),产品的管理和流动是以lot为单位。LotWorksize(mm):一厂:415*510、515*510;二厂:410*614、424*614、510*614;2024/5/22 周三6基板的层构成PWB板实际上就是一个电路,一个复杂的立体电路:1,
2、有多层线路图形;每层线路图形都很复杂;线路图的厚度有要求;2,各层间线路间需要有介电材料(绝缘材料)隔开;介电层也有厚度要求;3,层与层间的线路设计需要连通,连通是通过镀铜的孔来实现的;孔有机械加工的孔,也有激光脉冲加工的孔;镀铜孔有填满的镀铜孔,也有只在孔壁上镀一层的孔,镀铜条件是不同的。4,结构对称:基板上下层的构成是对称的,基板生产时由内向外;5,对位:孔与相关层连接要求孔与相应图形要对应,即对位要好。否则错位会导致断路(开路)。6,收缩率:由于基板介电材料是高分子材料,基板存在一定的收缩率,且各层收缩率不同;尽管收缩率不大,但对产品对位影响非常大。理论各层尺寸设计的比例为1,而实际上各
3、层尺寸(Scale)不为1。另外,设备精度线体的波动等也会对Scale产生影响。某产品基板的截面示意图:2024/5/22 周三77,基板外表面需要做表面处理:镀Ni/Au(印刷碳油墨):降低接触电阻,抗腐蚀性,耐磨性,焊接辅助;抗氧化处理:封装元器件的位置,为铜表面,高温下可以封装;阻焊剂:不需要封装的位置,保护基板(A.防焊: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。B.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。C.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
4、突 显,也增加防焊漆绝缘性质的重要性。)。2024/5/22 周三8相关概念Laser Via Hole(unfilled)Laser Via Hole(filled)Inner Via HoleNon Plated Though Hole导体层介电层(绝缘层)碳层OSP层SR层 线路板实际是多层线路图形通过导通孔形成的网络立体电路。导体层:即铜形成的线幅图形,其厚度称为导体厚,图中产品为8层板;介电层(绝缘层):导体层间部分,起到绝缘作用,其厚度成为层间厚;一般由环氧树脂构成。Inner via hole:简称IVH孔,使用机械设备加工(机械钻孔),在孔壁上镀上一层铜,一般产品内层间连接导通
5、作用。Laser via hole:简称LVH孔(激光孔),使用激光(CO2)脉冲加工。一般产品内层激光孔使用填孔镀铜工艺,外层为非填孔镀铜工艺(孔壁镀铜)。NPTH孔:非镀铜通孔,作用是基板机械加工和封装时起定位作用。部分产品有PTH孔(Plated Though Hole),一般是散热作用。表面:solder resist 层:简称SR层,阻焊层。作用是手机做表面封装时防止锡焊连接不需要封装的图形上导致短路;碳层、Ni/Au层:产品外层图形部分图形需要做碳表面处理或镀Ni/Au处理,以增强其线路导体能力。OSP层:Organic Solderable Preservative(有机可焊性保
6、护剂):基板完成后,封装部位外层铜图形很容易氧化,需要做抗氧化处理,OSP就起到抗氧化的作用。2024/5/22 周三9Layer 1Layer 5基板各层图形(例)目前Ibiden量产品线幅宽度和间隙规格能达到60/60um,正在准备评价50/50um规格;2024/5/22 周三10概念lPWB:Printed Wiring Board(印刷线路板)lPCB:Printed Circuit Board(印刷电路板)lHDI:High Density Interconnection(高密度互联技术).lFVSS:Free Via Stacked up Structure (任意叠孔互连技术)
7、lFV1:PWB technology with two or more build-up layers with stacked and filled micro vias on top of mechanically drilled core.lFV3:Any layer micro via structure with stacked and filled micro via.(01年-现在)(05年-现在)(未来)HDIFVSS-1FVSS-32024/5/22 周三11常见的层构成(HDI)1+2+11+4+11+6+1 该类产品一般层构成较简单,外层有一次激光孔加工,除外层外其他层
8、通过IVH孔导通。目前产品原则上在一工厂量产。另外,目前产品还有1+8+1,1+10+1结构(I 社)。2024/5/22 周三12常见的层构成(FV1)3+2+32+4+24+2+43+4+3该类产品一般层构成相对复杂,图形规格要求更加严格,一般在二工厂量产,部分2+4+2可以在第一工厂量产,二工厂生产效率高一点儿。2024/5/22 周三13原材料NameStructurePhotoCCL:Copper Clad Laminate (Core,两面附铜板两面附铜板)PP:Prepreg(半固化片半固化片)RCF:Resin coated Copper Foil (单面附铜板单面附铜板)Co
9、pper Foil (铜箔铜箔)Glass Fiber(玻璃布)Copper Foil(铜箔)Copper FoilResin(树脂)ResinGlass FiberResinCopper FoilGlass Fiber2024/5/22 周三14Filled Via(with Copper)填充孔连接 L2-L3/L6-L7L6L5L4L3L7L2L8L1IVH(Inner Via Hole)内层孔/埋孔连接L3-6CCLRCFPrepregPrepregPrepregPrepregRCF截面图(cross section of PWB)LVH(Laser Via Hole)激光孔连接 L1
10、-2/L7-8以2+4+2结构产品为例,介绍产品流动工艺:2024/5/22 周三151)CCL preparation(CCL:Copper Clad Laminate)(取板)Copper foil Glass fiber and epoxy resin Making tooling holes.(钻孔)取板后基板的状态设备照片Layer 4,5(H11)注意:不同层结构产品取板打孔程序不同;一、二工厂取板打孔程序不同;CCL尺寸要比worksize大;二工厂CCL材料尺寸为大板(1047*1255;932*1255),需要切割;2024/5/22 周三162)DFR lamination
11、 after pretreatment.(贴膜)DFR(Dry Film Resist)首先,基板表面的清洁和粗糙,然后是贴膜。Layer 4,5(H11)前处理设备贴膜设备2024/5/22 周三17Layer 4,5(H11)3)Exposure(露光)Ultra Violet 掩膜 使用紫外线(Ultra Violet)露光(exposure),露光的位置抗蚀干膜(DFR)变硬。玻璃干板露光后基板露光机2024/5/22 周三18Layer 4,5(H11)4)DFR develop(显影)Spray aqueous Na2CO3使用Na2CO3把没有露光(non-exposure)的干
12、膜去除掉;显影后照片2024/5/22 周三195)Etching(蚀刻)Spray aqueous CuCl2 没有被干膜覆盖区域的铜将被 CuCl2溶液蚀刻掉Layer 4,5(H11)蚀刻后基板照片2024/5/22 周三206)DFR Striping(剥膜)Spray aqueous NaOH 将剩余的干膜使用 NaOH 溶液去除掉。Layer 4,5(H11)剥膜后基板照片注意:1,从前处理到剥膜后的这段工序整体称为PT图形形成工序(简称PT工序),是线路板生产的核心工序 ”心脏”。2,前处理和贴膜工序是一条流水线;显影、蚀刻、剥膜三个工序是在一起的一条流水线;3,实际上贴膜时干膜
13、表面还有一层塑料保护膜,在显影前,有一个剥膜工序将塑料保护膜剥除。2024/5/22 周三217)inspection(图形检查)CCD Camera Short and Open defect 使用AOI 检查机(Automatic Optical Inspection)检查基板的缺陷Layer 4,5(H11)缺口针孔断线2024/5/22 周三22Surface after BO.(显微照片)8)Black oxide(黒化/粗化)Layer 4,5(H11)黒化/粗化的目的:使铜的表面变得粗糙,增加树脂与铜箔的结合力,使之结合的更牢固黒化后基板照片粗化后基板照片 黑化和粗化的目的是相同
14、的,工艺方面存在一些差别,之前产品都使用黑化工艺,为降低成本,近期刚切换为粗化工艺。2024/5/22 周三23预叠机照片9)Lay up(预叠)如上图,叠加过程一直继续,直到达到一定的高度。预叠结束后的照片Layer 4,5(H11)一次层压的叠加数量称为一垛,一般一垛有5-6lot;铜箔PP基板PPLay3Lay4Lay5Lay6铜箔 铜箔PP基板PPLay3Lay4Lay5Lay6铜箔隔离板隔离板(中间板)隔离板2024/5/22 周三241)Lamination press(层压)铜箔PP基板PPLay3Lay4Lay5Lay6铜箔 铜箔PP基板PPLay3Lay4Lay5Lay6铜箔
15、隔离板压力压力代表热代表压力层压机、冷却机照片 为了保证层压的质量和提高生产率,必须对冷却过程进行控制。注意冷却时仍然需要加压;冷却后解体;注意:热量的提供和压力的提供方式的区别。Layer 3,6(H10)2024/5/22 周三25定位孔2)4-Hole X Ray(2-Hole X Ray)(X线定位打孔)层压后留下的毛边3)Edge Routing(切边)切边后的照片切边前的照片注意毛边注意基板边,整齐干净目的:为切边和机械打孔提供定位孔Layer 3,6(H10)切边的目的:将基板加工至所需尺寸(根据板型确定加工条件),完工确认时检查毛边。孔径:一厂5.0mm(4孔,)二厂3.15m
16、m(2孔,中心定位)4)Half Etching(半蚀刻)目的:调整铜箔厚度,以达到客户要求导体厚。一般蚀刻量为4.5+/-1.0mm(全面蚀刻);2024/5/22 周三265)IVH-Drill(机械钻孔)Lay3Lay4Lay5Lay6树脂残留 IVH:Inner Via Hole钻孔的目的:层与层之间导通机械钻孔设备照片Layer 3,6(H10)基板钻孔后的照片2024/5/22 周三276)4 Roll Grind(研磨)研磨的目的:去除钻孔可能产生的毛刺,以及残留的树脂,使表面清洁。研磨设备照片7)Panel plating(镀铜)目的:给IVH镀铜,使层与层之间导通 镀铜镀铜后
17、照片Layer 3,6(H10)截面图2024/5/22 周三28 镀完铜以后进入H10层图形形成的过程,和H11层的图形形成过程一样。Layer3Layer6Layer4Layer5Layer 3,6(H10)8)PT工序(前处理-贴膜-露光-显影-蚀刻-剥膜)2024/5/22 周三29和H11层的图形形成过程一样:H10层图形形成以后,为了确认图形有无缺陷,需要对基板进行AOI检查。同H11层Layer 3,6(H10)9)AOI检查10)黒化/粗化 预叠2024/5/22 周三30过程类似H11-10层。图示为层压后的效果图Layer 2,7(H90)1)层压2024/5/22 周三3
18、14.978mm X线打孔(3.15mm孔)切边 2.0 X线打孔注意:此过程同第一次,该层增加了2.0 X线打孔。N/C5.0孔2.0孔注意此孔和其它2.0孔位置的区别2.0孔的目的:为激光打孔提供对位孔 2.0孔后的半蚀刻(HET)工序,目的:降低铜箔的厚度,使导体厚符合客户要求;同时也为激光打孔做准备,降低铜箔厚度,便于激光加工。Layer 2,7(H90)2)X线打孔/切边3)半蚀刻2024/5/22 周三32 激光前处理(LPT),把铜的表面变得粗糙(即把铜氧化),防止由于铜面形成镜面作用对激光起到反射作用,而造成激光无法打孔。光被反射光被吸收激光前处理(LPT)激光打孔(LSH)示
19、意图LPT后基板照片LSH后基板照片Layer 2,7(H90)4)激光前处理/激光打孔LSH孔放大照片75um2024/5/22 周三33 激光钻孔后,孔内会有树脂残留,而且可能还有其它异物,造成孔内不清洁,而给下一个工序-镀铜带来困难。所以在到达镀铜之前必须把异物去除-即去钻污。同时也把被氧化的铜去除。异物去钻污前激光孔照片去钻污后激光孔照片Layer 2,7(H90)5)去钻污注意:目前镀铜工序部分线体前端已经包含了去钻污工序;2024/5/22 周三34 为了层与层之间的贯通,要进行镀铜,注意H90层的镀铜是填孔镀铜(即把激光孔填满)。为了能够尽可能的在孔内填满铜,公司的镀铜线采用的脉
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