PCB制造工艺的解析模板.doc
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1、PCB制造工艺综述 目 录 一PCB制造行业术语.2 二PCB制造工艺综述.4 1. 印制板制造技术发展50年历程.4 2初步认识PCB.5 3表面贴装技术(SMT)介绍.7 4PCB电镀金工艺介绍.8 5PCB电镀铜工艺介绍.8 6多层板孔金属化工艺.9 7. PCB表面处理技术.9 三印制板产品DFM.12 1DFM开始.12 2工具和技术.13 . Additive Process(加成工艺)一个制造PCB导电布线方法经过选择性在板层上沉淀导电材料(铜锡等) . Angle of attack(迎角)丝印刮板面和丝印平面之间夹角 . Anisotropic adhesive(各异向性胶)
2、一个导电性物质其粒子只在Z轴方向经过电流 . Application specific integrated circuit (ASIC特殊应用集成电路)用户定做用于专门用途电路 . Artwork(布线图)PCB导电布线图用来产生照片原版能够任何百分比制作但通常为3:1或4:1 . Automated test equipment (ATE自动测试设备)为了评定性能等级设计用于自动分析功效或静态参数设备也用于故障离析 . Blind via(盲通路孔)PCB外层和内层之间导电连接不继续通到板另一面 . Buried via(埋入通路孔)PCB两个或多个内层之间导电连接(即从外层看不见) .
3、Bonding agent(粘合剂)将单层粘合形成多层板胶剂 一PCB制造行业术语 1. Test Coupon: 试样 test coupon是用来以TDR (Time Domain Reflectometer) 测量所生产PCB板特征阻抗是否满足设计需求 通常要控制阻抗有单根线和差分对两种情况 所以 test coupon上走线线宽和线距(有差分对时)要和所要控制线一样 最关键是测量时接地点位置 为了降低接地引线(ground lead)电感值 TDR探棒(probe)接地地方通常很靠近量信号地方(probe tip) 所以 test coupon上量测信号点跟接地点距离和方法要符合所用探
4、棒 2. 金手指 在线路板板边节点镀金Edge-Conncetion也就是我们常常说金手指(Gold Finger)是用来和连接器(Connector)弹片之间连接进行压迫接触而导电互连这是因为黄金永远不会生锈且电镀加工有很轻易外观也好看故电子工业接点表面几乎全部要选择黄金 线路板金手指上金硬度在140 Knoop以上方便卡插拔时确保耐磨得效果故一向采取镀硬金工艺其镀金厚度平均为在30u in 但在封装载板上(Substrate)上设有若干镀金承垫用来COBchip on board晶片间以打金线wire bond是一个热压式熔接措施互连故另需使用较软金层和金线融合通常金硬度在100 Knoo
5、p以下称为软金其品质要求较硬金更为严格另外镀金层含有焊锡性和导热性故也常见于焊点和散热表面用途 3. 硬金,软金 硬金:Hard Gold;软金 soft Gold电镀软金是以电镀方法析出镍金在电路板上它厚度控制较具弹性通常适适用于IC封装板打线用金手指或其它适配卡内存所用电镀金多数为硬金因为必需耐磨在化学金方面基础上有所谓浸金和化学金两种浸金指是以置换方法将金析出于镍表面因为是置换方法其厚度相当薄且无法继续成长不过化学金是采取氧化还原剂方法将金还原在镍面上并非置换所以它厚度能够成长较厚通常这类做法是用于无法拉出导线电路板因为化学金在整体稳定度上控制较难所以较轻易产生品责问题通常这类应用多集中
6、在焊接方面打线方面应用极少 4. SMT基础名词术语解释 . Functional test(功效测试)模拟其预期操作环境对整个装配电器测试 . Bridge(锡桥)把两个应该导电连接导体连接起来焊锡引发短路 . Circuit tester(电路测试机)一个在批量生产时测试PCB方法包含针床元件引脚脚印导向探针内部迹线装载板空板和元件测试 . Cladding(覆盖层)一个金属箔薄层粘合在板层上形成PCB导电布线 . CTE-Coefficient of the thermal expansion(温度膨胀系数)当材料表面温度增加时测量到每度温度材料膨胀百万分率(ppm) . Cold cl
7、eaning(冷清洗)一个有机溶解过程液体接触完成焊接后残渣清除 . Component density(元件密度)PCB上元件数量除以板面积 . Conductive epoxy(导电性环氧树脂)一个聚合材料经过加入金属粒子通常是银使其经过电流 . Copper foil(铜箔)一个阴质性电解材料沉淀于电路板基底层上一层薄连续金属箔 它作为PCB导电体它轻易粘合于绝缘层接收印刷保护层腐蚀后形成电路图样 . Copper mirror test(铜镜测试)一个助焊剂腐蚀性测试在玻璃板上使用一个真空沉淀薄膜 . Defect(缺点)元件或电路单元偏离了正常接收特征 . Delamination(
8、分层)板层分离和板层和导电覆盖层之间分离 . Desoldering(卸焊)把焊接元件拆卸来修理或更换方法包含用吸锡带吸锡真空(焊锡吸管)和热拔 . DFM(为制造着想设计)以最有效方法生产产品方法将时间成本和可用资源考虑在内 . Environmental test(环境测试)一个或一系列测试用于决定外部对于给定元件包装或装配结构机械和功能完整性总影响 . Fiducial(基准点)和电路布线图合成一体专用标识用于机器视觉以找出布线图方向和位置 . Fine-pitch technology (FPT密脚距技术)表面贴片元件包装引脚中心间隔距离为 0.025(0.635mm)或更少 . Fi
9、xture (夹具)连接PCB四处理机器中心装置 . Lead configuration(引脚外形)从元件延伸出导体起机械和电气两种连接点作用 . Machine vision(机器视觉)一个或多个相机用来帮助找元件中心或提升系统元件贴装精度 . Mean time between failure (MTBF平均故障间隔时间)预料可能运转单元失效平均统计时间间隔通常以每小时计算结果应该表明实际估计或计算 . Photo-plotter(相片绘图仪)基础布线图处理设备用于在摄影底片上生产原版PCB布线图(通常为实际尺寸) . Pick-and-place(拾取-贴装设备)一个可编程机器有一个机
10、械手臂从自动供料器拾取元件移动到PCB上一个定点以正确方向贴放于正确位置 . Placement equipment(贴装设备)结合高速和正确定位地将元件贴放于PCB机器分为三种类型SMD大量转移X/Y定位和在线转移系统能够组合以使元件适应电路板设计 . Reflow soldering(回流焊接)经过各个阶段包含预热稳定/干燥回流峰值和冷却把表面贴装元件放入锡膏中以达成永久连接工艺过程 . Schematic(原理图)使用符号代表电路部署图包含电气连接元件和功效 . Solder bump(焊锡球)球状焊锡材料粘合在无源或有源元件接触区起到和电路焊盘连接作用 . Soldermask(阻焊)
11、印刷电路板处理技术除了要焊接连接点之外全部表面由塑料涂层覆盖住 . Type I, II, III assembly(第一二三类装配)板一面或两面有表面贴装元件PCB(I)有引脚元件安装在主面有SMD元件贴装在一面或两面混合技术(II)以无源SMD元件安装在第二面引脚(通孔)元件安装在主面为特征混合技术(III) . Ultra-fine-pitch(超密脚距)引脚中心对中心距离和导体间距为0.010(0.25mm)或更小 . Void(空隙)锡点内部空穴在回流时气体释放或固化前夹住助焊剂残留所形成 . Yield(产出率)制造过程结束时使用元件和提交生产元件数量比率 5 Keying Slo
12、t 在线路板金手指区为了预防插错而开槽 6. Mounting Hole 安装孔此词有两种意思一是指分布在板脚较大孔是将组装后线路板固定在终端设备上使用螺丝孔其二是指插孔焊接零件脚孔后者也称Insertion Hole ,Lead Hole 7. Laminate :基材指用来制造线路板用基材板也叫覆铜板CCL Copper per Claded Laminates 8. Prepreg 树脂片也称为半固化片 9. Silk Screen 网板印刷用聚酯网布或不锈钢网布当载体将正负片图案以直接乳胶或间接版膜方法转移到网框网布上形成网版作为对线路板印刷工具 10. Screen Printing
13、 网版印刷是指在已经有图案网布上用刮刀刮挤压出油墨将要转移地图案转移到板面上也叫丝网印刷 11. Screen ability 网印能力指网版印刷加工时其油墨在刮压之作用下含有透过网布之露空部分而顺利漏到板上能力 12. Solder Bump 銲锡凸块为了和线路板连接在晶片连接点处须做上多种形状微銲锡凸块 13. Substractive Process 减成法是指将基材上部分无用铜箔减除掉而达成线路板做法称为减成法 14. Surface-Mount Device(SMD) 表面装配零件不管是含有引脚或封装是否完整各式零件凡能够利用锡膏做为焊料而能在板面焊垫上完成焊接组装者皆称为SMD 1
14、5. Surface Mount Technology 表面装配技术是利用板面焊垫进行焊接或结合组装技术有别于采取通孔插焊传统组装方法称为SMT 16. Thin Core 薄基材多层板内层是由薄基材制作 17. Through Hole Mounting 通孔插装是指早期线路板上各零件之组装皆采取引脚插孔及填锡方法进行以完成线路板上互连 18. Twist板翘指板面从对角线两侧角落发生变形翘起称为板翘其测量方法是将板三个叫落紧台面再测量翘起角高度 二PCB制造工艺综述 1. 印制板制造技术发展50年历程 PCB制造技术发展50年历程可划分为6个时期 1PWB诞生期1936年制造方法加成法 绝
15、缘板表面添加导电性材料形成导体图形称为加成法工艺使用这类生产专利印制板曾在1936年底时应用于无线电接收机中 2PWB试产期1950年制造方法减成法 制造方法是使用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板PP基材用化学药品溶解除去不需要铜箔留下铜箔成为电路称为减成法工艺在部分标牌制造工厂内用此工艺试做PWB以手工操作为主腐蚀液是三氯化铁溅上衣服就会变黄当初应用PWB代表性产品是索尼制造手提式晶体管收音机应和PP基材单面PWB 3PWB实用期1960年新材料GE基材登场 PWB应用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板GE基材因为PWB国产GE基板在早期有加热翘曲变形铜箔剥离等问题材料制造商逐步改善而提升1965年起日本有
16、好几家材料制造商开始批量生产GE基板工业用电子设备用GE基板民用电子设备用PP基板已成为常识 4PWB跌进期1970MLB登场新安装方法登场 这个时期PWB从4层向层更多层发展同时实施高密度化细线小孔薄板化线路宽度和间距从0.5mm向0.350.20.1mm发展PWB单位面积上布线密度大幅提升 PWB上元件安装方法开始了革命性改变原来插入式安装技术TMT改变为表面安装技术SMT引线插入式安装方法在PWB上应用有20年以上了并全部依靠手工操作这时也开发出自动元件插入机实现自动装配线SMT更是采取自动装配线并实现PWB两面贴装元件 5MLB跃进期1980年超高密度安装设备登场 在1982年1991
17、年间日本PWB产值约增加3倍1982年产值3615亿日元1991年10940亿日元MLB产值1986年时1468亿日元追上单面板产值到1989年时2784亿日元靠近双面板产值以后就MLB占关键地位了 1980年后PCB高密度化显著提升有生产62层玻璃陶瓷基MLBMLB高密度化推进移动电话和计算机开发竞争 6迈向二十一世纪助跑期1990年积层法MLB登场 1991年后日本泡沫经济破灭电子设备和PWB受影响下降到1994年后才开始恢复MLB和挠性板有大增加而单面板和双面板产量却开始一直下跌1998年起积层法MLB进入实用期产量急速增加IC元件封装形式进入面阵列端接型BGA和CSP走向小型化超高密度
18、化安装 以后展望50多年来PWB发展改变巨大自1947发明半导体晶体管以来电子设备形态发生大变样半导体由ICISIVLSI向高集成度发展开发出了MCMBGACSP等更高集成化IC二十一世纪早期技术趋向就是为设备高密度化小型化和轻量化努力主导二十一世纪创新技术将是纳米技术会带动电子元件研究开发 2初步认识PCB PCB是英文(Printed Circuit Board)印制线路板简称通常把在绝缘材上按预定设计制成印制线路印制元件或二者组合而成导电图形称为印制电路而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接导电图形称为印制线路这么就把印制电路或印制线路成品板称为印制线路板亦称为印制板或印制电路板 PCB几
19、乎我们能见到电子设备全部离不开它小到电子手表计算器通用电脑大到计算机通迅电子设备军用武器系统只要有集成电路等电子无器件它们之间电气互连全部要用到PCB它提供集成电路等多种电子元器件固定装配机械支撑实现集成电路等多种电子元器件之间布线和电气连接或电B阶粘结片板材粘结片检验钻定位孔层压数控制钻孔孔检验孔前处理和化学镀铜全板镀薄铜镀层检验贴光致耐电镀干膜或涂覆光致耐电镀剂面层底板曝光显影修板线路图形电镀电镀锡铅合金或镍/金镀去膜和蚀刻检验网印阻焊图形或光致阻焊图形印制字符图形绝缘提供所要求电气特征如特征阻抗等同时为自动锡焊提供阻焊图形为元器件插装检验维修提供识别字符和图形 PCB是怎样制造出来呢我们
20、打开通用电脑健盘就能看到一张软性薄膜挠性绝缘基材印上有银白色银浆导电图形和健位图形因为通用丝网漏印方法得到这种图形所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板而我们去电脑城看到多种电脑主机板显卡网卡调制解调器声卡及家用电器上印制电路板就不一样了它所用基材是由纸基常见于单面或玻璃布基常见于双面及多层预浸酚醛或环氧树脂表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成这种线路板覆铜簿板材我们就称它为刚性板再制成印制线路板我们就称它为刚性印制线路板单面有印制线路图形我们称单面印制线路板双面有印制线路图形再经过孔金属化进行双面互连形成印制线路板我们就称其为双面板假如用一块双面作内层二块单面作外层或二块双面作内层二
21、块单面作外层印制线路板经过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连印制线路板就成为四层六层印制电路板了也称为多层印制线路板现在已经有超出100层实用印制线路板了 为进一认识PCB我们有必需了解一下单面双面印制线路板及一般多层板制作工艺加深对它了解 单面刚性印制板单面覆铜板下料刷洗干燥网印线路抗蚀刻图形固化检验修板蚀刻铜去抗蚀印料干燥钻网印及冲压定位孔刷洗干燥网印阻焊图形常见绿油UV固化网印字符标识图形UV固化预热冲孔及外形电气开短路测试刷洗干燥预涂助焊防氧化剂干燥检验包装成品出厂 双面刚性印制板双面覆铜板下料钻基准孔数控钻导通孔检验去毛刺刷洗化学镀导通孔金属化全板电镀薄铜检
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