PCB 產品與流程
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PCB的誕生
PC(W)B = Printed Circuit (Wiring) Board
兩者的中文名稱都是“印制電路板”
印制電路板（PCB)是伴著“集成電路”的出現而應運而生的，在PCB誕生之前，電子元件間是通過導線連接的，而這樣占用空間大，耗材多，成本高，組裝也十分復雜。
PCB出現後，電子電路開始模塊化，有相當一部分的導線被集中制作在一塊線路板上，當這塊線路板是通過影像轉移、線路蝕刻的方法實現時便是今天的印制電路板（PCB)。
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PCB的應用領域
PCB在通訊、電子、醫療、工業、航空、汽車、軍事等領域都有廣泛運用,PCB的發展在當今社會有舉足輕重的意義。
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PCB產品
根據產品形態可分為：
HDI（高密度互連） : High Density Interconnection
Line card (卡板): daughter card
Back panel（背板）: back plane
Heat sink (散熱板）: Metal pallet
Heavy copper (厚銅板）
Hybrid（混壓板）
Buried/Blind via (埋/盲孔板）
POFV：Plating Over Filled Via
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PCB產品
HDI（高密度互連） : High Density Interconnection
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PCB產品
Line card (卡板): daughter card
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PCB產品
Buried/Blind via (埋/盲孔板）
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PCB產品
Back panel（背板）: back plane
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PCB產品
Heat sink (散熱板）: Metal pallet
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PCB產品
Heavy copper (厚銅板）
10oz 2L
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PCB產品
Hybrid（混壓板）
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PCB產品
POFV：Plating Over Filled Via
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Normal PCB加工流程
裁板
內層
AOI
壓板
X-Ray
鑽孔
據焊印刷
內層板
外層板
成型
電測
外觀檢驗
包裝
PD
外層
鍍銅
制前工程
撈邊
表面處理
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裁板
內層
AOI
壓板
X-Ray
Conformal
鐳射鉆孔
據焊
內層板
外層板
成型
電測
外觀檢驗
包裝
PD
外層
鍍銅
制前工程
撈邊
表面處理
機械鉆孔
HDI PCB加工流程
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裁板
內層
AOI
壓板
X-Ray
鑽孔
電鍍
內層板
外層板
外層
制前工程
撈邊
鉆孔
電鍍
防焊
真空塞孔
絲网塞孔
成型
電測
外觀檢驗
包裝
表面處理
POFV PCB加工流程
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PCB材料-1
原板
又稱覆銅基板(CCL)
在原板做完線路埋入多層PCB後又稱為Core
原板一般由銅層、完全固化的樹脂和玻纖布組成
原板
玻纖
銅箔
完全固化的樹脂
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PCB材料-2
半固化片(prepreg)
由半固化樹脂和玻纖布組成.
背膠桐箔（RCC):由半固化的樹脂和銅箔組成
玻纖
半固化樹脂
Prepreg
RCC
半固化樹脂
銅箔
銅箔
根據加工方式不同可以分為：電鍍銅箔(ED)、壓延銅
電鍍銅箔
亮面
毛面
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PCB材料-3
材料種類
FR4 (普通 Tg*; 高Tg)
Teflon(鐵氟龍,也叫作PTFE)
無鹵素（halogen free)
Low Dk/Df*
BT
PP按玻纖布(glass clothing)的種類分
106，1080，2113，7628等
廠內常用的銅箔和CCL銅的厚度有：
，，1oz，2oz……10oz
*Tg: glass transition temperature 玻璃轉化溫度
Dk: dielectric constant介電常數
Df: dissipation factor損失因子
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制前工程
制前工程
工程資料審核
工程規格審核
工程問題詢問
制作流程設定
制板(A/W Artwork)
屬於較精細的制程,功能是將客戶提供的資料轉換成制程中所需要的治工具,如NC程式、電測資料、影像轉移之底片和網板，所使用的設備CAD, CAM全屬於電腦化系統.
底片
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Cutting/裁板
裁板(CT)
供應商提供的原板尺寸：
36”X48”; 40”X48”; 42”X48”
裁板後尺寸（working panel size):
16”X21”; 16”X20”; 18”X24”; 16”X18”等
制程功能描述
將大尺寸的原板裁成工作尺寸
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內層
過程描述
做出內層圖形及板外資料
內部流程
前處理 干膜/濕膜曝光顯影蝕刻去膜 沖孔AOI
前處理
曝光
DES線
Film laminate
Exposure
Develop
Etching
Strip film
Punch
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干膜/濕膜
干膜
用於影像轉移的感光(photo-sensitive)材料
常溫下呈固態薄膜狀(film),故稱為干膜
表面由透明的PE膜(mylar)保護.
壓膜(DF-lam)是在加熱的條件下將DF貼到清潔的板面
濕 膜
用於影像轉移的感光(photo-sensitive)材料
常溫下呈液態薄膜狀(film),故稱為濕膜
濕膜是通過塗佈(coating)的方法在清潔的板面塗上一層均勻的薄膜
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曝光
曝光
曝光是一個影像轉移的過程(image transfer也稱為imaging)
曝光底片有黑白片和棕色片兩種
曝光時在板面蓋上底片通過紫外光將部分感光膜聚合。
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顯影
顯影是一個用化學藥水(弱鹼鹽Na2CO3)溶解未發生聚合反應的干膜/濕膜的過程。
反應原理：
R-COOH ＋ Na2CO3 R-COO― Na＋ ＋ NaHCO3
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蝕刻
蝕刻就是用化學藥水將顯影後裸露的銅腐蝕的過程。
根據藥水的特性可分為酸性蝕刻和鹼性蝕刻。
判斷蝕刻能力的重要參數是蝕刻因子
h
w1
w2
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去膜
去膜是一個用化學藥水(強鹼NaOH)溶解已發生聚合反應的蝕刻阻劑的過程。
反應原理：
R-COOH ＋ NaOH R-COO― Na＋ ＋H2O
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沖孔
過程描述：
根據內層影像沖出壓合之定位方孔
為了防止壓合疊反，四個定位孔的位置不對稱
有2CCD沖孔機和8CCD沖孔機
光學對位pad
方孔
防呆
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AOI(自動光學檢測)
AOI=automatic optical inspection
根據光源特征AOI可分為鐳射光和白光兩種
工作原理是利用螢光反射或不同光源對板面亮度反射原理來判定產品的缺點以代替人工視力所不能及的功能。
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壓合
ML=multi-layer lamination
過程描述：
根據內層的定位方孔，通過鉚釘或定位對準,利用高溫,高壓將將多張core和PP壓合成一個多層板.
流程: 黑化/棕化疊合壓合拆板
PP
銅箔
CCL
加壓
加熱
定位pin
鋼板
Pin/Lam
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黑化、棕化
黑化
通過先氧化後還原的方法粗化銅面
棕化
通過氧化來粗化銅表面
黑化、棕化都是為了促進銅表面與樹脂的接合力
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疊合
疊合的目的就是按照客戶設計的疊法，將內層板和PP按照一定的順序，並依照內層沖的定位方孔進行疊合。
壓合定位的方式有：
Pin
鉚釘
熱鉚
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壓合
壓合
通過對疊合後的板子加熱加壓，經熱壓、冷壓後使其成為多層板。
主要的壓合設備有：
Pin lam
OEM (mass lam)
Autoclave (主要用於特殊產品的壓合）
ADARA
+
-
Separator
MLB
Copper foil
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X-ray 打靶/撈板
X-ray打靶
通過X-ray抓取內層標靶，然後用鑽頭打出3個鑽孔用的定位孔
Tooling hole
Logical center
撈板
用撈針切去壓合後板邊的銅箔和流膠
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鑽孔
過程描述
鑽孔有機械鑽孔和鐳射鑽孔
鑽孔是按照客戶的設計在不同層之間鑽通孔或鐳射盲孔
流程
上PIN 機械鑽孔……
Conformal鐳射鑽孔……
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機械鑽孔
機械鑽孔
鑽孔層數、進刀速、鑽針研次、 run-out等是鑽孔品質的重要影響因素。
蓋板
Spindle
鑽頭
Stack high=2
墊板
工作台
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Conformal/鐳射
Conformal
通過影像轉移的方法在銅面上蝕刻出一個窗口(opening)
Conformal
DES
銅
樹脂
窗口
鐳射
CO2鐳射
鐳射光
鐳射孔
A
B
B/A>
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PTH/鍍銅
過程表述
鍍銅的根本目的在於使原本不導通的孔的孔壁上覆蓋一層金屬銅，使得孔具有導通性，從而使得各內層間具有導通性。
流程
高壓水洗Desmear/Plasma化學銅電鍍銅
鍍銅前
鍍銅後
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高壓水洗
高壓水洗
也稱deburr，該線不僅僅是高壓水洗，還有清刷的過程,清刷有助於去處鑽孔的銅刺(burr)。
高壓水洗的目的是去除銅burr以及鑽孔粉塵
銅burr
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Desmear
Desmear
進一步清除由於鑽孔時鑽針高速旋轉產生的高熱在孔壁上產生的smear
Desmear 前
Desmear 後
Desmear 包含的步驟
溶漲/膨松
KMnO4咬蝕
中和
Plasma
工作氣體CF4; O2; N2
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PTH(化學銅)
PTH=plating through hole
化學銅的目的是金屬化孔壁,使孔壁沉積一層薄銅，是後續電鍍的基礎。
化學銅是鈀(pd)催化的氧化還原反應
HCHO + Cu2+ + OH- HCOO-+H2O+Cu↓
化學銅的步驟
整孔
微蝕
預浸
活化
速化
化銅
PTH後
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電鍍
基本原理是在板上接負電，使槽液中的銅離子沉積到PCB板上，電鍍的根本目的是加厚孔壁上化學沉積的薄銅。
CU2+ + 2e Cu↓（陰極)
電鍍按方式可分為水平電鍍和垂直電鍍
藥水成分
CU2+
CL-
光澤劑
載運劑
整平劑
添加劑
Additive
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外層VS圖形電鍍
外層
又稱為tenting流程,Panel plating,它是指全板電鍍後采用正片法制作線路的過程。
圖形電鍍
PD是Pattern plating的縮寫，它是指采用負片電鍍蝕刻阻劑從而制作線路的過程。
Tenting 流程
PD 流程
：干膜
：電鍍錫
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印刷油墨
據焊/油墨(solder Mask)
在PCB的設計上,部份線路需要焊接零件,有些則不需要,這些不需要的地方可用油墨將之蓋住，避免因焊接時造成線與線間短路。
油墨有兩種類型:
熱固型
光固型
油墨塗佈方法
絲網印刷
靜電噴塗
流程
前處理印刷短烤曝光顯影修補長烤UV固化
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前處理
前處理的功能
清潔板面
去除油脂
粗化銅面
種類
化學法 (除油藥水 、藥水咬蝕 )
機械法 (機械刷磨、噴沙 )
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印刷
目的
使PCB板面覆蓋一層薄薄的據焊膜
印刷方式
空網印刷
圖形印刷
刮刀
框
絲網
乳劑
油墨
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短烤
短烤
目的是將液態的油墨通過短暫的烘烤進行固化(並非完全固化，仍具有感光性)，為後續的對片曝光做准備。
制程要點
短烤不足，對片會產生底片壓痕，俗稱“鬼影”。
短烤過度，油墨過度硬化，失去感光性，引起顯影未淨
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曝光、顯影
據焊的曝光、顯影與干片非常相似。
為什么网板上有圖形還要曝光顯影？
油墨具有流動性(fluidity)，通過網板的選擇性印刷很難得到精密圖形，因此需要通過曝光顯影來獲得。
熱固型油墨不需要曝光和顯影。
前處理
印刷後
顯影後
Developing
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長烤、UV固化
長烤
長烤的目的是將油墨完全固化，因此烘烤的時間長，溫度也較高。
烤箱有箱式和隧道式
UV固化
目的是用UV光使油墨完全固化
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文字
文字
此過程的目的是在PCB板表面印上各種文字符號。
PCB在完成後需在表面組裝各種零件，這些零件包括芯片、電阻、電容、二極管、接觸器……共計數十上百個，如此多而復雜的零件要組裝在一片PCB板上，如沒有符號標識定位極可能發生組裝錯位。
文字印刷
跟據焊印刷類似
使用的是熱固型油墨
常用顏色:白、黑、黃
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表面處理
常用表面處理的種類
噴錫(HASL)
化學鎳金 (ENIG)
化學錫 (Imm. Sn)
化學銀 (Imm. Ag)
OSP (Organic Solderability Preservatives)
金手指 (TAB)
化學厚金
電鍍硬金
ENIG
TAB
OSP
Imm. Sn
Imm. Ag
HASL
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表面處理的對比
所有的表面處理都是為了保護銅面，防止氧化。
各表面處理的優缺點:
HASL：很好的焊接性，儲存期長，但平整度和精密度差，實現無鉛困難。
ENIG：平整度和緊密度高，儲存期長，環保，但成本高，焊錫性一般。
OSP： 很好的焊錫性，制程簡單，,但儲存期短，實現無鉛困難，焊接容易產生micro void
Imm. Ag:平整度和緊密度高，儲存期長，環保，但成本較高，焊接容易產生micro void，對硫元素敏感。
Imm. Sn:很好的焊錫性，平整度和緊密度高,但儲存期短，极其容易产生錫須
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切外型
切外型
其過程是將多排版 的制作板切成單pcs (piece) 或多pcs的出貨板。
同時在成型時還會按照客戶的設計加工出一些挖空區和撇斷區。
沖成型
沖成型的功能與撈成型相同
但是它有速度快，批量生產時成本低的优點。
沖成型的精度沒有撈成型的高。
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電測
電測(ET)
其作用主要是測試PCB的電器性能：短路，斷路。
電測設備
專用型
泛用型
飛針測試
治具
程序：根據客戶的資料轉換而成
模具：專用型和泛用型測試機需要測試模具，而飛針測試機無需模具。
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成品檢驗
成品檢驗
又稱“目視檢驗”，其作用是在產品出貨前，對PCB的外觀進行最後的檢驗。
全檢外觀
主要工具
白織燈
放大鏡
刮刀
橡皮
紅標簽
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包裝(PK)
包裝(Packing)
包裝是為了保護產品，抵御運輸途中的溫度、水汽和撞擊。
按包裝級別，包裝可以分為大包裝(大PK)和小包裝(小PK)
小包裝
將PCB按一定數量疊成stack，然後塑封成一個個的小pack。
大包裝
將小包裝的pack打包成箱(package)，並按要求貼上標簽和警示。
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