PCB制程工艺.docx
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PCB制程工艺.docx
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PCB制程工艺
一〉 流程:
磨板→贴膜→曝光→显影
一、磨板
1、表面处理除去铜表面氧化物及其它污染物。
a.硫酸槽配制 H2SO41-3%(V/V)。
b. 酸洗不低于10S。
2、测试磨痕宽度 控制范围10-15mm,磨痕超过15mm会出现椭圆孔或孔口边沿无铜,一般控制10-12mm
为宜。
3、水磨试验 每日测试水膜破裂时间≥15s,试验表明,在相同条件下磨痕宽度与水膜破裂时间成正比。
4、磨板控制传送速度1.2-2.5M/min,间隔1",水压1.0-1.5bar,干燥温度70-90℃。
二、干膜房
1、干膜房洁净度10000级以上。
2、温度控制20-24°C,超出此温度范围容易引起菲林变形。
3、湿度控制60-70%,超出此温度范围也容易引起菲林变形。
4、工作者每次进入干膜房必须穿着防尘服及防尘靴风淋15-20s。
三、贴膜
1、贴膜参数控制
a.温度100-120°C,精细线路控制115-120°C,一般线路控制105-110°C,粗线路控制100-105°C。
b.速度<3M/min。
c.压力30-60Psi,一般控制40Psi左右。
2、注意事项
a. 贴膜时注意板面温度应保持38-40°C,冷板贴膜会影响干膜与板面的粘接性。
b.贴装前须检查板面是否有杂物、板边是否光滑等,若板边毛刺过大会划伤贴膜胶辊,影响使用寿命。
c.在气压不变情况下,温度较高时可适当加快传送速度,较低时可适当减慢传送速度,否则会出现皱
膜或贴膜不牢,图形电镀时易产生渗镀。
d.切削干膜(手动贴膜机)时用力均匀,保持切边整齐,否则显影后出现菲林碎等缺陷。
e.贴膜后须冷却至室温后方可进行曝光。
四、曝光
1、光能量
a. 光能量(曝光灯管5000W)上、下灯控制40-100毫焦/平方厘米,用下晒架测试上灯,上晒架测试
下灯。
b. 曝光级数7-9级覆铜(Stoffer21级曝光尺),一般控制8级左右,但此级数须显影后才能反映出来,
因此对显影控制要求较严。
2、真空度
大于69CMHG,否则易产生虚光线细现象。
3、赶气
赶气须在真空度大于69CMHG以上且赶气力度要均匀,否则会产生焊盘与孔位偏移,造成崩孔现象。
4、曝光
曝光时轻按快门,曝光停止后须立即取出板件,否则灯内余光长时间曝光,造成显影后出现板面余胶。
五、显影参数控制
1、温度30±2℃。
2、Na2CO3浓度 1±0.2%
3、喷淋压力1.5-2.0kg/cm2
4、水洗压力1.5-2.0kg/cm2
5、干燥温度45~55℃
6、传送速度 显影点50±5%控制
六、重氮片
1、重氮片曝光
5000W曝光灯管,曝光能量:
21级曝光尺1~2格透明。
2、重氮片显影
20%氨水、温度控制48~65℃,显影3-7次至线路呈深棕色为止。
3、影响重氮片质量因素及防止
a.线细
①由光反射及衍射造成;可用纯黑色不反光平底板垫于重氮片下进行曝光消除此现象。
②曝光能量过强;适当降低曝光能量。
b.显影后出现斑点(俗称鬼影)曝光能量不足,适当延长曝光时间。
c.颜色偏淡由以下因素构成
①温度不够;待调整温度升至范围值再显影。
②氨水过期,浓度降低,更换氨水。
③显影时间太短;重新显影2-3遍。
④重氮片曝光后放置时间较长;线路部分已曝光,废弃重做。
〈二〉常见的故障及排除方法:
在使用干膜进行图像转移时,由于干膜本身的缺陷或操作工艺不当,可能会出现各种质量 问题。
下面列举在生产过程中可能产生的故障,并分析原因,提出排除故障的方法。
1、干膜与覆铜箔板粘贴不牢
原因
解决办法
1)干膜储存时间过久,抗蚀剂中溶剂挥发。
在低于27℃的环境中储存干膜,储存时间不宜超过有效期。
2)覆铜箔板清洁处理不良,有氧化层或油污等污物或微观表面粗糙度不够。
重新按要求处理板面并检查是否有均匀水膜形成。
3)环境湿度太低。
保持环境湿度为60%RH左右。
4)贴膜温度过低或传送速度太快。
调整好贴膜温度和传送速度,连续贴膜最好把板子预热。
2>干膜与铜箔表面之间出现气泡
原因
解决办法
1)贴膜温度过高,抗蚀剂中的挥发成分急剧挥发,残留在聚酯膜和覆铜箔板之间,形成鼓泡。
调整贴膜温度至标准范围内。
2)热压辊表面不平有凹坑或划伤。
注意保护热压辊表面的平整,清洁热压辊时不要用坚硬、锋利的工具去刮。
3)压辊压力太小。
适当增加两压辊问的压力。
4)板面不平有划痕或凹坑。
挑选板材并注意前面工序减少造成划痕、凹坑的可能。
3>干膜起皱
原因
解决办法
1)两个热压辊轴向不平行,使干膜受压不均匀。
调整两个热压辊,使之轴向平行。
2)贴膜温度太高。
调整贴膜温度至正常范围内。
3)贴膜前板子太热。
适当调低预热温度。
4>有余胶
原 因
解决办法
1)干膜质量差,贴膜过程中出现偶然热聚合。
换用质量好的干膜。
2)干膜暴露在白光下造成部分聚合。
在黄光下进行干膜操作。
3)曝光时间太长。
缩短曝光时间。
4)照相底版暗区光密度不够,造成紫外 光透过,部分聚合。
曝光前检查照相底版,测量光密度。
5)曝光时照相底版与基板接触不良造成虚光。
检查抽真空系统及曝光框架。
6)显影液温度太低,显影时间太短,喷淋压力不够或部分喷嘴堵塞。
调整显影液温度和显影时的传送速度,检查显影设备试显影点确定参数。
7)显影液中产生大量气泡,降低了喷淋压力。
在显影液中加入消泡剂消除泡沫。
8)显影液失效。
更换显影液。
5>显影后干膜图像模糊,抗蚀剂发暗发毛
原因
解决办法
1)照相底版明区光密度太大,使紫外光受阻。
曝光前检查照相底版,测量光密度。
2)显影液温度过高或显影时间太长。
调整显影液脱落及显影时的传送速度
6>镀层与基体结合不牢或图像有缺陷
原因
解决办法
1)图像上有修版液或污物。
修版时戴细纱手套,并注意不要使修版液污染线路图像
2)化学镀铜前板面不清洁或粗化不够。
加强化学镀铜前板面的清洁处理和粗化
3)镀铜前板面粗化不够或粗化后清洗不干净
改进镀铜前板面粗化和清洗
7>镀铜或镀锡铅有渗镀
原因
解决办法
1)干膜性能不良,超过有效期使用。
尽量在有效内便用干膜。
2)基板清洗不干净或粗化表面不良,干膜粘附不牢。
加强板面处理。
3)曝光过头抗蚀剂发脆。
用光密度尺校正曝光量或曝光时间。
4)曝光不足或显影过头造成抗蚀剂发毛,过缘起翘。
校正曝光量,调整显影温度和显影速度。
电路板最新国际规范导读(IPC-6011;IPC-6012)
一、国际规范之渊源与现状电路板供需双方均各有品质检验之成文规范,通常刚性印制电路板最为全球业者所广用的国际规范约有三种;即美国军规MIL-P-55110、IEC-326-5/-6及IPC-RB-276等。
MIL-P-55110己发布30余年,系电路板最早出现也最具公信力与影响力的正式规范。
其1993年最新E版内容甚为精采,为业界所必读的重要文件,惜近年因跟不上时代脚步而渐失色。
IEC-326为“国际电工委员会”(IEC)所推出共11份有关PCB之系列规范。
骨子上是由欧洲人所主导,为全球各会员国协商投票下的产物,内容并不严谨条文亦欠周详,除了少数欧商外一般较乏人引用。
IPC原为美国 “印刷电路板协会”(InstituteofPrintedCircuit)之简称,创会时仅六个团体会员。
经多年努力成长与吸收外国成员,现已发展到六千余团体会员之大型国际学术组织,并改名为“TheInstituteforInterconnecting and PackagingElectronic Circuits”。
其所发表有关电路板之各种品质、技术、研究、及市调等文件极多,为全球上下游电子业界所倚重。
然其众多精采成套的规范与文件,泰半是出自一些美国大型电子公司,经过改头换面成一套看似“公开公正”的资料,事实上是便於推行美式文化於全球,此即IPC规范新颖实用的原因之一。
IPC有关硬质电路板的品质规范,原有单双面的IPC-D-250,及多层板的IPC-ML- 950等两份,二十余年来历经数次版本的修订,直到1992年3月才再整合成为单一体系的IPC-RB-276。
1994年11月276原版在推出局部修订之Amendment 1後,竟在未出现全文改版的276A之前,冒然将新建番号未久内容大体不错的276系统迳行废置,却另起炉灶开辟全新面貌的IPC-6011及IPC-6012,相当违反规范之伦理,原因如何则不易为外人所得知也。
二、新规新事物前IPC硬质成品板之正式品检文件IPC-RB-276 ,系发布於1992年3月,颇受业界重视。
时至1996年7月已分裂为IPC-6011及IPC-6012两份全新规范做为继承。
前者6011之标题为“概述性电路板性能规范”、只叙述一些分级、公差、SPC、品保行政、抽样计划等原则性条文,并未涉及PCB之实务检验。
後者6012标题为 “硬质电路板之资格认可与性能检验规范”,系针对硬质板之各种实务品质,订定允收规格与检测方法。
现将新规范中明显更改的内容说明於後:
2.1IPC-6011:
2.1.1新推出的6011及6012二规范中似乎有意回避原有的 “美国军规”条文,摆脱军规的影响。
如在6011中1.2节之分级说明中,即刻意从三级板类条文中将 “Military”字眼去掉。
另在6011的3.1节中,也将原引自军规的GroupA及GroupB予以删除,其真正原因不明,但可显见者是各种先进的PCB均希望不再受到军规的影响。
然而全篇用字遗词仍甚模棱罗嗦,极尽晦涩玄虚之能事者,则未脱军规化简为繁的官僚窠臼。
2.1.2新6011之3.6节对“资格认可”已予以更明确规定,须按IPC-MQP-1710的仔细列表内容对PCB生产者的工程能力、生产设备、品管做法等进行详尽调查。
比旧规范只要求做几片打样板(如IPC-A-100047等)的确务实甚多,厂商能耐如何将优劣立判无所遁形。
2.1.3 新6011之3.6.3.3节中除供需双方立场外,也将独立公正之“第三评审者”如ISO、CSA、IECQ等资料纳入。
甚至在3.7节中还文明指出ISO-9000为标准品保制度。
一反过去自认美国最优秀,对殴洲业界视而不见的心态,这大概也是“欧体”成立後市埸挂帅所造成的影响吧。
2.2 IPC-6012:
2.2.1新6012已将一些品检项目中未明确指出条件者(Default),也代为指定最广用的条件,并逐列於表1.1中。
如线宽下限定为4mil,焊锡性试验允收性可接J-STD-003之Catagory2又6012中会引证IPC-TM-650多项试验之实做方法,译者亦根据最新版本(1997.8)之资料简述其步骤,使读者能迅速获得具体的实务观念。
此处请业者特别注意,许多现埸常见的试验法己经过时而您也许并不知道。
为求跟上时代可针对本译文中所概述的IPC-TM-650最新版本,您即能加以比较与修正。
2.2.2新6012在3.2.7节中将裸铜板“有机保焊剂”(OrganicSolderabilityPreservatives简称OSP如商品Entek等)处理法首度列入正式规范。
2.2.3新6012在表3.2中对电镀铜“厚度”,已有重大改变,一般Class 2板类(如电脑产品者)其面铜与孔铜之“平均厚度”已由1mil降至0.8mil;下限也更降为0.7mil。
此乃因小孔深孔盛行,孔铜不易达到厚度要求所致。
多年来之禁忌终於被打破,亦为挣脱军规束缚之明证,将对业界产生重大影响。
对於制程缩短,自动输送水平镀铜之兴起等方面均甚有利。
该表甚至就Class 2板类之盲孔(BlindVia)平均铜厚,也放松0.6mil,下限还可薄到0.5mil。
对小而薄的多层板类确是大好消息。
另在3.11.8中对镀铜层要求亦明订在99.5%以上,抗拉强度不可低於36000PSI;延伸率不可低於 6%。
此表3.2另对金手指之底镍厚度也由0.2mil降至0.1mil(Class 2与Class3两种板类均同时放宽)。
2.2.4新6012在3.3.2.5节中已有明确指出,内层板面的“黑氧化层”所经常出现的斑点与色差,当此等瑕面积未超过同一层总黑化面积的10%时应可允收。
但事实上这种合理的改变,却很难被明察外观的客户们所接受。
2.2.5新6012在3.4.4节中,对板弯板翘也取消掉原来不合时宜的上限值1.5%,另将SMT 板类行之有年的0.75%上限值形诸正式文字。
其实这只是反应事实符合组装之现状而已,并未紧缩插装类原有平坦性的尺度。
2.2.6新6012在其3.6.2.14的附注中,明文指出薄型多层板其最薄介质层已可薄到1mil(原276之3.9.2.6中规定不可低於2mil),此亦反应某些薄板之事实(如某些PCMCIA六层板只有18mil厚)。
又此新规之3.7.2节中,更明确指出对通孔多次插焊与解焊的“模拟重工”可靠度检验法,只应针对有通孔焊接的板子而做,而不在为难SMT或BGA等无插焊的板类了。
2.2.7新6012在3.8节中对绿漆的规定,比原IPC-RB-276在3.11中更为详尽,也更突显出绿漆的重要性。
又在3.8.1节中之f.1段中特别规定,绿漆故意或意外爬沾SMT方型焊垫或BAG圆型焊垫时,凡脚距(Pitch)在50mil以上者,其爬沾的宽度不可超过2mil;脚距不足50mil者其爬沾宽度需低於1mil。
此二款均比原276中3.11.1.f 所允许的4mil要严格很多。
至於绿漆厚度之要求,6012与IPC-SM-840C同时放宽,不再坚持对Class2板类4mil的起码厚度。
但却指出当客户需测厚度时,则仍应从之。
2.2.8新6012并在3.9.1“介质耐电压”的内文中,对於3mil以下的超薄介质层,将其测试电压由500Vdc降至250 Vdc ;至於3mil以上的介质层则仍维持原测压之500 Vdc。
2.2.9原RB-276将“热震荡Thermal Shock”编列於 3.12.2节隶属於3.13之环境试验。
新6012则将之故编於 3.11.9节属“特别要求”的范畴中,似觉更为合理。
2.2.10原RB-276在3.12.2.1中对连通性(Continuity)的要求,如Class2板类之电阻值不可超过50殴姆。
新6012在3.9.2.1中则另按IPC-ET-652的规定,而不再列出具体数值。
另3.9.2.2之隔绝性也准此类推。
2.2.11新6012在其4.2与4.2.1节中提到所谓C=0的抽样计划,并列表4.2明订样本数目。
对品质规范的完整性而言,抽样计划似乎是不可缺少一环;然而PCB从来都是进行100%的全检,客户很难接受因抽样而漏检的问题板,遗憾的是此新规范仍是抛不掉这种无意义的包袱。
三、结论供需双方对一些待检项目均在协商下订有允收标准,然亦常因立埸不同或看法分歧而时有纷争。
最新推出的IPC-6011与IPC-6012,应可做为中立性的有力参考与佐证,是业者必读的重要文件。
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