PCB工藝基礎知識重點講義

1、PCB工藝基礎知識一、PCB物料方面：覆銅板：COPPER CLAD LAMINATE，簡稱CCL，或板材· Tg：Glass Transition Temperature, 玻璃態(tài)轉化溫度, 是玻璃態(tài)物質在玻璃態(tài)和高彈態(tài)（通常說的軟化）之間相互轉化的溫度，在PCB行業(yè)中，此玻璃態(tài)物質一般是指由樹脂或樹脂與玻纖布組成的介質層。我司常用普通TG板材Tg要求大于135，中Tg要求大于150，高TG要求大于170。Tg值越高，通常其耐熱能力及尺寸穩(wěn)定性越好。· CTI：Comparative Tracking lndex，相對漏電指數（或相比漏電指數、漏電起痕指數）。材料表面能經

2、受住50滴電解液（0.1%氯化銨水溶液）而沒有形成漏電痕跡的最高電壓值，單位為V。· CTE：Coefficient of thermal expansion熱脹系數，通常衡量PCB板材性能的是線性膨脹系數，定義為：單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，如Z-CTE。CTE值越低，尺寸穩(wěn)定性越好，反之越差。· TD：thermal decomposition temperature熱分解溫度，是指基材樹脂受熱失重5%時的溫度，為印制板的基材受熱引起分層和性能下降的標志。· CAF：耐離子遷移性能, 印制板的離子遷移是絕緣基材上的電化學絕緣破壞現(xiàn)象，是指在印制

3、板上相互靠近而平行的電路上施加電壓后，在電場作用下，導線之間析出樹枝狀金屬的狀態(tài)，或者是沿著基材的玻璃纖維表面發(fā)生金屬離子的遷移（CAF）,從而降低了導線間的絕緣，· T288: 是反映印制板基材耐焊接條件的一項技術指標，指印制板的基材在288條件下經受焊接高溫而不產生起泡、分層等分解現(xiàn)象的最長時間，該時間越對焊接越有利。· DK: dielectric constant，介質常數，常稱介電常數。· DF: dissipation factor，介質損耗因素，是指信號線中已漏失在絕緣板材中的能量，與尚存在線中能量的比值。· OZ：oz是符號ounce的縮

4、寫，中文稱為“盎司”(香港譯為安士)是英制計量單位，作為重量單位時也稱為英兩；1OZ意思是重量1OZ的銅均勻平鋪在1平方英尺（FT2）的面積上所達到的厚度，它是用單位面積的重量來表示銅箔的平均厚度。用公式來表示即，1OZ=28.35g/ FT2。銅箔：COPPER FOIL· ED銅箔：電解銅箔，PCB常用銅箔，價格便宜，· RA銅箔：壓延銅箔，F(xiàn)PC常用銅箔，· Drum Side：光面，電解銅箔的光滑面· Matt side：毛面，電解銅箔的粗糙面· 銅：元素符號Cu，原子量63.5，密度8.89克/立方厘米，Cu2+的電化當量1.186克

5、/安時。半固化片：PREPREG，簡稱PP· 環(huán)氧樹脂：樹脂分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，是目前普遍使用的半固化片中所采用的樹脂成分· DICY：雙氰胺，一種常見之固化劑· R.C: resin content 樹脂含量· R.F: resin flow 樹脂流動度· G.T: gel time 凝膠時間· V.C: volatile content 揮發(fā)物含量· 固化：環(huán)氧樹脂與固化劑在一定條件下（高溫高壓或光照）發(fā)生交聯(lián)聚合反應，生成立體網狀結構的聚合物。油墨：· 粘度：粘度是指流體在流動

6、時，相鄰流體層間存在著相對運動，則該兩流體層間會產生摩擦阻力；單位：帕斯卡爾.秒（pa.s）。· 硬度：油墨在預烤完成后的硬度為2B，油墨在曝光完成后的硬度為2H，油墨在后烤完成后的硬度為6H。鉛筆硬度。· 觸變性（thixotropic）：油墨在靜置時呈膠狀，而受到觸動時粘度發(fā)生變化的一種性質，又稱搖變性、抗流掛性；是液體的一種物理特性，即在攪拌狀態(tài)下其粘度下降，待靜置后又很快恢復其原來粘度的特性。通過攪拌，觸變性的作用持續(xù)很長時間，足以使其內部結構重新構成。要達到高質量的網印效果，油墨的觸變性是十分重要的。特別是在刮板過程中，油墨被攪動，進而使其液態(tài)化。這一作用加快油墨

7、通過網孔的速度，促進原來網線分開的油墨均勻地連成一體。一旦刮板停止運動，油墨回到靜止狀態(tài)，其粘度就又很快地恢復到原來的所要求的數據。干膜：· 干膜結構：· 干膜由三部份組成及成份:  o 支撐膜 (聚酯膜,Polyester)o 光阻干膜(Photo-resist Dry Film)o 覆蓋膜 (聚乙稀膜,Polyethylene)· 主要成分 Binder粘結劑(成膜樹脂)、 光聚合單體Monomer 、光引發(fā)劑Photo-initiator 、 增塑劑 Plasticiser、增粘劑 Adhesion 

8、; Promoter、熱阻聚劑、色料Dye、溶劑· 干膜種類依照干膜顯影和去膜方法的不同分成三類：溶劑型干膜、水溶性干膜和剝離型干膜；根據干膜的用途分成：抗蝕干膜、掩孔干膜和阻焊干膜。· 感光速度：是指光致抗蝕劑在紫外光照射下，光聚合單體產生聚合反應形成具有一定抗蝕能力的聚合物所需光能量的多少，在光源強度及燈距固定的情況下，感光速度表現(xiàn)為曝光時間 的長短，曝光時間短即為感光速度快。· 分辨率：是指在1mm的距離內，干膜抗蝕劑所能形成的線條(或間距)的條數，分辨率也可以用線條(或間距)絕對尺寸的大小來表示。網紗：· 網密度：o T數目數：是指在1厘米長度內

9、的網孔數。鉆頭：· 鉆頭幾何結構名稱：· 鉆尖 (Point Angle)鉆尖是由兩個窄長的第一鉆尖面及兩個呈三角形鉤狀的第二鉆尖面所構成的，此四面會合于鉆尖點，在中央會合處形成兩條短刃稱為橫刃(Chisel edge)，是最先碰觸板材之處，此橫刃在壓力及旋轉下即先行定位而鉆入stack中，第一尖面的兩外側各有一突出之方形帶片稱為刃筋(Margin)，此刃筋一直隨著鉆體部份盤旋而上，為鉆針與孔壁的接觸部份。而刃筋與刃唇交接處之直角刃角(Corner)對孔壁的質量非常重要,鉆尖部份介于第一尖面與第二尖面之間有長刃，兩長刃在與兩橫刃在中間部份相會而形成突出之點是為尖點，此兩長刃

10、所形成的夾角稱鉆尖角(Point angle)，鉆紙質之酚醛樹脂基板時因所受阻力較少，其鉆尖角約為90 ° 110 °。鉆  FR4的玻纖板時則尖角需稍鈍為115 ° 135 °。最常見者為130 °者。 第一尖面與長刃之水平面所呈之夾面角約為15°稱為第一尖面(Primary Face Angle)，而第二尖面角則約為30°另有橫刃與刃唇所形成的夾角稱為橫刃角(cheisel Edge Angle)。· 鉆頭類型：二 、PCB產品特性方面及過程通用知識：阻抗：IMPEDANCE· 電阻和電抗（

11、容抗、感抗）在向量上的和。常見阻抗類型有特征阻抗和差分阻抗。翹曲度：· 使用表面安裝組件的印制板的最大弓曲（圖a）和扭曲（圖b）應小于或等于0.75%· a 弓曲     b 扭曲RoHS：RoHS 是電氣、電子設備中限制使用某些有害物質指令（THE RESTRICTION OF THE USE OF CERTAIN HAZARDOUS SUBSTANCES IN ELECTRICAL AND ELECTRONIC EQUIPMENT），為Restriction of Hazardous Substances的英文縮寫，RoHS 一共

12、列出六種有害物質，包括：鉛 Pb，鎘 Cd，汞 Hg，六價鉻 Cr6+，多溴二苯醚PBDE，多溴聯(lián)苯 PBB。背光：是一種檢查通孔銅壁完好與否的放大目檢方法，其做法是將孔壁外的基材自某一方向上小心的予以磨薄，再利用樹脂半透明的原理，從背后射入光線。假如化學銅孔壁品質完好而無任何破洞或針孔時，則該銅層必能阻絕光線而在顯微鏡中呈現(xiàn)黑暗，一旦銅壁有破洞時，則必有光點出現(xiàn)而被觀察到，并可放大攝影存證。磨好的樣品約4-6MM寬。 背  光  標  準  圖    8.599.

13、510    5678       1     2 3 4陽極磷銅球：· 純度要求：元素含量（%）元素含量（%）Cu99.91Ni0.002P0.040-0.065Sb0.002Pb0.002As0.002Fe0.0025S0.002Sn0.002O0.002· 特色：o 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜o 黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽極膜· 磷銅陽極膜的作用o 陽極膜本身對(Cu+-

14、ECu2+)反應有催化、加速作用，從而減少CU+的積累。o 陽極膜形成后能抑制Cu+的繼續(xù)產生o 陽極膜的電導率為1.5X104-1 CM-1具有金屬導電性o 磷銅較純銅陽極化小(1A/DM2  P0.04-0.065%磷銅的陽極化比無氧銅低50MV-80MV)不會導致陽極鈍化。o 陽極膜會使微小晶粒從陽極脫落的現(xiàn)象大大減少o 陽極膜在一定程度上阻止了銅陽極的過快溶解電鍍銅陽極表面積估算方法：· 圓形鈦籃銅陽極表面積估算方法：pDLF /2p=3.14      D=鈦籃直徑    L=鈦籃長度

15、    F=系數· 方形鈦籃銅陽極表面積估算方法：1.33LWFL=鈦籃長度   W=鈦籃寬度      F=系數·  F與銅球直徑有關: 直徑=12MM    F=2.2直徑=15MM    F=2.0    直徑=25MM   F=1.7直徑=28MM    F=1.6    直徑=3

16、8MM   F=1.2ICD問題Internal Connection Defects內層互聯(lián)缺陷三、PCB流程方面常識：蝕刻因子：Etch Factor· 用于考慮蝕刻側蝕量的指標，因不同銅厚側蝕量會有所差別，所以蝕刻因子是與總銅厚有差。· 計算方法：側蝕：· 發(fā)生在抗蝕層圖形下面導線側壁的蝕刻稱為側蝕，側蝕的程度是以側向蝕刻的寬度來表示：· 側蝕與蝕刻液種類、組成和使用的蝕刻工藝及設備有關。水池效應：在蝕刻過程中，線路板水平通過蝕刻機，因重力作用在上面，新鮮藥水被舊液阻撓，無法有效的和銅面反應。A階樹脂：A-stage resin

17、某此熱固性樹脂制造的早期階段呈液態(tài)或加熱后呈液態(tài)，此時在某此液態(tài)中仍能溶解。B階樹脂：B-stage resin某此熱固性樹脂反應的中間階段加熱時能軟化，但不能完全溶解或熔化，此時它與某些溶劑接觸能 漲或部分溶解。C階樹脂：C-stage resin某些熱固性樹脂反應的后階段，此時它實際上是不溶或不熔。基材字體顏色：紅色字體：阻燃級，其它字體：非阻燃級。MSDS：Material Safety Data Sheet材料安全數據表，為化學物質及其制品提供了有關安全、健康和環(huán)境保護方面的各種信息，并能提供有關化學品的基本知識、防護措施和應急行動等方面的資料。在一些國家，MSDS也稱作物質安全技術說

18、明書（SDS），ISO 11014中采用SDS術語。SGS：Societe Generale de Surveillance S.A. 的簡稱，譯為“通用公證行”。 它創(chuàng)建于1887年，是目前世界上最大、資格最老的民間第三方從事產品質量控制和技術鑒定的跨國公司?？偛吭O在日內瓦,在世界各地設有251家分支機構，256個專業(yè)實驗室和 27000名專業(yè)技術人員，在142個國家開展產品質檢、監(jiān)控和保證活動。UL:UNDER WRITERS LABORATORIES INC美國保險商試驗室。IPC：The Institute for International and Packaging Electro

19、nic Circuits 美國電路互連與封裝學會(標準)。ISO：International Standards Organization 國際標準化組織。MIL：Military Standard 美國軍用標準。JPC：Japan Printed Circuit Association 日本印制電路學會。COV:coefficient of variation 變異系數，一般用于電鍍均勻性及蝕刻均勻性的相關指標。FR4：Flame Retardant Type 4 的縮寫。是由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的復合材料所構成的難燃性印刷電路板材料的名稱，是使用領域最廣的印刷電路板。pH值· 亦稱

20、氫離子濃度指數、酸堿值，是溶液中氫離子活度的一種標度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準，這個概念是1909年由丹麥生物化學家Søren Peter Lauritz Sørensen提出。p代表德語Potenz，意思是力量或濃度，H代表氫離子（H+）。有時候pH也被寫為拉丁文形式的pondus hydrogenii。· 通常情況下（25、298K左右），當pH<7的時候，溶液呈酸性，當pH>7的時候，溶液呈堿性，當pH=7的時候，溶液為中性。赫爾槽試驗(Hull Cell Test)· 1939年Hull設計出赫爾槽，赫爾槽試驗只需要少量

21、鍍液，經過短時間試驗便能得到在較寬的電流密度范圍內鍍液的電鍍效果；由于該試臉對鍍液組成及操作條件作用敏感，因此常用來確定鍍液各組分的濃度以及pH值，確定獲得良好鍍層的電流密度范圍，同時也常用于鍍液的故障分析，因此赫爾槽已成為電鍍研究、電鍍工藝控制不可缺少的工具。· 赫爾槽常用有機玻璃或硬聚氯乙烯等絕緣材料制成，底面呈梯形，陰、陽極分別置于不平行的兩邊，容量有250ml、267ml、320ml、534ml、1000ml 5種，一般常在267mL試驗槽中加入 250mL鍍液，便于將添加物折算成每升含有多少克。 電流密度A/dm2A/dm2-每平方分米面積上電流強度是多少安培，1

22、A/dm2這是電鍍的電流密度,是指工件電鍍面積每平方分米通過的電流為1A；dm是分米的意思，通常我們使用267ml規(guī)格的赫爾槽，將試片放在陰極處浸入試驗槽液內試片的面積大略就是1dm2TP: THROUGH POWER (溶液)分散能力即貫孔能力   計算方法：         置換反應：置換反應是單質與化合物反應生成另外的單質和化合物的化學反應，任何置換反應都屬于復分解反應，包括金屬與金屬鹽的反應，金屬與酸的反應等；置換反應一定為氧化還原反應，氧化還原反應不一定為置換反應；

23、置換反應是根據金屬活潑性順序表發(fā)生的。EDS：energy dispersive x-ray spectroscopy  X射線能量色散譜用聚的很細的電子束照射被檢測的試樣表面，由于電子束與樣品的相互作用，產生各種電子或X射線、光子等信息，然后將這些信息通過不同方式的收集與處理，顯示出試樣的各種特性（形貌、微結構、成分、晶面等）SEM：scanning electron microscope 掃瞄式電子顯微鏡從電子槍陰極發(fā)出的直徑20mm30mm的電子束，受到陰陽極之間加速電壓的作用，射向鏡筒，經過聚光鏡及物鏡的會聚作用，縮小成直徑約幾毫微米的電子探針。在物鏡上部的掃描線圈的作用下，

24、電子探針在樣品表面作光柵狀掃描并且激發(fā)出多種電子信號。這些電子信號被相應的檢測器檢測，經過放大、轉換，變成電壓信號，最后被送到顯像管的柵極上并且調制顯像管的亮度。顯像管中的電子束在熒光屏上也作光柵狀掃描，并且這種掃描運動與樣品表面的電子束的掃描運動嚴格同步，這樣即獲得襯度與所接收信號強度相對應的掃描電子像，這種圖象反映了樣品表面的形貌特征。邦定：BONDING邦定是芯片生產工藝中一種打線的方式，一般用于封裝前將芯片內部電路用金線或鋁線與封裝管腳或線路板鍍金銅箔連接，來自超聲波發(fā)生器的超聲波（一般為40-140KHz）,經換能器產生高頻振動，通過變幅桿傳送到劈刀，當劈刀與引線及被焊件接觸時，在壓力和振動的作用下，待焊金屬表面相互摩擦，氧化膜被破壞，并發(fā)生塑性變形