1、柔板线路板培训教材,2012年苏州,1.PCB的历史 - PRINT CIRCUIT BOARD,.早在1903年Mr. Albert Hanson首创利用“线路”(Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是先将金属箔切割成线路导体，将它黏着在石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。 至1936年，Dr Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今日之print-etch(photoimage transfer)的技术，就是沿袭其发明而来的。 .60年代末期聚酰亚胺软性电路板问世,2.什么是PCB - PRINT CIRCUIT BOARD,2
2、.1.定义 PCB全称即Printed Circuit(Wire) Board，中文名字为印刷电路板, 是连接电子元件与其它的电子电路零件的载体，使其成为一个具特定功能的模组或成品。,2.2 PCB 的分类 按材质分类 硬板 Rigid PCB 軟板 Flexible PCB 軟硬结合板 Rigid-Flex PCB,2.3.按性能等级(performance classes),2.3.1.第一级(class 1)一般性的电子产品： 包含消费性的产品，诸如某些电脑及电脑周边适用产品。这些产品外观不是非常重要，其主要关心的是产品的电器性能是否完善。,2.3.2.第二级(class 2)专业用途电
3、子产品:,包括通信设备、复杂精密的商务机器与仪器。这些产品要求高性能和较长的使用寿命，对不间断的连续工作有所需求，但尚无强制严苛要求。某些外观缺陷是允许的。我们公司所生产的产品基本都属于此类。,2.3.3.第三级(class 3) 高可靠性电子产品:,包括一些特殊要求的设备与产品，此类设备需要不间断工作，不能容忍“停机”的发生。例如生命支持系统(如心脏调节器)或飞行控制系统等。该等级的电路板适用于要求高等级保障的最要紧的服务系统。,3.什么是FPCB Flex Print circuit Board。,3.1.定义： 柔性线路板由在柔性绝缘材料上作成的导线，和或有或无的覆盖膜组成。 3.2.特
4、性：柔性印制板(FPC)特性轻薄短小,可弯曲 轻:重量比 PCB (硬板)轻 可以减少最终产品的重量 薄:厚度比PCB薄 可以提高柔软度.加强在有限空间內作三度空间的组装 短:组装工时短 所有线路都配置完成.省去多余排线的连接工作 小:体积比PCB小 可以有效降低产品体积.增加携带上的便利性,3.3.FPC(柔板)产品应用,广泛用于各种计算机 日常电子产品(数码产品) 通讯产品 航空电子及军用电子设备中,FPC的产品应用事例,CD随身听 FPC的三度空间组装特性（柔性，可弯曲）与薄的厚度. 将庞大的CD化成随身携带的良伴,FPC的产品应用,移动电话 FPC轻的重量与薄的厚度.可以有效节省产品体
5、积, 轻易的连接电池, 话筒, 与按键而成一体.,FPC的产品应用,磁碟机 不管是PC或NOTEBOOK，无论硬碟或软碟, 都十分依赖FPC的高柔软度以及0.1mm的超薄厚度, 完成快速的读取资料.,FPC的产品应用,电脑与液晶荧幕 利用FPC的一体线路配置,以及薄的厚度.将数位讯号转成画面, 透过液晶荧幕呈现,3.4.FPC特性的缺点,机械强度小.无法单一承载较重的部品易龟裂 制程设计困难 产品的成本较高,4. FPC的基本材料介绍：,4.1.铜箔基材(Copper Film)：可分为铜箔，单面铜，双面铜等 如单面铜箔基材由铜箔+胶+基材，或铜箔+基材组成（见下两图）。,铜箔:基本分为压延铜
6、(RA，rolled anneal copper foil)和电解铜(ED, electro deposited copper foil)，按厚度常见的有1/2 OZ(0.7mil)，1OZ,2oz,当然还有0.3OZ，3OZ.压延铜的机械性较佳，耐弯折性较好，当有挠折性(活性区)要求时，均用压延铜。基板胶片:常见的厚度有1mil与1/2mil两种.基材(如PI):厚度依客戶要求而決定.,胶一般有丙烯酸类acrylic和环氧类expoxy胶以及聚酯类。我们公司使用的是前两种，其中丙烯酸类的胶与kapton的结合力较好，而环氧类胶的尺寸安定性较好，一般由客户指定，或视其关注项目确定。,4.3.胶
7、(adhesive),透明型离形膜:避免接着剂在压着前沾附异物. 胶:厚度依客戶要求或需填充的线路铜厚而決定, 功能在于贴合PI,金属或补强板，不仅有用于热压的热固型胶，还有用于冷压的粘性很强的胶。离形紙(不透明),由基材+胶组合而成，其基材也有PI和PET两种，我们公司目前是用的是被称为KAPTON的PI (即聚酰亚胺)基材的。,Kapton基材:表面绝缘用. 常见的厚度有1mil与1/2mil.胶(接着剂):厚度依客戶要求而決定.离形纸:避免接着剂在压着前沾附异物;便于穴作业.,4.4.保护膜(CC,covercoat,or coverlay),3.5.柔板常见类型说明,A.按结构来划分：
8、单面板，双面板，多层板 B.按耐弯折程序来分：有活性区板(air gap)和无活性区柔板. C.按孔的形态：埋孔板，盲孔板，通孔板 D.按胶系来分：有胶系(又分为：环氧类epoxy，丙烯酸系acrylic,聚酯类PET)和无胶系.,5.1.一种单面板结构示意图：,保护膜的kapton膜 胶(cc的，copper基材的) 铜 箔,基板kapton kapton补强 补强 板(FR4,AL等)表面处理,5.2.一种双面板结构示意图,双面板是由双面导体的基板或是由两个单面基板层压通过孔电镀导通并作出线路。,CC的kapton膜 胶(CC,基板的) 基板的kapton,铜 箔 表面处理 电镀通孔,5.
9、3.一种多层板结构示意图,多层柔性线路板由几层单层或双层柔性线路板层压组成一个完整的线路板。根据铜层数的要求决定线路板是完全结合还是选择性结合。多层柔性线路板层数越多则柔软性越差，因此需要在不要弯曲或成形的地方有选择的使用胶来结合(做出活性区)。,5.4.盲孔和埋孔示意图,5.5.软硬结合板,软硬结合板有硬板也有软板的特性。其内部（部分情况下是外部）由多层柔性线路板选择性的通过丙烯酸胶和半固化片材料层压在一起组成。这些柔板被夹在外层包铜箔的硬板之间，在层压之后在需要的地方制造电镀通孔来连结内层与外层 .,一种软硬结合板示意图,6.柔板主要流程介绍：,6.1单面板流程(以033为例),下料 化学
10、清洗 贴干膜 曝光 显影 蚀刻 - 去膜 化学清洗 贴保护膜 层压 烘板 化学清洗 化学镍金I/G 丝印 烘板 打孔 贴PSA 刀模 刀模(slot) 冲床 QC QA 包装,7.柔板流程解释：,7.1.下料： 材料分割 目的：将原本大面积之材料裁切成所需要之工作尺寸。 要求：需计算裁剪方式，以得到最大的裁板利用率，并注意和标明经纬向。 品质要求:1.公差越小越好2.板边必须平整无屑3.避免刮伤板面,流程： 1.裁板作业者核对裁 板流程单2.检查机台及刀口状况3. 裁切4.裁切完成检查5.入库,7.2.化学清洗,目的： 通过化学清洗可以去除铜箔表面的氧化，油污，杂质。 粗化线路板表面，但绝不是
11、走的次数越多越好。 因每清洗一次减少铜箔厚度0.015mil-0.035mil，所以需要严格控制咬蚀量，以免铜厚低于客户标准。 流程：入料微蚀循环水洗市水洗抗氧化循环水洗市水洗吸干烘干出料 注意事项：温度 喷嘴压力 微蚀液浓度，控制微蚀速率,7.3.貼干膜 Dry Film Lamination,（双面或多层板是在做完shadow或镀完通孔完成后）利用加热加压的方式，在清洁完成的铜面上贴合干膜，作为蚀刻阻剂。 作业方式：热滚压膜和真空压膜。 作业环境：因为干膜对紫外线敏感，为避免干膜在没有贴好时就发生反应，贴干膜必須在黃光区作业。 干膜选择：干膜貼合品质要求附着性及解晰度，结合铜厚度和产品线宽
12、间距要求来决定所采用的干膜厚度和类型。,7.4.曝光 Exposure,在贴好干膜膜并经高压仓加压后，在曝光机上以紫外线曝光，将设计好的底片上线路图形，转移到干膜上。 目前曝光用的蚀刻底片采用的是负片方式，底片上透明透光部分所对应的干膜会发生聚合，在显影后也保留，即成为线路及留铜区。曝光后不可以立即去显影，而应该放置20分钟左右再去显影，以使干膜充分聚合。 作业环境：黃光区域 作业方式：人工对位，治具对位,7.4.1.FPC线路曝光成形示意图,底片,露光光源,非平行曝光,铜箔,基板,干膜,7.4.2.平行光曝光机,7.5.显影 Developing,曝光后的材料，紫外线照射过区域的乾膜会聚合硬
13、化，而经显影液清洗后，可将未经曝光聚合的干膜冲掉，使铜层露出。经显影完成之材料，可看出將形成線路之形狀、型式。 作業溶液：Na2CO3（或K2CO3)弱鹼性溶液,显影,铜箔,基板,曝光干膜,7.5.1.显影线(#5),7.5.2.显影后的板,7.6.蝕刻 Pattern Etching,显影后的板，经过蚀刻药水冲洗，会将未经干膜保护的铜层的裸露部分去除，而留下被保护的线路。 作业原理：蚀刻化学反应式（再生还原反应）Cu+CuCl2Cu2Cl2Cu2Cl2+HCl+H2O22CuCl2+H2O,作业注意事項：水池效應（ Puddle Effect） 设计注意事項：底片补偿线宽,铜箔,基板,干膜,
14、5#蚀刻线,7.7.脱膜 Dry Film Stripping,蚀刻后的板材，板面上仍留有已硬化之干膜，利用剥膜工序，使干膜与材料完全分离，让线路完全裸露，銅層完全露出。 剥膜药液：NaOH 強碱性溶液 作业方式： NaOH 剥膜酸洗中和水洗,铜箔,基板,7.8.化学清洗,目的： 通过化学清洗可以去除铜箔表面的氧化，油污，杂质。 粗化线路板表面 每清洗一次减少铜箔厚度0.015mil-0.035mil 流程：入料微蚀循环水洗市水洗抗氧化循环水洗市水洗吸干烘干出料 注意事项：温度 喷嘴压力 微蚀液浓度，控制微蚀速率,7.9. Layup(如贴保护膜),在白光区中用电铬铁将保护膜或base或补强等
15、按一定的对位方式固定在一起，以便层压时不发生偏移。,7.10.层压,Layup后的材料，利用热压合提供高温及高压，将层间的胶(接着剂)熔化，用以填充线路之間缝隙并且紧密結合铜箔材料和保护胶片。 参数：温度，压力，真空度，时间 作业方式：传统压机(OEM，Vigor)，快速压合,层压叠合板,Vigor层压机,快压机,7.11.化学镍金(ENIG，或I/G),在铜表面以化学反应的方式沉上一定厚度的镍和金，以保护铜面不被氧化，以实现元件的良好焊接。 镍金厚度：一般镍厚为80-200u”,金厚度为2-5u”,7.11.1化学镍金板的主要应用,攜帶式電話 呼叫器 計算機 電子字典 電子記事本 記憶卡,筆
16、記型PC 掌上型PC(PDA) 掌上型遊戲機 PC介面卡 IC卡 NET WORK,化学镍金线,4.7.其它的表面处理：,A.电镀-电镀镍金(NI/AU plating)，电镀镍的厚度也为80-200u”，而其金的厚度要比化学镍金金厚6-10倍左右（其金厚度为30-50u”)，故而其耐磨性能较好，广泛用于接插件中. B.电镀锡铅(sn/pb plating) 目的: 通过电镀形式在铜面上镀上 一层光亮的锡铅,主要目的为提供Soldering Interface。,C.有机保护膜,在铜表面形成一层棕色的有机保护膜，以保护铜面不被氧化，此膜在焊接时可熔于助焊剂中，不影响可焊性能。 流程：上板预浸D
17、I水洗Entek水洗下板烘干 膜厚：0.2-0.5u”,水平Entek线,7.12.丝印或阻焊印刷,目的:用丝网于PCB表面印出文字，使电子零件符号表示其安装位置，或印上阻焊油墨。注意事项：油墨粘度 刮刀压力 刮刀角度 刮刀速度,油墨分类：,油墨类型一般分为： 防焊油墨(solder mask,縁色或黄色)， 文字油墨(白色，黑色)， 银浆油墨(silver ink,银色)三种，而油墨种类又分为UV硬化型及热烘烤型。,油墨印刷机,丝印后的板,7.13.打孔（target punch),根据光学定位抓点（设计好的图形）打出后续工位所需的定位孔（如ET，SMT，冲床，二次钻孔等定位孔）。,打定位孔
18、的图形,7.14.刀模分割,目的 1.将已压合结束的软板 （18*24、12*18，19.7*12）分割成条状以满足冲切时需要 2.分割保护膜的开口 注意事项：1.对准定位孔2.加盖塑料盖板3.压力,7.15.冲切外形,目的:将多片之工作排板，依照客户规格或尺寸要求分切或切SLOT内槽。,7.16.电检,目的:利用测试仪器对线路板的导通性及电性能进行测试，确保线路板的电性能百分之百正确。注意事项：测试机压力探针型号,7.17.终检(FQC),目的:全面的对柔性线路板的外观进行检验7.18.出货抽检(OQA) 目的:站在客户的利场上，对产品进行全面抽检，确保产品的可靠性。,6.2.双面板流程(3
19、07),保护膜流程: 领料 laser外形 包装储存 FR4: 领料 贴胶 铣板包装 铣板 包装储存 下料 包装 钻孔 shadow 整板镀铜 贴干膜贴干膜 曝光 显影 图形电镀 去膜 曝光 显影 蚀刻 去膜 化学清洗 贴保护膜 层压保护膜 烘板 化学清洗 I/G 印银胶 烘板 丝印(正) 烘板 丝印(反) 烘板 电检 laser 打孔 刀模 贴FR4(正) 贴FR4(反) 冷压 QC QA 包装,7.2.钻孔,目的:1.钻保护膜开口及定位孔2.为使电路板之线路导通（双面和多层板）而要钻通孔。流程：包装 =打定位孔=上板=调用钻孔程序=钻孔 = 检查=下板注意事项：1. 少钻 2. 多钻 3.
20、 偏移 (上述以模板check) 4. 孔边缘粗糙,机器设备： giga8888,Excell 300(主要打定位pin), Mark VI HITACHI,盖板,待钻板材,垫板,7.3. plasma电浆蚀刻,目的：去除钻孔时在内层铜箔上产生的沾污，避免镀层与内层间的连接不良，同时还有粗化基材表面(非金属，如Kapton,FR4)，增加压合粘结时的结合力。 反应气体：O2，CF4。 反应原理：在抽真空情况和高频电压下，利用气体电离产生的自由基咬蚀基材。,7.4.镀碳膜,双面板及多层板要实现各层间的连接，需在完成钻孔及plasma(大多数双面板无plasma流程）后做镀碳膜，目的是使孔壁上之非导体部份也能实现导通, 再进行后面的电镀铜工序,以完成足够厚度的够导电及焊接之金属孔壁。目前是镀碳膜shadow制程，是沉积的石墨。 目前水平式的，流程为：清洁整孔淋洗-shadow-Fixer(定影)-Microetch-抗氧化-烘干-收板,7.5.镀铜,目的：在已经做完镀碳膜从而完成孔内导通的孔内，镀上一定厚度的铜，达到客户要求，实现各层的导通，镀铜按流程可分为图形电镀与全板电镀两种。,全板电镀,图形电镀,
