pcb制造工艺综述(doc48)-工艺技术(编辑修改稿)

pcb制造工艺综述(doc48)-工艺技术(编辑修改稿)内容摘要：

少了寄生电容和寄生电感更有利于提高印制板的电参数 中国最大的管理资源中心 第 12 页 共 46 页 4 比插装式安装更容易实现自动化提高安装速度与劳动生产率相应降低了组装成本 从以上的表面安技术就可以看出线路板技术的提高是隋芯片的封装技术与表面安装技 术的提高而提高 现在我们看的电脑板卡其表面粘装率都不断地在上升实际上这种的线路板再用传动的网印线路图形是无 法满足技术要求的了所以普通高精确度线路板其线路图形及阻焊图形基本上采用感光线路与感光绿油 制作工艺也许过不多久人们该把印制线路板叫作感光线路板了 现在我们再来看成组芯片直接安装技术多芯片模块 MCM技术它是将多块未封装的集成电路 芯片高密度安装在同一基板上构成一个完整的部件的新思路即现在人们普遍称之的多芯片模块简称 MCM是 (Multi Chip Module的缩写 )随着 MCM的兴起使封装的概念发生了 本质的变化在年代以 前所有的封装都是面向器件的而 MCM可以说是面向部件的或者说是面向系统或整机的 MCM技术集先 进印刷线路板技术先进混合集成电路技术先进表面安装技术半导体集成电路技术于一体是典型的 垂直集成技术对半导体器件来说它是典型的柔性封装技术是一种电路的集成 MCM的出现使电子系 统实现小型化模块化低功耗高可靠性提供了更有效的技术保障 其中 MCMD型 Mulit Chip ModuleDeposited Thin Film是采用薄膜技术将金属材料淀积到陶瓷 或硅铝基板上光刻出信号线电源线地线并依次做 成多层基板多达几十层主要用在 500Mhz 以上的高性能产品中线宽和间距可做到 1025 孔径在 1050因而具有组装密度高 信号通道短寄生效应小噪声低等优点可明显地改善系统的高频性能 现在我们可以看到如今的高新技术 PCB已经不是我们所认为的印制线路板了也许又该提升一步叫光 刻线路板了 中国最大的管理资源中心 第 13 页 共 46 页 3表面贴装技术 (SMT)的介绍 1) SMT的特点 .. 组装密度高电子产品体积小重量轻贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的 1/10左右一般采用 SMT 之后电子产品体积缩小 40%~60%重量减轻 60%~80% .. 可靠性高抗振能力强焊点缺陷率低 .. 高频特性好减少了电磁和射频干扰 .. 易于实现自动化提高生产效率降低成本达 30%~50% 节省材料能源设备人力时间等 2) 为什么要用表面贴装技术 (SMT) .. 电子产品追求小型化以前使用的穿孔插件元件已无法缩小 .. 电子产品功能更完整所采用的集成电路 (IC)已无穿孔元件特别是大规模高集成 IC不得不采用表面贴片 元件 .. 产品批量化生产自动化厂方要以低成本高产量出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力 .. 电子元件的发展集成电路 (IC)的开发半 导体材料的多元应用 .. 电子科技革命势在必行追逐国际潮流 3) SMT技术的发展趋势 随着电子产品向便携式 /小型化网络化和多媒体方向迅速发展表面贴装技术 Surface Mount Technology简称 SMT在电子工业中正得到越来越广泛的应用并且在许多领域部分或全部取代了 传统电子装联技术 SMT的出现使电子装联技术发生了根本的革命性的变革在应用过程中 SMT 正在不断地发展与完善主要表现在以下几方面 .. SMT生产线的发展 .. SMT生产线是生产的基础目前其有如下几个发展趋势计算机集成制造 系统 CIMS 中国最大的管理资源中心 第 14 页 共 46 页 的应用 SMT生产线正向 高效率方向发展 SMT生产线向绿色环保方向发展 .. SMT设备的发展包括丝印设备贴装设备的发展 .. FMS多功能等方向发展 .. 表面贴装元器件的发展 .. SMT工艺材料的发展 4PCB电镀金工艺介绍 作用与特性 印制板上的金镀层有几种作用金作为金属抗蚀层它能耐受所有一般的蚀刻液它的导电率很高其电 阻率为 电阻低的理想 的接触表面金属金作为可焊性的基底是多年来争论的问题之一只要说明金在控 制条件的情况下已 经成功地用来作为一种焊接的辅助手段就够了 近年来已经发展了一些新的镀金工艺它们大多数是专利性的这表明为避开以典的碱性氰化物镀金及其 对电镀抗蚀剂的破坏作用所作的努力金价格成本高促使发展金的合金槽浴作为降低成本的手段 5PCB电镀铜工艺介绍 铜作为印制电路制造中的基本的导线金属已经得到了广泛的承认它具有极为优越的导电性仅次于银 容易电镀成本低并给出高度可靠的结果铜是很容易活化的因此在铜和其它电镀的金属之间可以 获得良好的金属金属键合电子设备用的印制电路 MILSTD275指出金属化应该镀 铜孔 中铜镀层的厚度应不小于 硼酸盐溶液 6多层板孔金属化工艺 众所周知孔金属化是多层板生产过程中最关键的环节她关系到多层板内在质量的好 中国最大的管理资源中心 第 15 页 共 46 页 坏孔金属化 过程又分为去钻污和化学沉铜两个过程化学沉铜是对内外层电路互连的过程去钻污的作用是去除高速 钻孔过程中因高温而产生的环氧树脂钻污特别在铜环上的钻污保证化学沉铜后电路连接的高度可靠 性多层板工艺分凹蚀工艺和非凹蚀工艺凹蚀工艺同时要去除环氧树脂和玻璃纤维形成可靠的三维结 合非凹蚀工艺仅仅去除钻孔过程中脱落和汽化 的环氧钻污得到干净的孔壁形成二维结合单从理论 上讲三维结合要比二维结合可靠性高但通过提高化学沉铜层的致密性和延展性完全可以达到相应的 技术要求非凹蚀工艺简单可靠并已十分成熟因此在大多数厂家得到广泛应用高锰酸钾去钻污是 典型的非凹蚀工艺 7. PCB表面处理技术 虽然以产品生命周期短和迅猛的技术改变闻名电子工业还不得不采用一种工业应用广泛的热空气焊 锡均涂 (HASL, hot air solder leveling)的替代技术 长期影响环境的关注通常集中在潜在的铅泄漏到环境中去仅管在北美的立法禁止铅的使 用还是几 年后的事情但是原设备制造商 (OEM, original equipment manufacturer)必须满足欧洲和日本的环境法 令以使其产品作全球销售这个考虑已经孕育出许多课题评估在每一个主要的 OEM那里消除铅的可选 方法 HASL的替代方法允许无铅印刷电路板 (PWB, printed wiring board)也提供平坦的共面性表面满 足增加的技术要求更密的间距和区域阵列元件已允许增加电子功能性通常越高的技术对立着降低成 本可是大多数替代方法改进高技术装配和长期的可靠性而 中国最大的管理资源中心 第 16 页 共 46 页 还会降低成本 成 本节约是整个过程成本的函数包括过程化学劳力和企 业一般管理费用 (图一 )象 OSP浸银和浸锡等替代技术可提供 最终表面处理成本的 20 ~ 30%的减少虽然每块板的节约百分比 在高层数多层电路板产品上可能低日用电子的成本节约随着 更大的功能性和铅的消除将驱使替代方法使用的急剧增加 Fig. 1替代方法的使用将不仅会增加而且将取代 HASL作为最终表面处理的选择今天替代的问题是选择 的数量和已经发表的数据的纯卷积诸如 ENIGOSP浸锡和浸银等替代方法都提供无铅高可焊性平 整共面的表面在生产中对第一次通过装配合格率提 供重大改进为了揭开最终表面处理的神秘面纱 这些 HASL的替代方法可通过比较每个涂层对装配要求和 PWB设计的优点来区分 装配要求 HASL替代方法对装配过程的作用反映表面的可焊性和它如何与使用的焊接材料相互作用每一类替代 的表面涂层 OSP有机金属的 anometallic)(浸锡和银 )或金属的 (ENIG) 具有不同的焊接机制 焊接机制的这种差异影响装配过程的设定和焊接点的可靠性 OSP是焊接过程中必须去掉的保护性涂层助焊剂必须直接接触到 OSP表面以渗透和焊接到 PWB表 面的铜箔上 1 浸洗工艺如浸 银或锡有机共同沉淀消除最终表面的氧化物不象 OSP锡和银溶解在焊锡里面 将成为焊接点的一部分将帮助熔湿速度锡和银两者都在 PWB的铜表面直接形成焊接点 如果适当地沉淀在 ENIG表面的金是纯净的由于其可熔于焊锡所以将提供焊接的最快的熔湿速 度可是当使用 ENIG时焊接点是在镍障碍层上面形成的不是直接在 PWB的铜表面 中国最大的管理资源中心 第 17 页 共 46 页 所有三类替代涂层都提供最佳的印刷表面对所有类型的锡膏都一样锡膏直接印在表面涂层上面 提供助焊剂直接接触渗透 OSP和熔湿 PWB表面印刷模板对沉积完美的锡膏印刷形成有效的密封消 除了 HASL的印糊和锡桥 问题结果是三种替代涂层都有很高的第一次通过装配合格率焊锡熔湿方面相 差很小区别在于焊接点的强度和可靠性几个研究已经证实使用 OSP直接焊接到铜的表面提供最 好强度的焊接点 2,3当使用区域阵列片状包装的较小焊盘时焊接点的强度变得重要 虽然使用上减少波峰焊接还是今天装配过程的构成整体的一部分每一种最终表面涂层的焊接机制 将影响助焊剂化学成分的选择和波峰焊接工艺的设定金属的和有机金属的涂层有助于通孔的焊锡熔湿 通常要求很少的助焊剂较低活性的助焊剂和波峰的较少动荡免洗材料在生产条件下与 OSP相处很好 但要求一些优化 来增加助焊剂和 /或焊锡渗透到通孔内通常这个优化增加助焊剂的使用量代替特定 类型的助焊剂化学成分或通过更高的动荡或温度来增加焊锡渗透 全球范围内正在实施取代传统波峰焊接工艺的方法插入式回流 (intrusive reflow)选择性焊锡喷 泉 (selective solder fountain)和顺应针 (pliant pin)正实际上使用在所有最终表面涂层上至今为 止所完成的工作表明选择性焊锡喷泉的动荡改善了通孔 (throughhole)的可熔湿性孔中锡膏 (pasteinhole)或侵入式回流将 助焊剂和助焊剂载体直接接触 PWB的表面使得通孔的可熔湿性对所有 最终表面涂层都是类似的最后由于可预见的孔的误差 HASL的替代方法比使用顺应针 (pliant pin) 的 HASL要强在替代方法中较厚的浸锡为插件提供最光滑的表面为顺应针提供最宽的操作窗口 4 中国最大的管理资源中心 第 18 页 共 46 页 装配工业现在正评估无铅焊接替代品虽然某些合金似乎是特别的 OEM的选择但是还要选择整个 工业所接受的合金尽管如此正在测试的所有合金都要求较高的回流温度并。