毕业设计（论文）-PCB印制线路板流程及品质管理分析.doc

i 目目 录录 摘摘 要要 .3 第一章第一章 绪论绪论 .4 §1.1 研究背景 .4 §1.2 研究意义 .4 第二章第二章 相关理论与技术相关理论与技术 .6 §2.1PCB 的基本资料6 §2.2 做 PCB 制作的准备 .6 2.2.1 基板的概念 6 2.2.2PCB 基板材质的选择.7 §2.3PCB 设计基本概念7 2.3.1 层(Layer) 的概念 7 2.3.2 过孔(Via） .8 2.3.3 丝印层（Overlay）8 2.3.4SMD 的特殊性8 2.3.5 网格状填充区（External Plane ）和填充区(Fill).9 2.3.6 焊盘( Pad）9 2.3.7 各类膜（Mask）9 2.3.8 飞线 9 第三章第三章 PCB 的制作流程的制作流程 11 §3.1 下料 .11 §3.2 DRILLING 钻孔.11 §3.3PTH/PANEL PLATING 沉铜/板面电镀.12 §3.4DRY FILM 干膜.13 §3.5PATTERN PLATING 图形电镀.14 §3.6TIN PLATING 镀锡15 §3.7ETCHING 蚀铜15 §3.8 WET FILM,COMPONENT MARK 湿绿油, 白字16 §3.9 HAL 喷锡16 §3.10 外型加工 .17 §3.11 E-TEST 电测试17 §3.12 出货前的检验 .17 第四章第四章 PCB 质量管理分析质量管理分析 18 §4.1PCB 设计原则18 §4.2PCB 注意事项20 §4.3PCB 常见错误分析21 §4.4PCB 设计几点体会23 结结 束束 语语 .24 致致 谢谢 .25 参参 考考 文文 献献 .26 第 2 页 摘 要 通讯、计算机、消费电子等产业的繁荣，促进了印刷电路板(Printed Circuit Board, 简称 PCB)行业的快速发展。作为电子工业中最基础最活跃的产业之一，印刷电路板的设 计与制造越来越趋向于高密度、多层数、高性能，这就使 PCB 制造的品质保证问题面临 巨大的挑战。印刷电路板品质的好坏，取决于板上每根线条、每个孔品质的好坏。电路 板在生产过程中山于各种不确定因素的影响(如原材料、设备稳定性、环境、温度和人为 操作等)，造成缺陷很难避免，必须实施严格的中间检验。根据有关资料，在 PCB 的制造 过程中，越早发现错误，就可以越早采取相应措施对其进行处理，从而降低生产成本。 中国 PCB 行业面临结构性过剩。PCB 行业的特点是厂商根据下游需求生产 PCB 板。 PCB 行业相对的上下游产业特点，决定了其产业集中度不高，在激烈的市场竞争中，只 有市场定位好、运营效率高的企业才具有长期竞争力。由于产业巨大，分工很细，低档 产品供过于求，而高端 PCB 属于资金、技术密集型行业，对管理和技术的要求比较高， 往往成为产能扩充的瓶颈。本次金融风暴后，最终消费模式逐渐从之前欧美的粗放式走 向精打细算、缩衣节食模式，而之前大多数厂商都根据下游客户的需求生产 PCB 板，与 下游厂商原有具有配套性，随着下游客户根据市场需求而发生转变，对 PCB 板的需求也 发生变化。只有与下游厂商产品搭配合理的 PCB 板生产企业才有可能在未来拿到更多的 订单，而不能随着下游厂商的需求变化而变化的 PCB 板生产企业将有可能在激烈的市场 竞争中逐渐退出 PCB 行业。因此，印刷电路板的生产在线检测已成为 PCB 生产企业的共 识，但真正实现中间检验和在线检验难度较大。因此，高效、高速、高精度且易于实现 的印刷电路板缺陷自动检测方法成为 PCB 行业的迫切需要。 关键词：关键词：PCB;PCB; 高效；高效； 管理和技术；电路板缺陷管理和技术；电路板缺陷 第 3 页 第一章 绪论 §1.1§1.1 研究背景研究背景 2008年上半年中国 PCB 产值及产量保持增长，在8月份之前增产现象还比较常见。 从第三季度末开始，受到国际金融风暴的影响，首先是手机和电脑市场增长放缓，国外 知名品牌纷纷减产，接着汽车制造业减产也直接导致 PCB 企业订单锐减。在传统旺季10 月份，上述现象也未有改观。诸多中小型 PCB 企业关停并转，不少企业扩产计划搁浅， 许多企业，包括 PCB 和主要原材料（如 CCL）出现增产减效局面。 国内 PCB 企业从第三季度第四季度企业效益下滑约25%到30%，出口产品和相关出 口产品的订单锐减，高端产品如 HDI、FPC 订单锐减，整机厂资金回收困难等，PCB 企 业经营进入困难期。珠三角地区是我国 PCB 产业重镇，多少企业依赖外单，尤其是国外 手机和电脑订单，在本次金融风暴中，受金融风暴的影响较为严重。 §1.2§1.2 研究意义研究意义 一般而言，电子信息产业的发展周期滞后于外部经济发展周期3到6个月，同样，电 子信息产业的复苏也要在景气复苏后一段时间才会出现。 北美1997年7月份至2010年1月 BB 数值，从图中我们很容易看到行业的几大衰退年份， 1997年、2000年、2002年及2007年。我们也可以发现全球 IT 及 PCB 行业虽然从2009年第 二季度开始 BB 值大于1，但是 BB 值呈现逐月变小之趋势，至2010年1月份的1.03，已经 是接近于1。说明本次 PCB 复苏的趋势尚需要进一步强化，而且最近12年的 BB 值走势也 可以看出，BB 值连续大于1的月份不多。因而我们预计 BB 值有重新迈入小于1的局面， PCB 行业可能又一次陷入衰退周期。 PCB 行业20多年的发展历史表明，PCB 行业是大者恒大，在每一次的行业洗牌中，都 会诞生区域性或全球性的领导企业。在产品多元化的今天，PCB 周期性变的平稳，不会因 为一两种电子产销不旺，造成整个市场下滑。因而，总体上而言，印刷电路板行业周期 性不明显，主要随着宏观经济波动。上世纪90年代，我国印刷电路板行业连续多年保持 30%作用高速增长。2001年到2002年，受世界经济增长放缓等因素的影响，我国印刷电路 板行业的增长速度出现较大幅度的下降。2003年以后，随着全球经济的复苏以及新兴电 子产品的出现和广泛应用，印刷电路板的需求再度出现快速增长，我国印刷电路板行业 的产值恢复到30%左右年增长速度，2005年，同比增长约31.4%，2007年景气成长脚步趋 缓。 第 4 页 面对2009年的金融风暴，有一大批抗风险能力较弱，无核心竞争力的 PCB 企业退出 市场。同时，由于全球 PCB 技术的迅猛发展和产能的过剩，我国 PCB 行业重新洗牌将是 大势所趋，进入重新调整布局的新时代，面临新的转型，PCB 产品的技术含量也不断提高， 企业将具有更多的自主研发、自主知识产权项目，管理水平也将全面提升，环保标准也 将逐步达到国际先进水平。随着中国 PCB 行业的进一步洗牌，中国的 PCB 产业集中度还 将逐渐向先进地区如台湾、日本和韩国等看齐，不再是小而散，而会是更加有序规范。 行业洗牌说明目前的游戏规则不再适合，而新的游戏规则将随着发展而发展。明显 的市场信号表明，节能、减排、降耗和提高效率将是未来发展的主流。在经历经济危机 寒冬洗礼之后，存活下来的企业只有可能是在以上四点中做的较好的企业，就是核心竞 争力比较强的企业。而在行业混战时期没有解决好问题的中小企业，可能会在竞争中受 到压制。因而作为基础 PCB 行业需要更加小心地面对变换的市场形势，清晰部署产能， 切忌盲目扩充产能，更多的精力应当集中在新产品、新技术的开发方面。 第 5 页 第二章 相关理论与技术 §2.1§2.1PCBPCB 的基本资料的基本资料 PCB 是英文(Printed Circuie Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材料上，按 预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝 缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印 制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。 PCB 几乎我们所能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、通用电脑， 大到计算机、通迅电子设备、航空、航天、军用武器系统，只要有集成电路等电子元器 件，它们之间电气互连都要用到 PCB。PCB 它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的 机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要 求的电气特性，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形；为元器件插装、粘装、 检查、维修提供识别字符标记图形。 于 1960 年以后才有专业制造厂以甲醛树脂铜箔为 基材，制作单面 PCB 进军电唱机、录音机、录像机等市场，之后因双面贯孔镀铜制造技 术兴起，于是耐热、尺寸安定之玻璃环氧基板大量被应用至今。现在用得比较多的有 FR4，FR2，CEM3，陶瓷电路板的分类：1.根据硬度分：软板、硬板、软硬板 2.根据层数 分：单面板、双面板、多层板单面板就是只有一层导电图形层双面板是有两层导电图形 层多层印刷线路板是指由三层及以上的导电图形层与绝缘材料交替层压粘结在一起制成 的印刷电路板。板，铁氟龙板等，我司现在使用的一般为 FR4 板. §2.2§2.2 做做 PCBPCB 制作的准备制作的准备 2.2.12.2.1 基板的概念基板的概念 PCB 板的原始物料是覆铜基板，简称基板。基板是两面有铜的树脂板。现在最常用的 板材代号是 FR-4。FR-4 主要用于计算机、通讯设备等档次的电子产品。对板材的要求： 一是耐燃性，二是 Tg 点，三是介电常数。电路板必须耐燃，在一定温度下不能燃烧，只 能软化。这时的温度点就叫做玻璃态转化温度(Tg 点)，这个值关系到 PCB 板的尺寸安定 性。在高阶应用中，客户有时会对板材的 Tg 点进行规定。介电常数是一个描述物质电特 性的量，在高频线路中，信号的介质损失(PL)与基板材料有关，具体而言与介质的介电 常数的平方根成正比。介质损失大，则吸收高频信号、转变为热的作用就越大，导致不 能有效地传送信号。除 FR-4 树脂基板外，在诸如电视、收音机等较为简单的应用中酚醛 纸质基板用得也很多。 PCB 基板组成:基板由基材和铜箔组成，FR-4 基材是树脂加玻纤布，玻纤布就是玻璃 第 6 页 纤维的织物，将玻纤布在液态的树脂中浸沾，再压合硬化得到 基材。在高分子化学中， 将树脂的状态分为 a-stage、b-stage、c-stage 三种状态，处于 a-stage 的树脂分子间 没有紧密的化学键，呈 流动态；b-stage 时分子与分子之间化学键不多，在高温高压下 还会软化，进而变成 c-stage；c-stage 是树脂化学结构最为稳定的状态，呈固态，分子 间的化学键增多，物理化学性质就非常稳定。我们使用的电路板基材就是由处于 b-stage 的树脂构成。而基板是将处于 b-stage 的基材与铜箔热压在一起。这时的树脂就处于稳 定的 c-stage 了。 2.2.22.2.2PCBPCB 基板材质的选择基板材质的选择 (1)镀金板(ElectrolyticNi/Au) 镀金板制程成本是所有板材中最高的，但是目前现有的所有板材中最稳定，也最适合 使用于无铅制程的板材，尤其在一些高单价或者需要高可靠度的电子产品都建议使用此 板材作为基材。 (2)OSP 板(OrganicSolderabilityPreservatives) OSP 制程成本最低，操作简便，但此制程因须装配厂修改设备及制程条件且重工性较 差因此普及度仍不佳，使用此一类板材，在经过高温的加热之后，预覆于 PAD 上的保护 膜势必受到破坏，而导致焊锡性降低，尤其当基板经过二次回焊后的情况更加严重，因 此若制程上还需要再经过一次 DIP 制程，此时 DIP 端将会面临焊接上的挑战。 (3)化银板(ImmersionAg) 虽然”银”本身具有很强的迁移性，因而导致漏电的情形发生，但是现今的“浸镀银” 并非以往单纯的金属银，而是跟有机物共镀的”有机银”因此已经能够符合未来无铅制 程上的需求，其可焊性的的寿命也比 OSP 板更久。 (4)化金板(ElectrolessNi/Au，ENIG) 此类基板最大的问题点便是”黑垫”(BlackPad)的问题，因此在无铅制程上有许多的 大厂是不同意使用的，但国内厂商大多使用此制程。 (5)化锡板(ImmersionTin) 此类基板易污染、刮伤，加上制程(FLUX)会氧化变色情况发生，国内厂商大多都不使 用此制程，成本相对较高。 （6）喷锡板(ImmersionTin) 因为 cost 低，焊锡性好，可靠度佳，兼容性最强，但这种焊接特性良好的喷锡板因 含有铅，所以无铅制程不能使用。 §2.3§2.3PCBPCB 设计基本概念设计基本概念 2.3.12.3.1 层层(Layer)(Layer) 的概念的概念 与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的 概念有所同，Protel 的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。 第 7 页 现今，由于电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品 中所用的印刷板不仅有上下两面供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔， 例如，现在的计算机主板所用的印板材料多在 4 层以上。这些层因加工相对较难而大多 用于设置走线较为简单的电源布线层（如软件中的 Ground Dever 和 Power Dever）， 并常用大面积填充的办法来布线（如软件中的 ExternaI P1a11e 和 Fill）。上下位置 的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔（Via）”来沟通。有 了以上解释，就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。举个简单的例 子，不少人布线完成，到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘，其实这是自 己添加器件库时忽略了“层”的概念，没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层 （Mulii 一 Layer)的缘故。要提醒的是，一旦选定了所用印板的层数，务必关闭那些未 被使用的层，免得惹事生非走弯路。 2.3.22.3.2 过孔过孔(Via(Via） 为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔，这就是 过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各 层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路 相通，也可不连。一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则：（1）尽量少用过 孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各 层与过孔不相连的线与过孔的间隙，如果是自动布线，可在“过孔数量最小化” （ Via Minimiz8tion）子菜单里选择“on”项来自动解决。（2）需要的载流量越大，所需的过 孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些. 2.3.32.3.3 丝印层（丝印层（OverlayOverlay） 为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字 代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学 者设计丝印层的有关内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的 PCB 效果。他们设计的印板上，字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊，还有的把 元件标号打在相邻元件上，如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的 丝印层字符布置原则是：”不出歧义，见缝插针，美观大方”。 2.3.42.3.4SMDSMD 的特殊性的特殊性 Protel 封装库内有大量 SMD 封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最 大特点是单面分布元引脚孔。因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引 脚（Missing Plns）”。另外，这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。 第 8 页 2.3.52.3.5 网格状填充区（网格状填充区（ExternalExternal PlanePlane ）和填充区）和填充区(Fill)(Fill) 正如两者的名字那样，网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的，填充区仅是完 整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别，实质上，只要你把 图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不注意 对二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于 需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤 为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。 2.3.62.3.6 焊盘焊盘( ( PadPad） 焊盘是 PCB 设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修 正，在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、 大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel 在封装库中给出了一系列 不同大小和形状的焊盘，如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等，但有时这还不够用， 需要自己编辑。例如，对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”， 在大家熟悉的彩电 PCB 的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少厂家正是采用的这种形 式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则： （1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大； （2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍； （3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚 直径大 02- 04 毫米。 2.3.72.3.7 各类膜（各类膜（MaskMask） 这些膜不仅是 PcB 制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。按 “膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面）助焊膜（TOp or Bottom 和元件面（或焊接面）阻焊膜（TOp or BottomPaste Mask）两类。 顾名思义，助焊膜 是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。 阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘 处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上 锡。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。 2.3.82.3.8 飞线飞线 自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步 布局后，用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况，不断调整元件的位 置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不 误砍柴功，多花些时间，值！另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过 该功能来查找。找出未布通网络之后，可用手工补偿，实在补偿不了就要用到“飞线” 第 9 页 的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是，如果该电路板 是大批量自动线生产，可将这种飞线视为 0 欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进 行设计。 第 10 页 第三章 PCBPCB 的制作流程的制作流程 §3.1§3.1 下料下料 从一定板厚和铜箔厚度的整张覆铜板大料上剪出便于加工的尺寸如图 3.1 图 3.1 开料 目的：将大片板料切割成各种要求规格的小块板料。 工艺流程：摆放大料于开料机台开料圆角洗板 焗板 下工序 设备及作用: (1)自动开料机：将大料切割开成各种细料。(2)磨圆角机：将板角尘 端都磨圆。(3)洗板机：将板机上的粉尘杂质洗干净并风干。 （4）焗炉：炉板，提高板 料稳定性。 （5）字唛机；在板边打字唛作标记。 操作规范：（1）自动开料机开机前检查设定尺寸，防止开错料。 （2）内层板开料 后要注意加标记分别横直料，切勿混乱。 （3）搬运板需戴手套，小心轻放，防止擦花板 面。 （4）洗板后须留意板面有无水渍，禁止带水渍焗板，防止氧化。(5)焗炉开机前检查 温度设定值。 §3.2§3.2 DrillingDrilling 钻孔钻孔 在线路板上钻通孔或盲孔，以建立层与层之间的通道 图 3.2。 工艺流程：(1)双面板：钉板摆放生产板于机台上摆放铝片于板上钻孔板退 钉移走铝片、底板在板边做标记检查下工序（2）多层板：摆放 Fixtur 于机台上 第 11 页 打管位钉摆放底板于 Fixture 上摆放生产板于底板上摆放铝片于板上钻孔 移走铝片，下板在板边做标记检查下工序 设备与用途（1） 钻机：用于线路板钻孔。 （2） 钉板机：将一块或一块以上的双面 板用管位钉固定或一叠，以方便钻板时定位。 （3） 翻磨钻咀机：翻磨钻孔使用的钻咀。 （4） 上落胶粒机；将钻咀摔胶粒长度固定在 0.800±0.005供钻机使用，或将胶粒 从钻咀上退下来。 （5）退钉机；双面板钻孔后退管位钉使用。 （6） 台钻机：底板钻管位 孔使用。 工具经 ME 试验合格，QA 认可的钻咀。 操作规范（1）取拿钻咀，搬运上落生产板时需戴手套，以免污染钻咀及线路板。 （2）钻咀使用前，须经检查 OK，确保摔胶粒长度在 0.800±0.005之内。 （3）搬运、 摆放生产板过程中，不得有拖板、摔板、板上齐板等现象发生，严防擦花线路板。 （4） 钻板后检查内容包括：孔径大小、孔数、孔位置，内层偏移（多层板） 、孔形状率。 图 3.2 钻孔板的剖面图 §3.3§3.3PTH/PanelPTH/Panel PlatingPlating 沉铜沉铜/ /板面电镀板面电镀 沉铜目的:将孔内非导体部份利用无电镀方式使孔镀上铜面达到导通作用，并利用电 镀方式加厚孔 铜及面铜厚度图 3.3 流程：清洁、整孔 = 微蚀 = 预浸 = 活化 =加 速 = 化学 铜= 镀一次铜 设备与作用：（1）设备：除胶渣（desmear） 、沉铜（PTH）及板电（PP）三合一自 动生产线。 （2）作用：本工序是继内层压板、钻孔后通过化学镀方法，在已钻孔板孔内 沉积出一层薄薄的高密度且细致的铜层，然后通过全板电镀方法得到一层 0.20.6mil 厚 的通孔导电铜（简称一次铜） 。 第 12 页 工作原理：在经过活化、加速等相应步骤处理后，孔壁上非导体表面已均匀分布着 有催化活性的钯层，在钯金属的催化和碱性条件下，甲醛会离解（氧化）而产生还原性 的氢。 HCHO+OH- Pd 催化 HCOO +H2接着是铜离子被还原: Cu2+ + H2 + 2OH- Cu + 2H2O 上述析出的化学铜层,又可作自我催化的基地,使 Cu2+在已催化的基础上被还原成金属 铜,因此接连不断完成要求之化学铜层。 图 3.3 沉铜/版面电镀剖面图 §3.4§3.4DryDry FilmFilm 干膜干膜 干膜流程说明：（1）前处理： (1)清洁印刷电路板面，以增加感光膜附着之能力。 (2)可用之方法 浮石粉、刷磨、化学药液.。（2）压 膜： (1)使感光膜附着于印 刷电路板面，以提供影像转 移之用。 (2)可用之方法 干膜(热压)图 3.4.1 （3） 曝 光： (1)利用感光膜的特性经由照像曝光原理，达影像转移之效果。 (2)可用之方 法 产生感光膜可反应光源机械。（4）显 影: (1)利用感光膜经曝光后，产生感光 反应部分留在板 面上，未感光反应部份溶解于特殊溶剂内，达到制作出需求之图型 （线路）。(2)可用之方法 碱性药液(碳酸钠)图 3.3.2 第 13 页 图 3.4.1 曝光前半成品分解图 图 3.4.2 冲板后半成品 §3.5§3.5PatternPattern PlatingPlating 图形电镀图形电镀 图形镀目的：补足一次铜孔铜及面铜线路厚度，达客户要求图 3.5。 原理及流程： 1.去油脂:（接口活性剂）(1)清除板面油脂，增加电镀铜附着力。(2)使 线路上之 scum 剥离。2.微蚀:(H2S04+Na2S2O8) (1)咬铜使线路上之铜粗糙，易于电镀。 (2)咬铜使线路上之 scum 剥离 3.酸洗: (H2S04)(1)预浸，与电镀液保持相同酸度。(2) 去除铜线路上之氧化膜。4.镀二次铜:(CuSO4 Solution，阳极为铜球)增加铜厚。 第 14 页 §3.6§3.6TinTin PlatingPlating 镀锡镀锡 镀锡目的:在铜线路上镀锡做为 EtchingResistor(抗蚀刻)之用，以避免蚀铜时咬蚀 到铜线路。图 3.6 图 3.6 图电镀锡半成品分解图 §3.7§3.7EtchingEtching 蚀铜蚀铜 流程：去膜 = 蚀铜 = 剥锡 图（8） 原理：（1）去膜:(KOH)去除抗镀二次铜时 之干膜。（2）蚀铜: (Cu2+NH4OH+ NH4C1 利用 CuCl2 去攻击没有锡保护的铜面，只留 下镀一层锡的铜线路。（3）剥锡（HNO3+护铜剂）利用硝酸去剥除在铜线路上之锡，使 铜线路成型 Middle Inspection/中检成品电性能测试与检验（1）有效防止不良流入下制 程，降低成本，减少物料浪费。（2）部分不良板进行修补，还可继续使用。 图 3.7 蚀铜半成品 第 15 页 §§3.83.8 WetWet Film,ComponentFilm,Component MarkMark 湿绿油湿绿油, , 白字白字 绿漆目的: 保护电路板上线路，避免因刮伤造成短路、断路现象和达 成 “防焊” 功能，故在电路板上涂上一层保护膜，称之为防焊 绿漆(Solder Mask)。还可以达到美 化板面的效果。流程：前处理 = 涂布印刷 = 预烘 = 曝光 = 显影 = 热烘(后烘烤) 图 3.8。 白字目的:为了在 PCB 板上明确标示各相关位置，确保在下游客户处能很好地安装元 件及查找 流程：架网 = 对位 = 油墨 = 印刷 = 烘烤 =出货 图 3.8 湿绿油板剖面图 §§3.93.9 HALHAL 喷锡喷锡 将印过绿油的板浸在熔锡中，使其孔壁、裸铜部分沾满焊锡，再以高速热风将孔中填 锡吹出，但仍使孔壁、板面沾上一层焊锡。图(10) 第 16 页 图 3.9 喷锡板剖面图 喷锡目的 将锡/铅(Sn/Pb 比例 63/37)融熔，再经过热风平整钖面，锡覆盖于铜面 上，主要目的为提供 Soldering Interface。流程：上板 = 微蚀(SPS) = 水洗 = 酸 洗( 2SO4) = 水洗 = 烘干 = 上松香(Flux) = HSAL(喷钖) = 水洗 = 刷磨 = 水洗 = 烘干 = 收板 §§3.103.10 外型加工外型加工 外型加工目的:将多片之工作排板，依照客户规格分切或（及）切 SLOT 内槽。 外型加工流程： 切型 = 斜边/V-Cut = 清洗 = 检验 §§3.113.11 E-TestE-Test 电测试电测试 设备:专用电测仪、泛用测试机、飞针测试仪(用于检查样板），检查板是否有断路、 短路，不良板及时分开处理 §§3.123.12 出货前的检验出货前的检验 E-T 测试 OK 之板由 FQC（最终品质检验）人员经行检验及分类，以确保我司所出货 物品质。为加强检验的品质，还有 QA 部人员对 FQC 人员检过的板进行抽检，称之 OQC（出货检验）。 第 17 页 第四章第四章 PCBPCB 质量管理分析质量管理分析 §4.1PCB§4.1PCB 设计原则设计原则 PCB 设计的一般原则 内容:印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑 件它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电于技术的飞速发展，PGB 的密度越来 越高。PCB 设计的好坏对抗干扰能力影响很大因此，在进行 PCB 设计时必须遵守 PCB 设计的一般原则，并应符合抗干扰设计的要求。 PCB 设计的一般原则 要使电子电路获得最佳性能，元器件的布且及导线的布设是很 重要的。为了设计质量好、造价低的 PCB应遵循以下一般原则： 布局:首先，要考虑 PCB 尺寸大小。PCB 尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪 声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定 PCB 尺寸 后再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布 局。 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：(1)尽可能缩短高频元器件之间的连线， 设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近， 输入和输出元件应尽量远离。 (2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大 它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不 易触及的地方。 (3)重量超过 15g 的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又 大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考 虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。 (4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、 微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方 便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。 (5)应 留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。 根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则： (1)按照电 路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一 致的方向。 (2)以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在 PCB 上尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。 (3)在高频 下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。 这样，不但美观而且装焊容易易于批量生产。 (4)位于电路板边缘的元器件，离电 路板边缘一般不小于 2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为 3：2 成 4：3。电路板面 尺寸大于 200x150mm 时应考虑电路板所受的机械强度。 第 18 页 布线布线的原则如下；(1)输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地 线，以免发生反馈藕合。 (2)印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强 度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为 0.05mm、宽度为 115mm 时通过 2A 的电流， 温度不会高于 3，因此导线宽度为 1.5mm 可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路， 通常选 0.020.3mm 导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线尤其是电源线和地 线。 导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路， 尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至 58mm。 (3)印制导线拐弯处一般取圆弧 形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否 则长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状. 这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。 焊盘焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径 D 一 般不小于(d+1.2)mm，其中 d 为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取 (d+1.0)mm。 PCB 及电路抗干扰措施 印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里 仅就 PCB 抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。 (1)电源线设计 根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。 同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。 (2)地 段设计地线设计的原则是； (1)数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线 性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难 时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而租，高频元件 周围尽量用栅格状大面积地箔。 (2)接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条，则接 地电位随电流的变化而变化，使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍 于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在 23mm 以上。(3)接地线构成闭环路。只 由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。 退藕电容配置 PCB 设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕 电容。退藕电容的一般配置原则是： (1)电源输入端跨接 10100uf 的电解电容器。如有 可能，接 100uF 以上的更好。 (2)原则上每个集成电路芯片都应布置一个 0.01pF 的瓷片 电容，如遇印制板空隙不够，可每 48 个芯片布置一个 110pF 的但电容。 (3)对于抗噪 能力弱、关断时电源变化大的器件，如 RAM、ROM 存储器件，应在芯片的电源线和地线之 间直接接入退藕电容。 (4)电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。此外， 还应注意以下两点： (1)在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时操作它们时均 会产生较大火花放电，必须采用附图所示的 RC 电路来吸收放电电流。一般 R 取 12K，C 第 19 页 取 2.247UF。 (2)CMOS 的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或 接正电源。 §4.2§4.2PCBPCB 注意事项注意事项 一、焊盘重叠 焊盘（除表面贴装焊盘外）的重叠，也就是孔的重叠放置，在钻孔时会因为在一处多钻 孔导致断钻头、导线损伤。 二、图形层的滥用 (1) 违反常规设计，如元件面设计在 BOTTOM 层，焊接面设计在 TOP，造成文件编辑时正 反面错误。 (2) PCB 板内若有需铣的槽，要用 KEEPOUT LAYER 或 BOARD LAYER 层画出，不应用其它 层面，避免误铣或没铣。 三、异型孔 若板内有异型孔，用 KEEPOUT 层画出一个与孔大小一样的填充区即可。异形孔的长/ 宽比例应2：1，宽度应1.0mm，否则，钻床在加工异型孔时极易断钻，造成加工困难。 四、字符的放置 （1） 字符遮盖焊盘 SMD 焊片，给印制板的通断测试及元件的焊接带来不便。 （2） 字符设计的太小，造成丝网印刷的困难，使字符不够清晰。 五、单面焊盘孔径的设置 （1）单面焊盘一般不钻孔，若钻孔需标注，其孔径应设计为零。如果设计了数值，这样 在产生钻孔数据时，其位就会钻出孔，轻则会影响板面美观，重则板子报废。 （2） 单面焊盘若要钻孔就要做出特殊标注。 六、用填充区块画焊盘用 第 20 页 填充块画焊盘在设计线路时能够通过 DRC 检查，但对于加工是不行的，因此类焊盘 不能直接生成阻焊数据，上阻焊剂时，该填充块区域将被阻焊剂覆盖，导致器件焊接困 难。 七、设计中的填充块太多或填充块用极细的线填充 （1） 产生光绘数据有丢失的现象，光绘数据不完全。 （2）因填充块在光绘数据处理时是用线一条一条去画的，因此产生的光绘数据量相 当大，增加了数据处理难度。 八、表面贴装器件焊盘太短 这是对于通断测试而言，对于太密的表面贴装器件，其两脚之间的间距相当小，焊 盘也相当细，安装测试须上下（右左）交错位置，如焊盘设计的太短，虽然不影响器件 贴装，但会使测试针错不开位。 九、大面积网格的间距太小组成大面积网格线同线之间的边缘太小（小于 0.30mm）， 在印制过程中会造成短路。 十、大面积铜箔距外框的距离太近大面积铜箔外框应至少保证 0.20mm 以上的间距， 因在铣外形时如铣到铜箔上容易造成铜箔翘及由其引起焊剂脱落问题。 十一、外形边框设计的不明确有的客户在 KEEP LAYER 、BOARD LAYER、TOP OVER LAYER 等都设计了外形线且这些外形线不重合，造成成型时很难判断哪一条是外型线。 十二线条的放置两个焊盘之间的连线，不要断断续续的画，如果想