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干貨|PCB的內(nèi)層是如何制作的?

來(lái)源:深圳市晧辰電子科技有限公司   2021年04月22日 19:03  

按PCB層數(shù)不同,分為單面板、雙面板、多層板,這三種板子流程不太相同。單面和雙面板沒(méi)有內(nèi)層流程,基本是開(kāi)料 — 鉆孔 — 后續(xù)流程。

 

 
 
 

1、工藝流程分類

 
多層板會(huì)有內(nèi)層
 
1)流程單面板工藝流程:開(kāi)料磨邊→鉆孔→外層圖形→(全板鍍金)→蝕刻→檢驗(yàn)→絲印阻焊→(熱風(fēng)整平)→絲印字符→外形加工→測(cè)試→檢驗(yàn)
 
2)雙面板噴錫板工藝流程:開(kāi)料磨邊→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍錫、蝕刻退錫→二次鉆孔→檢驗(yàn)→絲印阻焊→鍍金插頭→熱風(fēng)整平→絲印字符→外形加工→測(cè)試→檢驗(yàn)
 
3)雙面板鍍鎳金工藝流程:開(kāi)料磨邊→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍鎳、金去膜蝕刻→二次鉆孔→檢驗(yàn)→絲印阻焊→絲印字符→外形加工→測(cè)試→檢驗(yàn)
 
4)多層板噴錫板工藝流程:開(kāi)料磨邊→鉆定位孔→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→檢驗(yàn)→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍錫、蝕刻退錫→二次鉆孔→檢驗(yàn)→絲印阻焊→鍍金插頭→熱風(fēng)整平→絲印字符→外形加工→測(cè)試→檢驗(yàn)
 
5)多層板鍍鎳金工藝流程:開(kāi)料磨邊→鉆定位孔→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→檢驗(yàn)→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍金、去膜蝕刻→二次鉆孔→檢驗(yàn)→絲印阻焊→絲印字符→外形加工→測(cè)試→檢驗(yàn)
 
6)多層板沉鎳金板工藝流程:開(kāi)料磨邊→鉆定位孔→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→檢驗(yàn)→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍錫、蝕刻退錫→二次鉆孔→檢驗(yàn)→絲印阻焊→化學(xué)沉鎳金→絲印字符→外形加工→測(cè)試→檢驗(yàn)
 
 
 
 

2. 內(nèi)層制作(圖形轉(zhuǎn)移)

 
切料(裁板-Board Cut)
 
開(kāi)料裁板
 
目的: 按照訂單要求將大料切成MI規(guī)定的大?。ㄒ乐魄霸O(shè)計(jì)所規(guī)劃要求,將基板材料裁切成工作所需尺寸)。
 
主要原物料:基板,鋸片?;迨怯摄~片和絕緣層壓合而成,依要求有不同板厚規(guī)格,銅厚可分為H/H , 1OZ/1OZ , 2OZ/2OZ等種類。
 
注意事項(xiàng):
  1. 裁切后進(jìn)行磨邊,圓角處理
  2. 考慮漲縮影響,裁切板送下制程前進(jìn)行烘烤
  3. 裁切須注意機(jī)械方向一致原則
 
1)磨邊/圓角:通過(guò)機(jī)械打磨去除開(kāi)料時(shí)板四邊的直角留下的玻璃纖維,以減少在后工序生產(chǎn)過(guò)程中擦花/劃傷板面,造成品質(zhì)隱患;
2)烤板:通過(guò)烘烤去除水汽和有機(jī)揮發(fā)物,釋放內(nèi)應(yīng)力,促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng),增加板料尺寸穩(wěn)定性,化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度;
3)控制點(diǎn):板料(拼板尺寸,板厚,板料類型,銅厚),操作(烤板時(shí)間 /溫度,疊板高度)。
 
裁板后內(nèi)層制作
 
作用及原理:經(jīng)過(guò)磨板粗化的內(nèi)層銅板,經(jīng)磨板干燥,貼上干膜IW后,利用UV光(紫外線)照射,曝光后的干膜變硬,遇弱堿不能溶解,遇強(qiáng)堿能溶解,而未曝光的部分遇弱堿能溶解掉,內(nèi)層線路就是利用該物料的特性將圖形轉(zhuǎn)移到銅面上來(lái)的,即圖像轉(zhuǎn)移。
 
Detail:在曝光區(qū)域抗蝕劑中的感光起始劑吸收光子分解成游離基,游離基引發(fā)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于稀堿的空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu),而未曝光部分因未發(fā)生反應(yīng)可溶于稀堿。利用二者在同種溶液中具備不同溶解性能從而將底片上設(shè)計(jì)的圖形轉(zhuǎn)移到基板上即完成圖像轉(zhuǎn)移。
 
線路圖形對(duì)溫濕度的條件要求較高,一般要求溫度22+/-3℃,濕度55+/-10%,以防止菲林的變形。對(duì)空氣中的塵埃度要求高,隨制作的線路密度增大及線路越小,含塵量小于等于1萬(wàn)級(jí)以上。
 
 
 
 
物料介紹:
干膜:干膜光致蝕劑簡(jiǎn)稱干膜(Dry film)為水溶性阻劑膜,厚度一般有1.2mil,1.5mil和2mil等,分聚酯保護(hù)膜,聚乙烯隔膜和感光膜三層。聚乙烯隔膜的作用是當(dāng)卷狀干膜在運(yùn)輸及儲(chǔ)存時(shí)間中,防止其柔軟的阻膜劑與聚乙烯保護(hù)膜之表面發(fā)生沾黏。而保護(hù)膜可防止氧氣滲入阻劑層與其中自由基產(chǎn)生意外反應(yīng)而使其光聚反應(yīng),未經(jīng)聚合反應(yīng)的干膜則容易被碳酸鈉溶液沖脫。
 
濕膜:濕膜為一種單組分液態(tài)感光膜,主要由高感光樹(shù)脂,感光劑,色料,填料及少量溶劑組成,生產(chǎn)用粘度10-15dpa.s,具有抗蝕性及抗電鍍性,濕膜涂覆方式有網(wǎng)印,噴涂等方式。
 
干膜成像法,生產(chǎn)流程如下:前處理→壓膜→曝光→顯影→蝕刻→去膜
 
前處理(Pretreate)
 
目的:去除銅面上的污染物如油脂氧化層等雜質(zhì),增加銅面的粗糙度,以利于后續(xù)的壓膜制程。
 
主要原物料:刷輪
 
前處理方式:
1)噴砂研磨法
2)化學(xué)處理法
3)機(jī)械研磨法
 
化學(xué)處理法的基本原理:以化學(xué)物質(zhì)如SPS等酸性物質(zhì)均勻咬蝕銅表面,去除銅表面的油脂及氧化物等雜質(zhì)。
 
化學(xué)清洗:
用堿溶液去除銅表面的油污,指印及其他有機(jī)污物,然后用酸性溶液去除氧化層和原銅基材上為防止銅被氧化的保護(hù)涂層,最后再進(jìn)行微蝕處理以得到與干膜具有優(yōu)良粘附性能的充分粗化的表面。
 
控制要點(diǎn):
1)磨板速度(2.5-3.2mm/min)
2)磨痕寬度(500#針?biāo)⒛ズ蹖挾龋?-14mm ,800# 不織布磨痕寬度:8-16mm),水磨實(shí)驗(yàn),烘干溫度(80-90℃)
 
壓膜(Lamination)
 
目的:將經(jīng)處理之基板銅面透過(guò)熱壓方式貼上抗蝕干膜。
 
主要原物料:干膜(Dry Film),溶液顯像型,半水溶液顯像型,水溶性干膜主要由其組成中含有機(jī)酸根,會(huì)與強(qiáng)堿反應(yīng)使之成為有機(jī)酸根類,可被誰(shuí)溶掉。
 
原理:轆干膜(貼膜) —— 先從干膜上剝下聚乙烯保護(hù)膜,然后在加熱加壓的條件下將干膜抗蝕劑粘貼在覆銅箔板上,干膜中的抗蝕劑層受熱變軟,流動(dòng)性增加,借助于熱壓轆的壓力和抗蝕劑中粘結(jié)劑的作用完成貼膜。
 
轆干膜三要素:壓力,溫度,傳遞速度
 
 
控制要點(diǎn):
1)貼膜速度(1.5+/-0.5m/min),貼膜壓力(5+/-1kg/cm2),貼膜溫度(110+/——10℃),出板溫度(40-60℃)
 
2)濕膜涂布:油墨粘度,涂布速度,涂布厚度,預(yù)烤時(shí)間/溫度(第一面5-10分鐘,第二面10-20分鐘)
 
曝光(Exposure)
 
目的:經(jīng)光源作用將原始底片上的圖像轉(zhuǎn)移到感光底板上。
 
主要原物料:底片內(nèi)層所用底片為負(fù)片,即白色透光部分發(fā)生聚合反應(yīng),黑色部分則因不透光,不發(fā)生反應(yīng),外層所用的底片為正片,與內(nèi)層所用底片相反。
 
干膜曝光原理:在曝光區(qū)域抗蝕劑中的感光起始劑吸收光子分解成游離基,游離基引發(fā)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于稀堿的空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。
 
 
控制要點(diǎn):對(duì)位精準(zhǔn),曝光能量,曝光光尺(6-8級(jí)蓋膜),停留時(shí)間。
 
顯影(Developing)
 
目的:用堿液作用將未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之干膜部分沖掉。
 
主要原物料:Na2CO3,使用將未發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜沖掉,而發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜則保留在板面上作為蝕刻時(shí)之抗蝕保護(hù)層。
 
顯影原理:感光膜中未曝光部分的活性基團(tuán)與稀堿溶液發(fā)生反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)而溶解下來(lái),從而把未曝光的部分溶解下來(lái),而曝光部分的干膜不被溶解。
 
 
控制要點(diǎn):
1)顯影速度(1.5-2.2m/min),顯影溫度(30+/-2℃)
2)顯影壓力(1.4-2.0Kg/Cm2),顯影液濃度(N2CO3濃度0.85-1.3%)
 
蝕刻(Etching)
 
目的:利用藥液將顯影后露出來(lái)的銅蝕掉,形成內(nèi)層線路圖形。
 
主要原物料:蝕刻藥液(CuCl2)。
 
內(nèi)層蝕刻原理:內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移制程中,D/F或油墨是作為抗蝕刻,有抗電鍍之用或抗蝕刻之用,因此大部分選擇酸性蝕刻(干膜/濕膜覆蓋電路圖形的表面。
 
防止銅蝕刻:其他裸露在基板上不要的銅,以化學(xué)反應(yīng)將予以除去,使其形成所需的線路圖形,線路圖形蝕刻完成再以氫氧化鈉溶液退干膜/濕膜)。
 
 
 
常見(jiàn)問(wèn)題:蝕刻不凈,蝕刻過(guò)度,線幼,開(kāi)路,短路。
 
控制要點(diǎn):
  1. 蝕刻:速度,溫度(48-52℃),壓力(1.2-2.5Kg/cm2)
  2. 退膜:44-54℃,8-12%NaOH溶液
 
 
去膜(Strip)
 
目的:利用強(qiáng)堿將保護(hù)銅面之抗蝕層剝掉,露出線路圖形。
 
主要原料:NaOH。
 
 

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