电路板基础知识一 电路板设计基础

作为一个做硬件的工程师的我一直都是稀里糊涂的在画板子,虽然画板子的效率和质量还可以,但是如果想往更高层次发展,技术能力还是有所限制了。因此现在来补一下差,对电路板的相关知识做一个简单的了解,知道为什么电路板的层间结构会影响信号的传输,包括信号完整性,为什么做高速版的时候需要由前仿真和后仿真等等。

印制电路板就是我们常说的PCB,全名是The Printed CricuitBoard。主要功能是支撑电路元件和互联电路元件。

常用FR-4覆铜板的材料是玻璃纤维布、环氧树脂、铜箔。现在发展的还有PTFE(聚四氟乙烯),ROGERS陶瓷等。

电路板生产流程,用橘黄色标记的为多层电路板比双层电路板多出的步骤。

内层覆铜板下料 -> 内层图形 -> 内层蚀刻、冲定位孔 -> 内层检查-> 棕化 -> 层压叠板层压 -> 铣边 -> 钻孔 -> 下料 -> 钻孔-> 沉铜 -> 电镀加厚 -> 外层图形 -> 图形电镀 -> 外层蚀刻 -> 阻焊印刷、字符-> 表面涂覆 -> 外形铣 -> 电测 -> 成品检验 -> 终审 ->包装

制造流程简介

开料至钻孔流程

下料 -> 内层图形 -> 内层检验 -> 层准 -> 层压 -> 冲孔 铣边 ->钻孔

流程介绍:利用影像转移原理制作内层线路

裁板 -> 前处理 -> 压膜 -> 曝光 ->DES(显影、蚀刻、去膜连线)

裁板:根据前设计所规划要求,将基板材料裁切成工作所需尺寸。基板由铜皮和绝缘层压合而成,依要求有不同板厚规格,依铜厚分为H/H,1oz/1oz,2oz/2oz等。

前处理:去除铜面上的污染物,增加铜面粗糙度,以利于后续的压膜制作。

压膜:将经处理之基板铜面透过热压方式贴上抗蚀干膜

曝光:经光源做样将原始底片上的图像转移到光感底板上。内层所用底片为负片,即白色透光部分发生光聚合反应,黑色部分则因不透光,不发生反应。

显影:用碱液作用将未发生化学反应的干膜部分冲掉。未发生聚合反应的干膜被冲掉了,发生聚合反应的干膜留在底板上,作为蚀刻时的抗蚀保护层。(Na2CO3)

白色为留下的部分

蚀刻:用药液将显影后露出的图蚀掉,形成内层线路图型。(CuCl2)

去膜:利用强碱将保护铜面的抗蚀层剥掉,露出线路图形。(NaOH)

内层检验介绍:

CCD冲孔 -> AOI检验(自动光学检测) ->VRS确认
对内层生产板进行检查,挑出异常板并进行处理,收集品质资讯,及时反馈处理,避免重大异常发生。
CCD冲孔:利用CCD对位冲出检验作业定位孔及铆钉孔
AOI检测:通过光学反射原理将图像回馈至设备处理,与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较,找出缺点位置。

层准及层压加工介绍:

棕化 -> 铆合-> 叠板 -> 压合 ->后处理
将铜箔、胶片与氧化处理后的内层线路压合成多层板。
棕化:粗化铜面,增加与树脂接触表面积;增加铜面对流动树脂的湿润性;使铜面钝化,避免发生不良反应。
电路板基础知识(一) 电路板设计基础
铆合:利用铆钉将多张内层板钉在一起,避免后续加工时产生层间滑移。中间材料为P/P,有树枝和玻璃纤维布组成,据玻璃布种类可分为1080、2116、7628等

叠板:将预叠合好的板叠成待压多层板形式。按厚度可分为1/20Z(代号H),1OZ(代号I),RCC(覆树脂铜皮)

压合:通过热压方式将叠合板压合成多层板

后处理:经打靶、铣边、磨边等工序对压合的多层板进行初步外形处理,以后后续工序生产品质控制要求及提供后续加工的工具孔

钻孔加工介绍:

装板 -> 钻孔 -> 卸板
在表面钻出层与层之间的线路连接导通孔


钻孔后至绿油前介绍
PTH及加厚(PTH连线,一次铜线) -> 外层图形(前处理压膜连线,自动手动曝光,显影) ->图形电镀(二次铜电镀,外层蚀刻) -> 外层检验(AOI阻抗测试/铜厚测量/电性测试)

PTH及加厚

钻孔 -> 去毛刺 ->去钻污 ->化学铜 -> 加厚铜

使孔壁上的非导体部分的树脂及玻璃纤维进行金属化,方便后面的电镀铜制程,完成足够到店及焊接的金属孔壁。
去毛刺:钻孔后孔边缘的未切断的铜丝及未切断的玻璃布。取出孔边毛刺,防止镀孔不良。

去钻污:钻孔时造成的高温超过玻璃化转移温度,而形成熔融状的胶渣,需除去。裸露出各层需互联的铜环,另膨松剂可改善孔壁结构,增强铜附着力。(KMnO4)

化学铜:通过化学沉积的方式在表面沉积上厚度为0.3-0.5微米的化学铜。

加厚铜:镀上5um厚度的铜以保护仅有0.5um厚度的化学铜不被后制程破坏造成孔破

外层图形加工介绍

前处理 ->压膜 -> 曝光 ->显影

通过钻孔及通孔电镀后,内外层已经连通,本制程制作外层线路,以达电性的完整性。

前处理:去除铜面上的污染物,增加铜面粗糙度,以利于后续的压膜制程。

压膜:利用热压法是干膜紧紧附着在铜面上

曝光:通过曝光术在干膜上曝出客户所需的线路。外层所用底片与内层相反,为正片,底片黑色为线路,白色为底板,白色的部分紫外光透射过去,干膜发生聚合反应,不能被显影液洗掉。

显影:把尚未发生聚合反应的区域用显影液将之冲洗掉,已感光部分则已发生聚合反应洗不掉留在铜面上成为蚀刻或电镀的阻剂膜。(Na2CO3)

(未完待续)

  

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