PCB的歷史、現(xiàn)狀和未來
一、PCB的概念:
PCB即Printed Circuit Board 印制電路板
印制電路:在絕緣基材上,按預定設計形成的印制元件或印制線路以及兩者結(jié)合的導電圖形。
印制線路:在經(jīng)緣基材上形成的用作元器件之間電氣連接的導電圖形,它不包括印制元件。
剛性/撓性印制板:用剛性/撓性基材制成的印制板。
二、PCB的功能:
1、提供IC等各種電子元器件固定、組裝的機械支撐。
2、實現(xiàn)IC等各種電子元器件之間的電氣連接或電絕緣。
3、為自動錫焊提供阻焊圖形,為元器件插裝、檢查、維修提供識別。
三、PCB的發(fā)展簡史:
1947年,美國航空局和美國標準局發(fā)起PCB首次技術討論會。
50年代初,由于CCL的copper foil和層壓板的粘合強度和耐焊性問題得到解決,性能穩(wěn)定可靠,實現(xiàn)了工業(yè)化大生產(chǎn),銅箔蝕刻法成為PCB制造技術的主流,開始生產(chǎn)單面板。
60年代孔金屬化雙面PCB實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。
70年代,多層PCB迅速發(fā)展,并不斷向高精度、高密度、細線小孔、高可靠性、低成本和自動化連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展。
80年代,表面安裝印制板(SMB)逐漸替代插裝式PCB,成為生產(chǎn)主流。
90年代以來,SMB逐漸從四邊扁平封裝(QFP)向球柵陣列封裝(BGA)發(fā)展,高密度的BGA印制板很快發(fā)展。同時芯片級封裝(CSP)印制板和以有機層壓板材料為基本的多芯片模塊封裝技術(MCM-1)用PCB迅速發(fā)展,以IBM公司開發(fā)的表面積層電路技術(surface laminar circuit)(SLC)為代表。
BUM:積層式多層板,具有埋育孔,孔徑在0.15mm以下,導線寬度和間距在0.1mm以下的高密度積層式薄形多層板。
HDI:高密度互查,具有微導通孔,其孔徑小于0.15以下,且大部分是盲孔,孔環(huán)徑≤0.25mm,線寬和間距≤0.075mm,接點密度≥130點/平方英寸。
附:多層板制造工藝:
先將內(nèi)層板的圖形蝕刻好,經(jīng)黑化處理后,按預定的設計加入半固化方進行疊層,上下表面各放一張銅箔,送進壓機,經(jīng)加熱加壓后,得到已預制好內(nèi)層pattern的一塊“double sideccl”,然后按預先設計的系統(tǒng),進行數(shù)控driling,鉆孔后對holl進行凹蝕處理和去鉆污處理,then。
表面積層電路技術 SLC:
在一塊芯板上(如4層板)應用LP性epoxy resin作為絕緣層coating,光致法形成盲孔,再diselectric copper或electric copper加厚,再經(jīng)過圖形轉(zhuǎn)移形成一層導體圖形,如此反復進行可順序生產(chǎn)第2、3層。
芯板—堵孔—涂覆感光性環(huán)氧樹脂—曝光、顯影制出盲孔—化學鍍銅—電鍍銅加厚—導體圖形制作形成第1層—重復涂覆—涂覆阻焊層—DSP—成型。
四、高密度、高精度多層PCB生產(chǎn)技術發(fā)展動向:
1、CAD/CAM系統(tǒng):
PCB的artwork光繪system、數(shù)控drilling、數(shù)控CNC、ET、AOI可接受CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)了計算機對生產(chǎn)process的Auto control,減少了人工操作以及人為的疏忽產(chǎn)生的報廢,提高了生產(chǎn)力和PCB質(zhì)量。
有處理artwork功能,系統(tǒng)通過掃描儀對照相底版進行掃描可生成矢量數(shù)據(jù)文件輸入主系統(tǒng)。此功能使生產(chǎn)廠方除接受CAD數(shù)據(jù)軟盤外,還可接受用戶的artwork生產(chǎn)。
系統(tǒng)內(nèi)有DRC或MRC;
有鍍銅面積計算;
有在去除字符上焊盤功能;
為多層板內(nèi)層刪除無用PAD;
為multi-layer壓制增加排膠條等。
2、高精度artwoark制作tech:
激光光繪機代替普通光繪機
最近出現(xiàn)了不用銀鹽底片,不需暗室沖洗加工的新的制版方法—使用金屬膜膠片激化direct imagine 制得artwork。
3、盲孔、埋孔制造技術
埋孔是在多層板內(nèi)部連接兩個或兩個以上內(nèi)層的鍍銅孔
盲孔是連接多層板外層與一個或多個內(nèi)層的鍍銅孔
埋孔和盲孔大都是Diameter 0.05-0.15mm的小孔;
1個盲孔分3次鉆成,每分鐘可鉆3萬孔,激光drill,等離子蝕化,光致成孔。
4、高精度、高密度、細導線成像技術:
(1) 干膜的改正,濕貼膜tech;
(2) 使用液態(tài)光致抗蝕抗電鍍印料(WF)
(3) 應用輥輪涂布涂體感光膠工藝;
(4) ED抗蝕劑;
(5) LDI;
(6) 浮石粉刷板或化學清洗設備代替尼龍刷輥;
(7) 采用平行光源曝光機。
5、微小孔深孔鍍tech:
一般將板厚/孔徑之比大于5:1的孔稱為滌孔,孔徑小、孔深鍍時電力淺分布不均勻,而且鍍液在孔內(nèi)不易流動支扶,易在孔壁發(fā)生氣泡,可采用強烈機械攪拌、振動、超聲和水平噴射,脈沖鍍等技術。
另外可采用化學鍍或直接電鍍,直接電鍍有碳膜法、鈀膜法、高分子導電膜法三類,電鍍銅的延展性、致密性優(yōu)于化學鍍。
6、液態(tài)感光阻焊膜自動涂覆技術:
為解決感光防焊的油墨在小孔、細線、雙面SMT、高密度double及multi-layer board上,仍常發(fā)生細密線之間的skipping,導線edge露銅和拐角阻焊過薄現(xiàn)象,實現(xiàn)自動化生產(chǎn),瑞士的ciba-gelgy公司開發(fā)并推出了簾涂阻焊生產(chǎn)線和簾涂阻焊油墨Probimer 52。
另還有靜電噴涂感光阻焊膜的生產(chǎn)線。
7、自動光學檢測技術:
目前主要用于多層板內(nèi)層電路圖形缺陷的檢查,邊用于外層圖形和artwork的check。
8、裸板通斷測試技術:
通用、專用測試機;
移動探針測試系統(tǒng),不再使用針床,并無需制作測試夾具,只需有4個移動測度探針,在被測PCB兩面各兩個。該系統(tǒng)具有計算機輔助設計接口,利用CAD的設計數(shù)據(jù)即可驅(qū)動測試,無需對比測試,設備費用低于通用型針床測試儀,但測試速度慢,適用于高density的樣板和小批量印制板測試。
電容測試法和無機械接觸的電子束測試法。
9、多層板層壓tech:
無銷釘定位技術(masslam),為解決壓制中產(chǎn)生氣泡的問題,提高層間粘合力,采用真空層壓技術是必然趨勢。在定位技術上對4-6層板已普遍采用masslam,并應用x-ray定位drill,提高了多層板定位精度。
10、表面處理技術
水平式Hal、鍍金、有機可焊性保護劑(OSP).
11、導通孔塞孔技術
為防止在PCB波峰焊時焊錫和助焊劑進入孔內(nèi)并流到元件面,引起短路或絕緣性能下降,也為了以后ET時吸真空所需,而對于Bum板塞孔則是必須工序。
12、新型覆銅箔基板材料:
薄型多層板為控制厚度和特性阻抗,要求使用小于0.1mm的薄覆銅板和薄的PP為適應制作細導線,減少側(cè)蝕要求使用于5um和10um超薄copper.
還開發(fā)了阻檔uv光和兼容AOI的CCL。
適應環(huán)保,正大力研發(fā)不含溴-铞等污染環(huán)境成分的環(huán)保型CCL。
為發(fā)展Bum,主要RAW material:Rcc已大量生產(chǎn),國內(nèi)在研制中。
13、潔凈技術:
生產(chǎn)0.13mm細導線PCB,潔凈度必須達到1萬級。
工藝用水電阻大于1mΩ的去離子水。
14、清潔生產(chǎn):ISO14000
15、計算機集成制造系統(tǒng):CIMS
企業(yè)市場、訂單、物料管理、生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品設計、生產(chǎn)監(jiān)控、質(zhì)量統(tǒng)計、財務核算到售后服務的所有環(huán)節(jié)。
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