制造流程及说明.docx
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1、PCB制造流程及说明一. PCB演变1.1 PCB扮演的角色PCB的的功能为为提供完完成第一一层级构构装的组组件与其其它必须须的电子子电路零零件接合合的基地地,以组组成一个个具特定定功能的的模块或或成品。所以PPCB在在整个电电子产品品中,扮扮演了整整合连结结总其成成所有功功能的角角色,也也因此时时常电子子产品功功能故障障时,最最先被质质疑往往往就是PPCB。图1.1是电电子构装装层级区区分示意意。1.2 PCBB的演变变1.早于于19003年Mr. Allberrt HHansson首首创利用用线路(Cirrcuiit)观观念应用用于电话话交换机机系统。它是用用金属箔箔予以切切割成线线路导体
2、体,将之之黏着于于石蜡纸纸上,上上面同样样贴上一一层石蜡蜡纸,成成了现今今PCBB的机构构雏型。见图11.2 2. 至19336年,Dr Pauul EEisnner真真正发明明了PCCB的制制作技术术,也发发表多项项专利。而今日日之prrintt-ettch (phhotoo immagee trranssferr)的技技术,就就是沿袭袭其发明明而来的的。1.3 PCBB种类及及制法在材材料、层层次、制制程上的的多样化化以适合合不同的的电子产产品及其其特殊需需求。以以下就归归纳一些些通用的的区别办办法,来来简单介介绍PCCB的分分类以及及它的制制造方法法。1.3.1 PPCB种类类A. 以以
3、材质分分 a. 有机材材质酚醛树脂脂、玻璃璃纤维/环氧树树脂、PPolyyamiide、BT/Epooxy等等皆属之之。 b. 无机材材质铝、Cooppeer IInveer-ccoppper、cerramiic等皆皆属之。主要取取其散热热功能B. 以以成品软软硬区分分 a. 硬板 RRigiid PPCB b.软软板 FFlexxiblle PPCB 见图1.3 c.软软硬板 Riggid-Fleex PPCB 见图1.4C. 以以结构分分 a.单单面板见见图1.5 b.双面面板见图图1.6 c.多多层板见见图1.7 D. 依依用途分分:通信/耗用性性电子/军用/计算机机/半导体体/电测板板
4、,见图1.8 BBGA.另有一种种射出成成型的立立体PCCB,因使用用少,不在此此介绍。1.3.2制造造方法介介绍A. 减减除法,其流程程见图11.9 B. 加加成法,又可分分半加成成与全加加成法,见图11.100 1.11C. 尚尚有其它它因应IIC封装装的变革革延伸而而出的一一些先进进制程,本光盘盘仅提及及但不详详加介绍绍,因有有许多尚尚属机密密也不易易取得,或者成成熟度尚尚不够。本光盘盘以传统统负片多多层板的的制程为为主轴,深入浅浅出的介介绍各个个制程,再辅以以先进技技术的观观念来探探讨未来来的PCCB走势势。二.制前前准备2.1.前言台湾湾PCBB产业属属性,几几乎是以以,也就就是受客
5、客户委托托制作空空板(BBaree Booardd)而已已,不像像美国,很多PPCB Shoop是包包括了线线路设计计,空板板制作以以及装配配(Asssemmblyy)的Turrn-KKey业业务。以以前,只只要客户户提供的的原始数数据如DDrawwingg, AArtwworkk, SSpeccifiicattionn,再以以手动翻翻片、排排版、打打带等作作业,即即可进行行制作,但近年年由于电电子产品品日趋轻轻薄短小小,PCCB的制制造面临临了几个个挑战:(1)薄板板(2)高密密度(33)高性性能(44)高速速 ( 5 ) 产品品周期缩缩短(66)降低低成本等等。以往往以灯桌桌、笔刀刀、贴图
6、图及照相相机做为为制前工工具,现现在己被被计算机机、工作作软件及及激光绘绘图机所所取代。过去,以手工工排版,或者还还需要MMicrro-MModiifieer来修修正尺寸寸等费时时耗工的的作业,今天只只要在CCAM(Commputter Aidded Mannufaactuurinng)工工作人员员取得客客户的设设计资料料,可能能几小时时内,就就可以依依设计规规则或DDFM(Dessignn Foor MManuufaccturringg)自动动排版并并变化不不同的生生产条件件。同时时可以ooutpput 如钻孔孔、成型型、测试试治具等等资料。2.2.相关名名词的定定义与解解说A Geerbe
7、er ffilee这是是一个从从PCBB CAAD软件件输出的的数据文文件做为为光绘图图语言。19660年代代一家名名叫Geerbeer SScieentiificc(现在在叫Geerbeer SSysttem)专业做做绘图机机的美国国公司所所发展出出的格式式,尔后后二十年年,行销销于世界界四十多多个国家家。几乎乎所有CCAD系系统的发发展,也也都依此此格式作作其Ouutpuut DDataa,直接接输入绘绘图机就就可绘出出Draawinng或Fillm,因因此Geerbeer FFormmat成成了电子子业界的的公认标标准。B. RRS-2274DD是GGerbber Forrmatt的正式
8、式名称,正确称称呼是EEIA STAANDAARD RS-2744D(EElecctroonicc Inndusstriies Asssociiatiion)主要两两大组成成:1.Funnctiion Codde:如如G ccodees, D ccodees, M ccodees 等等。2.Cooordiinatte ddataa:定义义图像(imaaginng)C. RRS-2274XX是RRS-2274DD的延伸伸版本,除RSS-2774D之之Codde 以以外,包包括RSS-2774X Parrameeterrs,或或称整个个exttendded Gerrberr foormaat它以以
9、两个字字母为组组合,定定义了绘绘图过程程的一些些特性。D. IIPC-3500IPC-3500是IPCC发展出出来的一一套neeutrral forrmatt,可以以很容易易由PCCB CCAD/CAMM产生,然后依依此系统统,PCCB SSHOPP 再产产生NCC Drrilll Prrogrram,Nettlisst,并并可直接接输入LLaseer PPlottterr绘制底底片.E. LLaseer PPlottterr见图图2.11,输入入Gerrberr foormaat或IPCC 3550 fformmat以以绘制AArtwworkkF. AAperrturre LListt an
10、nd DD-Coodess见表表 2.1 及及图2.2,举举一简单单实例来来说明两两者关系系, AAperrturre的定定义亦见见图2.12.3.制前设设计流程程:2.3.1客户户必须提提供的数数据:电子子厂或装装配工厂厂,委托托PCBB SHHOP生生产空板板(Baare Boaard)时,必必须提供供下列数数据以供供制作。见表料料号数据据表-供制前前设计使使用.上表数据据是必备备项目,有时客客户会提提供一片片样品, 一份份零件图图,一份份保证书书(保证证制程中中使用之之原物料料、耗料料等不含含某些有有毒物质质)等。这些额额外数据据,厂商商须自行行判断其其重要性性,以免免误了商商机。2.3
11、.2 .资料料审查面对对这么多多的数据据,制前前设计工工程师接接下来所所要进行行的工作作程序与与重点,如下所所述。A. 审审查客户户的产品品规格,是否厂厂内制程程能力可可及,审审查项目目见承接接料号制制程能力力检查表表.B.原物物料需求求(BOOM-BBilll off Maaterriall)根据据上述资资料审查查分析后后,由BBOM的的展开,来决定定原物料料的厂牌牌、种类类及规格格。主要要的原物物料包括括了:基基板(LLamiinatte)、胶片(Preepreeg)、铜箔(Coppperr fooil)、防焊焊油墨(Sollderr Maask)、文字字油墨(Leggendd)等。另外客
12、客户对于于Finnishh的规定定,将影响响流程的的选择,当然会会有不同同的物料料需求与与规格,例如:软、硬硬金、喷喷钖、OOSP等等。表归归纳客户户规范中中,可能能影响原原物料选选择的因因素。C. 上上述乃属属新数据据的审查查, 审查查完毕进进行样品品的制作作.若是旧旧资料,则须Chheckk有无户户ECOO (EEngiineeerinng CChannge Ordder) .再再进行审审查.D.排版版排版版的尺寸寸选择将将影响该该料号的的获利率率。因为为基板是是主要原原料成本本(排版版最佳化化,可减减少板材材浪费);而适适当排版版可提高高生产力力并降低低不良率率。有些些工厂认认为固定定某
13、些工工作尺寸寸可以符符合最大大生产力力,但原原物料成成本增加加很多.下列是是一些考考虑的方方向:一般制作作成本,直、间间接原物物料约占占总成本本3060%,包含含了基板板、胶片片、铜箔箔、防焊焊、干膜膜、钻头头、重金金属(铜铜、钖、铅),化学耗耗品等。而这些些原物料料的耗用用,直接接和排版版尺寸恰恰当与否否有关系系。大部部份电子子厂做线线路Laayouut时,会做连连片设计计,以使使装配时时能有最最高的生生产力。因此,PCBB工厂之之制前设设计人员员,应和和客户密密切沟通通,以使使连片LLayoout的的尺寸能能在排版版成工作作PANNEL时时可有最最佳的利利用率。要计算算最恰当当的排版版,须
14、考考虑以下下几个因因素。a.基材材裁切最最少刀数数与最大大使用率率(裁切切方式与与磨边处处理须考考虑进去去)。b.铜箔箔、胶片片与干膜膜的使用用尺寸与与工作PPANEEL的尺尺寸须搭搭配良好好,以免免浪费。c.连片片时,ppiecce间最最小尺寸寸,以及及板边留留做工具具或对位位系统的的最小尺尺寸。d.各制制程可能能的最大大尺寸限限制或有有效工作作区尺寸寸.e.不同同产品结结构有不不同制作作流程,及不同同的排版版限制,例如,金手指指板,其其排版间间距须较较大且有有方向的的考量,其测试试治具或或测试次次序规定定也不一一样。较较大工作作尺寸,可以符符合较大大生产力力,但原原物料成成本增加加很多,而
15、且设设备制程程能力亦亦需提升升,如何何取得一一个平衡衡点,设设计的准准则与工工程师的的经验是是相当重重要的。2.3.3着手手设计所有数据据检核齐齐全后,开始分分工设计计:A. 流流程的决决定(FFloww Chhartt) 由由数据审审查的分分析确认认后,设设计工程程师就要要决定最最适切的的流程步步骤。传传统多层层板的制制作流程程可分作作两个部部分:内层制制作和外外层制作作.以下图图标几种种代表性性流程供供参考.见图2.3 与与图2.44B. CCAD/CAMM作业a. 将将Gerrberr Daata 输入所所使用的的CAMM系统,此时须须将appertturees和shaapess定义好好
16、。目前前,己有有很多PPCB CAMM系统可可接受IIPC-3500的格式式。部份份CAMM系统可可产生外外型NCC Rooutiing 档,不不过一般般PCBB Laayouut设计计软件并并不会产产生此文文件。有有部份专专业软件件或独立立或配合合NC Rouuterr,可设设定参数数直接输输出程序序.Shappes 种类有有圆、正正方、长长方,亦有较较复杂形形状,如如内层之之theermaal ppad等等。着手手设计时时,Appertturee coode和和shaapess的关连连要先定定义清楚楚,否则则无法进进行后面面一系列列的设计计。b. 设设计时的的Cheeck lisst依依据
17、chheckk liist审审查后,当可知知道该制制作料号号可能的的良率以以及成本本的预估估。c. WWorkkingg Paanell排版注注意事项项:PPCB Layyoutt工程师师在设计计时,为为协助提提醒或注注意某些些事项,会做一一些辅助助的记号号做参考考,所以以必须在在进入排排版前,将之去去除。下下表列举举数个项项目,及及其影响响。排排版的尺尺寸选择择将影响响该料号号的获利利率。因因为基板板是主要要原料成成本(排排版最佳佳化,可可减少板板材浪费费);而而适当排排版可提提高生产产力并降降低不良良率。有些些工厂认认为固定定某些工工作尺寸寸可以符符合最大大生产力力,但原原物料成成本增加加
18、很多.下列是是一些考考虑的方方向:一般制作作成本,直、间间接原物物料约占占总成本本3060%,包含含了基板板、胶片片、铜箔箔、防焊焊、干膜膜、钻头头、重金金属(铜铜、钖、铅、金金),化化学耗品品等。而而这些原原物料的的耗用,直接和和排版尺尺寸恰当当与否有有关系。大部份份电子厂厂做线路路Layyoutt时,会会做连片片设计,以使装装配时能能有最高高的生产产力。因因此,PPCB工工厂之制制前设计计人员,应和客客户密切切沟通,以使连连片Laayouut的尺尺寸能在在排版成成工作PPANEEL时可可有最佳佳的利用用率。要要计算最最恰当的的排版,须考虑虑以下几几个因素素。1.基材材裁切最最少刀数数与最大
19、大使用率率(裁切切方式与与磨边处处理须考考虑进去去)。2.铜箔箔、胶片片与干膜膜的使用用尺寸与与工作PPANEEL的尺尺寸须搭搭配良好好,以免免浪费。3.连片片时,ppiecce间最最小尺寸寸,以及及板边留留做工具具或对位位系统的的最小尺尺寸。4.各制制程可能能的最大大尺寸限限制或有有效工作作区尺寸寸.5不同产产品结构构有不同同制作流流程,及及不同的的排版限限制,例例如,金金手指板板,其排排版间距距须较大大且有方方向的考考量,其其测试治治具或测测试次序序规定也也不一样样。较大大工作尺尺寸,可可以符合合较大生生产力,但原物物料成本本增加很很多,而且设设备制程程能力亦亦需提升升,如何何取得一一个平
20、衡衡点,设设计的准准则与工工程师的的经验是是相当重重要的。进进行woorkiing Pannel的的排版过过程中,尚须考考虑下列列事项,以使制制程顺畅畅,表排排版注意意事项。d. 底底片与程程序:底底片Arrtwoork 在CAMM系统编编辑排版版完成后后,配合合D-CCodee档案,而由雷雷射绘图图机(LLaseer PPlottterr)绘出出底片。所须绘绘制的底底片有内内外层之之线路,外层之之防焊,以及文文字底片片。由于于线路密密度愈来来愈高,容差要要求越来来越严谨谨,因此此底片尺尺寸控制制,是目目前很多多PCBB厂的一一大课题题。表是是传统底底片与玻玻璃底片片的比较较表。玻玻璃底片片使
21、用比比例已有有提高趋趋势。而而底片制制造商亦亦积极研研究替代代材料,以使尺尺寸之安安定性更更好。例例如干式式做法的的铋金属属底片.一般般在保存存以及使使用传统统底片应应注意事事项如下下:1.环境境的温度度与相对对温度的的控制2.全新新底片取取出使用用的前置置适应时时间3.取用用、传递递以及保保存方式式4.置放放或操作作区域的的清洁度度程程序含一一,二次孔孔钻孔程程序,以以及外形形Rouutinng程序序其中NNC RRouttingg程序一一般须另另行处理理e. DDFMDessignn foor mmanuufaccturringg .PPCB layyoutt 工程程师大半半不太了了解,P
22、PCB制制作流程程以及各各制程需需要注意意的事项项,所以以在Laay-oout线线路时,仅考虑虑电性、逻辑、尺寸等等,而甚甚少顾及及其它。PCBB制前设设计工程程师因此此必须从从生产力力,良率率等考量量而修正正一些线线路特性性,如圆圆形接线线PADD修正成成泪滴状状,见图图2.55,为的的是制程程中PAAD一孔孔对位不不准时,尚能维维持最小小的垫环环宽度。但是是制前工工程师的的修正,有时却却会影响响客户产产品的特特性甚或或性能,所以不不得不谨谨慎。PPCB厂厂必须有有一套针针对厂内内制程上上的特性性而编辑辑的规范范除了改改善产品品良率以以及提升升生产力力外,也也可做为为和PCCB线路路Layy
23、-ouut人员员的沟通通语言,见图22.6 .C. TToollingg指AOII与电测测Nettlisst檔.AAOI由由CADD reeferrencce文件件产生AAOI系系统可接接受的数数据、且且含容差差,而电电测Neet llistt档则用用来制作作电测治治具Fiixtuure。2.4 结语颇多多公司对对于制前前设计的的工作重重视的程程度不若若制程,这个观观念一定定要改,因为随随着电子子产品的的演变,PCBB制作的的技术层层次愈困困难,也愈须须要和上上游客户户做最密密切的沟沟通,现在已已不是任任何一方方把工作作做好就就表示组组装好的的产品没没有问题题,产品的的使用环环境, 材料的的物
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