PCB制造流程详细讲解

PCB制造流程及说明

一. PCB演变

1.1 PCB扮演的角色

PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接 合的基地以组成一个

具特定功能的模块或成品所以PCB在整个电子产 品中扮演了整合连结总其成所有功能的角色也因

此时常电子产品功能故 障时最先被质疑往往就是PCB图1.1是电子构装层级区分示意

1.2 PCB的演变

1.早于1903年Mr. Albert Hanson首创利用"线路"(Circuit)观念应用于电话交换机系统它是用

在材料层次制程上的多样化以适 合 不同的电子产品及其特殊需求 以下就归纳一些通用的区

别办法来简单介绍PCB的分类以及它的制造方 法

1.3.1 PCB种类

A. 以材质分

a. 有机材质

酚醛树脂玻璃纤维/环氧树脂PolyamideBT/Epoxy等皆属之

b. 无机材质

铝Copper Inver-copperceramic等皆属之主要取其散热功能

B. 以成品软硬区分

c.多层板 见图1.7

D. 依用途分通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板,见图1.8 BGA.

另有一种射出成型的立体PCB因使用少不在此介绍

1.3.2制造方法介绍

A. 减除法其流程见图1.9

B. 加成法又可分半加成与全加成法见图1.10 1.11

C. 尚有其它因应IC封装的变革延伸而出的一些先进制程本光盘仅提及但不详加介绍因有许多

尚属机密也不易取得或者成熟度尚不够 本光盘以传统负片多层板的制程为主轴深入浅出的介绍

各个制程再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCB走势

Drawing, Artwork, Specification再以手动翻片排版打带等作业即可进行制作但近年由于电子产

品日趋轻薄短小PCB的制造面临了几个挑战:1薄板2高密度3高性能4高速 ( 5 ) 产品周期缩短6降

低成本等以往以灯桌笔刀贴图及照相机做为制前工具现在己被计算机工作软件及激光绘图机所取

代过去以手工排版或者还需要Micro-Modifier来修正尺寸等费时耗工的作业今天只要在

CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人员取得客户的设计资料可能几小时内就可以依设计规

则或DFM(Design For Manufacturing)自动排版并变化不同的生产条件同时可以output 如钻孔成

型测试治具等资料

2.2.相关名词的定义与解说

国家几乎所有CAD系统的发展也都依此格式作其Output Data直接输入绘图机就可绘出Drawing或

Film因此Gerber Format成了电子业界的公认标准

B. RS-274D

是Gerber Format的正式名称正确称呼是EIA STANDARD RS-274D(Electronic Industries

Association)主要两大组成1.Function Code如G codes, D codes, M codes 等2.Coordinate data

定义图像imaging

C. RS-274X

IPC-350是IPC发展出来的一套neutral format,可以很容易由PCB CAD/CAM产生,然后依此系

统,PCB SHOP 再产生NC Drill Program,Netlist,并可直接输入Laser Plotter绘制底片.

E. Laser Plotter

见图2.1,输入Gerber format或IPC 350 format以绘制Artwork

F. Aperture List and D-Codes

见表 2.1 及图2.2,举一简单实例来说明两者关系, Aperture的定义亦见图2.1

电子厂或装配工厂委托PCB SHOP生产空板Bare Board时必须提供下列数据以供制作见表料号数

据表-供制前设计使用.

上表数据是必备项目有时客户会提供一片样品, 一份零件图一份保证书保证制程中使用之原物料

耗料等不含某些有毒物质等这些额外数据厂商须自行判断其重要性以免误了商机

2.3.2 .资料审查

面对这么多的数据制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点如下所述

Finish的规定,将影响流程的选择,当然会有不同的物料需求与规格例如软硬金喷钖OSP等

表归纳客户规范中可能影响原物料选择的因素

C. 上述乃属新数据的审查, 审查完毕进行样品的制作.若是旧资料,则须Check有无户ECO

(Engineering Change Order) .再进行审查.

D.排版

排版的尺寸选择将影响该料号的获利率因为基板是主要原料成本排版最佳化可减少板材浪费而

适当排版可提高生产力并降低不良率

连片设计以使装配时能有最高的生产力因此PCB工厂之制前设计人员应和客户密切沟通以使连片

Layout的尺寸能在排版成工作PANEL时可有最佳的利用率要计算最恰当的排版须考虑以下几个因

素

a.基材裁切最少刀数与最大使用率裁切方式与磨边处理须考虑进去

b.铜箔胶片与干膜的使用尺寸与工作PANEL的尺寸须搭配良好以免浪费

c.连片时piece间最小尺寸以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸

2.3.3 着手设计

所有数据检核齐全后开始分工设计

A. 流程的决定(Flow Chart) 由数据审查的分析确认后设计工程师就要决定最适切的流程步骤

传统多层板的制作流程可分作两个部分:内层制作和外层制作.以下图标几种代 表性流程供参考.

见图2.3 与 图2.4

B. CAD/CAM作业

b. 设计时的Check list

依据check list审查后当可知道该制作料号可能的良率以及成本的预估

c. Working Panel排版注意事项

PCB Layout工程师在设计时为协助提醒或注意某些事项会做一些辅助的记号做参考所以必须在

进入排版前将之去除下表列举数个项目及其影响

排版的尺寸选择将影响该料号的获利率因为基板是主要原料成本排版最佳化可减少板材浪费而

化学耗品等而这些原物料的耗用直接和排版尺寸恰当与否有关系大部份电子厂做线路Layout时会

做连片设计以使装配时能有最高的生产力因此PCB工厂之制前设计人员应和客户密切沟通以使连

片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL时可有最佳的利用率要计算最恰当的排版须考虑以下几个

因素

1.基材裁切最少刀数与最大使用率裁切方式与磨边处理须考虑进去

2.铜箔胶片与干膜的使用尺寸与工作PANEL的尺寸须搭配良好以免浪费

3.连片时piece间最小尺寸以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸

较大工作尺寸可以符合较大生产力但原物料成本增加很多,而且设备制程能力亦需提升如何取

得一个平衡点设计的准则与工程师的经验是相当重要的

进行working Panel的排版过程中尚须考虑下列事项以使制程顺畅表排版注意事项

d. 底片与程序

底片Artwork 在CAM系统编辑排版完成后配合D-Code档案而由雷射绘图机Laser Plotter绘出底

片所须绘制的底片有内外层之线路外层之防焊以及文字底片

1.环境的温度与相对温度的控制

2.全新底片取出使用的前置适应时间

3.取用传递以及保存方式

4.置放或操作区域的清洁度

程序

但是制前工程师的修正有时却会影响客户产品的特性甚或性能所以不得不谨慎PCB厂必须有一

套针对厂内制程上的特性而编辑的规范除了改善产品良率以及提升生产力外也可做为和PCB线路

Lay-out人员的沟通语言见图2.6 .

C. Tooling

指AOI与电测Netlist檔..AOI由CAD reference文件产生AOI系统可接受的数据且含容差而电测

Net list档则用来制作电测治具Fixture