武汉元丰被收购:PCB-------------------------------------

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/04/27 18:36:26
一.为什么线路板要求十分平整
在自动化插装线上,印制板若不平整,会引起定位不准,元器件无法插装到板子的孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的板子焊接后发生弯曲,元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上,所以,装配厂碰到板翘同样是十分烦恼。目前,印制板已进入到表面安装和芯片安装的时代,装配厂对板翘的要求必定越来越严。
二.翘曲度的标准和测试方法
据美国IPC-6012(1996版)<<刚性印制板的鉴定与性能规范>>,用于表面安装印制板的允许最大翘曲和扭曲为0.75%,其它各种板子允许1.5%。这比IPC-RB-276(1992版)提高了对表面安装印制板的要求。目前,各电子装配厂许可的翘曲度,不管双面或多层,1.6mm厚度,通常是0.70~0.75%,不少SMT,BGA的板子,要求是0.5%。部分电子工厂正在鼓动把翘曲度的标准提高到0.3%, 测试翘曲度的方法遵照GB4677.5-84或IPC-TM-650.2.4.22B。把印制板放到经检定的平台上,把测试针插到翘曲度最大的地方,以测试针的直径,除以印制板曲边的长度,就可以计算出该印制板的翘曲度了。
三.制造过程中防板翘曲
1.工程设计:印制板设计时应注意事项:
A.层间半固化片的排列应当对称,例如六层板,1~2和5~6层间的厚度和半固化片的张数应当一致,否则层压后容易翘曲。
B.多层板芯板和半固化片应使用同一供应商的产品。
C. 外层A面和B面的线路图形面积应尽量接近。若A面为大铜面,而B面仅走几根线,这种印制板在蚀刻后就很容易翘曲。如果两面的线路面积相差太大,可在稀的一面加一些独立的网格,以作平衡。
2.下料前烘板:
覆铜板下料前烘板(150摄氏度,时间8±2小时)目的是去除板内的水分,同时使板材内的树脂完全固化,进一步消除板材中剩余的 应力,这对防止板翘曲是有帮助的。目前,许多双面、多层板仍坚持下料前或后烘板这一步骤。但也有部分板材厂例外,目前各PCB 厂烘板的时间规定也不一致,从4-10小时都有,建议根据生产的印制板的档次和客户对翘曲度的要求来决定。剪成拼板后烘还是整块大料烘后下料,二种方法都可行,建议剪料后烘板。内层板亦应烘板。
3.半固化片的经纬向:
半固化片层压后经向和纬向收缩率不一样,下料和迭层时必须分清经向和纬向。否则,层压后很容易造成成品板翘曲,即使加压力烘板亦很难纠正。多层板翘曲的原因,很多就是层压时半固化片的经纬向没分清,乱迭放而造成的。
如何区分经纬向?成卷的半固化片卷起的方向是经向,而宽度方向是纬向;对铜箔板来说长边时纬向,短边是经向,如不能确定可向生产商或供应商查询。
4. 层压后除应力 :
多层板在完成热压冷压后取出,剪或铣掉毛边,然后平放在烘箱内150摄氏度烘4小时,以使板内的应力逐渐释放并使树脂完全固化,这一步骤不可省略。
5.薄板电镀时需要拉直:
0.4~0.6mm超薄多层板作板面电镀和图形电镀时应制作特殊的夹辊,在自动电镀线上的飞巴上夹上薄板后,用一条圆棍把整条飞巴上的夹辊串起来,从而拉直辊上所有的板子,这样电镀后的板子就不会变形。若无此措施,经电镀二三十微米的铜层后,薄板会弯曲,而且难以补救。
6.热风整平后板子的冷却:
印制板热风整平时经焊锡槽(约250摄氏度)的高温冲击,取出后应放到平整的大理石或钢板上自然冷却,在送至后处理机作清洗。这样对板子防翘曲很有好处。有的工厂为增强铅锡表面的亮度,板子热风整平后马上投入冷水中,几秒钟后取出在进行后处理,这种一热一冷的冲击,对某些型号的板子很可能产生翘曲,分层或起泡。另外设备上可加装气浮床来进行冷却。
7.翘曲板子的处理:
管理有序的工厂,印制板在最终检验时会作100%的平整度检查。凡不合格的板子都将挑出来,放到烘箱内,在150摄氏度及重压下烘3~6小时,并在重压下自然冷却。然后卸压把板子取出,在作平整度检查,这样可挽救部分板子,有的板子需作二到三次的烘压才能整平。上海华堡DAILI的气压式板翘反直机经上海贝尔的使用在补救线路板翘曲方面有十分好的效果。若以上涉及的防翘曲的工艺 措施不落实,部分板子烘压也没用,只能报废。
panda-liu 2004-01-19 21:32
随着电子工业的发展,电子元器件的集成度越来越高,而体积越来越小,并且普遍采用BGA类型的封装。因此,PCB的线路将越来越小,层数越来越多。减少线宽和线距是尽量利用有限的面积,增加层数是利用空间。将来的线路板的线路主流时2-3mil,或更小。
通常认为,生产线路板每增加或上升一个档次,就必须投资一次,而且投资的资金较大。换句话说,高档的线路板是由高档的设备生产出来的。然而,大规模的投资并非每个企业都负担得起,而且投资以后再做试验收集工艺资料,试产都花费大量的时间和资金。如根据本企业现有的情况先做试验和试产,然后根据实际情况及市场情况再决定是否投资,似乎是一种更好的方法。本文细述了在通常的设备情况下,可生产细线宽度的极限,及细线路生产的条件与方法。
一般的生产流程可分为盖孔酸蚀法和图形电镀法,两者各有优缺点。酸蚀法得到的线路很均匀,有利于阻抗控制,环境污染少,但有个孔破则造成报废;碱蚀生产控制较为容易,但线路不均匀,环境污染也大。
首先,线路制作的首要是干膜,不同的干膜分辨率不同但一般都可以在曝光后显示出2mil/2mil的线宽线距,普通的曝光机的分辨率都可以达到2mil,一般在此范围内的线宽线距都不会产生问题。在4mil/4mil的线宽线距或以上显影机的喷嘴,压力,药水浓度关系不是很大,在3mil/3mil线宽线距以下,喷嘴是影响分辨率的关键,一般应用扇形喷嘴,压力在3BAR左右才能显影。
虽然曝光能量对线路有十分大的影响,但一般目前市面上使用的大部分干膜曝光范围相当广。在12-18 级(25级曝光尺〕或7-9 级(21级曝光尺)都能分辨,一般来说曝光能量低一点有利于分辨率但能量太低时空气中的灰尘及各种杂物对其影响很大,在后面的工序会造成开路(酸蚀)或短路(碱蚀)。因此,实际生产时要与暗房的洁净度相结合,这样根据实际情况选择可生产的线路板线路最小线宽和线距。
显影条件对分辨率的影响当线路越小时影响越明显。当线路在4.0mil/4.0mil以上时显影条件(速度,药水浓度,压力等)影响不明显;线路为2.0mil/2.0/mil 时,喷嘴的形状,压力对于能否正常显影出线路起到关键的作用,这时的显影速度可能明显下降,同时药水的浓度对线路外观有影响,其可能的原因是扇形喷嘴的压力大,在线路间距很小的情况下,冲力仍可达到干膜底部,因此可以显影;锥形喷嘴压力较小,故显影细线路有困难。另放板的方向对分辨率及干膜侧壁有明显的影响。
不同的曝光机分辨率不同。目前使用的曝光机一种是风冷,面光源,另一种是水冷,点光源。其标称分辨率都是4mil。但实验表明,不必做特别的调整或操作,都可以做到3.0mil/3.0mil;甚至可以做到0.2mil/0.2/mil;能量降低时1.5mil/1.5mil也可以分辨,不过这时操作要仔细,且灰尘和杂物的影响很大。此外,实验中Mylar面和玻璃面的分辨率没有明显的区别。
对于碱蚀而言,电镀之后总是存在蘑菇效应,一般只是明显与不明显的区分。如线路较大大于4.0mil/4.0mil,蘑菇效应较小。
而当线路为2.0mil/2.0mil时影响就非常大,干膜由于电镀时铅锡溢出形成蘑菇状,干膜被夹在里面导致退膜十分困难。解决的方法有;1.用脉冲电镀使镀层均匀;2.使用较厚的一种干膜,一般的干膜为35-38 微米较厚的干膜为50-55微米,成本较高一些,此种干膜在酸蚀中使用效果较好;3.用低电流电镀。但这些方法不彻底。实际上很难有十分完全的方法。
因为蘑菇效应,细线路的退膜十分麻烦。由于氢氧化钠对铅锡的腐蚀在2.0mil/2.0mil时会十分明显所以可以电镀时加厚铅锡及降低氢氧化钠的浓度来解决。
在碱蚀时不同的线宽速度不同,线路形状不同速度也不同,如果线路板在制作的线的厚度方面没有特殊的要求,采用0.25oz的铜箔厚度的线路板制作或将0.5oz的基铜蚀去一部分,电镀铜薄一些,铅锡加厚等都对用碱蚀做细线路有作用,另喷嘴需用扇形。锥形喷嘴一般只能做到4.0mil/4.0mil。
在酸蚀时与碱蚀相同的是不同的线宽和线路形状速度不同,但一般用酸蚀时干膜容易在传送和前面的工序中将掩孔的膜和表面的膜弄破或划伤,所以生产时需小心,用酸蚀其线路效果较碱蚀要好,不存在蘑菇效应侧蚀较碱蚀少,另用扇形喷嘴效果明显好于锥形喷嘴。酸蚀后线的阻抗变化小一些。
在生产过程中,贴膜的速度温度,板面的清洁度,重氮片的清洁度对合格率影响较大,对酸蚀贴膜的参数及板面的平整尤为重要;对碱蚀,曝光的清洁度很重要。
所以认为:普通的设备不做特别调整,可以实现生产3.0mil/3.0mil(指菲林线宽、间距)的板;但合格率受环境和人员操作的熟练程度和操作水平的影响,碱蚀适合生产3.0mil/3.0mil以下的线路板,除非基铜小到一定的程度,扇形喷嘴效果明显好于锥形喷嘴。
panda-liu 2004-01-19 21:33
摘要:
本文叙述了Neopact直接电镀工艺的应用,包括工艺过程及控制,各参数对溶液性能的影响,品质检验,废水处理等。该工艺稳定可**,控制容易而且环境污染小,废水处理简单,可以取代传统化学沉铜工艺,投入规模生产。
前言
自从1963年IBM公司Mr.Rodovsky提出直接电镀的基本的理论以来,这项全新的技术引起了人们的高度重视,并在印制板行业得到了飞速的发展和应用。众所周知,传统的印制板化学沉铜工艺具有其自身无法克服的缺点:(1)含有甲醛这一致癌物质,严重影响操作者的身体健康,污染环境;(2)含有大量的络合剂,致使废水处理困难;(3)自身氧化还原体系,容易自发分解,难以控制等。直接电镀工艺则具有化学沉铜不可比拟的优越性:不含甲醛,EDTA等络合物,污染小,容易控制,成品率高,废水处理简单,所以直接电镀也称为"环保电镀"。
直接电镀经过近四十年的发展,如今已形成了成熟的工艺技术,其化学品也相继商品化,如Atotech公司的Neopact,LeaRonal公司的Comductron,Blasberg公司的DMS-E,Shipley公司的Crimson,Electro Chemical公司的Shadow等,四川超声印制板公司采用了Neopact直接电镀工艺。
工艺过程及控制
1.工艺流程
该公司采用的是垂直式Neopact直接电镀工艺,其流程如下:
调整Ⅰ――调整Ⅱ――二级DI水洗――微蚀――二级水洗――预浸――吸附――二级DI水洗――后浸――二级DI水洗――浸H2SO4 酸――板镀铜-二级水洗――烘干
2.直接电镀工序的作用
调整Ⅰ:主要是清洁表面,去除油污,并兼有使基材极化的作用。
调整Ⅱ:主要是调整孔壁,使带负电荷的绝缘表面转变为带正电荷,提高孔壁对带负电荷的胶体钯活化剂的吸附能力。
微蚀:彻底清除印制板表面的氧化层,并产生一定的均匀细致的微观粗糙度,从而提高铜面的附着力。
预浸:保护活化液,防止杂质,氧化物带入活化液,延长活化液的使用寿命。被吸附在带正电荷的孔壁绝缘层表面,提供均匀而稠密 的钯晶体,为镀铜奠定基础。
后浸:去除钯周围的有机络合物及还原剂,显著提高钯层的导电能力,从而确保在大面积的非导体表面也能获得有效而可**的直接电镀层。
3.工艺参数的影响
为了更好地控制工艺过程,提高产品质量,我们需要弄清各个工艺参数对品质及槽液性能的影响,现结合质量及生产经验将其总结如 下,供同行参考。
1.调整
NeopactUX浓度:过低时覆盖能力差,背光级数低,对于板厚大于2mm的板将会出现中央环形空洞。过高时,覆盖能力极好,但会影响到镀层与基铜间 的结合力,内层互连缺陷增加。
pH值:过低时覆盖能力差,当pH值低于范围0.5-1时,这种缺陷就非常明显肉眼可见。过高时,溶液中有机物降解加快,寿命缩短,并需经常补加。
温度:过低时覆盖率降低,但影响较小,肉眼不易发现,如板子在不润湿的状态进入时,小孔湿润性将会受到影响,从而影响到小孔的调整效果。
铜含量:在处理板子的过程中,溶液中的铜离子会不断增加,但它对覆盖能力的影响极小,即使铜离子浓度很高,其影响也很难在标准的FR-4板上发现。
2.微蚀
Part A 浓度:过高时,微蚀速度过高,从而造成内层铜箔的负蚀,溶液中铜离子浓度增加很快并缩短溶液寿命;过低时,清洁效果差,铜与铜之间的结合力差。
Part B 浓度:过高时,对覆盖能力有一些影响;过低时,清洁效果差。铜含量:过高时,Part消耗极快,而且清洁效果差。
温度:过高时,微蚀速率高,铜溶解快,重新开缸频率高;过低时,清洁效果不佳。
3. 预浸
磷酸浓度:过高时,直接导致吸附液pH值超标。
温度:过高时,溶解铜太多,直接导致吸附液中的铜离子增加。
铜含量:过高时,带入吸附缸,直接影响吸附效果,缩短吸附液 的寿命。
4.吸附
钯浓度:过低时,覆盖率及溶液稳定性均会受到影响,并对铜与铜之间的结合力有负面影响,当钯浓度低于150ppm时,将导致不可挽回的损失并需要重新开缸。过高时,高达350ppm都不会有负面影响,只是成本增加。
温度:过高时,覆盖率稍好,但会缩短溶液寿命。过低时,覆盖率降低,还原剂的添加剂反应迟钝。
氧化还原电位:过高时,胶体老化加快。如果这种情况时间较长,将导致不可挽回的损失;覆盖率,铜与铜之间的结合力逐渐恶化,最终导致溶液沉淀和或褪色。当氧化还原电位低于-300mV时,还原剂消耗量极大并有氢气排出,覆盖率受到严重影响。
pH值:过高时,覆盖率欠佳但影响不大。过低时,胶体老化加快,当pH低于1.4 时,覆盖率极差,尤其是在玻璃纤维表面;同时氧 化还原电位会超出范围,并且不能通过添加还原剂使其复原。
铜含量:过高时,氧化还原电位极不稳定,很难保持要求范围之内,而且铜极易沉积在氧化还原电极表面,影响电位的测定。铜含量过高,也会缩短溶液寿命,降低覆盖率并引起镀层结合力问题,铜的绝对浓度高和铜的增长速度快(>50mg/L/周)都有较大的影响。
5.后浸:
后浸剂浓度:过低时,覆盖率会有所降低。过高时,没有负面影响。
pH值:本溶液是一种稳定的缓冲体系,溶液呈碱性时,对镀层不会有影响,如果呈酸性将导致溶液分解失效。
6.板镀铜:
由于吸附的钯层有一定的电阻,这就要求电流密度要比传统化学沉铜后镀铜大,一般控制在2.0-2.5A/dm2,电镀时间15min,镀层可达0.3mil。添加剂方面,有机添加剂过量添加对覆盖率有影响,所以添加剂的添加一般应控制在下限。过多的光亮剂也会引起环状空洞,另外后浸剂的带入还会造成拐角裂纹(Coner cracks)
工序成份控制范围ml/L 时 间分 温 度℃ PH 分 析频 率 消 耗 量ml/m3 药 水 寿 命m2/L
调整Ⅰ调整剂UX缓冲剂50-6050-60 5-7 60 11-12 两天一次 2020 4
调整Ⅱ调整剂UX缓冲剂70-8070-80 5-7 55 11-12 两天一次 1515 4
微蚀 Part A Part B 15-20 1.5-2.5 25 每日一次 30g/m230g/m2 Cu2+>15g/l
预浸 H3PO4(85%) 1.5-2.0 1-2 室温 2-2.3 每周更换
吸附基本剂还原剂 Pd:200-250ppm氧化还原电位-230~-290mv 5-7 55 1.6-2.3 每日一次303还原剂自动添加每日600ml(450 升溶液) Cu2+>100mg/L 或30
后浸后浸剂 180-220 2-3 30 10-12 两天一次 25 8
酸浸硫酸 100 <1 室温每周更换
酸性镀铜硫酸铜硫酸氯离子添加剂CP 60-80g/L100-12040-70ppm1-3 15-20 25 每周两次 113L/1 万ALL
工艺参数的控制体会
1.溶液稳定性较好,产品质量也很稳定;
2.调 整Ⅰ, 调 整Ⅱ的作用各有侧重,所以调整Ⅰ的温度,pH值比调整Ⅱ高,而调整Ⅱ的Neopact UX浓度比调整Ⅰ高,这样控制其效果会更好一些;另外,调整Ⅰ中Neopact UX消耗相对较快一些,应注意补加;
3.调整剂可以用化学方法分析,这给控制带来了方便;
4.Part A part B选择性微蚀体系,微蚀后细致均匀,清洁程度较好;
5.吸附胶体钯配制简单,而且可以直接添加DI水调整液位;
6.后浸液稳定性好,变化较慢;
7.整个体系操作范围宽,控制容易;
8.Neopact直接电镀工艺对清洗水的要求较高,清洗水需采用不含NaCIO的市水或DI水。
品质检验
反映直接电镀成败的主要特征就是电镀铜时铜的沉积速度,孔壁及无铜区的覆盖完整程度。
1.直接电镀检验方法
为了检查直接电镀的效果,我们设计了一种专用试验板(双面板),板中有三排分别为∮0.8,0.6,0.4的孔和事先蚀好的圆形(∮3~14)及长方形(4×50mm)无铜区,两面图形完全一样。
先试验板按正常程序走完直接电镀,然后在试验室里进行浸还H2SO4――板面电镀――水洗――吹干――背光试验。
板面电镀的条件为:电流密度2-2.5A/dm2,2分钟,室温,空气搅拌,阳极为磷铜板。这些条件与生产线完全一样,只是电镀时间短。
电镀过程中可以观察无铜区的上铜情况,在直接电镀较为正常的情况下,电镀30秒无铜区便可基本覆盖完全。
电镀结束经水洗吹干后,可以凭肉眼或借助检孔镜观察板面,无铜区或孔壁的覆盖情况。如果孔壁没有空洞,无铜区覆盖完全,说明直接电镀很正常,可以进行生产。当然,观察孔壁是关键,无铜区可能由于夹具等问题致使板子两面供电不一致而使部分无铜区不能完全覆盖,事实证明这种情况(孔壁覆盖完全)也是完全可以进行生产的。
经肉眼观察如有疑问,可以做背光试验进一不验证。实践表面直接电镀正常时其背光级数通常可以到10级。
如果孔壁有空洞,背光级数低说明直接电镀有问题,需观察孔壁的具体情况,分析原因并有针对性的调整溶液。
镀层性能测试
将直接电镀的板件按正常工艺进行以后的工序生产,最后对蚀刻后及成品镀层进行如下试验。
1.耐热冲击试验
按照IPC-TM-659(288摄氏度,10s,三次)对成品镀层进行耐热冲击试验,结果表面及孔内镀层无分层断裂情况,镀层整体光亮;对蚀刻后镀层进行288摄氏度/10s/五次〕热冲击,结果孔内镀层无分层,断裂情况。
2.拉脱强度
按照GB4677.3-84进行无焊盘金属化孔拉脱强度试验,结果全部合格。
废水处理
Neopact直接电镀废水处理也非常简单,普通的废水处理站即可完成,其具体的处理方法如下:
1.洗涤水:
各种槽液带出的洗涤用水可以直接送到中和系统中中和沉淀。
2.调整液:
首先用水按5:1的比例稀释溶液,再用NaOH溶液调节pH=10,加粉末Na2S2O8250g/100L, 反应1.5小时后加入15%的Na2S溶液,直至在硝酸铅试纸上出现浅棕色,在pH=9时进行过滤,滤出溶液可以放入最后中和的废水中。
3.微蚀液
加入亚硫酸钠,直至槽液中氧化剂完全分解后进行中和处理即可。
4.预浸液
可以直接进行中和处理。
5.吸附液
可以直接进行中和处理。
6.后浸液
将溶液用水稀释3倍后,加10%的Na2S溶液,直至醋酸铅试纸变黄为止。然后加石灰乳剂使pH=12,并加入CaCI2溶液,使之最佳凝聚,最后过滤,并将滤液pH值调到6.5~9.5即可。
结论
1.该工艺控制范围宽,操作简单,溶液稳定,维护简单。
2.质量稳定可**,孔内无铜率可以为零;镀层性能好,完全可以取代传统化学沉铜。
3.该工艺环境污染小,废水处理溶液。
4.该工艺可以投入大规模生产。
panda-liu 2004-01-19 21:34
当导通孔直径越来越小,厚径比越来越高时,要保证孔中的金属覆盖良好变得更加困难。而保证孔中金属的均匀一致性,保护孔中金属在图形电镀及以后的掩膜及蚀刻过程中不被蚀刻掉,也变得极具挑战性。本文列出了导致通孔铜层空洞的许多诱因,并对如何识别根本问题加以讨轮,对生产工艺提出一些建议以避免这些问题。
通孔中导电层空洞因不同原因引起,表现出不同特征,但有一点是共同的,即孔中导电层的金属覆盖不充分或没有金属覆盖。从理论上讲,该问题由两种情况引起:沉积的金属不足,或在充分足量的金属沉积后,又因某种原因,失掉部分金属。不充分的金属沉积可能是由于电镀参数不当引起,如槽液的化学组成,阴极移动,电流,电流密度分布,或电镀时间等等。这也可能是因为孔壁表面有异物妨碍金属沉积造成,如气泡,灰尘,棉质纤维或有机膜,粘污等。若孔壁表面未经适当处理,不利于镀液沉积,也有可能导致金属沉积不好,例如:钻孔粗糙,形成裂纹,或有“粉红圈”。
从通孔中将铜:吃掉“有可能是化学因素,如蚀刻造成,也可能是机构原因,如胀孔(blow-holing),应力裂纹或沉积层脱落。
本文按照沿通孔金属化工艺步骤顺序研究在何处可能出现问题,并导致孔中空洞的步骤来分析这些缺陷和原因。并借鉴经典的问题分析解决的有用因素,如识别空洞形状,位置等,并指出更正问题的方法。
1.金属化以前步骤可能导致孔中空洞的因素:
A. 钻孔
磨损的钻头或其它不恰当钻孔参数都可能撕裂铜箔与介电层,形成裂缝。玻璃纤维也可能是被撕裂而非切断。铜箔是否会从树脂上撕裂,不仅仅取决于钻孔的质量,也取决于铜箔与树脂的粘结强度。典型的例子是:多层板中氧化层与半固化片的结合往往较介电基材与铜箔的结合力更弱,故多数撕裂都发生在多层板氧化层表面。在金相中,撕裂都发生在铜箔较为光滑的一面,除非采用”反转处理的铜箔“(revers treated foil)。氧化面与半固化片不牢固结合,还可能导致更糟的“粉红圈”,即铜的氧化层在酸中溶解。钻孔孔壁粗糙或孔壁粗糙且有粉红圈都会导致多层结合处的空洞,称之为楔形空洞(wedge woids)或吹气孔(blow holes),"楔形空洞”最初处于结合交界面,它的名称也暗示:形状如“楔”,回缩形成空洞,通常可以被电镀层覆盖。若铜层覆盖这些沟,铜层后面常常会有水分,在以后的工序中,如热风整平等高温处理,水分(湿气)蒸发和楔形空洞通常一起出现。根据出现的位置与形状,很容易确认并与其它类型的空洞区分开。
B.去沾污/凹蚀
去沾污步骤是用化学方法去掉内层铜上的树脂腻污。这种腻污最初是由钻孔造成的。凹蚀是去沾污的进一步深化,即将去掉更多的树脂,使铜从树脂中“突出”,与镀铜层形成“三点结合”或“三面结合”,提高互联可**性。高锰酸盐用于氧化树脂,并“蚀刻”之。首先需要将树脂溶胀,以便于高锰酸盐处理,中和步骤可以去掉锰酸盐残渣,玻璃纤维蚀刻采用不同的化学方法,通常是氢氟酸。若去沾污不当,可造成两种类型的空洞:在孔壁粗糙的树脂粘污可能藏有液体,可导致“吹气孔”。在内层铜上残留的粘污会防碍铜/镀铜层的良好结合,导致“孔壁拉脱”(hole wall pullaway)等,如在高温处理中,或相关的测试中,镀铜层与孔壁分离。树脂分离可能导致孔壁拉脱和裂纹以及镀铜层上的空洞。若在中和步骤中(准确讲5,当是还原反应中)锰酸钾盐残渣未完全去掉,也可能导致空洞,还原反应常常用到还原剂,如肼或羟胺等。
C.化学沉铜前的催化步骤
去沾污/凹蚀/化学沉铜之间的不匹配和各独立步骤不够优化,也是值得考虑的问题。那些研究过孔中空洞的人员都极力赞同化学处理的统一的整体性。传统的沉铜前处理顺序为清洁,调整,活化(催化〕,加速(后活化〕,并进入清(淋)洗,预浸,完全适于Murpiy原理。例如,调整剂,一种阳离子聚酯电解质用于中和玻璃纤维上的负电荷,往往须正确应用才能得到所需的正电荷:调整剂太少,活化层及附着不好;调整剂太多,会形成一层膜导致沉铜附着不好;以致孔壁拉脱。调整剂覆盖不充分,最容易在玻璃头上出现。在金相中,空洞开口表现在玻璃纤维处铜覆盖不好,或没有铜。其它引起在玻璃处出现空洞的原因有:玻璃蚀刻不充分,树脂蚀刻过分,玻璃蚀刻过分,催化不充分,或沉铜槽活性不好。其他影响Pd活化层在孔壁上覆盖的因素有:活化温度,活化时间,浓度等。若空洞在树脂上,可能有以下原因:去沾污步骤的锰酸盐残渣,等离子体残留物,调整或活化不充分,沉铜槽活性不高。
2.与化学沉铜有关的孔中空洞
在查看孔中空洞时,总看化学槽液是否有问题,同样再看看,化学沉铜前处理槽液,还要覆盖到化学铜,电镀铜,铅/锡槽共同问题。
总的来讲,我们可以了解气泡,固态物(尘,棉)或有机物粘污,干膜可能阻碍镀液或活化液沉积。气泡褒入,有外来的和内在产生的气泡。外来气泡有时可能是板子进入槽中,或振荡摇摆时进入通孔中。而固有气泡是由化学沉铜液中附反应产生氢气引起,或电镀液中阴极产生氢气或阳极产生氧气。气泡引起的空洞有其特征:常常位于孔中央,而且在金相中对称分布,即对面孔壁有同样宽度范围内无铜。在孔壁表面镀上若有气泡,表现为小坑,空洞周围呈穗状。由尘埃,棉质品或油状膜引起的空洞,形状极不规则。有些防碍电镀或活化沉积的微粒还会被镀层金属包裹。非有机微粒可用EDX分析出,有机物可用FTIR检查。
有关避免气泡裹入的研究已有相当的深度。其中有许多影响因素:阴极移动摇摆幅度,板间间隔,振动摆动等。最有效的避免气泡进入孔中的方法为振动和碰撞。增加板面间隔,增加阴极移动距离也十分重要,化学沉铜槽中空气搅拌和活化槽撞击或振动几乎没有用。另外,增加化学沉铜湿润性,前处理潮位避免气泡也十分重要。镀液的表面能量于氢气气泡在跑出孔中或破灭前的尺寸有关,显然希望气泡在变大前排除于孔外,以免阻碍溶液交换。
3.干膜有关的孔中空洞
A.特征描述
孔口或孔边空洞(Rim voids),即空洞位于离板面较近的位置,它常常由位于孔中的抗蚀剂引起,大约50-70微米宽离板面50-70 微米,边缘空洞可能位于板一面或两面,可能造成完全或部分开路。而由化学铜,电镀铜,镀铅/锡引起的空洞多位于孔中央。桶形裂纹(Barrel cracks)造成的空洞,也与干膜造成的空洞物理特征不同。
B.缺陷机理
孔口或孔边空洞是由于抗蚀剂进入孔内,显影时未去掉,它阻碍铜,锡,焊料电镀,抗蚀剂在去膜时去掉,化学铜被蚀刻掉。一般显影后很难发现孔内的抗蚀剂,空洞所在的位置和缺陷宽度是判断孔口和孔边空洞的主要依据。抗蚀剂为何流入孔中?被抗蚀剂覆盖的孔中气压比大气压低20%,贴膜时孔中空气热,空气冷到室温时气压降低。气压导致抗蚀剂慢慢流入孔中,直至显影。
主要有三种因素导致抗蚀剂流动的速度深度,即:
(1〕贴膜前孔里有水或水汽。
(2)高厚径比小孔,以0.5mm孔为例。
(3)贴膜与显影时间太长。
水汽停在孔中的主要原因,水分可以降低抗蚀剂粘度,使其较快流入孔中。高厚径比小孔较易发生空洞问题,这是由于这种孔较难干燥。小孔中的抗蚀也较难显影。显影前时间较长也使更多的抗蚀剂流入孔中。表面处理与自动贴膜连线,更易发生问题。
C.避免孔口或孔边空洞
避免孔口或孔边空洞最佳及简单的办法是在表面处理后增加烘干的程度。孔若干燥,不会发生孔口或孔边空洞。再长的放置时间和显影不佳也不会造成孔口或孔边空洞。
增加烘干后,尽可能使贴膜与显影间的放置时间短,但要考虑稳定问题,若发生以下情况,孔口或孔边空洞可能会发生(以前没有):
(1)新的表面处理设备及干燥设备安装后。
(2)表面处理设备及干燥段功能失常。
(3)生产高厚径比小孔板。
(4)抗蚀剂变化或换厚的干膜。
(5)真空贴膜机使用。
最坏的也是少有的情形是,抗蚀剂在孔中形成掩盖层。表现为掩膜层被推入孔中50-70微米深,由于掩膜会阻碍溶液进入,在孔的一端表现为一般的边缘空洞,空洞会延伸到大部分孔中,从孔的另一端起,镀层厚度越接近孔中央越薄。
许多印制板厂已转为直接电镀工艺,它有时与贴膜机连线,若后段烘干不充分,可能会发生孔口和孔边空洞。要使小孔充分干燥,烘干段需十分充分。
4.与掩孔有关的空洞
掩孔工艺中,如果掩膜不好会造成蚀刻剂进入孔中,蚀刻去沉积的铜。掩膜的机构损伤是动态发生的,而上下掩膜一起出现空洞的情况较少。
同样,掩膜很薄弱,造成孔内负压,最终导致掩孔缺陷,这层掩膜又可以降低负压,对面的掩膜较易生存。一面的掩膜破坏,蚀刻剂进入孔中,**破的掩膜一边的铜首先被蚀刻掉。另一面,掩膜堵住了蚀刻剂的出口,蚀刻液交流太少,故空洞图形也是较对称的,表现为一端铜厚,另一端薄。根据掩膜损伤的程度,情况也不一样,极端情况下,所有的通孔铜都被蚀刻掉。
5.直接电镀
直接电镀,避免了传统的化学沉铜,但有三类预处理工艺步骤;如:钯基体工艺,碳膜工艺,有机导电膜工艺。
任何能影响催化物沉积的情形,或者是沉高分子导电膜时,单体沉积和聚合物组成物沉积能形成空洞。大多数碳膜,石墨和钯膜工艺都依赖于适当的孔壁调整,用高分子电解质阳离子与含有相反电荷的有机催化层。以达到较好的催化吸附性。自然,在化学沉铜中已经实践证实是很好的工艺处理步骤,如孔壁清洁,调整,催化沉积等都恰当地应用在直接电镀工艺中。当然,化学沉铜槽*****别的问题,如氢气产生等,不会在此发生。
在采用直接电镀工艺时,若不按药水供应商所推荐的条件进行,常常会产生一些特别问题。如,在碳膜工艺中,一般不推荐在碳膜沉积后进行板面刷洗,因为刷子会去掉孔边缘的碳膜颗粒。这种情况下,电镀过程很难及时从铜表面进入孔中央,甚至,根本不行。若板子一面的孔口碳膜被刷掉,电镀还可以从相对的一面进行。但电镀结果是逐步减弱,电镀铜有可能不能与另一面铜表面连通。结果表现与掩孔工艺中掩膜破裂相似。若在碳膜或石墨工艺中,催化沉积后使用浮石粉喷射,同样会发生空洞。喷射出的浮石粉颗粒可能以很高速度进入孔中,冲走催化层颗粒。另一方面,石墨工艺似乎可以耐受浮石粉刷板处理。
6.在电镀铜,电镀铅锡(成纯锡)有关的空洞
电镀槽同样有内在或外在的原因产生气泡。
A.产生气泡的内在原因
幸运的是,酸性镀铜槽具有很高的电池效率(cell efficiency),故在为何较好的槽中氢气产生是很小的问题。需要避免的是很可能导致氢气生成的条件,如:高电流密度和整流器波动导致短时间的大电流密度漂移。有些锡/铅槽或锡槽的效率较铜槽低氢气的产生就成了一重要的问题。在避免氢气分制生成的一个有趣的进展是添加“防坑添加剂”(antipititting additives). 这些有机合成物,如已内酰胺的衍生物,可能参与氧化还原反应,在形成氢气分子前夺走原子状态的氢,防止气泡产生。经还原的“防坑添加剂”‘ 在阳极又重新氧化,转移到阴极,重新开始这一循环。
B.产生气泡的外在原因
最明显的产生气泡的外在原因是在板子浸入溶液前,填充在孔中的气泡。为了在板子浸入槽液前驱除孔中的空气,一些电镀夹具设计者已试验让板子与夹具之间形成一定角度。浆状搅拌器(paddle agitation)可以产生足够的压差,将气泡赶出孔中。用压缩空气经过喷雾器搅拌液体(air sparging)使之穿过板面也有助于赶走气泡。当然,喷雾搅拌本身也是一种气体,混入槽中,空气进入循 环过滤泵产生一种过饱和液流,在集结位置会形成气泡,在孔壁有缺陷处同样形成气泡。一些制造者被这个问题所困扰,进而转向于无空气搅拌(溶液喷射)。
除抗蚀剂残渣和气泡等阻碍电镀外,其他造成电镀空洞的几个明显问题有:穿透力及差以及异物堵塞。穿透差的槽液会造成中间无铜,但这是非常极端的情况。通常是孔中央铜厚不足,不能达到允收标准。在酸性镀铜槽中,导致穿透力差有以下几个原因:铜/ 酸比例不当,槽液污染,有机添加剂偏少或不足,电流分布差,遮挡效应或搅拌等。若发现颗粒污染,则多是循环或过滤泵故障,倒槽频率太低,阳极袋破损或阴极膜缺陷造成。
7.由于铜被蚀刻而造成的空洞
若电镀的金属抗蚀剂有任何问题,都会将通孔中的铜暴露于蚀刻剂中,从而导致空洞。在这种情况下,空洞是由于铜被蚀刻掉而非未沉积上铜造成的。这可是有一点违背先后顺序,在这里仍然要强调铜被蚀刻掉,从而造成空洞的原因。
第一个可能造成铜流失的可能条件是,若在化学沉铜时,孔中有残留的湿气,或在下一步操作前放置时间太久,或腐蚀性气氛,铜会被氧化,在酸性镀铜前的预浸步骤中溶解。另一种可能是镀前的微蚀过度。其次,化学沉铜的铜可能脱落。若在化学沉铜后直接做金相或后经热冲击的样片上均可看出。导致这类空洞的原因有:化学沉铜槽组成不恰当,处理溶液夹带,由于去沾污,催化,或加速剂调整不当,化学铜附着力不好。
当在波峰焊,热风整平,或其它高温再流焊步骤或模拟热应力测试时发生孔壁铜的缺损(裂纹,脱落〕,造成这类问题的根源常常需追溯到孔壁预处理和最初的金属化步骤。
孔壁空洞可以有许多种成因。按制造工序,可追溯到钻孔等先前步骤,也可以在镀铅/锡时才发生。但空洞的形状,位置常常能为我们提供一些线索查询问题的根源。孔壁空洞也常常是多种工艺条件相互影响产生,它们可能同时作用,也可能具有先后顺序。沿工艺流程步骤仔细分析缺陷表征才有可能一针见血的找到根本所在。
panda-liu 2004-01-19 21:35
为了节约成本提高效益,目前的许多线路板生产厂都十分重视对数控钻床钻头的翻磨,钻头翻磨的好坏对线路板钻孔的质量有十分密切的联系,大部分厂家内部都有钻头翻磨机,也有让专业的翻磨厂翻磨的,价格每支0.50-2.00元人民币不等,下面是一些对于钻头翻磨数据和经验:
1. 翻磨的设备分为手动、半自动、全自动三种当然价格也逐步攀升,手动和半自动的翻磨机翻磨的速度差不多但半自动的在调节和人员的要求方面较手动的要低,一般按24小时工作计算手动和半自动翻磨机的产能在1800-2400支,自动翻磨机的情况不详据说可比半自动的多50%-70%的产能。
2. 翻磨的次数标准为2次,目前许多厂商为了节约成本有的翻磨次数达5次或超过5次,实际上某些数控钻床的钻头的切削刃部分并非为垂直的,在头部是微微的稍大的喇叭状有利于出屑,长度为0.5mm-1.0mm左右,一般磨削一次要磨掉0.15-0.25mm的长度,如翻磨次数过多钻头的边刃也会磨损,造成线路板孔壁质量不良会影响电镀质量。
3. 翻磨使用的砂轮是金刚石砂轮,目数为320、600、800、1200 、2000,
磨后刀面0.60mm-6.35mm           320/600
磨前刀面0.60mm-1.60mm           1200/2000
磨前刀面0.80mm-2.00mm           1200
磨前刀面2.00mm-3.60mm           600/1200
磨前刀面3.60mm-6.35mm           320/800
4.砂轮和活动主轴的角度
A.当钻头的直径小于等于3.175mm时
磨后刀面砂轮角度为30度
磨前刀面砂轮角度为15度
活动主轴角度为130度(即钻头的锥角)
B.当钻头的直径大于3.175mm时
磨后刀面砂轮角度为30度
磨前刀面砂轮角度为6度
活动主轴角度为165度(即钻头的锥角)
5.翻磨钻头的使用次数可根据钻头的质量来制定,一般使用次数小于新钻头的使用次数,如翻磨钻头的操作人员经验较丰富的话,在翻磨时通过听看可判别钻头质量的好坏,一般原厂进口的钻头质量较好且稳定,部分国内台湾钻头及合资厂生产的钻头的质量参差不齐,主要问题是质量不够稳定时好时坏,服务虽然很好但是问题不能解决,德国、美国、日本原厂的钻头价格较贵一些但是对于生产工艺人员对控制产品质量稳定来说很好,综合的成本相反可能比使用劣质钻头的成本要低,因为由于钻孔质量造成的大批量的金属孔化不良及孔内电镀层不均匀造成的报废对于任何一个工艺人员来说都是十分头疼的一件事情。
panda-liu 2004-01-19 21:36
热风整平是将印刷线路板浸入熔融的焊料(63SN/37PB)中,再用热风将印刷线路板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉,得到一个平滑、均匀而又光亮的焊料涂覆层。热风整平后的印制线路板表面铅锡合金涂覆层应光亮均匀完整,有良好的可焊性,无结瘤无半润湿,涂覆完全无露铜。热风整平后焊盘表面及金属化孔内露铜是成品检验中的一项重要缺陷,是造成热风整平返工的常见原因之一,引起该问题的原因很多,常见有以下几种。
1.焊盘表面不洁,有残余的阻焊剂污染焊盘。
目前大部份的厂家采用全板丝网印刷液态感光阻焊油墨,然后通过曝光、显影去除多余的阻焊剂,得到时间的阻焊图形。在该过程中,预烘过程控制不好,温度过高时间过长都会造成显影的困难。阻焊底片上是否有缺陷,显影液的成份及温度是否正确,显影时的速度即显影点是否正确,喷嘴是否堵塞及喷嘴的压力是否正常,水洗是否良好,其中任何一点情况都会给焊盘上留下残点。如由于底片的原因形成的露铜一般较有规律性,都在同一点上。该种情况使用放大镜可发现在露铜处有阻焊物质的残留痕迹,一般在固化工序前应设立一岗位对图形及金属化孔内部进行检查,保证送到下一工序的印刷线路板的焊盘和金属化孔内清洁无阻焊油墨残留。
2.前处理不够,粗化不良。
热风整平前处理过程的好坏对热风整平的质量影响很大,该工序必须彻底清除焊盘上的油污,杂质及氧化层,为浸锡提供新鲜可焊的铜表面。现在较常采用的前处理工艺是机械式喷淋,首先是硫酸-双氧水微蚀刻,微蚀后浸酸,然后是水喷淋冲洗,热风吹干,喷助焊剂,立即热风整平。前处理不良造成的露铜现象是不分类型批次同时大量出现的,露铜点常常是分布整个板面,在边缘上更是严重。使用放大镜观察前处理后的线路板将发现焊盘上有明显残留的氧化点和污迹。出现类似情况应对微蚀溶液进行化学分析,检查第二道酸洗溶液,调整溶液的浓度更换由于时间使用过长污染严重的溶液,检查喷淋系统是否通畅。适当的延长处理时间也可提高处理效果,但需注意会出现的过腐蚀现象,返工的线路板经热风整平后处理线再在5%的盐酸溶液中处理一下,去除表面的氧化物。
3.助焊剂活性不够
助焊剂的作用是改善铜表面的润湿性,保护层压板表面不过热,且为焊料涂层提供保护作用。如助焊剂活性不够,铜表面润湿性不好,焊料就不能完全覆盖焊盘,其露铜现象与前处理不佳类似,延长前处理时间可减轻露铜现象。现在的助焊剂几乎全为酸性助焊剂,内含有酸性添加剂,如酸性过高会产生咬铜现象严重,造成焊料中的铜含量高引起铅锡粗糙;酸性过低,则活性弱,会导致露铜。如铅锡槽中的铜含量大要及时除铜。工艺技术人员选择一个质量稳定可**的助焊剂对热风整平有重要的影响,优良的助焊剂的是热风整平质量的保证。
另外其它的参数对热风整平也有影响,助焊剂涂覆不均,焊料液位过低,浸渍时间不对,风力及风压调整不好风刀位置距离等都可能引起热风整平露铜的问题。该问题较直观明确易发现解决。工人操作时对产品的首检及随时检验,问题及时反馈,工艺技术人员及时分析原因及时解决可大大减少返工率,提供产品质量,把路铜现象减少到最小。
panda-liu 2004-01-19 21:37
线路板数控铣床的铣技术包括选择走刀方向、补偿方法、定位方法、框架的结构、下刀点。都是保证铣加工精度的重要方面。
走刀方向、补偿方法:
当铣刀切入板材时,有一个被切削面总是迎着铣刀的切削刃,而另一面总是逆着铣刀的切削刃。前者,被加工面光洁,尺寸精度高。主轴总是顺时针方向转动。所以不论是主轴固定工作台运动或是工作台固定主轴运动的数控铣床,在铣印制板的外部轮廓时,要采用逆时针方向走刀。这就是通常所说的逆铣。而在线路板内部铣框或槽时采用顺铣方式。铣板补偿是在铣板时机床自动安照设定值让铣刀自动以铣切线路的中心偏移所设定的铣刀直径的一半,即半径距离,使铣切的外形与程序设定保持一致。同时如机床有补偿的功能必需注意补偿的方向和使用程序的命令,如使用补偿命令错误会使线路板的外形多或少了相当于铣刀直径的长度和宽度的尺寸。
定位方法和下刀点:
定位方法可分为两种;一是内定位,二是外定位。定位对于工艺制定人员也十分重要,一般在线路板前期制作时就应确定定位的方案。
内定位是通用的方法。所谓内定位是选择印制板内的安装孔,插拨孔或其它非金属化孔作为定位孔。孔的相对位置力求在对角线上并尽可能挑选大直径的孔。不能使用金属化孔。因为孔内镀层厚度的差异会影响你所选定位孔的一致性,同时在取板时很容易造成孔内和孔表面边缘的镀层损坏,在保证印制板定位的条件下,销钉数量愈少愈好。一般小的板使用2枚销钉,大板使用3枚销钉,其优点是定位准确,板外形变形小精确度高外形好,铣切速度快。其缺点板内各种孔径种类多需备齐各种直径的销钉,如板内没有可用的定位孔,在先期制作时需要与客户商讨在板内加定位孔较,较为烦琐。同时每一种板的铣板模板不同管理较为麻烦,费用较高。
外定位是另一种定位方法,是采用在板子外部加定位孔作为铣板的定位孔。其优点是便于管理,如果先期制作规范好的话,铣板模板一般在十五种左右。由于使用外定位所以不能一次将板铣切下来,否则线路板十分容易损坏,特别是拼板,因铣刀和吸尘装置会将板子带出造成线路板损坏和铣刀折断。而采用分段铣切留结合点的方法,先铣板当铣板完了以后程序暂停然后将板用胶带固定,执行程序的第二段,使用3mm至4mm的钻头将结合点钻掉。其优点是模板少费用小易于管理,可铣切所有板内无安装孔和定位孔的线路板,小工艺人员管理方便,特别是CAM等先期制作人员的制作可简单化,同时可优化基材的利用率。缺点是由于使用钻头,线路板外形留有至少2-3个凸起点不美观,可能不符合客户要求,铣切时间长,工人劳动强度稍大。
框架及下刀点:
框架的制作是属于线路板先期的制作,框架设计不但对电镀的均匀性等有影响,同时对铣板也有影响,如设计不好框架易变形或在铣板时产生部份小的块装的小废块,产生的废块会堵塞吸尘管或碰断高速旋转的铣刀,框架变形特别是对外定位铣板时造成成品板变形,另外下刀点和加工顺序选择的好,能使框架保持最大的强度最快的速度。选择的不好,框架容易变形而使印制板报废。
铣的工艺参数:
用硬质合金铣刀铣印制板外形,铣刀的切削速度一般为180~270m/min。计算公式如下(仅供参考):
S=pdn/1000(m/min)
式中:p:PI(3.1415927)
d:铣刀直径,mm
n;铣刀转速,r/min
与切削速度相匹配的是进给速度。若进给速度太低,由于磨擦热使印制板材料软化甚至溶化或烧焦,堵塞铣刀的排屑槽,切削无法进行。如果进给太快,铣刀磨损快,承受的径向负荷大,让刀量大,工作质量差,尺寸不一致。如何判断进给的快慢呢?要考虑下述诸项:印制板材料,厚度,每叠块数,铁刀直径、排屑槽。一般可根据刀具供应商提供的技术资料设定,由于刀具的材料质量品牌和制造工艺的区别,不同厂商的刀具工艺参数有区别。
只有低于额定负载,主轴马达的转速才能保持。负载增大,转速下降,直至铣刀折断。铣板时产生断刀问题一般有这几种情况造成此结果:一:是主轴马达功率不足,需要维修更换。二:是每叠板数太多,切削负荷太大或铣切长度超过了铣刀的有效长度。三:铣刀质量问题。四:转速和进刀速度设置问题。五:转轴的钻夹头夹持力下降,吃负载时达不到所要求的转速。六:转轴旋转时同心度有问题产生跳动。七:程序的设计有问题,如使用了错误的命令。
panda-liu 2004-01-19 21:39
热风整平技术是目前应用较为成熟的技术,但因为其工艺处于一个高温高压的动态环境中,品质难以控制稳定。本文将对热风整平工艺控制介绍一点心得。
热风整平焊料涂覆HAL(俗称喷锡)是近几年线路板厂使用较为广泛的一种后工序处理工艺,它实际上是把浸焊和热风整平二者结合起来在印制板金属化孔内和印制导线上涂覆共晶焊料的工艺。其过程是先把印制板上浸上助焊剂,随后在熔融焊料里浸涂,然后从两片风刀之间通过,用风刀中的热压缩空气把印制板上的多余焊料吹掉,同时排除金属孔内的多余焊料,从而得到一个光亮、平整、均匀的焊料涂层。
用热风整平进行的焊料涂覆的最突出的优点是涂层组成始终保持不变,印制线路边缘可以得到完全保护,涂层厚度是可以通过风刀控制的;涂层与基体铜之间使金属间化合键,润湿性好,可焊性好,抗腐蚀能力也很好。作为印制板的后工序,其优劣直接影响印制板的外观,抗蚀能力及客户的焊接品质。如何控制好其工艺,是各线路板厂较为关心的问题。下面我们就其中应用最为广泛的垂直式热风整平谈谈控制其工艺控制的一些经验。
一.助焊剂的选择和采用
热风整平所采用的助焊剂是一种专用的助焊剂。它在热风整平时的作用是活化印制板上暴露的铜表面,改善焊料在铜表面的润湿性;保证层压板表面不过热,在整平后冷却时为焊料提供保护作用防止焊料氧化,同时阻止焊料粘在阻焊涂层上,以防焊料在焊盘间桥连;废焊剂对焊料表面有清洁作用,焊料氧化物随废焊剂一同排掉。
热风整平用的专用助焊剂必须具有下列特性:
1.必须是水溶性的助焊剂,能生物降解,无毒。
水溶性助焊剂易清洗,板面残留物少,不会在板面形成离子污染;生物降解,不用经特殊处理即可排放,满足环保要求,对人体的危害性也大大降低。
2.具有良好的活性
关于活性,即去除铜表面氧化层的特性提高焊料在铜表面的润湿性,通常往焊料里加入活化剂。在选择时,既要考虑到活性好,又要考虑到对铜的腐蚀最小,目的是减少铜在焊料里的溶解度,并减少烟雾对设备的损坏。
助焊剂的活性主要体现在上锡能力上。因为各家助焊剂所采用的活性物质各不相同,其活性各不相同。活性高的助焊剂,密集焊盘、贴片等处上锡良好;反之,则板面上易出现露铜现象,活性物质的活性还体现在锡面的光亮度和平整度上。
3.热稳定性
防止绿油及基材受到高温冲击。
4.要有一定的粘度.
热风整平对助焊剂要求有一定的粘度,粘度决定助焊剂的流动性,为了使焊料和层压板表面得到完全的保护,助焊剂必须有一定的粘度,粘度小的助焊剂焊料易粘附到层压板表面上(又称挂锡),并易在IC 等密集处产生桥连。
5.酸度适宜
酸度过高的助焊剂喷板前容易造成阻焊层的边缘剥离,喷板后其残留物久置易造成锡面发黑氧化。一般助焊剂PH值在2.5-3.5左右。
其他还有一部分性能主要体现在对操作工及操作成本的影响,如气味难闻,挥发性物质高,烟雾大,单位涂布面积等,厂家应在实验基础上加以选择。
试用时可按以下性能逐一测试比较:
1.平整度、光亮度,是否塞孔
2.活性:挑选细微密集贴片线路板,测试其上锡能力。
3.线路板涂覆助焊剂防止30分钟,洗净後用胶带测试绿油剥离情况。
4.喷板後放置30分钟,测试其锡面是否变黑。
5.清洗後残留物
6.密集IC位是否连线。
7.单面板(玻纤板等)背面是否挂锡。
8.烟雾
9.挥发度,气味大小,是否需要添加稀释剂
10.清洗时有无泡沫。
二.热风整平工艺参数的控制及选择
热风整平工艺参数有焊料温度、浸焊时间、风刀压力、风刀温度、风刀角度、风刀间距及印制板上升速度等,下面将分别讨论这些工艺参数对印制板质量的影响。
1.浸锡时间:
浸锡时间与焊料涂层质量有较大关系。浸焊时基体铜和焊料里的锡生成一层金属化合物IMC,同时在导线上形成一层焊料涂层。上述过程一般需要2-4秒,在这个时间内可形成良好的金属间化合物。时间越长、焊料越厚。但时间过长会使印制板基层材料分层和绿油起泡,时间太短,则易产生半浸现象,造成局部锡面发白,此外还易产生锡面粗糙。
2.锡槽温度:
印制板和电子元件的焊接温度普遍采用的焊料是铅37/锡63合金,它的熔点是183℃。当焊料温度为183℃ -221℃时,与铜生成金属间化合物的能力很小。221℃时,焊料进入润湿区,该范围为221℃ -293℃。考虑到板材在高温下容易损坏,所以焊料温度应该选择的低一点。理论上发现232℃为最加焊料温度,实践中可设250℃左右为最佳温度。
3.风刀压力:
浸焊后的印制板上保持着过多的焊料,几乎所有的金属化孔都被焊料堵塞。风刀的作用就是把多余的焊料吹掉,并导通金属化孔,并不使金属化孔孔径减少的太多。用于达到这种目的的能量是风刀压力和流速提供的。压力越大,流速越快,焊料涂层厚度就越薄。因此,风刀压力是热风整平的最重要参数之一。通常风刀压力为0.3-0.5Mpa.
风刀前后压力一般控制为前大後小,压力差为0.05MPa。根据板面上几何图形的分布,可适当调整前后风刀压力,以保证IC位平整、贴片无突起等。具体值参照该厂喷锡机出厂说明书。
4.风刀温度:
从风刀流出的热空气对印制板上的影响不大,对空气压力影响也不大。但是提高风刀内温度有助于空气膨胀。因此在压力一定时,提高空气温度可以提供较大的空气体积和较快的流速,以便产生较大的整平力。风刀的温度对整平後的焊料涂层的外观有一定影响。当风刀温度低于93℃时,涂层表面发暗,随着空气温度的提高,发暗的涂层趋于减轻。在176℃时,发暗的外观完全消失。因此,风刀温度最低值不低于176℃。通常为了取得良好的锡面平整度,风刀温度可控制在300℃-400℃之间。
5.风刀间距:
当风刀内热空气离开喷嘴时,流速减慢,减慢的程度与风刀间距的平方成正比。因此,间距越大,空气流速越小,整平力也越低。空气风刀的间距一般为0.95-1.25CM.风刀的间距不能太小否则空气对印制板要产生摩擦会对板面不利。上下风刀间距一般保持在4mm左右,太大易出现焊料飞溅。
6.风刀角度:
风刀吹板的角度影响焊料涂层厚度,如果角度调整的不合适,将造成印制板两面的焊料厚度不一样,也可能引起熔融焊料飞溅及噪音。多数前后风刀角度调整为向下倾斜4度,根据具体板型及板面几何分布角度略有调整。
7.印制板上升速度:
与热风整平有关的另一个变量是从风刀之间通过的速度,即传送器上升速度,该参数会影响焊料的厚度。速度慢,吹到印制板上的空气多,因此焊料薄。反之,焊料过厚,甚至堵孔。
8.预热温度和时间:
预热的目的是提高助焊剂的活性、减少热冲击。一般预热温度为343℃。当预热15秒时,印制板表面温度可达80 ℃左右。有些热风整平没有预热工序。
三、焊料涂层厚度的均匀性
热风整平所涂覆的焊料厚度基本上是均匀的。但是随着印制导线几何因素的变化,风刀对焊料的整平作用也随着变化,因此热风整平的焊料涂层厚度也有些变化。通常,与整平方向平行的印制导线,对空气的阻力小、整平作用力大,因而涂层薄一些,与整平方向垂直的印制导线,对空气的阻力大,所产生的整平作用就小,因而涂层就厚一点,金属化孔内焊料涂层也存在不均匀现象。由于焊料从高温锡炉中一提出立即处于 一个强压高温的动态环境中,想得到一个完全均匀、平整的锡面是非常困难的。但通过参数调整可尽量平整。
1.选择活性好助焊剂和焊料
助焊剂是锡面平整度的主要因素,活性好的助焊剂可得到一个较为平整、光亮、完整的锡面。
焊料应选择纯度较高的铅锡合金,并定期进行漂铜处理,保证其铜含量在0.03%以下具体参照工作量及化验结果。
2.设备调整
风刀是调整锡面平整度的直接因素,风刀角度、前后风刀压力及压力差变化、风刀温度,风刀间距(垂直距离、水平距离)及提升速度都会对板面造成极大的影响。对于不同板型,其参数值都不尽相同,在一些技术先进的喷锡机上配备了微电脑,将各种板型的参数存储在电脑内部进行自动调整。
风刀及导轨内定时清洗,每两小时清理一次风刀间隙残渣,生产量大的时候清理密度还要增大。
3.前处理
微蚀处理对锡面平整度也有较大的影响。微蚀深度过低,铜和锡难以在表面形成铜锡化合物而造成局部锡面粗糙;微蚀液中稳定剂不良,导致蚀铜速度过快且不均匀,也会造成锡面高低不平,一般建议使用APS体系。
对于某些板型有时还需要进行烤板预处理,也会对上锡平整有一定的影响。
4.前工序控制
因为热风整平是最后一道处理,前面的很多工序都会对其有一定影响,如显影不净会造成上锡不良等,加强前工序的控制 ,可使热风整平中的问题大大减少。
上述热风整平的焊料涂层厚度虽然存在不均匀性,但是均能满足MIL-STD-275D的要求。
panda-liu 2004-01-19 21:40
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0009.htm
panda-liu 2004-01-19 21:42
一.绷网
绷网步骤:网框清理--水平检校--涂底层胶--拉网--测张力--涂粘胶--下网、封边--储存
作业说明:
1.因网框重复使用,网框四周有残存之粘胶、网纱等杂物,必须清除干净,以免影响网纱与网框之粘合力。
2.将网框放置于平台(需水平)检查网框是否变形,如有变形则需进行整平处理。
3.将清理好,未变形网框与网纱接着面溥而均匀的涂一层不加硬化剂的胶水以便增强拉网后网纱与网框粘合力。
4.待第一次涂胶约10分钟后,将网框放置于拉网台,并调整好相对之位置及高度
5.选择网目,松开四周夹嘴,将网纱平铺在框上,然后将网纱均匀夹进夹嘴里,不能有起皱,注意四角要有较松余网纱,夹嘴一定需锁紧,夹子与夹子之间不能有间隙(自动升架、手动拉网为例)。
6.绷网:第一次张力26,静置5分钟张力为24;第二次张力28,静置5分钟张力26;第三次张力32,静置5分钟张力为30;第四次校正5点张力32,静置20分钟后上胶张力30;15分钟胶固化下网张力28,静置72小时后方可制作网版(以一米×一米全自动生产线使用网版为例)。纵向横向同步拉开,一直拉到所需张力时则刷胶,常用网网纱张力为(100T、110T、120T均为30±2牛顿)(77T、51T均为35±2牛顿)(24T为50±2牛顿)
7.将已调好的胶水用小毛刷均匀地刷在网框与网纱接着面上方,不可将胶水掉进网版中间部位,待胶8分钟干燥后,可用刮刀胶在涂胶面将未完全贴合之地方压紧贴合约10分钟左右胶水彻底干燥后(应采用开放式吹风加强干燥)才可下网。
8.使用裁纸刀去除网版四周多余网纱,并在网版边框注明,日期,网目及下网时张力(以便观察张力变化)为了防止洗网水(防白水)的渗入,在网框的内角用红胶水密封,然后用防水胶带封在网框与网纱接着面上方,同样防止药水的渗入。
二.晒网
1.洗网:用磨网膏去油脂(新网),鬼影膏去图形(旧网),除浆粉去网浆、蓝油,用防白水洗杂物,用清洁剂冲洗网,最后用高压水枪冲洗干净,最后用纯净水清洗干净。
2.烘干:--烤箱设定温度应小于48摄氏度。
3.使用贴水菲林方法:洗干净的网再用纯净水清洗一次。按工程菲林拼片图形加大20%左右选取水菲林,用三角尺压住水菲林一端在网上,随即用三角尺慢慢往上刮平,再用胶刮刀轻压刮平,毛巾擦多余水份烘干。
4.使用感光胶(网浆):烘干网板再上感光胶,使用刮盒,将刮到网上,其中丝印绿油需上浆三次,(约每隔10分钟以上一次)丝印其他的抗腐蚀油墨则二次,丝印可剥离胶(兰胶〕先上50微米水菲林撕去胶片,再上2次网浆,每次刮三次,上浆完成后烘干。
5.网纱的选用情况一般线路包含字符油墨的丝印、及抗腐蚀油墨(绿油、底油、面油)用120T、100T、110T网纱,碳浆(碳油)51T,丝印可剥离油墨(蓝胶〕24T丝印感光线路及热固化油墨用77T。
6.菲林的选用线路用18K水菲林(不用感光胶用感光胶上网容易不均匀会产生:如毛边(狗牙)等问题),其他抗蚀油墨(绿油、底油、面油)选用感光胶(网浆),碳浆(碳油)选用50微米的水菲林
7.用所需工程图形菲林贴在网板选取的位置,放置于爆光机上进行爆光,时间的选用(3000W聚光灯),线路一般在60-80秒、绿油在80-100秒、底面字符油40-60秒、碳油、兰胶350-400秒
8.加压水冲网,干燥。
9.网板制成后使用封网胶(蓝油)将丝网上没有被菲林或感光胶覆盖的地方,用丝印刮刀刮上封网胶,干燥。
10.检查、修网、写上完成日期及各相对应编号并记录存档、储存。
三.储存
储存时一般采用垂直存放,可自制或购买网框架,需存放在与丝印环境相同的环境中以防变形,同时在丝印前需对丝网的张力进行测试,并可用照相底片对图形进行检验。
panda-liu 2004-01-19 21:43
印制板钻孔,使用上、下垫板是为了阻止线路板表面和底面铜箔开花产生毛刺,使线路板钻孔表面光滑提高印制板的质量、提高成品率。由于使用这种辅助材料有一定花费,但由于上述原因事实上是必需使用的,可大幅度提高产品的合格率降低了成本。
线路板钻孔用上垫板的要求是:有一定表面硬度防止钻孔上表面毛刺。但又不能太硬而磨损钻头。要求上下垫板本身树脂成分不能过高,否则钻孔时将会形成熔融的树脂球黏附在孔壁。导热系数越大越好大,以便能迅速将钻孔时产生的热量带走,降低钻孔孔时钻头的温度,防止钻头退火。要有一定的刚性防止提钻时板材颤动,又要有一定弹性当钻头下钻接触的瞬间立即变形,使钻头精确地对准被钻孔的位置,保证钻孔位置精度。材质要均匀不能有杂质产生软硬不均的节点,否则容易断钻头。如果上垫板表面又硬又滑,小直径的钻头可能打滑偏离原来的孔位在线路板上钻出椭圆的斜孔。
国内使用的上垫板主要时0.2~0.5mm厚的酚醛纸胶板环氧玻璃布板和铝箔如厚度0.3mm的LF2Y2(2号防锈铝半冷作硬化状态或LF21Y(21号防锈铝冷作硬化状态)作为普通双面板钻孔的上垫板效果较好,达到硬度适宜可以防止钻孔上表面毛刺。因铝的导热性好有刚性弹性,对钻头有一定散热作用,铝箔的材质较酚醛板均匀没有杂质引起断钻头和偏孔的机率大大小于酚醛板。能降低钻孔温度且是一种环保材料,应用日益广泛许多厂已使用铝箔作为上垫板,同时与酚醛板、环氧板相比较,不会因为所含树脂而可能使孔受到树脂污染,在使用过程中常用铝箔的厚度选择为0.15、0.20、0.30毫米三种在实际使用过程中0.15与板材表面的接触最好但是在裁切中及运送过程和使用中工艺不易控制,0.30价格又较高了一点,一般都折中使用0.20毫米的铝箔,实际厚度一般为0.18毫米。
国外有一种复合上垫板,其上、下两层是0.06mm的铝合金箔,中间层是纯纤维质的芯,总厚度是0.35mm。不难看出,这种结构和材质能满足印制板钻孔上垫板的要求,用于高质量多层板的上垫板,与铝箔相比其优点是:钻孔质量高,孔位精度高,因磨损小钻头寿命提高,同时板材受外力后回复原来形状比铝箔好得多,重量也轻很多,特别适宜钻小孔。
国内使用的下垫板有酚醛纸质板、纸板、木屑板。纸板较软容易产生毛刺,但质地均匀不易断钻头和咬钻头,但价格便宜,可在铜箔较薄或单面板中使用。木屑板质地均匀度较差,硬度好于纸质板但如钻孔的线路板铜箔大于35微米以上会产生毛刺,我试过使用该板钻70微米铜箔的双面板,结果全部无法通过。酚醛纸质板硬度最好均匀度在前二者之间,使用效果最好但是较贵且不环保。
同样国外有一种复合下垫板,其上、下两层是0.06mm的铝合金箔,中间层是纯纤维质的芯,总厚度是1.50mm。当然性能十分出众又环保,大大超过酚醛纸质板,特别是钻多层板和小直径孔时可充分体现其优点,缺点当然是价格贵。
panda-liu 2004-01-19 21:44
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0012.htm
panda-liu 2004-01-19 21:45
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0013.htm
panda-liu 2004-01-19 21:46
PCB是英文(Printed Circuie Board)印制线路板的简称。通常把在绝缘材上,按预定设计,制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形,称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板,亦称为印制板或印制电路板。
PCB几乎我们能见到的电子设备都离不开它,小到电子手表、计算器、通用电脑,大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统,只要有集成电路等电子无器件,它们之间电气互连都要用到PCB。它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性,如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形;为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。
PCB是如何制造出来的呢?我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜(挠性的绝缘基材),印上有银白色(银浆)的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形,所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基(常用于单面)或玻璃布基(常用于双面及多层),预浸酚醛或环氧树脂,表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种线路板覆铜簿板材,我们就称它为刚性板。再制成印制线路板,我们就称它为刚性印制线路板。单面有印制线路图形我们称单面印制线路板,双面有印制线路图形,再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板,我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印制线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印制电路板了,也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用印制线路板了。
PCB的生产过程较为复杂,它涉及的工艺范围较广,从简单的机械加工到复杂的机械加工,有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺,计算机辅助设计CAM等多方面的知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时遇见新的问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了,由于其生产过程是一种非连续的流水线形式,任何一个环节出问题都会造成全线停产或大量报废的后果,印刷线路板如果报废是无法回收再利用的,工艺工程师的工作压力较大,所以许多工程师离开了这个行业转到印刷线路板设备或材料商做销售和技术服务方面的工作。
为进一认识PCB我们有必要了解一下通常单面、双面印制线路板及普通多层板的制作工艺,于加深对它的了解。
单面刚性印制板:→单面覆铜板→下料→(刷洗、干燥)→钻孔或冲孔→网印线路抗蚀刻图形或使用干膜→固化检查修板→蚀刻铜→去抗蚀印料、干燥→刷洗、干燥→网印阻焊图形(常用绿油)、UV固化→网印字符标记图形、UV固化→预热、冲孔及外形→电气开、短路测试→刷洗、干燥→预涂助焊防氧化剂(干燥)或喷锡热风整平→检验包装→成品出厂。
双面刚性印制板:→双面覆铜板→下料→叠板→数控钻导通孔→检验、去毛刺刷洗→化学镀(导通孔金属化)→(全板电镀薄铜)→检验刷洗→网印负性电路图形、固化(干膜或湿膜、曝光、显影)→检验、修板→线路图形电镀→电镀锡(抗蚀镍/金)→去印料(感光膜)→蚀刻铜→(退锡)→清洁刷洗→网印阻焊图形常用热固化绿油(贴感光干膜或湿膜、曝光、显影、热固化,常用感光热固化绿油)→清洗、干燥→网印标记字符图形、固化→(喷锡或有机保焊膜)→外形加工→清洗、干燥→电气通断检测→检验包装→成品出厂。
贯通孔金属化法制造多层板工艺流程→内层覆铜板双面开料→刷洗→钻定位孔→贴光致抗蚀干膜或涂覆光致抗蚀剂→曝光→显影→蚀刻与去膜→内层粗化、去氧化→内层检查→(外层单面覆铜板线路制作、B—阶粘结片、板材粘结片检查、钻定位孔)→层压→数控制钻孔→孔检查→孔前处理与化学镀铜→全板镀薄铜→镀层检查→贴光致耐电镀干膜或涂覆光致耐电镀剂→面层底板曝光→显影、修板→线路图形电镀→电镀锡铅合金或镍/金镀→去膜与蚀刻→检查→网印阻焊图形或光致阻焊图形→印制字符图形→(热风整平或有机保焊膜)→数控洗外形→清洗、干燥→电气通断检测→成品检查→包装出厂。
从工艺流程图可以看出多层板工艺是从双面孔金属化工艺基础上发展起来的。它除了继了双面工艺外,还有几个独特内容:金属化孔内层互连、钻孔与去环氧钻污、定位系统、层压、专用材料。
我们常见的电脑板卡基本上是环氧树脂玻璃布基双面印制线路板,其中有一面是插装元件另一面为元件脚焊接面,能看出焊点很有规则,这些焊点的元件脚分立焊接面我们就叫它为焊盘。为什么其它铜导线图形不上锡呢。因为除了需要锡焊的焊盘等部分外,其余部分的表面有一层耐波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色,有少数采用黄色、黑色、蓝色等,所以在PCB行业常把阻焊油叫成绿油。其作用是,防止波焊时产生桥接现象,提高焊接质量和节约焊料等作用。它也是印制板的永久性保护层,能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。从外观看,表面光滑明亮的绿色阻焊膜,为菲林对板感光热固化绿油。不但外观比较好看,便重要的是其焊盘精确度较高,从而提高了焊点的可**性。
我们从电脑板卡可以看出,元件的安装有三种方式。一种为传动的插入式安装工艺,将电子元件插入印制线路板的导通孔里。这样就容易看出双面印制线路板的导通孔有如下几种:一是单纯的元件插装孔;二是元件插装与双面互连导通孔;三是单纯的双面导通孔;四是基板安装与定位孔。另二种安装方式就是表面安装与芯片直接安装。其实芯片直接安装技术可以认为是表面安装技术的分支,它是将芯片直接粘在印制板上,再用线焊法或载带法、倒装法、梁式引线法等封装技术互联到印制板上。其焊接面就在元件面上。
表面安装技术有如下优点:
1) 由于印制板大量消除了大导通孔或埋孔互联技术,提高了印制板上的布线密度,减少了印制板面积(一般为插入式安装的三分阶之一),同时还可降低印制板的设计层数与成本。
2) 减轻了重量,提高了抗震性能,采用了胶状焊料及新的焊接技术,提高了产品质量和可**性。
3) 由于布线密度提高和引线长度缩短,减少了寄生电容和寄生电感,更有利于提高印制板的电参数。
4) 比插装式安装更容易实现自动化,提高安装速度与劳动生产率,相应降低了组装成本。
从以上的表面安技术就可以看出,线路板技术的提高是隋芯片的封装技术与表面安装技术的提高而提高。现在我们看的电脑板卡其表面粘装率都不断地在上升。实际上这种的线路板再用传动的网印线路图形是无法满足技术要求的了。所以普通高精确度线路板,其线路图形及阻焊图形基本上采用感光线路与感光绿油制作工艺。
随着线路板高密度的发展趋势,线路板的生产要求越来越高,越来越多的新技术应用于线路板的生产,如激光技术,感光树脂等等。以上仅仅是一些表面的肤浅的介绍,线路板生产中还有许多东西因篇幅限制没有说明,如盲埋孔、绕性板、特氟珑板,光刻技术等等。如要深入的研究还需自己努力。
panda-liu 2004-01-19 21:47
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0015.htm
panda-liu 2004-01-19 21:48
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0016.htm
panda-liu 2004-01-19 21:49
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0017.htm
panda-liu 2004-01-19 21:50
随着人们对电子产品的轻、薄、短、小型化、多功能化方向发展,印制线路板向着高精密度、薄型化、多层化、小孔化方向发展,尤其是SMT的迅猛发展,从而使SMT用高密度薄板(如IC卡、移动电话、笔记本电脑、调谐器等印制板)不断发展,使得热风整平工艺愈来愈不适应上述要求。OSP工艺是以化学的方法,在裸铜表面形成一层薄膜。这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性,因而,在PCB制造业中,OSP工艺可替代热风整平技术。OSP工艺生产的PCB板比热平工艺生产的PCB板具有更优良的平整度和翘曲度,更适应电子工业中SMT技术的发展要求。有机预焊剂涂覆工艺简单,价格具有竞争性,可焊性和护铜性都可以满足PCB经受二次或三次耐热焊接的考验。由此,涂覆有机可焊保护剂(或称有机预焊剂)的生产线受到PCB同业的青睐。OSP技术正得到迅速的发展.
1、工艺流程:
除油-->二级水洗-->微蚀-->二级水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜风干-->DI水洗-->干燥
1、除油
除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良,则成膜厚度不均匀。一方面,可以通过分析溶液,将浓度控制在工艺范围内。另一方面,也要经常检查除油效果是否好,若除油效果不好,则应及时更换除油液。
2、微蚀
微蚀的目的是形成粗糙的铜面,便于成膜。微蚀的厚度直接影响到成膜速率,因此,要形成稳定的膜厚,保持微蚀厚度的稳定是非常重要的。一般将微蚀厚度控制在1.0-1.5um比较合适。每班生产前,可测定微蚀速率,根据微蚀速率来确定微蚀时间。
3、成膜
成膜前的水洗最好采有DI水,以防成膜液遭到污染。成膜后的水洗也最好采有DI水,且PH值应控制在4.0-7.0之间,以防膜层遭到污染及破坏。
a、工作液的有效物浓度对成膜速率有一定影响,尽?*刂乒ぷ饕旱挠行锱ǘ任榷ㄊ侵匾摹?br>
b、控制PH值的稳定(PH3.0-3.2)。PH值的变化对成膜速率的影响较大。PH值越高,成膜速率越大,PH值越低,则成膜速率越慢。
c、控制成膜液温度的稳定也是必要的。因为成膜液变化对成膜速率的影响比较大,温度越高,成膜速率越快。
d、成膜时间的控制。成膜时间越长,成膜厚度越大。根据实测的膜厚来确定成膜时间。
成膜厚度的控制
OSP工艺的关键是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄,耐热冲击能力差,在过回流焊时,膜层耐不往高温(190-00°C),最终影响焊接性厚,在电子装配线上,膜不能很好的被助焊剂所溶解,影响焊接性能。一般控制膜厚在0.2-0.5um之间比较合适。
检测方法:
1、除油效果检测方法
一般认为,经除油后,板面裸铜面在水洗后能形成水膜且在15秒钟内不破裂,说明除油效果良好。否则,可考虑补充或更换除油剂。
2、微蚀速率测定方法
a、取7cm X 7cm的1.6mm厚双面铜箔板,面积记为S(cm2);
b、放入烘炉中,在90-100°C烘30分钟;
c、在防潮瓶内冷却至室温,用分析天平称重W1(克);
d、随生产板浸入生产线内的除油缸中,并于微蚀缸后取出(保证浸蚀时间跟生产板一致),微蚀时间记为t(分钟);
e、用水清洗后,于烘炉中90-100°C烘30分钟;
f、在防潮瓶中冷却至室温,用分析天平犯法重W2(克);
g、计算:蚀铜速率(微米/分钟)=10000 X (W1-W2)/(8.92 X 2 X S X t)
3、成膜液有效物浓度的测定方法
a、工作液1.0ml,用去离子水稀释至500ml,混匀;
b、在751分光光度计上,于269 1nm用去离子水作参比,校零;
c、换a步骤的溶液,测定吸光度A;
d、计算:有效物浓度(%)=280 X A
4、成膜厚度测试方法
a、将一片40mm X 50mm的单面裸铜板与生产板一起在OSP生产线上处理;
b、将已处理的板放在一干净的250ml烧杯中;
c、用移液管取50ml5%的盐酸液,放入烧杯,轻摇烧杯,三分钟后将板拿出;
d、用5%的盐酸校零,在751G分光光度计上,于269.1nm处测吸光度;
e、再以c步骤准备的液体更换,读取在170nm处的吸光度A;
f、计算:膜厚(微米)=0.7 X A
经工艺的测算,除油、微蚀槽及水溶性助焊剂浸涂槽的三个槽的比例控制在1:1:2.5。如果浸涂槽太长,在一定的传送速度下,通过除油、微蚀槽的时间相对会缩短,将会影响成膜的质量。
风力和烘干系统对成膜的均匀性、厚度有很大影响,要求浸涂的有机可焊保护剂(OSP)后的吹干段能够将多余的残液吹尽,否则后续的纯水将带走板面上多余的残液,而使此处的涂覆层偏薄,致使外观不均匀。
另外浸涂前段吹干是非常重要的。水份带入浸涂液易造成成膜的减薄。吹风的冷风易造成成膜液温度的下降,吹干的风太热易造成进料段的结晶。由此,风力和烘干系统的控制调整十分重要。
panda-liu 2004-01-19 21:51
数控钻床和数控铣床是线路板加工中的一种重要设备,该设备价格昂贵,选用数控机床不但对于操作、工艺设定和维护包括对于生产产品的质量都有十分重要。
作为一个工艺人员出于纯的技术及操作方面的考虑,数控机床的选用指标一般从以下方面着手:
1.机床台面的刚性和稳定性:
为了使机床有足够的稳定性、刚性避免振动许多厂商都采用大理石作为床身的材料,某些日本的厂商采用钢材做床身,由于钢材在不同的温度下的变形比大理石大,不稳定,厂商会在软件中采用补偿来消除变形造成的精度损失。目前大多数厂商采用都是天然大理石或人造大理石作为床身,建议采用大理石床身的设备,大理石在平时维护使用洗洁精和水擦洗,不可用酒精。擦完以后用干布擦干,等水分完全挥发后才可以工作。
2.转轴的转速和稳定度:
目前采用的转轴有两种一种为滚动轴承转速最高8万转,另一种为空气轴承转速最高可达12万转。如果是铣床应采用滚动轴承,因其纵向的承载较空气轴承好,其钻夹头也是采购是重点的考察范围,有些钻夹头不容易更换维护困难,有些钻夹头磨损很快成了耗材且更换费用很贵,有些则需每日维护浪费时间。转轴的压脚也是另一个,其寿命和设计不合理也会造成很大的麻烦,如轴和压脚之间没有密封造成吸尘器要很大的功率造成吸尘器采购的资金浪费或中央吸尘的功率浪费,并有可能产生线路板孔内排屑不良的情况。
3.台面的移动精度和位移重复精度:
这是选用时最重要的一点,也是无法通过图片或普通的运行可看见的,只有购买以后经测试才可认证,目前的设备在刚出厂时都可以达到设计标准,关键是运行一至二年以后的精度是否十分稳定,在这方面欧洲生产的机床做的较好。
4.X、Y、Z轴的进给速率:
进给速率目前一般的用丝杆步进电机,速度为25米每分钟,而新的产品已采用伺服电机,高的进给速度可提高产能20%-40%,Z轴的速度受到钻头和所钻材料的影响进给速率,对生产效率影响不是很大,
5.台面的移动及固定装置:
台面的移动承载以前许多以导轨为主,也有以气浮作为台面移动的承载,采用气浮台面移动灵活且维护方便,采购时因作为首选。台面固定线路板的装置一般为气动夹头,该夹头设计对以后设备的更换有重要影响,一般要求不易磨损,因该处磨损时设备中磨损最严重的地方之一。一旦磨损更换及调试要简便,包括对于机床定位精度的调试(对于做铣床用模板)。目前有许多厂商提供自动装夹装置,如果你没有好的设备维护工程师最好不要选用,因采用自动上下料装置对维护工程师的要求很高,而且目前的线路板钻一次有时要1个小时以上,国内一般没有必要选用。
6.最大加工尺寸:
最大加工尺寸是根据需要来采购,目前大部分机床都能满足你的需要,除了某些单轴或双轴的用于试样或制作测试夹具的机床外。
7.操作系统和控制系统:
现在许多机床采用通用的windows操作系统界面十分友好,有的还采用中文,较容易上手学习和操作,但是其缺点会中计算机病毒稳定性稍差且管理较困难,有的采用工业系统或Unix系统,该种系统优点是稳定性好,不易出故障,管理方便。但操作界面都是英文,操作上手稍慢。从工艺和设备维护的角度来讲推荐采用后者。
8.刀具管理系统:
以前的机床刀具较少有的只有8个刀具夹,现在大部分的数控机床刀具都可安放上百个钻头,有的系统还有断钻自动检测及直径检测长度和径向跳动系统,在选型的时候需注意的项目是,大部分数控床的钻头放在台面的前端,该设计方式有一个缺点,如果在工作时加工的线路板因固定出问题跳起逃出很容易打坏全部钻头包括钻头夹具。有些钻头夹具设计放在机床上方,如部分瑞士生产的机床则不会产生该问题,检测机构的灵敏度太高和太低对机床都不好一般以偏低一点好。
9.光尺系统的选购:
目前大部分的数控机床的测量系统都采用了光尺作为位置与精度测量反馈系统,也有采用磁尺,采用光尺的系统稳定性及分辩率高,因光尺的读头与尺身没有接触摩擦,所以寿命很长,但平时要保持设备清洁尽量减少粉尘污染。
10.吸尘系统:
如公司没有中央吸尘系统而采用普通工业吸尘器作为配套的话,要注意吸尘器功率要大,最好比原设计需要的功率大30-50%,因在实际的使用过程中由于过滤器的堵塞功率会下降很多,其次吸尘器的粉袋要有足够的容量,如果容量太小会使工人经常停工处理粉尘影响生产效率。
11.保护系统:
指设备的软件及设备上防止意外伤害事故发生及设备本身的遇到意外而设计的保护系统,如光栅保护红外线保护空气开关等等,如红外保护等需设计合理,有些保护设计对维修并不是很方便。所以要全面权衡。
相对推荐采购欧洲生产的设备如瑞士和德国,价格虽然可能比日本生产的机床稍高但是物有所值,且以后的维修费用较合理且出现问题较少,使用时间长。作为个人观点一个连历史都不能承认的人或国家,对一个小小的已签订的合同,可以说成为历史的合同内的承诺又如何能保证呢?
panda-liu 2004-01-19 21:52
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0020.htm
panda-liu 2004-01-19 21:53
数控钻床的钻头种类:
印制板钻孔用钻头有直柄麻花钻头、定柄麻花钻头和定柄铲形(undercut)钻头。直柄麻花钻头大都用于单头钻床,钻较简单的印制板或单面板,现在在大型的线路板生产厂中已很少见到,其钻孔深度可达钻头直径的10倍。在基板叠层不高的情况下,使用钻套可避免钻偏。 目前大部分的厂家使用数控钻床,数控钻床使用的是硬质合金的定柄钻头,其特点是能实现自动更换钻头。定位精度高,不需要使用钻套。大螺旋角,排屑速度快,适于高速切削。在排屑槽全长范围内,钻头直径是一个倒锥,钻削时与孔壁的磨擦小,钻孔质量较高。常见的钻柄直径有3.00mm和3.175mm。
钻头的材质:
印制板钻孔用钻头一般都采用硬质合金,因为环氧玻璃布复铜箔板对刀具的磨损特别快。所谓硬质合金是以碳化钨粉末为基体,以钴粉作粘结剂经加压、烧结而成。通常含碳化钨94%,含钴6%。由于其硬度很高,非常耐磨,有一定强度,适于高速切削。但韧性差,非常脆,为了改善硬质合金的性能,有的采用在碳化基体上化学汽相沉积一层5~7微米的特硬碳化钛(TIC)或氮化钛(TIN),使其具有更高的硬度。有的用离子注入技术,将钛、氮、和碳注入其基体一定的深度,不但提高了硬度和强度而且在钻头重磨时这些注入成份还能内迁。还有的用物理方法在钻头顶部生成一层金刚石膜,极大的提高了钻头的硬度与耐磨性。硬质合金的硬度与强度,不仅和碳化钨与钴的配比有关,也与粉末的颗粒有关。超微细颗粒的硬质合金钻头,其碳化钨相晶粒的平均尺寸在1微米以下。这种钻头,不仅硬度高而且抗压和抗弯强度都提高了。为了节省成本现在许多钻头采用焊接柄结构,原来的钻头为整体都是硬质合金,现在后部的钻柄采用了不锈钢,成本大大下降但是由于采用不同的材质其动态的同心度不及整体硬质合金钻头,特别在小直径方面。
钻头的使用:
1.钻头应装在特制的包装盒里,避免振动相互碰撞。
2.使用时,从包装盒里取出钻头应即装到主轴的弹簧夹头里或自动更换钻头的刀具库里。用完随即放回到包装盒里。
3.测量钻头直径要用工具显微镜等非接触式测量仪器,避免切削刃与机械式测量仪接触而被碰伤。
4.某些数控钻床使用定位环某些数控钻床则不使用定位环,如使用定位环的其安装时的深度定位一定要准确,如不使用定位环其钻头装到主轴上的伸长度要调整一致,多主轴钻床更要注意这一点,要使每个主轴的钻孔深度要一致。如果不一致有可能使钻头钻到台面或无法钻穿线路板造成报废。
5.平时可使用40倍立体显微镜检查钻头切削刃的磨损。
6。要经常检查主轴和弹簧夹头的同心度及弹簧夹头的夹紧力,同心度不好会造成小直径的钻头断钻和孔径大等情况,夹紧力不好会造成实际转速与设置的转速不符合,夹头与钻头之间打滑。
7.定柄钻头在弹簧夹头上的夹持长度为钻柄直径的4~5倍才能夹牢。
8.要经常检查主轴压脚。压脚接触面要水平且与主轴垂直不能晃动,防止钻孔中产生断钻和偏孔。
9.钻床的吸尘效果要好,吸尘风可降低钻头温度,同事带走粉尘减少摩擦产生高温。
9.基板叠层包括上、下垫板要在钻床的工作台上的一孔一槽式定位系统中定位牢、放平。使用胶粘带需防止钻头钻在胶带上使钻头粘附切屑,造成排屑困难和断钻。
10.订购厂商的钻头,入厂检验时要抽检其4%是否符合规定。并100%的用10~15倍的显微镜检查其缺口、擦伤和裂纹。
11.钻头适时重磨,可增加钻头的使用和重磨次数,延长钻头寿命,降低生产成本和费用。通常用工具显微镜测量,在两条主切削刃全长内,磨损深度应小于0.2mm。重磨时要磨去0.25mm。普通的定柄钻头可重磨3次,铲形头(undercut)的钻头可重磨2次。翻磨过多其钻孔质量及精度都会下降,会造成线路板成品的报废。过度的翻磨效果适得其反。
12.当由于磨损且其磨损直径与原来相比较减小2%时,则钻头报废。
13.钻头参数的设置在一般情况下,厂商都提供一份该厂生产钻头的钻孔的转速和下速的参数表,该参数仅仅是参考,实际还要工艺人员经过实际使用得出一个符合实际情况的钻头的转速和下速参数,通常实际参数与参考的参数有区别但是相差不会太多。
目前,钻头的生产厂商很多,分国内和进口。国内的产品与国外的产品相比稍有差距,价格当然进口也稍贵一些,市场上也有由台湾和香港生产的,以及部份台湾生产打美国和欧洲品牌的钻头,相比之下使用欧美和日本进口的钻头质量稳定,虽然价格稍贵但是对于工艺人员来说物有所值,在实际使用过程中由于钻头品质发生的问题概率非常少,如生产的产品要求较高建议使用进口钻头,欧美的钻头硬度较高而日本较软,欧美的钻头宁折不弯使用中不容易发生偏孔但断的机率较高一些,日本的钻头柔韧性较好不容易断但钻孔容易出现偏孔偏特别是小钻头。在实际使用的过程中可根据需求选用。
panda-liu 2004-01-19 21:54
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0022.htm
panda-liu 2004-01-19 21:55
ppm在PCB的化学药水的控制和品质控制中经常用到。
ppm表示一百万份重量的溶液中所含溶质的重量。百万分之几,就叫几个ppm,ppm=溶质的重量/溶液的重量*10六次方。1升极稀的水溶液其密度可作为1,因此1升水的重量为10的六次方毫克。若1升极稀水溶液中含1毫克的某物质,则其浓度相当于1ppm。1毫克即为1000微克,因此该物质的浓度又为1000ppb。(ppb表示十亿分重量的溶液中所含溶质的重量,十亿分之几就叫几个ppb,ppb=溶质的重量/溶液的重量*10九次方。
panda-liu 2004-01-19 21:56
目前被使用的干膜有好几个品牌,不同的品牌在贴膜时的参数略有不同,不同批次的干膜贴膜的参数也略不同,具体的参数需与厂商沟通并根据自己设备的情况做调整。
干膜贴膜时,先从干膜上剥下聚乙烯保护膜,然后在加热加压的条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆铜箔板上。干膜中的抗蚀剂层受热后变软,流动性增加,借助于热压辊的压力和抗蚀剂中粘结 剂的作用完成贴膜。贴膜通常在贴膜机上完成,贴膜机型号繁多,但基本结构大致相同,一般贴膜可连续贴,也可单张贴。
连续贴膜时要注意在上、下干膜送料辊上装干膜时要对齐, 一般膜的尺寸要稍小于板面,以防抗蚀剂粘到热压辊上。连续贴膜生产效率高,适合于大批量生产。 贴膜时要掌握好的三个要素为压力、温度、传送速度。 压力:新安装的贴膜机,首先要将上下两热压辊调至轴向平行,然后来用逐渐加大压力的办法进行压力调整,根据印制板厚度调至使干膜易贴、贴牢、不出皱折。一般压力调整好后就可固定使用,如生产的线路板厚度差异过大需调整,一般线压力为0.5—0.6公斤/厘米。 温度:根据干膜的类型、性能、环境温度和湿度的不同而略有不同,如果膜涂布的较干且环境温度低湿度小时,贴膜温度要高些,反之可低些,暗房内良好稳定的环境及设备完好是贴膜的良好的保证。
一般如果贴膜温度过高,那么干膜图像会变脆,导致耐镀性能差,贴膜温度过低,干膜与铜表面粘附不牢,在显影或电镀过程中,膜易起翘甚至脱落。通常控制贴膜 温度在100℃左右。 传送速度:与贴膜温度有关,温度高,传送速度可快些,温度低则将传送速度调慢。通常传送速度为0.9一1.8米/分。
通常大批量生产时,在所要求的传送速度下,热压辊难以提供足够的热量,可以给要贴膜的板子进行预热,即在烘箱中干燥处理后稍加冷却便可贴膜,或以减慢贴膜的速度来保证。
为适应生产精细导线的印制板,又发展了湿法贴膜工艺,此工艺是利用专用贴膜机在贴干膜前于铜箔表面形成一层水膜,该水膜的作用是:提高干膜的流动性;驱除划痕、砂眼、凹坑和 织物凹陷等部位上滞留的气泡;在加热加压贴膜过程中,水对光致抗蚀剂起增粘作用,因而可大大改善干膜与基板的粘附性,从而提高了制作精细导线的合格率,据报导,采用此工艺精细 导线合格率可提高1—9%。
完好的贴膜应是表面平整、无皱折、无气泡、无灰尘颗粒等夹杂。注意 为保持工艺的稳定性,贴膜后应经过15分钟以上的冷却及恢复期再进行曝光。
panda-liu 2004-01-19 21:57
一、概述
随着微电子技术的飞速发展,印制电路板制造向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的发展。促使印制电路设计大量采用微小孔、窄间距、细导线进行电路图形的构思和设计,使得印制电路板制造技术难度更高,特别是多层板通孔的纵横比超过5:1及积层板中大量采用的较深的盲孔,使常规的垂直电镀工艺不能满足高质量、高可**性互连孔的技术要求。其主要原因需从电镀原理关于电流分布状态进行分析,通过实际电镀时发现孔内电流的分布呈现腰鼓形,出现孔内电流分布由孔边到孔中央逐渐降低,致使大量的铜沉积在表面与孔边,无法确保孔中央需铜的部位铜层应达到的标准厚度,有时铜层极薄或无铜层,严重时会造成无可挽回的损失,导致大量的多层板报废。为解决量产中产品质量问题,目前都从电流及添加剂方面去解决深孔电镀问题。在高纵横比印制电路板电镀铜工艺中,大多都是在优质的添加剂的辅助作用下,配合适度的空气搅拌和阴极移动,在相对较低的电流密度条件下进行的。使孔内的电极反应控制区加大,电镀添加剂的作用才能显示出来,再加上阴极移动非常有利于镀液的深镀能力的提高,镀件的极化度加大,镀层电结晶过程中晶核的形成速度与晶粒长大速度相互补偿,从而获得高韧性铜层。
然而当通孔的纵横比继续增大或出现深盲孔的情况下,这两种工艺措施就显得无力,于是产生水平电镀技术。它是垂直电镀法技术发展的继续,也就是在垂直电镀工艺的基础上发展起来的新颖电镀技术。这种技术的关键就是应制造出相适应的、相互配套的水平电镀系统,能使高分散能力的镀液,在改进供电方式和其它辅助装置的配合下,显示出比垂直电镀法更为优异的功能作用。
二、水平电镀原理简介
水平电镀与垂直电镀方法和原理是相同的,都必须具有阴阳两极,通电后产生电极反应使电解液主成份产生电离,使带电的正离子向电极反应区的负相移动;带电的负离子向电极反应区的正相移动,于是产生金属沉积镀层和放出气体。因为金属在阴极沉积的过程分为三步:即金属的水化离子向阴极扩散;第二步就是金属水化离子在通过双电层时,逐步脱水,并吸附在阴极的表面上;第三步就是吸附在阴极表面的金属离子接受电子而进入金属晶格中。从实际观察到作业槽的情况是固相的电极与液相电镀液的界面之间的无法观察到的异相电子传递反应。其结构可用电镀理论中的双电层原理来说明,当电极为阴极并处于极化状态情况下,则被水分子包围并带有正电荷的阳离子,因静电作用力而有序的排列在阴极附近,最**近阴极的阳离子中心点所构成的设相面而称之亥姆霍兹(Helmholtz)外层,该外层距电极的距离约约1-10纳米。但是由于亥姆霍兹外层的阳离子所带正电荷的总电量,其正电荷量不足以中和阴极上的负电荷。而离阴极较远的镀液受到对流的影响,其溶液层的阳离子浓度要比阴离子浓度高一些。此层由于静电力作用比亥姆霍兹外层要小,又要受到热运动的影响,阳离子排列并不像亥姆霍兹外层紧密而又整齐,此层称之谓扩散层。扩散层的厚度与镀液的流动速率成反比。也就是镀液的流动速率越快,扩散层就越薄,反则厚,一般扩散层的厚度约5-50微米。离阴极就更远,对流所到达的镀液层称之谓主体镀液。因为溶液的产生的对流作用会影响到镀液浓度的均匀性。扩散层中的铜离子**镀液**扩散及离子的迁移方式输送到亥姆霍兹外层。而主体镀液中的铜离子却**对流作用及离子迁移将其输送到阴极表面。所在在水平电镀过程中,镀液中的铜离子是**三种方式进行输送到阴极的附近形成双电层。
镀液的对流的产生是采用外部现内部以机械搅拌和泵的搅拌、电极本身的摆动或旋转方式,以及温差引起的电镀液的流动。在越**近固体电极的表面的地方,由于其磨擦阻力的影响至使电镀液的流动变得越来越缓慢,此时的固体电极表面的对流速率为零。从电极表面到对流镀液间所形成的速率梯度层称之谓流动界面层。该流动界面层的厚度约为扩散层厚度的的十倍,故扩散层内离子的输送几乎不受对流作用的影响。
在电埸的作用下,电镀液中的离子受静电力而引起离子输送称之谓离子迁移。其迁移的速率用公式表示如下:u = zeoE/6πrη要。其中u为离子迁移速率、z为离子的电荷数、eo为一个电子的电荷量(即1.61019C)、E为电位、r为水合离子的半径、η为电镀液的粘度。根据方程式的计算可以看出,电位E降落越大, 电镀液的粘度越小,离子迁移的速率也就越快。
根据电沉积理论,电镀时,位于阴极上的印制电路板为非理想的极化电极,吸附在阴极的表面上的铜离子获得电子而被还原成铜原子,而使**近阴极的铜离子浓度降低。因此,阴极附近会形成铜离子浓度梯度。铜离子浓度比主体镀液的浓度低的这一层镀液即为镀液的扩散层。而主体镀液中的铜离子浓度较高,会向阴极附近铜离子浓度较低的地方,进行扩散,不断地补充阴极区域。印制电路板类似一个平面阴极,其电流的大小与扩散层的厚度的关系式为COTTRELL方程式:
其中I为电流、z为铜离子的电荷数、F为法拉第常数、A为阴极表面积、D为铜离子扩散系数(D=KT/6πrη),Cb为主体镀液中铜离子浓度、Co为阴极表面铜离子的浓度、D为扩散层的厚度、K为波次曼常数(K =R/N)、T为温度、r为铜水合离子的半径、η为电镀液的粘度。当阴极表面铜离子浓度为零时,其电流称为极限扩散电流ii:
从上式可看出,极限扩散电流的大小决定于主体镀液的铜离子浓度、铜离子的扩散系数及扩散层的厚度。当主体镀液中的铜离子的浓度高、铜离子的扩散系数大、扩散层的厚度薄时,极限扩散电流就越大。
根据上述公式得知,要达到较高的极限电流值,就必须采取适当的工艺措施,也就是采用加温的工艺方法。因为升高温度可使扩散系数变大,增快对流速率可使其成为涡流而获得薄而又均一的扩散层。从上述理论分析,增加主体镀液中的铜离子浓度,提高电镀液的温度,以及增快对流速率等均能提高极限扩散电流,而达到加快电镀速率的目的。水平电镀基于镀液的对流速度加快而形成涡流,能有效地使扩散层的厚度降至10微米左右。故采用水平电镀系统进行电镀时,其电流密度可高达8A/dm2。
印制电路板电镀的关键,就是如何确保基板两面及导通孔内壁铜层厚度的均匀性。要得到镀层厚度的均一性,就必须确保印制板的两面及通孔内的镀液流速要快而又要一致,以获得薄而均一的扩散层。要达到薄均一的扩散层,就目前水平电镀系统的结构看,尽管该系统内安装了许多喷咀,能将镀液快速垂直的喷向印制板,以加速镀液在通孔内的流动速度,致使镀液的流动速率很快,在基板的上下面及通孔内形成涡流,使扩散层降低而又较均一。但是,通常当镀液突然流入狭窄的通孔内时,通孔的入口处镀液还会有反向回流的现象产生,再加上一次电流分布的影响,演常常造成入口处孔部位电镀时,由于尖端效应导致铜层厚度过厚,通孔内壁构成狗骨头形状的铜镀层。根据镀液在通孔内流动的状态即涡流及回流的大小,导电镀通孔质量的状态分析,只能通过工艺试验法来确定控制参数达到印制电路板电镀厚度的均一性。因为涡流及回流的大小至今还是无法通过理论计算的方法获知,所以只有采用实测的工艺方法。从实测的结果得知,要控制通孔电镀铜层厚度的均匀性,就必须根据印制电路板通孔的纵横比来调整可控的工艺参数,甚至还要选择高分散能力的电镀铜溶液,再添加适当的添加剂及改进供电方式即采用反向脉冲电流进行电镀才给获得具有高分布能力的铜镀层。
特别是积层板微盲孔数量增加,不但要采用水平电镀系统进行电镀,还要采用超声波震动来促进微盲孔内镀液的更换及流通,再改进供电方式利用反脉冲电流及实际测试的的数据来调正可控参数,就能获得满意的效果。
三、水平电镀系统基本结构
根据水平电镀的特点,它是将印制电路板放置的方式由垂直式变成平行镀液液面的电镀方式。这时的印制电路板为阴极,而电流的供应方式有的水平电镀系统采用导电夹子和导电滚轮两种。从操作系统方便来谈,采用滚轮导电的供应方式较为普遍。水平电镀系统中的导电滚轮除作为阴极外,还具有传送印制电路板的功能。每个导电滚轮都安装着弹簧装置,其目的能适应不同厚度的印制电路板(0.10-5.00mm)电镀的需要。但在电镀时就会出现与镀液接触的部位都可能被镀上铜层,久面久之该系统就无法运行。因此,目前的所制造的水平电镀系统,大多将阴极设计成可切换成阳极,再利用一组辅助阴极,便可将被镀互滚轮上的铜电解溶解掉。为维修或更换方面起见,新的电镀设计也考虑到容易损耗的部位便于拆除或更换。阳极是采用数组可调整大小的不溶性钛篮,分别放置在印制电路板的上下位置,内装有直径为25mm圆球状、含磷量为0.004-0.006%可溶性的铜、阴极与阳极之间的距离为40mm。
镀液的流动是采用泵及喷咀组成的系统,使镀液在封闭的镀槽内前后、上下交替迅速的流动,并能确保镀液流动的均一性。 镀液为垂直喷向印制电路板,在印制电路板面形成冲壁喷射涡流。其最终目的达到印制电路板两面及通孔的镀液快速流动形成涡流。另外槽内装有过滤系统,其中所采用的过滤网为网眼为1.2微米,以过滤去电镀过程中所产生的颗粒状的杂质,确保镀液的干净无污染。
在制造水平电镀系统时,还要考虑到操作方便和工艺参数的自动控制。因为在实际电镀时,随着印制电路板尺寸的大小、通孔孔径的尺寸的大小及所要求的铜厚度的不同、传送速度、印制电路板间的距离、泵马力的大小、喷咀的方向及电流密度的高低等工艺参数的设定,都需要进行实际测试和调整及控制,才能获得合乎技术要求的铜层厚度。就必采用计算机进行控制。为提高生产效率及高档次产品质量的一致性和可**性,将印制电路板的通孔前后处理(包括镀覆孔)按照工艺程序,构成完整的水平电镀系统,才是满足新品开发、上市的需要。
四、水平电镀的发展优势
水平电镀技术的发展不是偶然的,而是高密度、高精度、多功能、高纵横比多层印制电路板产品特殊功能的需要是个必然的结果。它的优势就是要比现在所采用的垂直挂镀工艺方法更为先进,产品质量更为可**,能实现规模化的大生产。它与垂直电镀工艺方法相比具有以下长处:
(1)适应尺寸范围较宽,无需进行手工装挂,实现全部自动化作业,对提高和确保作业过程对基板表面无损害,对实现规模化的大生产极为有利。
(2)在工艺审查中,无需留有装夹位置,增加实用面积,大大节约原材料的损耗。
(3)水平电镀采用全程计算机控制,使基板在相同的条件下,确保?*橛≈频缏钒宓谋砻嬗肟椎亩撇愕木恍浴?
(4)从管理角度看,电镀槽从清理、电镀液的添加和更换,可完全实现自动化作业,不会因为人为的错误造成管理上的失控问题。
(5)从实际生产中可测所知,由于水平电镀采用多段水平清洗,大大节约清洗水的用量及减少污水处理的压力。
(6)由于该系统采用封闭式作业,减少对作业空间的污染和热量的蒸发对工艺环境的直接影响,大大改善作业环境。特别是烘板时由于减少热量的损耗,节约了能量的无谓消耗及大大提高生产效率。
五、总结
水平电镀技术的出现,完全为了适应高纵横比通孔电镀的需要。但由于电镀过程的复杂性和特殊性,在设计与研制水平电镀系统仍然存在着若干技术性的问题。这有待于在实践过程中加以改进。尽管如此,但水平电镀系统的使用,对印制电路行业来说是很大的发展和进步。因为此类型的设备在制造高密度多层板方面的运用,显示出很大的潜力,它不但能节省人力及作业时间而且生产的速度和效率比传统的垂直电镀线要高。而且降低能量消耗、减少所需处理的废液废水废气,而且大大改善工艺环境和条件,提高电镀层的质量水准。水平电镀线适用于大规模产量24小时不间断作业,水平电镀线在调试的时候较垂直电镀线稍困难一些,一旦调试完毕是十分稳定的,同时在使用过程中要随时监控镀液的情况对镀液进行调整,确保长时间稳定工作。
panda-liu 2004-01-19 21:58
热风整平又叫喷锡,它的工作原理是利用热风将印制板表面及孔内多余焊料去掉,剩余焊料均匀覆在焊盘及无阻焊料线条及表面封装点上。
热风整平的工艺比较简单,主要是:放板(贴镀金插头保护胶带)---热风整平前处理---热风整平---热风整平后清洗---检查。热风整平的工艺虽然简单,但是,若想热风整平出优良合格的印制板还有很多的工艺条件需要掌握,例如:焊料温度,空气刀气流温度,风刀压力,浸焊时间,提升速度等等。这些条件都有设定值,但工作时又要根据印制板的外在条件及加工单的要求相变化,例如:板厚,板长不同的单面,双面,多层板。它们所采用的条件是有差异的,只有熟悉掌握各种工艺参数,根据印制板的不同类型,不同要求,耐心,细致,合理的调整机器,才能热风整平出合格的印制板。
在热风整平中常常会出现以下一些常见的问题根据工作经验提出了一些解决方法仅供参考。
一.热风整平抽风口滴残液,这种现象是从热风整平的抽风口向下滴流黄色液体,这种液体主要是整平时被抽风口吸入的助焊剂。天长日久积于抽风管道内,无法排出,便顺抽风口四周滴落,滴落在什么地方都有,像热风管道,风刀口处,风刀口上保护盖滴落最多,有时,在工作中也会滴于操作员的头上,工作服上,在下班关闭抽风后滴下的残液最多,例如热熔,这些液体覆于设备上,时间久了对设备的残蚀很大。可参考脱排油烟机的结构,在抽风口上做一个漏斗型铁丝网引流残液,可减小或解决这种情况,可以在漏斗网下端引入地沟或放入废液槽,这样做好后,残液在从抽风口向下流动的过程中,流经铁丝时,会有一大部分残液沿铁丝流下。并且多做几个备用如腐蚀坏了可更换。
二. 热风整平时戴的手套,在热风整平时通常是采用帆布手套,将一付手套套入另一付手套戴在手上进行工作,时间稍长助焊剂便浸入手套里边去了,这时手套的隔热能力就大大减小了,而且,助焊剂浸到手上对手也有一定的伤害.这种浸入了助焊剂的手套洗涤后还能再用一次,但效果不好,由于帆布变软,助焊剂浸入的速度非常快且量大,建议采用浸塑手套里面在加一个细帆布手套,关键的问题是:这种橡胶手套的大小要合适,隔热要好,而且柔软度好。
三.挠性板及铣完外形返工的印制板如何热风整平,挠性板由于板材柔软,在热风整平时极易产生问题,需要格外谨慎,热风整平前应铣好与挠性板边缘相吻合的边框,然后在边框与挠性板边缘处各打几个相对的孔,一般在边框每边上各打三个孔即可,边宽,边长的挠性板可以多打几个孔,防止热风整平时,由于孔少,固定不牢而使挠性板面褶皱现象产生。将边框孔与挠性板边缘孔一一对应、再用细铜丝穿过孔进行扎绑,扎绑牢固后进行热风整平,整平时应注意将浸焊料时间减短,风刀压力减小,铣外形的板子返工时,也要铣好相吻合的边框,将板子放入边框内,然后用整平胶带粘接,将板面的胶带用压辊压平,这样处理后就可进行热风整平。
四.在导轨间卡板的原因:
1.导轨与板子的距离过近或距离过远,调节导轨便可解决。
2.挂板孔不在印制板边缘正中心,更正挂板孔位置可解决。
3.印制板边角不规整,加边框可以解决。
4.印制板返工时边缘挂锡过厚,用手将印制板插入焊料槽中然后取出。
5.导轨出锡孔被铅锡阻塞过多造成卡板,可用热焊料熔去,可用硬物顶出。
6.热风整平后的印制板被挂钉与导轨顶部卡在中间造成变形,及时更换挂臂减震器。
panda-liu 2004-01-19 21:59
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0027.htm
panda-liu 2004-01-19 22:00
干膜光致抗蚀剂的结构:
干膜光致抗蚀剂由聚酯薄膜,光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三部分组成。 聚酯薄膜是支撑感光胶层的载体,使之涂布成膜,厚度通常为25μm左右。聚酯薄膜在曝 光之后显影之前除去,防止曝光时氧气向抗蚀剂层扩散,破坏游离基,引起感光度下降。 聚乙烯膜是复盖在感光胶层上的保护膜,防止灰尘等污物粘污干膜,避免在卷膜时,每层 抗蚀剂膜之间相互粘连。聚乙烯膜一般厚度为25μm左右。 光致抗蚀剂膜为干膜的主体,多为负性感光材料,其厚度视其用途不同,有若干种规格,最薄的可以是十几个微米,最厚的可达100μm。干膜光致抗蚀剂的制作是先把预先配制好的感光胶在高清洁度的条件下,在高精度的涂布机上涂覆于聚酯薄膜上,经烘道干燥并冷却后,覆上聚乙烯保护膜,卷绕在一个辊芯上。
光致抗蚀剂膜层的主要成分及作用:( 我国大量用于生产的是全水溶性干膜,这里介绍的是全水溶性干膜感光胶层的组成。)
1)粘结剂(成膜树脂)
作为光致抗蚀剂的成膜剂,使感光胶各组份粘结成膜,起抗蚀剂伪骨架作用,它在光致聚合过程中不参与化学反应。 要求粘结剂具有较好的成膜性;与光致抗蚀剂的各组份有较好的互溶性;与加工金属表面 有较好的附着力;它很容易从金属表面用碱溶液除去;有较好的抗蚀、抗电镀、抗冷流、耐热等性能。 粘结剂通常是酯化或酰胺化的聚苯乙烯——顺丁烯二酸酐树脂(聚苯丁树脂)。
2)光聚合单体
它是光致抗蚀剂胶膜的主要组份,在光引发剂的存在下,经紫外光照射发生聚合反应,生成体型聚合物,感光部分不溶于显影液,而未曝光部分可通过显影除去,从而形成抗蚀图像。多元醇烯酸酯类及甲基丙烯酸酯类是广泛应用的聚合单体,例如季戊四醇三丙烯酸酯是较好的 光聚合单体。
3)光引发剂
在紫外光线照射下,光引发剂吸收紫外光的能量产生游离基,而游离基进一步引发光聚合单体交联。干膜光致抗蚀剂通常使用安息香醚、叔丁基恿醌等作光引发剂。
4)增塑剂
可增加干膜抗蚀剂的均匀性和柔韧性。三乙二醇双醋酸脂可作为增塑剂。
5)增粘剂
可增加干膜光致抗蚀剂与铜表面的化学结合力,防止因粘结不牢引起胶膜起翘、渗镀等弊 病。常用的增粘剂如苯并三氮唑。
6)热阻聚剂
在干膜的生产及应用过程中,很多步骤需要接受热能,为阻止热能对干膜的聚合作用加入热阻聚剂。如甲氧基酚、对苯二酚等均可作为热阻聚剂。
7)色料
为使干膜呈现鲜艳的颜色,便于修版和检查而添加色料。如加入孔雀石绿、苏丹三等色料 使干膜呈现鲜艳的绿色、兰色等。
8)溶剂
为溶解上述各组份必须使用溶剂。通常采用丙酮、酒精作溶剂。 此外有些种类的干膜还加入光致变色剂,使之在曝光后增色或减色,以鉴别是否曝光,这 种干膜又叫变色于膜。
panda-liu 2004-01-19 22:01
尼龙针刷辊在PCB制造业中的宽大线条制造领域,如线宽/线距>200um(8mil),铜箔厚度≥35um时是很理想的选择,有时也可放宽到>150um(=6mil)。尼龙针刷辊由于其特别高的回弹性,在PCB板翘边或钻孔断钻头情况下也不会损伤刷辊,在操作者失误如忘开冷却水情况下也不会导致刷辊失稳及刷坏线路板和刷辊。
尼龙针刷辊最好选用的是美国杜邦公司的尼龙刷丝,对研磨的表面粗糙度的控制是通过对刷丝内所含磨料粒度控制来达到的。如180#SIC尼龙刷丝内含磨料粒度只要控制在max size45um就能达到表面粗糙度Rz2.5-3.5um,320#(SIC刷丝内含磨料粒度只要控制在max size20um就能达到表面粗糙度Rz2.0-3.0um,500#SIC刷丝内含磨料粒度只要控制在 max size20um就能 达到表面粗糙度Rz1.5-2.5um。
针对不同的工序和同一工序不同的条件,建议按如下原则选用尼龙针刷辊:
1、钻孔后去毛刺工序,当毛刺>75um(3mil)时,选用如下组合:180#SIC+240#SIC2、
钻孔后去毛刺工序,当毛刺>50um(2mil)时,选用如下组合:240#SIC+320#SIC3、
钻孔后去毛刺工序,当毛 刺>50um(2mil)时,选用如下组合:320#SIC+320#SIC4、
2、光敏膜前处理,选用如下组合:320#SIC+500#SIC5、
3、PTH后处理,选用如下组合,320#SIC+320#SIC6、
4、绿油(防焊)涂覆前处理,选用如下组合:500#SIC+500#SIC7、
5、金板(含金手指)前处理,选用如下组合:800#AO+1000#AO8、
6、不锈钢板研磨,选用如下组合:240#SIC+320#SIC9、
7、火山灰刷板机,选用纯尼龙弹簧刷6pcs10、
8、挠性板研磨,选用如下组合:600#AO+1000#AO
panda-liu 2004-01-19 22:02
印制板下料,孔和外形加工都可采用模具冲裁的方法,对于加工简单的PCB或要求不是很高的PCB可以采用冲裁方式。适合低层次的和大批量的要求不是很高的PCB及外形要求不是很高的PCB的生产,其成本较低。
冲孔:
生产批量大,孔的种类和数量多而形状复杂的单面纸基板和双面非金属化孔的环氧玻璃布基板,通常采用一付或几付模具冲孔。
外形加工:
印制板生产批量大的单面板和双面板的外形,通常采用模具冲。根据印制板的尺寸大小,可分为上落料模和下落料模。
复合加工:
印制板的孔与孔,孔与外形之间要求精度高,同时为了缩短制造周期,提高生产率,采用复合模同时加工单面板的孔和外形。
用模具加工印制板,关键是模具的设计、加工,需要专业技术知识,除此之外,模具的安装与调试也十分重要,目前大部份PCB生产厂的模具都由外厂加工。
安装模具注意事项:
1.根据模具设计计算的冲裁力,模具的大小,闭合高度等选择冲床(包括类型,吨位)。
2.开动冲床,全面检查包括离合器、刹车,滑块等各部分是否正常,操作机构是否可**,决无连冲现象。
3.冲模下的垫铁,一般是2块,必须在磨床上同时磨出,确保模具安装平行、垂直。垫铁放置的闰置即不防碍落料同时又要尽可能**近模具中心。
4.要准备几套压板及T形头压板螺钉,以便与模具对应使用。压板前端不能碰到下模直壁。各接触面之间应垫砂布,螺钉必须拧紧。
5.模具安装时要十分注意下模上的螺钉、螺母不要碰到上模(上模下降,闭合)。
6.调整模具时尽可能用手动,而不要机动。
7.为改善基材的冲裁性能,纸基板要予热。其温度以70~90℃为好。
模具冲裁印制板的孔与外形,其质量缺陷有下述几种:
孔的四周凸起或者铜箔起翘或者分层;孔与孔间有裂纹;孔位置偏或者孔本身不垂直;毛刺大;断面粗糙;冲制的印制板成锅底形翘曲;废料上跳;废料堵塞。
其检查分析步骤如下:
检查冲床的冲裁力、刚性是否足够;模具设计是否合理,刚性是否足够;凸、凹模的及导柱、导套的加工精度是否达到,安装是否同心、垂直。配合间隙是否均匀。凸、凹的间隙过小或过大都会产生质量缺陷,是模具设计、加工、调试、使用中最重要的问题。凸、凹模刃口不允许圆角,倒角。凸模不允许有锥度,特别是冲孔时不论是正锥与倒锥都不允许。生产中要随时注意凸、凹模刃口是否磨损。排料口是否合理、阻力小。推料板,打料杆是否合理,力足够。被冲板材厚度和基板的结合力、含胶量,与铜箔的结合力,予热湿度与时间等也是冲裁质量缺陷分析时要考虑的因素。
panda-liu 2004-01-19 22:03
本文讨论的是印制板镀铜工艺中铜镀层出现针孔的原因,并提出查找铜镀层针孔的途径,供参考。
一 铜镀层出现针孔的可能原因:
镀液中氯离子太低、空气搅拌不均匀、镀液中有颗粒状杂质、镀液中存在有机物污染,板面有污染情况。
二 查找铜镀层针孔的途径:
1. 空气搅拌不均匀:分析铜镀层针孔原因首先检查空气搅拌系统方面是否正常;如搅拌不均匀,会影响过滤系统的过滤效果。可用光板试镀,加强过滤后,试镀的光板如果铜镀层无针孔,表明是由于空气搅拌不均匀的原因所致,加?*掌涟枥唇饩觯蝗绻撇闳杂姓肟祝纱悠渌矫婕觳椤?br>
2. 镀液中氯离子太低:分析铜镀层针孔原因的第二方面从镀液氯离子方面检查,分析镀液中氯离子的浓度;氯离子是磷铜阳极的活化剂,可帮助磷铜阳极正常溶解,当氯离子的浓度低于20毫克/升时,会产生条纹状粗糙镀层,出现针孔和烧焦现象。如果氯离子太低,可通过添加盐酸来解决,用光板试镀,如果光板的铜镀层仍有针孔,再从其它方面检查。
3. 镀液中有颗粒状悬浮物:观察针孔的形状,如果呈不规则状,表明是有颗粒状悬浮物所致;首先,加强过滤,再用光板试镀,如果铜镀层无针孔,表明是镀液太脏所致;如果铜镀层仍有不规则针孔,表明是由上工序带来的颗粒状物。如果经过光板电镀后没有发现针孔,再用钻过孔的板进行电镀看是否有针孔现象。
4. 镀液中有有机物污染:观察针孔的形状,如果呈圆孔状,表明是有有机污染物所致;首先,采用碳处理,用光板试镀,如果光板中铜镀层中无针孔,表明是镀液中有有机物污染,可能是铜光亮剂及其它试剂所致;如果光板中铜镀层中仍有针孔,表明是由上工序所致。可用光板只印线路图试镀,如果铜镀层无针孔,表明是由油墨、显影剂残留物所致;如果铜镀层无针孔,可检查其它工序。
5.如果线路板表面处理不清洁也会产生针孔现象,用稀硫酸和去油溶液将线路板处理后将线路板进行电镀,如没有发现针孔,可检查刷板机是否会产生污染情况,如仍然有可检查其它工序。
产生印制板铜镀层针孔的原因有很多方面,上述几点供大家参考,希望能有所帮助。
panda-liu 2004-01-19 22:04
有些微短路.短路现象的成品板,用普通低压电脑测板机测试无法保证其不流入客户手中给客户投诉。通常线路板厂家都把这一问题推给电脑测板机供应商,从而推动了高压电脑测板机的发展。但用高压测板机同样无法保证100%的合格率。
有时第一次用低压测试线路时线路板测试全部OK,第二次再用300V高压测试测试有短路。第三次又用普通低压重测,第二次测出的短路板也同样测定为短路。用万用表电阻档测量短路点两线间焊盘点为短路,平均电阻值为6.7欧姆。所以应认定为完全短路而不是微短路。然后用高倍放大镜检查短路现象无法准确检查出短路点(应该是成品有阻焊油墨的原因)。
从测试过程及其电阻值可以认定为:蚀刻侧蚀产生突沿,然后由磨板过程使突沿断裂下来在导线之间形成桥接,再印上绿油就使其桥接不是完全短路桥接。这样第一次测试为低压自然无法测出桥接短路。第二次为高压首先测出其是微短路,然后高压击穿焊接(因为铜丝很小所以不需要很大的功率就能做到焊接形成短路。如果测试机厂家能提高其短路测试电流的充许功率就能烧断桥接点,我们就很难看到这种现象了)。所以第三次低压电脑测板机就能测试出短路点了,而且其电阻值只有平均的6.7欧姆。
前面提到300V的高压测板机也有投诉短路现象,检查返回的不良短路板看出以第三次测出的不良短路板是一样原因。因为阻焊(绿油)丝印时会使挢接铜丝绝缘加重,造成使用高压电脑测板机也无法测出,而在搬运、装联、波峰焊及半成品的测试过程中使其桥接形成短路。有时我们用低压测板机测出的这种短路板就用弯曲及拍打有时短路会消失。在还没有高压电脑测板机时由于不放心,测好的 ok板再重测就有短路不良板出现。问题大部份出在蚀刻的侧蚀方面及图形制作方面及阻焊油墨前处理线,解决这一方面的问题前二项工艺解决难度较大,主要是在图形制作时保证线宽和线距,防止部份线路过近,蚀刻时保证侧蚀的质量。减少在高压测试时产生微短路现象。
最简单及最经济可行的方法是新购磨板机或改良现有的磨板机,采用摇摆磨刷且采用火山灰抛刷或目数低的尼龙刷、后再用高压冲洗,特别是水洗段最好有过滤装置,防止可造成短路的异物再次污染板面,磨板机可把侧蚀形成的铜丝及突沿去除(粘尘机也有一定的去除作用)。同时新购电脑测试机应选用高压机,可减少线路板微短路及短路发生。这种短路现象通常出现在单面板及高密度的线路板中。
panda-liu 2004-01-19 22:05
制造任何数量的印制电路板而不碰到一些问题是不可能的,其中有部份质量原因要归咎于覆铜层压板的材料。在实际制造过程中出现质量问题时,常常是因为基板材料成为问题的原因。甚至是一份经仔细写成并已切实执行的层压板技术规范中,也没有规定出为确定层压板是导致生产工艺出问题的原因所必须进行的测试项目。在这里列出一些最常遇到的层压板问题和如何确认它们的方法。一旦遇到层压板问题,就应当考虑增订到层压材料规范中去。通常如果不进行这种技术规范的充实工作,那就会造成不断地产生质量变化,并随之导致产品报废。通常,出于层压板质量变化而产生的材料问题,是发生在制造商所用不同批的原料或采用不同的压制负荷所制造的产品之中。很少有用户能持有大量足够的记录,使之能够在加工场所区分出特定的压制负荷或材料批次。于是就常常发生这样的情况:印制电路板在不断地生产出来并装上元件,而且在焊料槽中连续产生翘曲,从而浪费了大量劳动和昂贵的元件。如果装料批号立即可查知、层压板制造者即能核对出树脂的批号、铜箔的批号、固化周期等。也就是说,如果用户不能提供与层压板制造者的质?*刂葡低潮3至裕庋突崾褂没П旧沓て诿墒芩鹗АO旅娼樯茉谟≈频缏钒逯圃旃讨校牖宀牧嫌泄氐囊话阄侍狻?br>
一.表面问题
现象征兆:印料粘附性差、镀层粘附性差、某些部分不能蚀刻掉,以及某些部分不能锡焊。
可采用的检查方法:通常用水在板表面形成可看见的水纹进行目视检查,或用紫外线灯照射检查,用紫外灯照射铜箔可发现在铜箔上是否有树脂。
可能的原因:
1.因为脱模薄膜造成的非常致密和光滑的表面、致使未覆铜表面过份光亮。
2.通常在层压板的未覆铜的一面,层压板制造者没有除去脱模剂。
3.铜箔上的针孔,造成树脂流出,并积存在铜箔表面上,这通常出现在比3/4盎司重量规格更薄的铜箔上,或环境问题造成有树脂粉末在铜箔表面经过层压。
4.铜箔制造者把过量的抗氧化剂涂在铜箔表面上。
5.层压板制造者改换了树脂系统、脱模薄,或刷洗方法。
6.由于操作不当,有很多指纹或油垢。
7.在冲制、下料或钻孔操作时沾上机油或其它途径遭到有机物的污染。
解决办法:
1.建议层压板制造商使用织物状薄膜或其它脱模材料。
2.和层压板制造商联系,使用机械或化学的消除方法。
3.和层压板制造商联系,检验不合格的每批铜箔;索取除去树脂所扒荐的解决办法,改善制造环境。
4.向层压板制造商索取除去的方法。常通推荐使用盐酸,接着用机械方法除去。
5.在层压板制造进行任何改变前,同层压板制造商配合,并规定用户的试验项目。
6.教育所有工序的人员戴手套拿覆铜板。弄清确实层压板在运输中是否有合适的垫纸或装入了袋中,并且垫纸含硫量低,包装袋没有脏物,注意保证没有人正在使用含有硅酮的洗涤剂时去接触铜箔,保证设备状态良好。
7.在镀前或图形转印工艺前对所有层压板去油。
二.外观问题
现象征兆:层压板颜色明显不同、表面颜色不同、表面或内层有污斑、层压板表面上有各种颜色的薄层
可采用的检查方法:目视。
可能的原因:
1.玻璃布基层压板在加工前或蚀刻后的表面上有白色布纹或白点。
2.经工艺加工后,表面出现白斑或露出玻璃布更多了。
3.经工艺加工后,特别是在锡焊后,表面上有一薄层白色膜,这表明是树脂轻度浸蚀或是有外来的淀积物。
4.基材的颜色变化超出了可能接受的外观要求。
5.由于层压板过热或受某些药水浓度过高时间过长浸泡,基材外观产生棕色或棕色斑纹。
解决办法:
1.在极个别情况下,是因为表面缺少树脂,显露出玻璃布,这在今天是罕见的。更经常看到的是表面上的微小起泡或小的白色空穴。这是由于玻璃布表面涂覆层和树脂系统反应所造成的。露出很多玻璃布的板子,在湿度增加时,表面电阻率下降。 然而具有微小起泡或小鼓泡的板子则通常不下降。严格地说,这只是一个外貌问题同层压板制造者打交道,避免再发生这样的问题;并确定微小起泡可接受的内部标准。
2.经工艺加工后露出玻璃布的绝大部分情况是由于溶剂浸蚀,去除了一些表面树脂。与层压板制造者一起检验所有的溶剂和镀液,特别是层压板在每种溶液中的时间和温度保证它们适用于所用的层压板。在可能情况下按照层压板制造者推荐的条件加工。
3.与层压板制造商一起检验,保证所用的助焊剂是适用于所用的板材。验证可能淀积出矿物质或无机物的工艺过程,在可能淀积出矿物质或无机物的工艺过程,在可能情况下,尽可能使用去除了矿物质的水。
4.与层压板制造商联系,保证层压板的任何主要组成或树脂(它们对颜色有影响)在作出改变前为用户所认可。有时过量的铜合金转移会影颜色。与层压板制造商打交道,确定可接受的外观范围。
5.检查浸焊操作,焊料温度和在焊料槽中的停时间。也检查在印制板上的发热元件或整个印制板的环境温度。假如后者超出了所用层压板允许温度的上限,基板会产生棕色。受某些药水浓度过高时间过长浸泡的板材在后工艺加热考板时才表现出来,检查控制药水浓度及时间。
三.机械加工问题
现象征兆:冲制、剪切、钻孔加工质量不一致,镀层结合力差或在金属化孔中镀层参差不齐。
检查方法:对来料检查,试验各种关键的机械加工操作,并把层压板来料经孔金属化工艺后,进行常规剖析。
可能的原因:
1.材料固化、树脂含量、或增塑剂改变,会影响材料的钻孔、冲制和剪切质量。
2.钻孔、冲制或剪切工艺差,使得生产质量差或不一致。
3.冲制或钻孔前预热周期时间太长,有时会影响层压板的加工。
4.材料的老化,主要是酚醛材料,有时导致材料中增塑剂跑掉、使得材料比平常更脆。
解决办法:
1.与层压板制造者联系,确立模似关键机械加工性能要求的试验。不应使用生产模具作试验,否则生产模具的磨损和变化会影响试验结果。在任何机械加工性能变化的问题中,只有问题是同材料批号变化同时发生的时候,才能怀疑层压板质量有问题。
2.参阅关于各种类型层压板的制造推荐说明。与层压板制造商联系,弄清每一种级别层压板的特定钻速、进给、钻头和冲温度。要记住:每一个制造厂家使用不同的树脂和基材的混合物,其推荐说明会各不相同。
3.小心地预热层压板,务必找出任何过热区,例如在加热灯下的过热区。当加热材料时,应遵守先进先出的原则。
4.与层压板制造商者一起检验,取得材料的老化特性数据。周转库存,使得库存通常是新生产的板材。务必查出在仓库贮存中可能产生的过热。
四.翘曲和扭曲问题
现象征兆:无论加工前、后或加工过程中,基材翘曲或扭曲。锡焊后孔倾斜也是基材翘曲和扭曲的征兆。
检查方法:用浮焊试验,有可能进行来料检验。用45度倾斜锡焊试验特别有效。
可能的原因:
1.在收货时或在锯料和剪料后,材料翘曲或扭曲,这通常是由于层压不当、切断不当或层压板结构不均衡所引起的。
2.翘曲也可以是由于材料贮存不当而引起,特别是纸基层压板,当将其竖放时,就会使其呈弓形或变形。
3.产生翘曲是由于覆的铜墙铁壁箔不相等,如要一面是1盎司,在另一面是2盎司:电镀层不相等,或特殊的印制板设计引起了铜应力或热应力。
4锡焊时夹具或固不当,在锡焊操作中重的元件也会引起翘曲。
5.在工艺加工过程或锡焊过程中,材料上的孔位移或倾斜是由于层压板固化不当,或基材玻璃布结构的应力而引起的。
解决办法:
1.矫直材料或在烘箱中释放应力,按照层压板制造者推荐的倾斜角和板材加热温度进行切断操作。同层压板制造商联系,保证不用结构不均衡的基材。
2.把材料平放贮存在装货纸板箱中或者把材料斜放平躺在货架上。通常材料放置时应和地面成60度角或更小。
3.和层压板制造商联系,避免两面覆的铜箔不相等。分析电镀层和应力,或者装有重的元件或大的铜箔面积引起的局部应力。把印制板重新设计,使元件和铜面积平衡。有时把印制板一面的大部分导线和另一面的导线垂直布设,使两面的热膨胀不相等而引起扭曲,只要可能,应避免这种布线。
4.在锡焊操作中,印制板,特别是纸基印制板必须用夹具夹住。在某些情况中,重的元件必须用特殊的夹具或用固定物均衡。
5.与层压板制造者联系,采用任何所推荐的后固化措施。在某些情况下,层压板制造商会推荐另一种层压板用在更为严格或特殊的用途中。
五. 层压板起白点或分层
现象征兆:白点或布纹出现在表面上或材料里;既可在局部出现,也会在大面积上出现。
检查方法:恰当的浮焊试验。
可能的原因:
1.在锡焊时,大面积起泡是由于压进材料中的湿气和挥发物引起的。机械加工不良也是个原因,因为会使层压板分层、使得层压板在湿法工艺加工中吸收水份。
2.在锡焊时产生白色布纹或白点,这是由于层压板结构不均衡、层压板固化不当、层压板应力释放不良或者电镀铜延展性差。
3.在锡焊操作中露出纤维或严重起白点。这是由于过度地与溶剂接触的缘故,特别是含氯的溶剂,可使树脂软化所致。
4.基材受热时,固定得很紧的大元牛或连接终端会使板材产生很大的应力。结果在此密集区域的周围起白点。板材在浸焊过程中或在浸焊后随即受应力,挠曲或弯曲也会起白点,
解决办法:
1.通知层压板制造商,查出了有这样问题的一批层压板。对于所有板材使用所推荐的机械加工方法。
2.与层压板制造商联系,以取得关于在浸焊前印制板如何释放应力的说明。在高湿下将印制析板贮存一段时间后会吸收过量的湿气,这会影响印制板的可焊性。在浸焊操作前将印制板预烘和预热,以减少热冲击,会有助于解决这两个问题(参阅关于多层材料,贮存的印制电路板的吸湿数据)。
3.与层压板制造商联系,以获得最适宜溶剂和应用时间的长短。当基材改变时,要验证所有的湿法加工工艺,特别是溶剂。
4.在波峰焊或手工焊操作中,松开紧固的接线终端,并在浸焊前去除任何散热器或重的元件。核查机械加工操作正确性,特别是冲制操作,以保证起白点并是由于操作不当而引起的轻度分层。保证板材用夹具适当夹住并在受热时不受应力。不要趁热或在应力下就把印制板放入较冷的焊剂清除剂中骤冷。
六. 粘合强度问题
现象征兆:在浸焊操作工序中,焊盘和导线脱离。
检查方法:在进料检验时,进行充分地测试,并仔细地控制所有的湿法加工工艺过程。
可能的原因:
1.在加工过程中焊盘或导线脱离可能是由于电镀溶液、溶剂浸蚀或在电镀操作过程中铜的应力引起的。
2.冲孔、钻孔或穿孔会使焊盘部分脱离,这将在孔金属化操作中变得明显起来。
3.在波峰焊或手工锡焊操作过程中,焊盘或导线脱离通常是由于锡焊技术不当或温度过高引起的。有时也因为层压板原来粘合不好或热抗剥强度不高,造成焊盘或导线脱离。
4.有时印制板的设计布线会引起焊盘或导线在相同的地方脱离。
5.在锡焊操作过程中,元件的滞留的吸收热会引起焊盘脱离。
解决办法:
1.交给层压板制造商一张所用溶剂和溶液的完整清单,包括每一步的处理时间和温度。分析电镀工序是否发生了铜应力和过度的热冲击。
2.切实遵守推存的机械加工方法。对金属化孔经常剖析,能控制这个问题。
3.大多数焊盘或导线脱离是由于对全体操作人员要求不严所致。焊料槽的温度检验失效或延长了在焊料槽中的停留时间也会发生脱离。在手工锡焊修整操作中,焊盘脱离大概是由于使用瓦数不当的电铬铁,以及未能进行专业的工艺培训所致。现在有些层压板制造商,为严格的锡焊使用,制造了在高温下具有高抗剥强度级别的层压板。
4.如果印制板的设计布线引起的脱离,发生在每一块板上相同的地方;那么这种印制板必须重新设计。通常,这的确发生在厚铜箔或导线拐直角的地方。有时,长导线也会发生这样的现象;这是因为热膨胀系数不同的缘故。
5.在可能条件下,从整个印制板上取走重的元件,或在浸焊操作后装上。通常用一把低瓦数的电烙铁仔细锡焊,这与元件浸焊相比,基板材料受热的持续时间要短。
七. 各种锡焊问题
现象征兆:冷焊点或锡焊点有*****孔。
检查方法:浸焊前和浸焊后对孔进行经常剖析,以发现铜受应力的地方,此外,对原材料实行进料检验。
可能的原因:
1.*****孔或冷焊点是在锡焊操作后看到的。在许多情况中,镀得不良,接着在锡焊操作过程中发生膨胀,使得金属化孔壁上产生空穴或*****孔。如果这是在湿法加工工艺过程中产生的,吸收的挥发物被镀层遮盖起来,然后在浸焊的加热作用下被驱赶出来,这就会产生喷口或*****孔。
解决办法:
1.尽力消除铜应力。层压板在z轴或厚度方向的膨胀通常和材料有关。它能促使金属化孔断裂。与层压板制造商打交道,以获得z轴膨胀较小的材料的建议。
八.尺寸过度变化问题
现象征兆:在加工或锡焊后基材尺寸超出公差或不能对准。
检查方法:在加工过程中充分进行质?*刂啤?br>
可能的原因:
1.对纸基材料的构造纹理方向未予注意,顺向膨胀大约是横向的一半。而且基材冷却后不能恢复到它原来的尺寸。
2.层压板中的局部应力如果没释放出来,在加工过程中,有时会引起不规则的尺寸变化。
解决办法:
1.嘱咐全体生产人员经常依相同的构造纹理方向对板材下料。如果尺寸变化超出容许范围,可考虑改用基材。
2.与层压板制造商 者联系,以获得关于在加工前如何释放材料应力的建议。
panda-liu 2004-01-19 22:06
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0034.htm
panda-liu 2004-01-19 22:07
在PCB制造过程中用到的研磨刷辊按功能可分为两类,即研磨刷辊和清洗刷辊,而研磨刷辊则占绝大多数,清洗刷辊仅在成品最后清洗或研磨后最后清洗用到,数量比较少,因此统称为研磨刷辊。 研磨刷辊按使用材质又分为:尼龙针刷辊、不织布刷辊和陶瓷刷辊三大类,它们在使用上各有特点。
尼龙针刷辊作为PCB制造行业最早采用的刷辊,具有悠久的历史。按制造工艺不同又分为钢带缠绕式、编织式、开槽嵌入式、圆孔嵌入式和胶板植入式五种。其中钢带缠绕式、编织式和圆孔嵌入式三种制造工艺可保证尼龙针刷丝的丝密度又可控制尼龙针刷丝的均匀性,因此完全可以满足各类客户的不同需求。
尼龙针刷辊按尼龙针刷丝含磨料不同又分为碳化硅(SIC)磨料类、氧化铝(AO)磨料类和纯尼龙类,不论是碳化桂还是氧化铝(AO)磨料其粒度分布范围皆是:60#、80#、100#、120#、150#、180#、 240#、320#、400#、500#、600#、800#、1000#、1200#、1500#。
尼龙针刷辊的特点是使用寿命长,研磨效果适中,特别适用于线宽/线距(L/S)≥200um(=8mil),铜箔厚度》=35um条件下的PCB制造过程中的表面处理。在早期的PCB制造业中扮演了重要的角色。但随着近期PCB用户对线宽/线距(L/S)越来越精细的要求,尼龙针刷所特有的划痕较严重,对线条冲击力较大从而极易造成微丝桥接、断线等缺陷就明显表现出来了。 不含磨料的纯尼龙针刷辊如火山灰刷辊或浮石粉刷辊,由于尼龙针刷丝的选用和设备的改进,完全可用于较细线条如75um-150um(3-6mil)线宽的PCB的研磨。 相对于不织布刷辊来说尼龙针刷辊研磨没有不织布刷辊研磨精细均匀。且磨刷度方面略逊色于不织布刷辊。但尼龙刷辊在刷丝部份缺失的情况下不会造成在线路板板面有明显的磨刷不均匀的现象,因为尼龙刷辊的柔韧性所以操作不当使磨刷压力过高的情况下线路板报废情况较少,
不织布刷辊是PCB制造业较晚选用的一类刷辊,按制造工艺不同分为辐射状(Flap type),圆片状(Disk type)和整体海绵状(Sponge type)三类。GSH牌不织布刷辊采用的是前两种制作结构即辐射状(Flap type)和圆片状(Disk type) ,因材料、密度和处理工艺的不同搭配,故而可满足各类客户的不同需求。
不织布刷辊按不织布含磨料的不同又分为碳化硅(SIC)磨料类、氧化铝(AO)磨料类和纯不织布类。不论是碳化硅(SIC)还是氧化铝(AO)磨料其粒度分布范围皆是:60#、80#、100#、120#、150#、 180#、240#、320#、400#、500#、600#、800#、1000#、1200#、1500#。不织布刷辊的特点是研磨精细,所处理的表面精糙度均匀一致,从而能明显提高光敏膜和绿油膜的附着力,特别适用于线宽/线距(L/S)≤100um(=4mil),铜箔厚度≤35um的PCB的制造。在钻孔后毛刺(burr)去除、光敏膜前处理和绿油(防氧化)前处理领域有其卓越的表现。特别是绿油(防氧化)前处理工序,不织布刷辊对于板面较硬的毛刺及污染去处力度较强,缺点遇到不织布刷辊由于一些原因造成的表面缺损时,线路板表面会有明显的无法刷到的痕迹,往往造成整个刷辊报废。其次如果刷板机的循环水处理不好、高压清洗的水压不高时,从不织布上磨下的磨料会堵住喷嘴,高压水冲洗不干净会造成线路板堵孔,导致线路板在后到工序报废。但是它研磨精细已证明会提高成品率或减少短路、断路及电气测试NG10%-15%以上。另外不织布刷辊寿命比尼龙刷辊的寿命短,从而研磨成本高,但若计算到提高产品成品率这一点还是值得的。
陶瓷刷辊引入PCB制造业更是近几年的事,它特别适用于塞孔油墨去除和PTH后处理,但因其造价太高加之最近不织布刷辊又研制出了类似功能的刷辊,陶瓷刷辊的市场份额有待该种刷辊的成本进一步降低后才会有进一步的扩展。
panda-liu 2004-01-19 22:11
自1954年美国对铜阳极在硫酸盐光亮镀铜工艺的发展研究中,发现在铜阳极中添加少量的磷,在电镀过程中铜阳极的表面生成一层黑色的"磷膜",这层"磷膜"具有金属导电性,控制电镀的速度,使镀层均匀,无铜粉产生,大大减少阳极泥的生成,提高镀层的质量。从而出现"磷铜阳极"这种产品。磷铜阳极的生产工艺不同,其产品的质量也不同。
磷铜的制造最早用坩埚做熔铜的炉子,用焦炭或重油加热熔化,因铜水的温度太低,铜与磷无法充分共熔,磷在铜的金属组织内分布不均匀,无法达到理想的效果;且磷量的范围相当大(0.030%~~0.30%之间),只能满足于最简单的电镀需求,铜在熔化中的烧损也较大,主要是被空气所氧化。现在也基本不使用此工艺生产磷铜阳极。后来有的公司从美国引进中频炉熔化铜,采取"水平连铸工艺"生产磷铜阳极,解决了铜与磷共熔的难题和铜被大量氧化的问题。但因磷是挥发性较强的物质,在高温铜水中添加磷后,无法及时检验铜水中磷的含量,只能凭借操作员的操作经验和导电仪来间接控制磷的添加量,无法用操作程序来指导生产;且需中转流到保温炉内铸造;在中频炉内、转流过程中及保温炉铸造过程中都会造成磷的损失,不但会造成生产成本的加大,劳动强度也较大,而且产品中的磷?*刂品段б步洗螅ㄔ?.030%~~0.070%之间),使磷量不稳定,需多年经验的操作者才能不超出控制范围(0.030%~~0.070%),人为因素较大,产品的质量波动大。目前国内出现一种新的生产工艺"上引连铸工艺"生产磷铜阳极,此工艺在生产过程中磷与空气完全隔绝,不会造成磷的大量损失(只有少量损失),磷?*刂品段。ā?.010%),磷添加**参数和及时检验来控制;炉温可通过温控仪恒定在一定的控制范围内,使铜与磷能在设定温度范围内充分共熔,达到理想的效果,解决了磷?*刂品段Т蟆⒘准笆奔煅槟押土椎幕臃⑿缘饶烟猓恢柿扛榷ǎ捎貌僮鞒绦蚶纯刂粕僮鳎投慷鹊停杀疽蚕喽缘停旧夏苈愣嗖阆呗钒宓牡缍埔蟆P柰晟频钠分士刂瞥绦蚣嗫兀绻嗫厥Э匾不嵩斐闪子胪踩鄄痪坏荒苌蠊娓竦牟罚颐芏任薹ㄌ岣摺?
目前,一种更新的新产品"精密磷铜阳极"已出现,采用新的铸造新工艺,能生产Φ200以下规格的产品,其磷?*筛菘突У囊罂刂圃凇?.005%范围内,最大的特色是提高磷铜阳极的密度,使磷在阳极金属组织中的分布均匀、细密,不会产生偏析现象,而且可提高镀层的致密度。因此取名"精密磷铜阳极"。解决了生产大规格产品和提高金属组织密度及磷分布均匀致密的难题,且磷?*刂品段Ц ?/td>
panda-liu 2004-01-19 22:12
国际电工委员会(简称IEC)是一个由各国技术委员会组成的世界性标准化组织,我国的国家标准主要是以IEC标准为依据制定,IEC标准也是PCB及相关基材领域中标准发展较快,先进的国际标准之一。为了便于同行了解PCB及相关材料的IEC技术标准信息,推进印电路技术的发展最快的与国际标准接轨,今将IEC现行有效的PCB基材(覆箔板)标准、PCB标准、PCB相关材料的技术标准、其涉及的测试方法标准的标准信息及修订情况整理如下:
PCB及基材测试方法标准:
1、IEC61189-1(1997-03):电子材料试验方法,内连结构和组件----第一部分:一般试验方法和方法学。
2、IEC61189(1997-04)电子材料试验方法,内连结构和组件----第二部分:内连结构材料试验方法 2000年1月第一次修订
3、IEC61189-3(1997-04)电子材料试验方法,内连结构和组件----第三部分:内连结构(印制板)试验方法1999年7月第一次修订。
4、IEC60326-2(1994-04)印制板----第二部分;试验方法1992年6月第一次修订。
PCB相关材料标准
1、IEC61249-5-1(1995-11)内连结构材料----第5部分:未涂胶导电箔和导电膜规范----第一部分:铜箔(用于制造覆铜基材)
2、IEC61249-5-4(1996-06)印制板和其它内连结构材料----第5部分:未涂胶导电箔和导电膜规范----第四部分;导电油墨。
3、IEC61249-7-(1995-04)内连结构材料----第7部分:抑制芯材料规范----第一部分:铜/因瓦/铜。
4、IEC61249-8-7(1996-04)内连结构材料----第8部分:非导电膜和涂层规范----第七部分:标记油墨。
5、IEC61249 8 8(1997-06)内连结构材料----第8部分:非导电膜和涂层规范----第八部分:永久性聚合物涂层。
印制板标准
1、IEC60326-4(1996-12)印制板----第4部分:内连刚性多层印板----分规范。
2、IEC60326-4-1(1996-12)印制板----第一4部分:内连刚性多层印制板----分规范----第一部分:能力详细规范----性能水平A、B、C。
3、IEC60326-3(1991-05)印制板----第三部分:印制板设计和使用。
4、IEC60326-4(1980-01)印制板----第四部分:单双面普通也印制板规范(该标准1989年11月第一次修订)。
5、IEC60326-5(1980-01)印制板----第五部分:有金属化孔单双面普通印制板规范(1989年月日0月第一次修订)。
6、EC60326-7(1981-01)印制板----第七部分:(无金属化孔)单双面挠性印制板规范(1989年11月第一次修订)。
7、EC60326-8(1981-01)印制板----第八部分:(有金属化孔)单双面挠性印制板规范(该标准1989年11月第一次修订)。
8、EC60326-9(1981-03)印制板----第九部分:(有金属化孔)单双面挠性印制板规范(该标准1989年11月第一次修订)。
9、EC60326-9(1981-03)印制板----第十部分:(有金属化孔)刚-挠双面印制板规范(1989年11月第一次修订)。
10、EC60326-11(1991-03)印制板----第十一部分:(有金属化孔)刚-挠多层印制板规范。
11、EC60326-12(1992-08)印制板----第十二部分:整体层压拼板规范(多层印制板半成品)。
panda-liu 2004-01-19 22:13
一.过孔的基本概念
过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看,过孔可以分成两类:一是用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说,这些过孔一般又分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现,成本较低,所以绝大部分印刷电路板均使用它,而不用另外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊说明的,均作为通孔考虑。
从设计的角度来看,一个过孔主要由两个部分组成,一是中间的钻孔(drill hole),二是钻孔周围的焊盘区,这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然,在高速,高密度的PCB设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减小,它受到钻孔(drill)和电镀(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔加工工艺越难,需花费的时间越长,也越容易偏离中心位置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如,现在正常的一块6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil左右,所以一般PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。
二.过孔的寄生电容
过孔本身存在着对地的寄生电容,如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度。举例来说,对于一块厚度为50Mil的PCB板,如果使用内径为10Mil,焊盘直径为20Mil的过孔,焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,这部分电容引起的上升时间变化量为:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出,尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换,设计者还是要慎重考虑的。
三.过孔的寄生电感
同样,过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子,可以计算出过孔的电感为:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔,这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
四.高速PCB中的过孔设计
通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB设计中,看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:
1.从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说,选用10/20Mil(钻孔/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。
2.上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。
3.PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4.电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。
5.在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。
当然,在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况,也有的时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下,可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的位置,我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。
panda-liu 2004-01-19 22:15
前言:
ERP是目前中国企业中最流行的一个词语,许多企业花了不少精力和资金去实施ERP,而实际上许多的实施案例都以失败或半失败而告终,许多人都把责任推到软件设计及实施人员,而实际最终的原因并没有去深究,部份企业又找了另一家软件公司又招聘一个新的IT去实施ERP结果还是以失败居多,那么如何才能成功的实施一个ERP呢?就我个人成功的经验而言提出以下一些方案仅供参考。
实施目的重要性:
运用和实施的目的是十分重要,有一些企业对于ERP并不十分了解,只了解了一个大概,有时其上层领导为了体现公司形象或顺应潮流而投资ERP,以为有钱买一个好软件就可以了,实施目的不明确。同时软件提供商仅仅是为了销售出该软件,而没有提供好的实施服务。二者有其一实施必然失败,需要明白ERP软件仅仅是一个管理工具而不是一个管理目标。
实施前期的注意事项:
企业领导首先要了解ERP的具体意义,然后才可以决定是否实施。软件提供商应对该企业进行充分的了解,因为某些企业不经过一个大的改变可能无法实施ERP。企业领导要根据实际情况判断企业是否适合上ERP管理软件,如果没有一定的管理和人才基础最好是暂时缓一步实施,等企业的管理水平和人员素质达到一定的水平再上不迟,不然是浪费精力和金钱。如果认为可以上ERP管理软件那么首先要确立企业实施ERP的目的,并确立实施ERP后企业要达到的目标,如库存资金占用量和各部门之间信息反应速度及最终要产生反应在产值上的效益等等,如果没有目标那么软件实施就无法用一个标准去衡量。作为软件供应商在销售和实施之前必需让公司的负责人如总经理或实施项目经理了解ERP并让其定出目标,同时根据供应商对其公司的了解对其定的目标提出参考意见,该意见对公司适应软件十分重要。当然实施ERP会对公司的管理推上一个新的更高的层次。
ERP软件的选择:
应该选用什么样的软件好呢,是不是贵的或是大公司出的软件就好呢,事实并非如此,如果该软件适合你的企业才是你所要选择的软件,由于各个行业千差万别软件不可能可以如此灵活可变,大部份是一个固定的套餐再根据实际情况稍做修改。在ERP软件中有部份软件公司的软件可能会针对某一行业制作或者在某一行业应用十分成功,所以选择是十分重要的,一般国内的ERP软件价格较便宜,但是在物流部份制作不是很好,但在财务方面和灵活性方面较好,当然有过大的灵活性其软件就有漏洞。国外的软件较贵物流部份非常好但财务方面与国内有冲突,虽然灵活性小但程序十分严谨考虑十分周到。软件售后的实施服务是十分重要的,实施工程师对整个项目有十分重要的作用,目前这方面要看软件销售公司的具体情况而定。
实施的费用估算:
企业对实施费用的估计不能仅仅计算ERP软件的费用和实施费用上,一个ERP软件整个实施费用要包括以下一些需要预计的费用,网络布线费用(包含交换机等设备),新增的计算机的费用,系统软件的费用,添置服务器一般出于安全和保证不间断工作需要二台。为了防止计算机病毒购买的防火QIANG和防计算机病毒软件等等,包括有时会增加的相关管理人员的工资等费用。及相关设备日常的管理和维护费用。这笔费用也需要认真计算一下,如果以购买国内的小型ERP软件30~40万元的软件计算,如果全部硬件配套按50台计算机(含服务器在内)计算,硬件的费用加上其它软件费用不会低于50万元。这笔费用有许多企业领导是看不到的。而且日后会发现在一段时间内为维护运行其硬件的增加和维护像个无底洞,还要不断的增加投资。
软件供应商的前期准备:
作为软件供应商在销售和实施之前必需对实施的企业业务有十分详细和全面的了解,如果了解不透彻会在今后的实施中会遇到大的麻烦。特别是企业中一些自己独有的操作流程或自认为是合理的不规范的流程。
企业的前期准备:
推出一个项目负责人,该项目负责人是十分重要的,其要求也十分高,一般是公司中上层的管理人员并懂计算机最好懂一点数据库的知识和财务知识。因是中上层干部所以应该对公司的业务流程比较熟悉,同时有一定的资格和权利,懂财务知识和数据库可有利于和软件提供商的实施人员沟通。如果没有这样的人才可组成三个人的负责团队,懂公司业务流程人员为主要负责人。在市场上招聘的IT可以说是一个新人,对企业流程不可能立刻了解,财务等方面的知识也缺乏,也缺乏资历一般不适合做项目负责人。许多公司实施失败中项目负责人的选择失误是一个重要的原因。
实施时对项目负责人的授权:
总经理需赋予项目负责人一个绝对的权利,在实施过程中由于会涉及部份人员和部门的利益,所以会有阻力和遭到抵制,没有权利的保证项目会出现拖延甚至无法实施。
公司人员调整和前期培训:
1.ERP概念的培训:
所谓的前期培训不是指ERP软件的操作培训,前期培训是指公司软件涉及到的管理人员和全体员工进行ERP的概念教育,向其灌输先进的管理理念说明实施该项目的重要性,有许多公司在实施ERP时许多人连这是什么和为什么要实施也不清楚,会导致实施工作效率很低。
2.计算机基础操作的培训:
并对要操作ERP软件及到应用ERP软件的员工进行计算机方面的培训,因为在实际的公司人员结构中,除一些商业性或高科技的公司或新成立的外资公司,其人员较年轻且文化素质较高,大部份企业特别是制造型企业中有许多员工可能达不到实施ERP软件的需求,如仓库中有些仓库管理人员是50岁以上的人员不会计算机操作,而仓库是ERP中一个重要的环节,部份的管理人员财务人员也有许多是不会操作计算机,人员调整和培训十分重要,这个环节直接影响ERP软件的使用效果。
3.财务基础知识的培训:
在企业中的中层以上的管理人员的财务知识需进行培训,目前许多人在这方面缺乏一些基本的概念会对ERP的实施造成阻碍,建议在实施之前对负责人员及中层以上的干部包括总经理进行一次基础财务知识的培训。
如果有必要需对公司内部份岗位上的员工进行调整,使实施可以顺利进行。
公司流程的整理和对软件流程的相互整合:
如果实施项目负责人员对相关的ERP软件的考核结束,并准备采用某一个软件公司的软件以后,软件公司的项目负责人首先要对公司的流程进行一次审核,并去除一些不合理的流程。因为有某些不规范的业务流程由于习惯的原因可能会被认为是正常的流程,该情况在企业中很多。除非ERP软件是定制的(该费用很高一般采用的公司很少)。大部份是在固定的软件上稍做修改,就是说要企业通过该流程去适应软件。这个过程很重要直接影响企业的未来运作,项目负责人需从全局考虑去调整公司企业的流程。通过一些软件外的手段避免企业流程与软件流程的冲突。由项目负责人和软件公司的实施工程师制定,最终形成一个实施ERP的公司标准的业务流程操作规范,并可以先进行非电脑的手工实际运用以检验合理性和可操作性。
物料编码的科学性和管理。
物料编码的科学性直接影响日后实际运用的效果,如果编码不科学,在实际运用中会影响诸如物料的查询困难,财务成本计算问题等一系列的问题。一般对于编码需采取专人专管负责。该人应具有一定的专业知识,并对公司的业务和生产流程有了解,同时知道一些数据库的原理。
基础数据的准备:
在正式实施之前需要进行数据准备,包括财务数据、仓库存货、在制品等,其中财务数据还包括货物已到,但是发票未到的情况。在实施的分割点公司的生产或营运会为此停顿,如进行停产盘点。
实施步骤建议:
由于公司的规模、人员素质及公司的实际情况都有不同所以在实际的实施过程中可根据实际情况采用分部实施方法,软件运行时由于各种原因一下全面开展可能会出现大量的问题,由于实施人员人数或素质不够无法立刻解决导致运行出现停顿,或遇到在准备过程中没有考虑到的问题不能立刻拿出解决方案导致软件运行失败。采用分部实施可减少问题数量逐步铺开使员工逐步适应。如要全面展开的话,需要是以项目负责的小组形式进行实施,同时需要一定数量有一定水平的实施人员实行每一个关键部门内专人负责。一般项目组的成员至少5人。
制定明确的实施步骤:
实施人员在实施时需根据公司的实际情况制定严密的实施步骤,不能根据实际情况做一步再看一步,需要有十分明确的实施计划和安排,因为实施过程中任何一个小问题都可能导致整个实施计划的失败,实施时其过程像产品的生产流水线,如果一个环节发生停顿或错误整个生产线会受到影响,所以一个好的计划对实施成功十分重要。
实施过程中可能遇到的最大问题:
在实施过程中最大的问题是公司的流程和软件无法相吻合,而且原因是软件存在实际的缺陷,而在前期准备过程中没有发现,这种问题会直接导致实施失败。所以前期的根据公司情况实施预演十分有必要。虽然大部份可通过修改软件或二次开发解决,但第一次前期数据准备的工作将付之东流。
总结:
ERP和MRP实施成功的关键在人,软件只是一个十分次要的部份,本人认为软件的好与不好对于实施成功的作用不会超过20%,目前在同样价格上的软件其水平都相差不会太多。而且价格越高的软件其灵活性就越差且要求操作人员的素质越高。领导的重视,人员的选用,实施人员的才能及上下人员的配合包括实施企业的文化氛围对实施的成功起的作用往往大于软件是否编得好和坏的作用。软件问题有时可以通过人为的工作去解决,人的问题通过软件是无法解决的。
panda-liu 2004-01-19 22:16
本文主要论述了多层板的去钻污和沉铜工艺,剖析了各工步的原理及作用。
一、前言
众所周知,孔金属化是多层板生产过程中最关键的环节,她关系到多层板内在质量的好坏。孔金属化过程又分为去钻污和化学沉铜两个过程。化学沉铜是对内外层电路互连的过程;去钻污的作用是去除高速钻孔过程中因高温而产生的环氧树脂钻污(特别在铜环上的钻污),保证化学沉铜后电路连接的高度可**性。
二、孔金属化
多层板工艺分凹蚀工艺和非凹蚀工艺。凹蚀工艺同时要去除环氧树脂和玻璃纤维,形成可**的三维结合;非凹蚀工艺仅仅去除钻孔过程中脱落和汽化的环氧钻污,得到干净的孔壁,形成二维结合,单从理论上讲,三维结合要比二维结合可**性高,但通过提高化学沉铜层的致密性和延展性,完全可以达到相应的技术要求。非凹蚀工艺简单、可**,并已十分成熟,因此在大多数厂家得到广泛应用。高锰酸钾去钻污是典型的非凹蚀工艺。
工艺流程:
环氧溶胀→二级逆流漂洗→高锰酸钾去钻污→二级逆流漂洗→中和还原→二级逆流漂洗→调整→二级逆流漂洗→粗化→二级逆流漂洗→预浸→离子钯活化→二级逆流漂洗→还原→水洗→化学沉铜→二级逆流漂洗→预浸酸→预镀铜
工艺原理及控制
溶胀:
目的:溶胀环氧树脂,使其软化,为高锰酸钾去钻污作准备。
配方:NaOH 20g/l、已二醇乙醚 30g/l、已二醇 2g/、水  其余、温度 60-80℃、时间 5min
环氧树脂是高聚形化合物,具有优良的耐蚀性。其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解(如:浓硫酸对环氧树脂主要是溶解作用,其凹蚀作用是十分明显的)。根据“相似相溶”的经验规律,醚类有机物一般极性较弱,且有与环氧树脂有相似的分子结构(R-O-R'),所以对环氧树脂有一定的溶解性。因为醚能与水发生氢键缔合,所以在水中有一定的溶解性。因此,常用水溶性的醚类有机物作为去钻污的溶胀剂。溶胀液中的氢氧化钠含量不能太高,否则,会破坏氢键缔合,使有机链相分离。在生产中,常用此中方法来分析溶胀剂的含量。
去钻污
目的:利用高锰酸钾的强氧化性,使溶胀软化的环氧树脂钻污氧化裂解。
配方:NaOH 35g/l、KMnO4  55g/l、NaCIO  0.5g/l、温度 75℃、时间 10min
高锰酸钾是一种强氧化剂,在强酸性溶液中,与还原剂作用,被还原为Mn2+;在中性和弱碱性环境中,被还原为MnO2;在NaOH浓度大于2moL/L,被还原为MnO42-。高锰酸钾在强酸性的环境中具有更强的氧化性,但在在碱性条件下氧化有机物的反应速度比在酸性条件下更快。在高温碱性条件下,高锰酸钾使环氧树脂碳链氧化裂解:
4MnO4-+C环氧树脂+40H- = 4MnO42-+CO2(g)+2H2O
同时,高锰酸钾发生以下副反应:
4MnO4- +40H- = 4MnO42- + O2(g) + 2H2O
MnO42-在碱性介质中也发生以下副反应:
MnO42- + 2H2O + 2e- = MnO2(s) + 40H-
NACIO作为高锰酸钾的再生剂,主要是利用其强氧化性使MnO42-氧化为MnO4-。
还原:
目的:去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰
配方:H2SO4 100mL/l、NaC2O4  30g/l、温度  40℃、
锰离子是重金属离子,它的存在会引起“钯中毒”,使钯离子或原子失去活化活性,从而导致孔金属化的失败。因此,化学沉铜前必须去除锰的存在。
在酸性介质中:
3MnO42-+4H+ = 2MnO4-+MnO2(s)+2H2O
2MnO4-+5C2O42-+16H+ = 2Mn2++10CO2(g)+8H2O5
C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2++2CO2+2H2O
由以上反应可知,通过还原步骤,可完全去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰。有关资料中,也有用肼类化合物及其他一些强还原性物质进行还原处理的,这主要是从塑料电镀中处理残留的 Cr6+ 沿用过来的,也具有一定的效果,但对二氧化锰的作用,有待探讨,这就需要尽量避免二氧化锰的生成。
调整:
目的:调整孔壁电荷
配方:阴离子型表面活性剂 0.5g/l
为使环氧树脂表面在后序处理中吸附到均匀的钯离子,必须把印制板津入到含有阴离子表面活性剂中,使其表面吸附到一层均匀负性的有机薄膜。
粗化:
目的:除去铜表面的有机薄膜;微观粗化铜表面。
配方:H2SO4 100mL/l、H2O2  80ML/l、NH2CH2NH2 10g/l
调整处理时,在环氧树脂吸附有机表面活性剂的同时,铜表面也形成了一层有机薄膜。如果不加以处理,这层薄膜将使铜表面在活化溶液中吸附大量的钯离子,造成钯离子的大量浪费,同时,由于薄膜的存在,将降低基体铜层与化学镀铜层的结合力。经粗化处理后,基体铜层形成微观粗糙表面,增加结合力。
预浸:
目的:预防带入杂质;润湿环氧树脂孔壁。
配方:H2SO4 1mL/l;有机碱络合剂   20mL/l
由于活化液的使用周期较长,且活性受杂质影响明显,所以在活化前必须进行预浸处理,防止杂质积累,影响其活性。在预浸液中,络合剂和活化液中的络合剂相同,但由于预浸液呈酸性,络合剂以盐的形式存在,其并没有络合能力,仅是浸润孔壁,为络合钯离子作准备。
活化:
目的:为形成化学沉铜所需的活化中心做准备。
配方:PbCL2 0.3g/l、络合剂X  5g/l、NaOH  5g/l、HBO3  5g/l、去离子水  余量
在活化溶液中,络合剂的选择和PH的控制十分重要。首先,铜比钯有更强的金属活性,PbCl2的标准氧化还原电位是-0.268V(PbCl2+2e-=Pb+2Cl-),Cu2+的标准氧化还原电位是0.337V(Cu2++2e-=Cu),铜和钯离子是很容易发生置换反应的:Cu+PbCl2=CuCl2+Pb
因此,作为离子型活化液,要防止PCB上的铜箔和钯离子发生反应,必须加入能与钯离子形成稳定络合物的络合剂。根据软硬酸碱理论(硬亲硬,软亲软),属于交界酸的PB2+与交界碱X能形成稳定的络合物,可提高钯的氧化还原电位,避免发生置换反应。另外,PH值对钯离子的活性影响很大,当PH<10时,络合剂X以离子形式存在,不与钯离子发生络合反应,溶液中易产生Pb(OH)2沉淀,溶液活性降低;当PH值过高时水洗时,PH值不能迅速有效降低,影响Pb2+在孔壁上的沉积。为使活化液能稳定在PH10.5左右,可选用NaOh+HbO3的PH缓冲液。
还原:
目的:使PB2转化为Pb
配方:CH3BH4 0.5g/l、HBO3          5g/l
PB2必须转化为Pb单质才具有催化活性,引发沉铜反应的产生。CH3BH4易分解(CH3BH4→HBO3),加入适量的硼酸能有效阻止分解反应的发生。
化学沉铜:
目的:使各层间电路互连,实现其电器性能。
配方:络合剂  适量、Cu2+ 3g/l、NaOH 10g/l、HCHO  6g/l、稳定剂  少量
通常,络合剂采用EDTA或EDTP或双络合剂(两者混用)。
目前,多层板生产工艺已十分成熟。在多层板生产工艺发展的过程中,专业性的化学药水供应商起到了十分重要的作用。他们利用其自身过硬的专业知识完善了各种工艺配方,为印制板生产企业提供了强大的技术保障。印制板生产企业(特别规模生产企业)为保证质量的稳定性,基本上都采用由化学药水供应商提供的浓缩药液,自己仅在生产中进行工艺性维护。这种生产与开发分离的模式在一定程度方便了印制板生产企业,但由于化学药水供应商对其配方的严格保密,相应引起了在解决印制板生产过程中问题的死板性,仅仅依据药水供应商提供的套路去解决问题。我们不能否认该模式在解决一般性问题的有效性,但在解决关键、特殊性问题时,该模式就显得有些力不从心了。解决一切问题都应该从根源出发,认识了事物的本质,解决问题才会得心应手、针对性强。
panda-liu 2004-01-19 22:17
本文介绍了对一例孔金属化板板面起泡现象产生原因的分析,并就分析提出各种解决方法。最终确定引起孔金属化板板面起泡的原因。
现象:
一次, 更换沉铜槽槽液后,化学镀后的双面板经全板电镀厚铜后发现板面起泡,并伴有结瘤。起泡处形状不规则,目测其形状跟某种液体的自然流动而留下痕迹相似,并且每一处起泡都是以点开始的。
分析:
孔金属化的典型工艺流程是:化学沉铜(去油——水洗——粗化——水洗——酸性预浸——活化——水洗——还原(1)——还原(2)——沉铜),全板电镀厚铜(水喷淋——酸预浸——全板电镀——水洗——钝化——水洗——风干)。
根据工艺流程直接否定了故障产生于电镀工段,因为电镀流程简单,如果产生这一现象,那末唯一的工序就是全板电镀,即是说电镀槽引入有机杂质。但是,共用电镀槽的图形电镀铜却没任何问题,因而确定产生于化学沉铜工段。
在化学沉铜工段,我们将重点放在还原与沉铜工序。因为根据更换槽液前的处理效果,去油与活化都不错,粗化与此现象没太大关系,而且这几槽槽液都没有更换。
根据起泡形状分析认为:这是由还原液引起,因为沉铜液的配制严格按照供应商提供的参数执行,还原液也是刚刚配制的,还原剂中引入杂质可能导致这一现象。还原剂的成份不清楚,只知是浓缩液。还原之后没有水洗,直接进行化学沉铜,这使杂质带入沉铜槽成为可能。
解决方案:
经与供应商联系,供应商建议将还原(2)改为蒸馏水水洗。采用建议后,情况有所改观,但是没有达到生产所要求的稳定度。经过一周多的维护与调整,溶液达到稳定状态,经过化学沉积铜的板面色泽鲜艳,铜层致密,经全板电镀后也没有起泡产生。
小结:
从上面的情况我们反过来思考所作的分析,在这一周多的时间内仍按供应商的参数维护,仅仅隔两到三天更换一次还原(2)的蒸馏水水洗,以防止还原(2)因还原(1)的残留液的带入而使起浓度上升。从这一情况看我们认为还原引入杂质的分析有误。
二次分析:
既然否定杂质的引入的可能,那么原因何在呢?在控制过程中发现新配溶液的反应很快,起泡是否与活性有关呢?这引起我们的关注,但因为溶液已达到稳定状态,故障无从找起,槽液的更换周期较长,对于起泡的跟踪观察就停止。
我们就活性的相关因素:Cu、NaOH、HCHO等组份的含量,工作温度,络合剂含量,稳定剂进行分析。
我们从下列可知:
1) 沉积速率随着Cu含量的升高而升高,在起始部分几乎呈正比关系。
2) 随着OH-、HCHO的浓度及温度的上升,沉积速率亦随之上升。可以从反应主式中得以证实:
2HCHO+2Cu2++4OH-→Cu+2HCHOO-+2H2O+H2↑ (1)
当[HCHO]、[Cu2+]、[OH-]中的任意一项上升,平衡就左移,即反应速度加快。
3) 浓度超过阀值,沉积速度增长缓慢,有资料表明此时副反应增强。其中几个副反应值得注意:
Cu2+→Cu+(2)
Cu++Cu+ →Cu↓+Cu2+ (3)
(2)、(3)式说明了在强碱条件下,Cu2+可能被还原成Cu+,Cu+在强碱条件下易歧化形成细小的粒,不规则的分布于溶液中。
4) 反应(1)式中有H2产生。
因此从反应入手分析:新配制溶液的浓度我们一般取推荐的上限与下限值的中值,因此溶液的活性极强。假设经高浓度的还原(1)处理后,再经低浓度 还原(2)处理,板面部分残留液的浓度还没有完全降低,直接入化学沉铜槽,极强活性的镀液使Cu在板面迅速沉积,残留液浓度较高部分的催化性较强,其反应速度也较快,使Cu来不及均匀、致密的沉积并与基材铜箔牢固结合。反应产生的H2也来不及排出,就被沉积的铜包围形成气泡,从而使沉积的铜游离于基材铜箔产生起泡。瘤状物质则有可能是高速反应的副产物Cu颗粒附着于板面,我们知道Cu颗粒以球面与溶液接触,不似基材铜箔以部分面积接触。因此就反应面积而言,铜颗粒较大,其反应速度也快许多,使局部自催化反应的化学沉积越来越快。
基于上述的认识,我们知道活性过强(即反应过快)是起泡产生的根本原因。因而控制反应速度才能从根本上解决起泡的产生。
解决方案:
在第二次更换槽液时,我们注意了组分的控制,并将供应商的参数作了更改,现表述如下:
经上述变更后,工作温度采用低温启动组份控制在较低的状态。更换槽液第一天沉积出的板子,色泽鲜艳、镀层致密,孔化质量好,起泡比例只有0.8%(按块数计)左右,即使存在这一现象的,起泡面积小、程度轻。相对前一次大批量、大面积、程度严重的情况而言,状况改观极大。经两到三天的正常维护,起泡现象完全消失,从而达到稳定生产。
小结:
经上述的调整,基本达到我们所期望的状态,但依然存在起泡现象。源于这次的调整是一次试验。各组份没有达到最佳的匹配状态。经过适当的调整是完全能达到最佳的。
建议:
1) 从综合因素考虑,减缓反应速度的措施可全面一些。在降低Cu、HCHO、NaOH组份浓度的同时,可增加络合剂、稳定剂的浓度,这样既可使组份保持相对较高的浓度,避免组份浓度过低造成黑孔及其它不良的孔化,又可以保持较为缓慢的反应速度。即是说采取单一的方式是不可取的,那样会导致溶液组份失去平衡。
2) 随时间的推移,组份浓度应随着升高。所以,在开始的几天,严密监控组份浓度极为重要,根据沉积质量适当调整组份浓度。当达到稳定状态时,应逐步恢复到供应商的参数值。
3) 还原剂浓度适当低些。
必须指出:本文只作定性的讨论,对于量的概念应根据实际情况予以不同的处理。所以在行文过程中体现出这一点。在操作过程中作好记录,找出一般性规律以便于规律性添加,因为有些组份的增长并非线性。
panda-liu 2004-01-19 22:18
现象:
单板,全板,每个孔都有,孔边,水纹状,像水洗不洁的残留液自然风干后的情形。
可能的原因和解决方案:
该现象有人称为鱼眼现象,是这个现象则和电镀的光泽剂及药液内的氯含量有关系,如果纯粹是水纹的残留,则较可能的原因是在烘干前的水洗不够完整,导致孔内的残液在烘干时流出干燥于板面导致水纹现象,这种现象尤其以小孔或深孔较容易发生,水纹应是呈泪滴状而非同心圆,而且杯孔边的区域也会有部份的烘干时所造成的漂散水滴痕迹,这样的现象原则上改善水洗会有帮助,仅供参考。
panda-liu 2004-01-19 22:19
由于此测试是非破坏性的测试,因此,可在生产前或生产过程中的任何时候来测量。
目的:
用于测量经生产得到的导线宽度与客户线路图形上的原线路设计要求宽度是否一致。
设备:
配有可以捕捉到0.001"的带刻度的显微镜(X50).显微镜可以与板面垂直放置,有条件的可购买投影放大仪。
程序:
1)准备测试板:用肉眼来选择测试区域,并将其划分为0.500"长的直线或曲线区域,并将之编号。
2)测试的评估:检查每0.500"曲线区域的宽度,并记录下结果。象孤立的缺口或突起的缺点,虽然可以接受,但是必须被标识与测量。在0.500"区域,应测量其低点与高点之间的距离
3)计算:并行边的导线的平均宽度,应是各边最高点与最低点的中间点得宽度,测量应该在每个区域取三个测量结果的平均值。
panda-liu 2004-01-19 22:20
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0044.htm
panda-liu 2004-01-19 22:21
印制电路板所采用的各种类型的油墨都有很多性能,其中重要的就是油墨的粘性、触变性和精细度。这些物理特性,需要知道以提高运用油墨的能力。
一.油墨的特性
1.粘性和触变性
在印制电路板制造过程中,网印是必不可缺的重要工序之一。为要获得图像复制的保真度,要求油墨必须具有良好的粘性和适宜的触变性。所谓粘度就是液体的内摩擦,表示在外力的作用下,使一层液体在另一层液体上滑动,内层液体所施加的摩擦力。稠的液体内层滑动遇到的机械阻力较大,较稀的液体阻力较小。粘度测定的单位是泊。特别应指出的温度对粘度有明显的影响。
触变性是液体的一种物理特性,即在搅拌状态下其粘度下降,待静置后又很快恢复其原来粘度的特性。通过搅拌,触变性的作用持续很长时间,足以使其内部结构重新构成。要达到高质量的网印效果,油墨的触变性是十分重要的。特别是在刮板过程中,油墨被搅动,进而使其液态化。这一作用加快油墨通过网孔的速度,促进原来网线分开的油墨均匀地连成一体。一旦刮板停止运动,油墨回到静止状态,其粘度就又很快地恢复到原来的所要求的数据。
2.精细度:
颜料和矿物质填料一般呈固态,经过精细的研磨,其颗粒尺寸不超过4/5微米,并以固状形式形成均质化的流动状态。所以,要求油墨具有精细度是非常重要的。
二.油墨的使用注意事项
根据多数厂家的油墨使用的实际经验,使用油墨时必须按照下述规定参考执行:
1.在任何情况下,油墨的温度必须保持在20-25℃以下,温度变化不能太大,否则会影响到油墨的粘度和网印质量及效果。
特别当油墨在户外存放或在不同温度下存放时,再使用前就必须将其放在环境温度下适应几天或使油墨桶内达到合适的使作温度。这是因为使用冷油墨会引起网印故障,造成不必要的麻烦。因此,要保持油墨的质量,最好存放在或贮存在常温的工艺条件下。
2.使用前必须充分地和仔细地对油墨进行手工或机械搅拌均匀。如果油墨中进入空气,使用时要静置一段时间。如果需要进行稀释,首先要充分进行混合,然后再检测其粘度。用后必须立即把墨桶封好。同时决不要将网版上油墨放回到油墨桶内与未用过的油墨混在一起。
3.最好采用相互适应的清洗剂进行清网,而且要非常彻底又干净。再进行清洗时,最好采用干净的溶剂。
4.油墨进行干燥时,必须具备有良好排气系统的装置内进行。
5.要保持作业条件应符合工艺技术要求的作业埸地进行网印作业。
panda-liu 2004-01-19 22:22
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0046.htm
panda-liu 2004-01-19 22:23
二次二铜厚度不均是自然现象,因为第二次镀铜时本身曝露的铜面分布不均匀,因此局部电流密度也极不同,差异愈大,厚度愈会不均匀,一般的解决方法是降低电流密度,这样可有部份改善,其次电镀槽的设计及内部隔板的设计修正都有均匀度改善的空间,实际的问题相当复杂,需根据实际情况分析,并不是三言两语所能够清楚描述,其中线路板设计也有很大的影响,线路面积分布均匀的电镀铜厚度会均匀一些,一般您可找有经验的供货商和您合作来做改善,夹膜的问题主要来自于电镀时厚度不均,导致部份或全部镀层高于膜,您可以考虑用较厚的干膜或者找药水商提供特殊的去膜液,都有可能排除您夹膜的困难,其根本是在工艺控制,使镀层均匀。
另外,何为二铜?PCB加工中电镀一般分为两次电镀,一次是PTH的整板电镀,就是铜板上还没有制作线路。这个叫做一铜,也叫做整板电镀。 二铜是指一铜后制作后,产生了线路图像再进行一次电镀铜和铅锡的过程。也叫做图形电镀。 这在台湾的一些PCB厂很正常的工艺,有些PCB厂采用DES的,是在PTH后直接电镀铜加厚再制作线路然后用DES一次腐蚀成型。
panda-liu 2004-01-19 22:24
方法一:将板放入1%甲基紫酒精水溶液或1-2%硫化钠或硫化钾溶液内,若没有颜色改变则说明有余胶。
方法二:显影后的板经过清洁、微蚀粗化及稀酸处理后,放入5%重量比氯化铜溶液内处理30秒,并轻微摇动及用海绵细擦板面,再 进行水洗、吹干后目视检查。若显影正常的板面,有一层灰黑色氧化层;若铜面有余胶,则保持光亮铜的颜色。
panda-liu 2004-01-19 22:36
浅论印制板阻焊显影
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0050.htm
印制电路板镀槽溶液的控制
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0051.htm
电镀铜中氯离子消耗过大原因分析
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0052.htm
印制板外形加工技术
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0053.htm
何谓反转铜箔基板
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0054.htm
区分菲林(底片)的母片、工作片、正负片及药膜面
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0055.htm
电镀金溶液的回收工艺
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0056.htm
湿膜和滚涂技术
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0057.htm
半固化片相关的特性及指标
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0058.htm
多层板制作中“粉红圈”(PINK-RING)的产生与解决方法
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为什么PCB要使用高Tg材料
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暗房正负片制作在上的工艺区分
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0062.htm
除胶渣生产线高锰酸钾再生器使用与维护
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0063.htm
PCB线路板抄板方法及步骤
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0064.htm
半固化片的厚度及参数
http://www.dbiso.com/Titileindex/Jishuluntanindex/Jishuluntaninfo/Pcbinfo/Pcbdetail/pcb0065.htm