PCB的特殊加工制程.docx

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PCB的特殊加工制程

PCB的特殊加工制程

　线路板PCB加工专门制程作为在PCB行业领域的人士来讲，关于PCB抄板，PCB设计有关制程必须得熟练，通过本公司专业PCB抄板人士的分析于总结，我们专业的PCB抄板专家得出以下线路板PCB加工的专门制程，期望能对PCB行业的人士有所关心。

　　AdditiveProcess加成法

　　指非导体的基板表面，在另加阻剂的协助下，以化学铜层进行局部导体线路的直截了当生长制程（详见电路板信息杂志第47期P.62）。

PCB抄板所用的加成法又可分为全加成、半加成及部份加成等不同方式。

　　Backpanels，Backplanes支撑板

　　是一种厚度较厚（如0.093“,0.125”）的电路板，专门用以插接联络其它的板子。

其做法是先插入多脚连接器（Connector）在紧迫的通孔中，但并不焊锡，而在连接器穿过板子的各导针上，再以绕线方式逐一接线。

连接器上又可另行插入一样的PCB抄板。

由于这种专门的板子，其通孔不能焊锡，而是让孔壁与导针直截了当卡紧使用，故其品质及孔径要求都专门严格，其订单量又不是专门多，一样电路板厂都不愿也不易接这种订单，在美国几乎成了一种高品级的专门行业。

　　BuildUpProcess　增层法制程

　　这是一种全新领域的薄形多层板做法，最早启蒙是源自IBM的SLC制程，系于其日本的Yasu工厂1989年开始试产的，该法是以传统双面板为基础，自两外板面先全面涂布液态感光前质如Probmer52，经半硬化与感光解像后，做出与下一底层相通的浅形“感光导孔”（Photo-Via），再进行化学铜与电镀铜的全面增加导体层，又经线路成像与蚀刻后，可得到新式导线及与底层互连的埋孔或盲孔。

如此反复加层将可得到所需层数的多层板。

此法不但可免除成本昂贵的机械钻孔费用，而且其孔径更可缩小至10mil以下。

过去5～6年间，各类打破传统改采逐次增层的多层板技术，在美日欧业者持续推动之下，使得此等BuildUpProcess声名大噪，已有产品上市者亦达十余种之多。

除上述“感光成孔”外；尚有去除孔位铜皮后，针对有机板材的碱性化学品咬孔、雷射烧孔（LaserAblation）、以及电浆蚀孔（PlasmaEtching）等不同“成孔”途径。

而且也可另采半硬化树脂涂布的新式“背胶铜箔”（ResinCoatedCopperFoil），利用逐次压合方式（SequentialLamination）做成更细更密又小又薄的多层板。

日后多样化的个人电子产品，将成为这种真正轻薄短小多层板的天下。

　　Cermet陶金将陶瓷粉末与金属粉末混合，再加入黏接剂做为种涂料，可在电路板面（或内层上）以厚膜或薄膜的印刷方式，做为“电阻器”的布着安置，以代替组装时的外加电阻器。

　　Co-Firing共烧

　　是瓷质混成PCB电路板（Hybrid）的一个制程，将小型板面上已印刷各式贵金属厚膜糊（ThickFilmPaste）的线路，置于高温中烧制。

使厚膜糊中的各种有机载体被烧掉，而留下贵金属导体的线路，以做为互连的导线。

　　Crossover越交，搭交板面纵横两条导线之立体交叉，交点落差之间填充有绝缘介质者称之。

一样单面板绿漆表面另加碳膜跳线，或增层法之上下面布线均属此等“越交”。

　　DiscreateWiringBoard散线PCB电路板，复线板

　　即Multi-WiringBoard的另一讲法，是以圆形的漆包线在板面贴附并加通孔而成。

此种复线板在高频传输线方面的性能，比一样PCB经蚀刻而成的扁方形线路更好。

　　DYCOstrate电浆蚀孔增层法

　　是位于瑞士苏黎士的一家Dyconex公司所开发的BuildupProcess。

系将板面各孔位处的铜箔先行蚀除，再置于密闭真空环境中，并充入CF4、N2、O2，使在高电压下进行电离形成活性极高的电浆（Plasma），用以蚀穿孔位之基材，而显现微小导孔（10mil以下）的专利方法，其商业制程称为DYCOstrate。

　　Electro-DepositedPhotoresist电着光阻，电泳光阻

　　是一种新式的“感光阻剂”施工法，原用于外形复杂金属物品的“电着漆”方面，最近才引进到“光阻”的应用上。

系采电镀方式将感旋光性带电树脂带电胶体粒子，平均的镀在PCB电路板铜面上，当成抗蚀刻的阻剂。

目前已在内层板直截了当蚀铜制程中开始量产使用。

此种ED光阻按操作方法不同，可分不放置在阳极或阴极的施工法，称为“阳极式电着光阻”及“阴极式电着光阻”。

又可按其感光原理不同而有“感光聚合”（负性工作NegativeWorking）及“感光分解”（正性工作PositiveWorking）等两型。

目前负型工作的ED光阻差不多商业化，但只能当做平面性阻剂，通孔中因感光因难故尚无法用于外层板的影像转移。

至于能够用做外层板光阻剂的“正型ED”（因属感光分解之皮膜，故孔壁上虽感光不足但并无阻碍），目前日本业者仍正在加紧努力，期望能够展开商业化量产用途，使细线路的制作比较容易达成。

此词亦称为“电泳光阻”（ElectrothoreticPhotoresist）。

　　FlushConductor嵌入式线路，贴平式导体

　　是一外表全面平坦，而将所有导体线路都压入板材之中的专门PCB抄板电路板。

其单面板的做法是在半硬化（SemiCured）的基材板上，先以影像转移法把板面部份铜箔蚀去而得到线路。

再以高温高压方式将板面线路压入半硬化的板材之中，同时可完成板材树脂的硬化作业，成为线路缩入表面内而呈全部平坦的电路板。

通常这种板子已缩入的线路表面上，还需要再微蚀掉一层薄铜层，以便另镀0.3mil的镍层，及20微寸的铑层，或10微寸的金层，使在执行滑动接触时，其接触电阻得以更低，也更容易滑动。

但此法郄不宜做PTH，以防压入时将通孔挤破，且这种板子要达到表面完全平滑并不容易，也不能在高温中使用，以防树脂膨胀后再将线路顶出表面来。

此种技术又称为EtchandPush法，其完工的板子称为Flush-BondedBoard，可用于RotarySwitch及WipingContacts等专门用途。

　　Frit玻璃熔料在厚膜糊（PolyThickFilm，PTF）印膏中，除贵金属化学品外，尚需加入玻璃粉类，以便在高温焚熔中发挥凝聚与附着成效，使空白陶瓷基板上的印膏，能形成牢固的贵金属电路系统。

　　Fully-AdditiveProcess全加成法

　　是在完全绝缘的板材面上，以无电沉积金属法（绝大多数是化学铜），生长出选择性电路的做法，称之为“全加成法”。

另有一种不太正确的讲法是“FullyElectroless”法。

　　HybridIntegratedCircuit混成电路

　　是一种在小型瓷质薄基板上，以印刷方式施加贵金属导电油墨之线路，再经高温将油墨中的有机物烧走，而在板面留下导体线路，并可进行表面黏装零件的焊接。

是一种介乎印刷电路板与半导体集成电路器之间，属于厚膜技术的电路载体。

早期曾用于军事或高频用途，近年来由于价格甚贵且军用日减，且不易自动化生产，再加上电路板的日趋小型化周密化之下，已使得此种Hybrid的成长大大不如早年。

　　Interposer互连导电物

　　指绝缘物体所承载之任何两层导体间，其待导通处经加填某些导电类填充物而得以导通者，均称为Interposer。

如多层板之裸孔中，若填充银膏或铜膏等代替正统铜孔壁者，或垂直单向导电胶层等物料，均属此类Interposer。

　　LaserDirectImaging，LDI雷射直截了当成像

　　是将已压附干膜的板子，不再用底片曝光以进行影像转移，而代以运算机指挥激光束，直截了当在干膜上进行快速扫瞄式的感光成像。

由于所发出的是单束能量集中的平行光，故可使显像后的干膜侧壁更为垂直。

但因此法只能对每片板子单独作业，故量产速度远不如使用底片及传统曝光来的快。

LDI每小时只能生产30片中型面积的板子，因而只能在雏型打样或高单价的板类中偶有显现。

由于先天性的成本高居不下，故专门难在业界中推广。

　　LaserMaching雷射加工法

　　电子工业中有许多周密的加工，例如切割、钻孔、焊接、熔接等，亦可用雷射光的能量去进行，谓之雷射加工法。

所谓LASER是指“LightAmplificationStimulatedEmissionofRadiation”的缩写，大陆业界译为“激光”为其意译，似较音译更为切题。

Laser是在1959年由美国物理学家T.H.Maiman,利用单束光射到红宝石上而产生雷射光，多年来的研究已制造一种全新的加工方式。

除了在电子工业外，尚可用于医疗及军事等方面。

　　MicroWireBoard微封线（封包线）板

　　贴附在板面上的圆截面漆包线（胶封线），经制做PTH完成层间互连的专门电路板，业界俗称为MultiwireBoard“复线板”，当布线密度甚大（160～250in/in2），而线径甚小（25mil以下）者，又称为微封线路板。

　　MouldedCircuit模造立体电路板

　　利用立体模具，以射出成型法（InjectionMoulding）或转型法，完成立体电路板之制程，称为Mouldedcircuit或MouldedInterconnectionCircuit。

左图即为两次射出所完成MIC的示意图。

　　MultiwiringBoard（orDiscreteWiringBoard）复线板

　　是指用极细的漆包线，直截了当在无铜箔的板面上进行立体交叉布线，再经涂胶固定及钻孔与镀孔后，所得到的多层互连电路板，称之为“复线板”。

此系美商PCK公司所开发，目前日商日立公司仍在生产。

此种MWB可节约设计的时刻，适用于复杂线路的少量机种（电路板信息杂志第60期有专文介绍）。

　　NobleMetalPaste贵金属印膏

　　是厚膜电路印刷用的导电印膏。

当其以网版法印在瓷质的基板上，再以高温将其中有机载体烧走，即显现固着的贵金属线路。

此种印膏所加入的导电金属粉粒必须要为贵金属才行，以幸免在高温中形成氧化物。

商品中所使用者有金、铂、铑、钯或其它等贵金属。

　　PadsOnlyBoard唯垫板

　　早期通孔插装时代，某些高可靠度多层板为保证焊锡性与线路安全起见，特只将通孔与焊环留在板外，而将互连的线路藏入下一内层上。

此种多出两层的板类将不印防焊绿漆，在外观上专门讲究，品检极为严格。

目前由于布线密度增大，许多便携式电子产品（如老大大手机），其电路板面只留下SMT焊垫或少许线路，而将互连的众多密线埋入内层，其层间也改采高难度的盲孔或“盖盲孔”（PadsOnHole），做为互连以减少全通孔对接地与电压大铜面的破坏，此种SMT密装板也属唯垫板类。

　　PolymerThickFilm（PTF）厚膜糊

　　指陶瓷基材厚膜电路板，所用以制造线路的贵金属印膏，或形成印刷式电阻膜之印膏而言，其制程有网版印刷及后续高温焚化。

将有机载体烧走后，即显现牢固附着的线路系统，此种板类通称为混合电路板（HybridCircuits）。

　　Semi-AdditiveProcess半加成制程

　　是指在绝缘的底材面上，以化学铜方式将所需的线路先直截了当生长出来，然后再改用电镀铜方式连续加厚，称为“半加成”的制程。

若全部线路厚度都采纳化学铜法时，则称为“全加成”制程。

注意上述之定义是出自1992.7.发行之最新规范IPC-T-50E，与原有的IPC-T-50D（1988.11）在文字上已有所不同。

早期之“D版”与业界一样讲法，差不多上指在非导体的裸基材上，或在已有薄铜箔（Thinfoil如1/4oz或1/8oz者）的基板上。

先备妥负阻剂之影像转移，再以化学铜或电镀铜法将所需之线路予以加厚。

新的50E并未提到薄铜皮的字眼，两讲法之间的差距颇大，读者在观念上看起来也应跟着时代进步才是。

　　SubstractiveProcess减成法

　　是指将基板表面局部无用的铜箔减除掉，达成电路板的做法称为“减成法”，是多年来电路板的主流。

与另一种在无铜的底材板上，直截了当加镀铜质导体线路的“加成法”恰好相反。

　　ThickFilmCircuit厚膜电路

　　是以网版印刷方式将含有贵金属成份的“厚膜糊”（PTFPolymerThickFilmPaste），在陶瓷基材板上（如三氧化二铝）印出所需的线路后，再进行高温烧制（Firing），使成为具有金属导体的线路系统，谓之“厚膜电路”。

是属于小型“混成电路”板（HybridCircuit）的一种。

单面PCB上的“银跳线”（SilverPasteJumper）也属于厚膜印刷，但却不需高温烧制。

在各式基材板表面所印着的线路，其厚度必须在0.1mm[4mil]以上者才称为“厚膜”线路，有关此种“电路系统”的制作技术，则称为“厚膜技术”。

　　ThinFilmTechnology薄膜技术

　　指基材上所附着的导体及互联机路，凡其厚度在0.1mm[4mil]以下，可采真空蒸着法（VacuumEvaporation）、热裂解涂装法（PyrolyticCoating）、阴极溅射法（CathodicSputtering）、化学蒸镀法（ChemicalVaporDeposition）、电镀、阳极处理等所制作者，称之为“薄膜技术”。

有用产品类有ThinFilmHybridCircuit及ThinFilmIntegratedCircuit等。

　　TransferLaminatiedCircuit转压式线路

　　是一种新式的电路板生产法，系利用一种93mil厚已处理光滑的不锈钢板，先做负片干膜的图形转移，再进行线路的高速镀铜。

经剥去干膜后，即可将有线路的不锈钢板表面，于高温中压合于半硬化的胶片上。

再将不锈钢板拆离后，即可得到表面平坦线路埋入式的电路板了。

其后续尚可钻孔及镀孔以得到层间的互连。

CC-4Coppercomplexer4;是美国PCK公司所开发在专门无铜箔基板上的全加成法（详见电路板信息杂志第47期有专文介绍）EDElectro-DepositedPhotoresist;电着光阻IVHInterstitialViaHole;局部层间导通孔（指埋通孔与盲通孔等）MLCMultilayerCeramic;小板瓷质多层电路板PIDPhotoimagibleDielectric;感光介质（指用于增层法所涂布的感光板材）PTFPolymerThickFilm;聚合物厚膜电路片（指用厚膜糊印制之薄片电路板）SLCSurfaceLaminarCircuits;表面薄层线路系IBM日本Yasu实验室于1993年6月发表的新技术，是在双面板材的不处以CurtainCoating式绿漆及电镀铜形成数层互连的线路，已无需再对板材钻孔及镀孔。

PCB微通孔制作工艺

微通孔是指孔径小于0.15mm的通孔，它所占面积大约是机械钻孔的1/4。

由因此盲孔，它们仅在要进行线路连接的层间显现，有助于实现较高的互连密度。

微通孔成形利用激光完成，其速度比机械钻孔快得多，同时成本也大大低于后者，它的这些要紧优点使其应用不仅仅局限在最外层线路。

尽管减小现有通孔结构尺寸也可实现高密度互连，但随着设计要求越来越高，PCB成本将持续上升，因此改造现有工艺还不如转

而使用一种全新技术成本来得更低，如使用2+n+2积层结构。

近年来移动通信产品已变得比蜂窝电话复杂得多，如便携式卫星电话、个人智能通信器、电子记事本以及处理视频信号的应用产品等，这些产品的共同点是互连密度专门高而且在高频方面都有专门要求。

它们的线路板表面大部分空间布满了许多小间距元件，在最不处的第一层和第m层（m代表总层数）已差不多上没有什么地点可用于布线，因而只能在内层进行，如第二层和第m-1层。

在1+n+1结构中，这些层中包含一些由机械钻孔形成的较大铜导电环用于和内层相连，可能无法提供足够空间进行高密度布线。

一个解决方法是使第二层和m-1层成为微通孔层，使其在与下一层连接时减小占用面积，如此就能够走线了。

通常的做法是使互连密度尽可能与元件接近，要做到这一点最好是用微通孔层，必要时还应使用多个微通孔层。

第一种2+n+2结构线路板仅使用直截了当与相邻层连接的微通孔，差不多制作方法是将做一个微通孔层的步骤进行重复。

图1是利用交错排列使第一层和第三层通过微通孔连接的示意图。

这种2+n+2结构板使用树脂涂膜铜（RCC）技术生产，专门值得一提的是该方法能保证所有层都具有专门高的共面性。

这种结构还能够有多种形式（如图2）。

生产微通孔的要紧成本在于通孔成形和电镀。

对某些应用而言，能够通过减少这两种工艺的工序降低成本，例如在第二层和第三层或第m-1层和m-2层之间如果没有导通孔，则无需有关的电镀过程，现在可用其它类型的通孔取代微通孔。

也可通过微通孔将PCB的表层与第三层直截了当连接（图2a），通孔1-3将外层与第三层相连，而通孔1-2-3则和第二层相连（图2b），通过这种方法能实现所有需要的互连。

一样来讲，要保证通孔电镀可靠，通孔1-3和通孔1-2-3的孔径必须大于仅在相邻两层间进行连接的通孔。

如果没有通孔2-3，则只能通过第一层实现第二层和第三层的连接，如此会造成第一层空间的白费，最后的总体互连密度会低于图1所显示的情形。

然而没有通孔2-3却有利于在第二层上制作精细的线路，由于仅需对RCC铜箔的基层铜进行蚀刻，因此可做到专门高的图形解析度。

通孔1-3使用保形掩膜工艺生成，先在RCC膜上将铜蚀刻出一个口，然后再用红外激光烧蚀掉树脂，这两种工艺的生产率都专门高。

蚀刻是一个并行过程，激光钻孔仅烧蚀树脂，可使用快速CO2激光。

1-3层通孔还有一些有意思的应用，如该结构里的第二层和第m-1层电位一直保持不变，可作为屏蔽，它们和内

层之间无需任何连接，也就不需要2-3层通孔，如此专门是在对电磁兼容性（EMC）要求严格的场合，可在这些内层上进行布线。

制作1-2-3层通孔时，一样第二层覆铜用UV激光开孔，这种工艺钻孔速度较慢，如果使用保形掩膜工艺，则需要较大的孔环。

图3比较了第一层和第三层连接的几种方法，通常微通孔交错排列是最受欢迎的方式，在专门情形下，孔1-3和孔1-2-3占据较大空间是能够同意的，而使用保形掩膜工艺还会白费更大空间。

微通孔对位

微通孔和微通孔层线路之间的对位是制作多层微通孔电路板的关键。

通常情形下微通孔层依靠其下层电路图进行对位，这种方法可使微通孔焊盘最小而充分利用空间节约带来的好处，但这却是以其它层对位不良为代价。

随着PCB层数增加，偏差将越来越大，但只要没有哪个元件要求必须同时和所有层都对准，这种积存的偏差也可不能造成任何咨询题，因此应尽可能幸免在2+n+2结构中设计穿过所有层的通孔。

这类通孔大多数情形下可利用一系列相互连接的微通孔或者内层机械钻孔替代，如果一定要用，其孔环必须专门大，幸免并列排放的元件阻碍随后制作的积层，使得它无法体现出自身的优势。

如果因对位缘故而不想使用镀通孔，内层通孔可作为一种可靠的替代方法。

它利用机械方式在FR-4内层钻孔，电镀后再用环氧树脂填满。

最简单的做法是在RCC铜箔以真空压制到内层上时，用RCC铜箔上的环氧树脂填充通孔。

此方法成效不错，但它并不是任何时候都适用，对较厚的PCB板而言，RCC铜箔上的环氧树脂显得数量不够，此外专门是在可靠性要求高的PCB板上，用RCC铜箔环氧树脂作为填料不是最好，应选择那些针对可靠性进行过优化的材料。

上述两种情形最好使用塞孔工艺，这种工艺采纳专门的丝印方法填充通孔，固化后将填料与表面磨平再电镀铜。

非覆铜材料夹层

1+n+1结构中还用到一些非覆铜材料，采纳层压或涂布（当它是液态环氧树脂形式时）方式制作。

这些介电材料比较廉价，有专门多优点，如能专门容易地制作微通孔并对其进行电镀，从而缩小微通孔直径等。

它能够用于更薄的铜覆层，有利于制作超细间距电路图，在不久的今后，这些优点也能用于2+n+2的结构中。

它还能够用于混合制板技术，现在第二层和第m-1层用激光RCC技术制作，在这种情形下，使用液态环氧树脂作为最不处第一层和第m层介电层能同时利用两种工艺的优点并对整个系统进行优化。

如果使用RCC技术制作微通孔内层，一样不需要塞孔工艺，同时可达到专门好的共面性；与之相反，使用液态环氧树脂制作的外层能做到更大的图形解析度并进一步缩小微通孔的直径。