PCB生產流程及可制造性設計分享術語定義

覆銅箔層壓板：簡稱覆銅箔板或覆銅板，是制造印制電路板的基板材料（CopperCladLaminates，簡寫為CCL

）。

銅箔（CopperFoil）絕緣層PP（Prepreg）術語定義

半固化片：由樹脂和增強材料組成，做為多層板制作時的黏結絕緣層。又稱之為黏結片或PP片，在受到高溫后會軟化及流動,經過一段軟化流動的時間后,又逐漸吸收能量而發生聚合反應使得黏度增大再真正硬化，起到粘接各層芯板和外層銅箔的作用。

PCB工藝流程

1、單面板工藝流程

下料→鉆孔→圖形轉移→蝕刻→褪膜→阻焊→表面處理→字符→測試→成型→成品檢驗→入庫

2、雙面板工藝流程

下料→鉆孔→沉銅加厚→圖形轉移→圖形電鍍→褪膜→蝕刻→阻焊→表面處理→字符→測試→成型→成品檢驗→入庫3、多層板工藝流程

下料→鉆工具孔→內線圖形轉移→蝕刻→褪膜→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形轉移→圖形電鍍→褪膜→蝕刻→阻焊→表面處理→字符→測試→外型→成品檢驗→入庫PCB工藝流程下料：按照工程設計拼版尺寸大小，將大塊板材（包括覆銅板、半固化片、銅箔等）切割成工件。1.根據尺寸大小選擇和裁剪材料

鉆工具孔：在板料上鉆出后續生產用于定位的工具孔2.鉆工具孔

PCB工藝流程內層圖形轉移：用具有一定抗蝕性能的感光樹脂涂覆或者壓到內層覆銅板上，然后通過光化學反應把電路底版（菲林）上的電路圖形“轉印”到覆銅板上。主要步驟：貼干膜→菲林對位→曝光→顯影貼干膜：將感光材料覆在銅面上。對位：將菲林貼在覆了感光材料的板材上。曝光：通過紫外光照射，使菲林透光區域的感光材料固化。顯影：將未曝光部分的感光材料去掉，留下感光固化的部分。PCB工藝流程3.內層貼干膜

4.根據工具孔對位貼菲林

PCB工藝流程5.曝光

6.顯影

黑化：實質是氧化反應。作用：粗化銅面，增加與樹脂接觸的表面積，增加銅面潤濕性,使樹脂能流入各死角,加強二者之間的附著力。

PCB工藝流程9.銅箔表面黑化處理

黑化前黑化后PCB工藝流程層壓：將銅箔(CopperFoil),PP膠片(Prepreg)與黑化處理(Oxidation)后的內層線路板，通過熱壓的方式壓合成多層板。10.疊板

11.層壓

PCB工藝流程鉆孔：在板料上鉆出客戶要求的孔，孔的位置及大小均需滿足客戶的要求。12.利用工具孔定位，鉆通孔

沉銅：是用化學的方法使鉆孔后的板材孔內沉積上一層導電的金屬銅,并用全板電鍍的方法使金屬層加厚,達到使線路導通并符合電性能要求的目的。沉銅原理：先在基板上沉積鈀離子，然后把鈀離子還原成鈀原子，硫酸銅與甲醛發生氧化還原反應生成銅原子沉積在鈀原子上。PCB工藝流程13.沉銅

PCB工藝流程圖形電鍍：采用電鍍原理在有效線路上電沉積一層金屬，滿足電氣性能要求，或者保護線路。圖形電鍍包括鍍銅、鍍錫、鍍鎳、鍍金。

孔銅加厚

15.圖形電鍍

外層圖形轉移：用具有一定抗蝕性能的感光樹脂涂覆或者壓到外層銅箔上，然后通過光化學反應把電路底版（菲林）上的電路圖形“轉印”到銅箔上。PCB工藝流程阻焊：阻焊也叫防焊漆（Soldermask）。阻焊制作的目的：防焊：留出板上待焊的通孔及其pad，將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時造成的短路,并節省焊錫用量。護板：防止濕氣及各種電解質的侵害使線路氧化而危害電氣性質并防止外來的機械傷害以維持板面良好的絕緣性。絕緣：由于板子愈來愈薄,線寬線距愈來愈細,導體間的絕緣問題日漸顯現,也增加防焊漆絕緣性質的重要性。PCB工藝流程絲印

阻焊

PCB工藝流程表面處理：在PCB裸銅表面涂覆可焊性涂層，達到既對銅表面起到保護作用，又能滿足客戶電氣連接要求。電鍍鎳金、化學鎳金（化金、沉金）、沉錫、沉銀、防氧化處理（OSP）、噴錫、噴純錫等。字符：在PCB板面上按照客戶要求印上字符，作為標記用。測試：對線路通斷的檢查成型：將板銑成客戶最終要求的形狀。成品檢驗入庫PCB的可制造性從字面意思理解是指PCB的可加工、可生產性。實際上是PCB能被批量生產并具備一定的直通率的工藝能力，我們稱之為PCB的可制造性能力。可制造性設計概念PCB的可制造性設計主要包括兩個方面：PCB自身的可制造性，即PCB的設計要符合PCB現有的生產工藝能力。PCB與元器件結合成電子產品的可制造性，即設計并生產出的PCB要能方便的與其他電子元件連接在一起，組合成真實的產品。可制造性設計概念可制造性設計孔設計機械安裝孔

用機械的方法將其他零部件、元器件安裝到印制板上，或者將印制板安裝到部件和整機上的一種孔

元件孔

經過焊接，實現元器件與印制板之間電氣連接的一種孔導通孔

又稱為過孔，是實現不同導電層之間的導線進行電氣連接的一種孔。從結構上可分為三種：過孔、盲孔、埋孔

可制造性設計可制造性設計機械安裝孔PTH機械安裝孔

NPTH機械安裝孔沉孔

可制造性設計如圖所示：T表示沉孔孔徑、t表示通孔孔徑、H表示板厚、a表示沉孔角度、h表示沉孔后殘留深度

可制造性設計機械安裝孔機械安裝孔間距設計要求：孔邊緣到板邊的最小間距S應大于印制板板厚T

任意相鄰的兩個機械安裝孔孔邊緣之間的最小間距D應大于印制板板厚T機械安裝孔的屬性建議：設計時盡可能的設計成NPTH孔，如設計PTH孔會存在如下缺點：金屬殘留，影響精度、焊接上錫，影響拆裝可制造性設計元件孔PTH金屬化孔

焊接孔孔徑比管腳直徑大0.2-0.3MM壓接孔

元件孔直徑與引腳直徑的關系我司PTH金屬化孔的孔徑公差一般控制在+/-0.0762mm(3mil)非金屬化孔控制在+/-0.05mm(2mil)

可制造性設計壓接孔壓接孔孔徑公差一般控制在+/-0.05mm孔徑太小時壓接困難，可能損壞器件或孔孔徑太大時壓接不良，影響導通效果應明確告訴電路板廠家為壓接孔

可制造性設計可制造性設計導通孔PTH金屬化孔孔徑大小一般在0.1-0.6mm導通孔厚徑比為：12:1

H:T≤12:1可制造性設計導通孔之間安全距離的設定導通孔孔邊緣到孔邊緣最小安全距離須保證8MIL以上可制造性設計不同的機械加工方式，板邊孔安全間距的設定可制造性設計焊盤焊盤分為有孔盤和無孔盤。無孔盤也就是表面盤。

可制造性設計焊盤的尺寸設定焊盤尺寸的確定，應考慮鉆孔方式，最小環寬、孔位偏差等因素非金屬化孔的最小環寬0.3mm導通孔的最小環寬為0.0762mm元件孔的最小環寬為0.15mm

可制造性設計導線的布線要求線路形狀應寬度均勻的平直線，當線條拐彎時盡量走45°或圓角，不宜走銳角或直角導線寬度與間距分布均勻，既美觀也便于加工

可制造性設計網格的設定要求線路網格應形狀一致，線路均勻

同一網絡間隔的設定0.076mm(0.003")可制造性設計導線電流計算計算公式(IPC-2221A):I=k△T0.44A0.725其中：I=最大的電流，單位為：Ak=降額常數：導線在內層時取值為0.024

導線在外層時取值為0.048△T=最大溫升，單位為：℃，一般取10℃A=導線截面積，單位為：mil2(導線截面積=導線寬度X銅皮厚度）線寬公差

阻抗板：線寬按+/-10%控制

導線間距與電壓可制造性設計印制導線間的允許工作電壓（QJ3103-99)

可制造性設計阻焊阻焊橋阻焊開窗

可制造性設計阻焊橋設計有阻焊橋

無阻焊橋

可制造性設計阻焊橋局部脫落

鉛錫搭橋

可制造性設計阻焊蓋孔、塞孔、開窗的區別可制造性設計字符最小絲印字符線寬：5mil,字體高度：28mil,字體寬度：18mil最小蝕刻字符線寬：8mil,字體高度：40mil,字體寬度：28mil

可制造性設計表面涂層表面涂層的種類及對比

類型優點缺點用途沉金可焊性好，平整度高，耐氧化

多用于SMT板鍍金耐磨性好，接觸電阻小，導電性高，易金線鍵合金面與阻焊結合力差多用于按鍵、插接件連接區，邦定板噴錫可焊性非常好不符合ROHS，平整性不好多用于保護焊盤可焊性噴純錫可焊性好平整性不好，孔銅易損耗多用于保護焊盤可焊性OSP涂層薄，平整度好，可焊性好貯存周期短

多用于微波或者高頻板沉錫平整度好，可焊性好沉錫藥水對阻焊有攻擊性多用于SMT板沉銀平整度好，電性能良好貯存周期短，容易氧化變色多用于微波或者高頻板可制造性設計涂層的保存期限及注意事項成品使用前應保持內包裝完好并保存在規定的儲存環境中。印制板自生產完成之日起的有效保存期限與表面涂層種類、印制板類別和儲存環境有關，同時有效保存期限還與印制板的結構、內包裝材料種類和印制板組裝時的工藝條件有關。

表面涂（鍍）層種類剛性印制板一般貯存環境良好貯存環境

非真空包裝真空包裝非真空包裝真空包裝熱風整平（有鉛或無鉛）26393652有機可焊性保護膜9171726化學鎳金或電鍍鎳金26523965化學沉錫或化學沉銀9171726印制板自生產完成之日起的有效保存期限單位（周）涂層的保存注意事項可制造性設計考慮到產品工藝和保管條件的差異，印制板拆封后應及時（推薦在24小時內）使用，且建議使用前進行預干燥處理。對于化學沉錫或沉銀產品拆包后建議在12小時內用完，否則須重新包裝。如超過有效保存期限，用戶可進行干燥處理后試用：但重新需對板子的性能進行性能試驗，經檢驗合格后仍可使用。通常保存時間超過3個月在上機貼片前為避免存在受潮的隱患，需進行2小時150度的烘烤。貯存環境：

良好的貯存條件：指溫度小于25度，相對濕度不大于65%，有溫度控制、無腐蝕性氣體的室內環境條件。

一般的貯存條件：指溫度不高于35度，相對濕度不大于75%，無腐蝕性氣體的室內環境條件。

可制造性設計疊層設計工藝可制造性可靠性耐電壓翹曲度特性阻抗成本

可制造性設計耐電壓通常介質厚度的設計不要低于80um，介質太薄可能會出席電擊穿的現象

不同材料的PCB產品，其介質層耐電壓能力情況如下表：

序號介質層材料類型耐電壓能力/(V/mil)1環氧樹脂材料

5002陶瓷材料7003BT材料10004PI材料1000可制造性設計翹曲度層疊結構的對稱性

可制造性設計圖形線路的對稱性

A面和B面的線路圖形面積應盡量接近。當銅面積相差過大時，這種印制板在蝕刻后就很容易翹曲。如果兩面的線路面積相差太大，可在稀的一面加一些獨立的網格，以作平衡可制造性設計芯板兩面銅層厚度的對稱性

疊層結構設計時，內層芯板兩面的銅厚必須保持一致，不建議設計成陰陽銅盲孔方式的對稱性

不對稱對稱疊層結構設計時，減少不對稱盲孔的設計可制造性設計阻抗的設計阻抗：在某一頻率下，某一導體（信號線）對某一參考層（指最近的屏蔽層），必需考慮的該結構對交流電的阻抗，它是阻抗、容抗、感抗…等的總和阻抗控制四要素相互影響的變化關系

1、H=信號層與參考層間介質厚度；厚度↑，阻抗值↑,厚度↓，阻抗↓2、W=走線寬度；線寬↑，阻抗值↓,線寬↓，阻抗↑3、εr=材料的介電常數；介電↑，阻抗值↓,介電↓，阻抗↑4、T=走線厚度。銅厚↑，阻抗值↓,銅厚↓，阻抗↑可制造性設計影響產品制造的阻抗設計因素阻抗線必須有對應的參考平面，且參考平面必須完整；且參考平面的尺寸要比阻抗線的尺寸大20H，H是阻抗線到參考平面的層間厚度不同類型阻抗線應區分標示，當同一層上即有差分阻抗線又有特性阻抗線，不要把差分阻抗線與特性阻抗線的線寬設計為同一種線寬，盡可能的區分開來：如差分阻抗線與特性阻抗線線寬同為5MIL時，則在設計時把差分或特性阻抗線中的一種線寬設計為4.9MIL或5.1MIL,便于區分開來；使用標準銅厚,且成品銅厚不超過2OZ;相鄰層間的走線盡可能的減少平行線，平行走線會產生電感和電容從而產生更大的串擾，造成雜音信號，因此相鄰導線間的走向互相垂直步設或采用階梯斜向45°走線共面阻抗的輻射更低，電場和磁場的耦合干擾更小，優于微帶線可制造性設計過孔本身存在寄生電容和寄生電感，過孔的寄生電容會延長信號上升時間，降低電路的速度，過孔的寄生電感會消弱旁路電容的作用，消弱整個電源系統的濾波效果，因此須減少阻抗線附近的接地PTH過孔設計同樣不合理的焊盤，銅點干擾也能導致阻抗的不連續性，因此須減少阻抗線旁間距很小的焊盤與銅點或銅塊設計

可制造性設計拼版拼版的作用

利于貼裝提高生產效率降低生產成本拼版連接方式

可制造性設計連接方式的對比連接方式特點橋連橋連穩固性好，橋連寬度小，可連結異形板，不易分離，殘余的突點大，多需借用工具進行分板V-CUT易分離，穩固性好，無明顯突點，連結寬度大，一般不可連結異形板郵標孔易于分離，殘余突點較小，穩固性相對橋連方式較弱，連結寬度較大橋連+V-CUT易于分離，幾乎沒有殘留突點，穩固性相對橋連方式弱可制造性設計SMT貼裝尺寸設定可制造性設計常規工藝PCB的尺寸x*y的范圍為：最小x*y=50mm*50mm,最大x*y=460mm*440mm(SMT)當PCB單板尺寸小于上述最小規格時，即要進行拼板處理，拼板后的最佳尺寸范圍為是x=150~300mm,y=100~250mm；陰影部分a區和b區范圍內不可以有焊盤和元件本體存在，即x方向的一對邊必須留出離板邊3mm以上的空間即工藝邊用于貼裝和焊接時PCB的搬送和固定，否則需制作載板治具；

波峰焊接方向：

合理IC方向不合理IC方向可制造性設計盡可能將表面安裝元件放在同一個方向.首選的方向是用來使焊接的融合性能達到更優化.被動元件應互相平行排列IC、排阻等元件其長軸要和焊錫波峰流動的方向（即工藝邊方向）平行.IC、排阻等元件的長軸應該與被動元件互相垂直被動元件的長方向應該與波峰焊時板子的運送方向垂直.可制造性設計基材在短短的四十五年歷史里，印制板的應用中，基材的發展遠遠快于其它方面

FR-4在創新與改革方面都得到很大的發展無鉛Lead-free無鹵素Halogen-free

基材在眾多可考慮的材料特性中，只有為數幾個的參數對線路設計影響較為重要，如下所示：熱膨脹系數（CTE)

玻璃態轉化溫度（Tg溫度)

濕度吸收率分解溫度（TD溫度）材料特性要點

基材熱膨脹會在所有的層面產生。X-Y方向的影響主要有增強材料限制；而Ｚ軸方向是由樹脂材料所限制，往往會比X-Y方向的影響要大。測量到的每度溫度材料膨脹百萬分率(ppm)稱之為熱膨脹系數。

熱膨脹系數

玻璃態轉化溫度

Tg溫度是非晶態聚合物從玻璃脆性狀態轉化為粘流態或高彈態時的溫度

濕度吸收率

絕大部分的有機材料都可以快速吸收水分。設計者必須考慮這方面，因為水分的吸收會改變材料的電氣性能，物理大小，甚至造成裝配的困難。基材分解溫度板材樹脂在加熱升溫過程中，某些聚合不足的小分子、揮發物，以及某些高沸點溶劑等將逐漸逸走，此時樹脂會呈現失重現象，進而造成樹脂基體(Matrix)的多處小裂口。從起初的微裂到逐漸擴大而成為局部分層或外觀可見的爆板。所謂分解溫度，系指增溫中的某種板材樹脂，當其失重到達5%所對應的溫度，即稱之為Td溫度無鉛焊接對PCB基材的影響焊接條件的變化：在無鉛焊接之前，最廣泛采用的是共熔合金SnPb（37%Pb）材料，它具有183℃的低共熔點、優異的機械性能和低廉的成本，但有毒性。而無鉛化焊料Sn-Ag-Cu系等的最低共熔點為217℃，比Sn-Pb系低共熔點高出34℃，這意味著要提高PCB的耐熱性能問題，或者是提高PCB耐熱的高可靠性化問題。PCB使用環境條件的變化：由于PCB迅速走向高密度化和信號傳輸高速化的發展，使PCB使用（操作）溫度（來自高密度化的元、組件的傳熱和PCB本身高密度化的發熱），由過去70℃左右提高到100℃以上，甚至高達130℃以上，也就是說PCB的長期操作溫度成倍增加了，因而，要求PCB具有長期使用（操作）溫度的耐熱高可靠性。無鉛焊接對PCB基材的影響PCB耐熱高可靠性的途徑：從本質上來說，提高PCB耐熱可靠性的途徑有兩大方面：（一）是提高PCB本身的耐熱性；（二）是改善PCB的導熱性能和散熱性能。1）選用高Tg的樹脂基材。高Tg樹脂層壓板基材具有較高的耐熱特性，因而對PCB無鉛化是有利的，這意味著，比常規的PCB的Tg提高多少溫度就可提高PCB的“軟化”溫度2）選用低熱膨脹系數CTE的材料。通常元組件的CTE比PCB板材的CTE值要低，這種CTE的差別，隨著PCB高密度化的焊接點面積的不斷縮小而影響PCB可靠性將越來越大。在隨著PCB無鉛化的過程，兩者的CTE差別會更大，這意味著其熱殘余應力會更大，從而，要求無鉛化PCB用的基材的的CTE進一步減小。3）選用高分解溫度的基材。這是最重要的，無鉛化PCB實驗和應用表明，一味采用高Tg和低CTE基材，但如果樹脂的分解溫度Td低（如≤320℃）的話，耐熱性能也是不能提高與改善的（見表）。應選擇低Tg和高分解溫度Td樹脂組成的基材（LGHD）或高Tg和高Td的樹脂組成的基材（HGHD），才能得到更好的耐熱的PCB可靠性性能。因此，影響無鉛化PCB耐熱可靠性的最重要因素是基材中樹脂的熱分解溫度（Td），只有提高基材中樹脂的熱分解溫度(IPC草案規定TD≥330℃或≥340℃)，才能保證無鉛化PCB的耐熱可靠性問題。基材特性LGLDHGLDLGHDHGHDTG（DSC）℃）140170140175Td（℃）32031035035050∽250℃的Z向膨脹（%）4.403.404.303.15T288（分鐘）4.5210.515四種FR-4材料層壓為2.4mm厚的十層板耐熱性能情況無鉛焊接對PCB基材的影響增強材料………………電子級玻璃織布主樹脂結構……………多環氧次結構…………………改良環氧或非環氧

填充物…………………有機或無機填充固化劑…………………無雙氰胺Non-Dicy

阻燃劑…………………溴TG……140-200°C分解溫度(TD）…………最低340°CZ軸膨脹

Alpha1…………60ppmmaximum Alpha2…………300ppmmaximum 50to260°C…3.5%maximum耐熱性

T260Resistance……30minutesminimumT288Resistance……10minutesminimum無