發(fā)生過的速度.doc

1.1 PCB扮演的角色 PCB的功能為提供完成第一層級構(gòu)裝的組件與其它必須的電子電路零件接 合的基地，以組成一個具特定功能的模塊或成品。所以PCB在整個電子產(chǎn) 品中，扮演了整合連結(jié)總其成所有功能的角色，也因此時常電子產(chǎn)品功能故 障時，最先被質(zhì)疑往往就是PCB。圖1.1是電子構(gòu)裝層級區(qū)分示意。 1.2 PCB的演變 1.早于1903年Mr. Albert Hanson首創(chuàng)利用線路(Circuit)觀念應用于電話交換機系統(tǒng)。它是用金屬箔予以切割成線路導體，將之黏著于石蠟紙上，上面同樣貼上一層石蠟紙，成了現(xiàn)今PCB的機構(gòu)雛型。見圖1.2 2. 至1936年，Dr Paul Eisner真正發(fā)明了PCB的制作技術，也發(fā)表多項專利。而今日之print-etch(photoimage transfer)的技術，就是沿襲其發(fā)明而來的。 1.3 PCB種類及制法 在材料、層次、制程上的多樣化以適 合 不同的電子產(chǎn)品及其特殊需求。 以下就歸納一些通用的區(qū)別辦法，來簡單介紹PCB的分類以及它的制造方 法。 1.3.1 PCB種類 A. 以材質(zhì)分 a. 有機材質(zhì) 酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆屬之。 b. 無機材質(zhì) 鋁、Copper-invar-copper、ceramic等皆屬之。主要取其散熱功能 B. 以成品軟硬區(qū)分 a. 硬板 Rigid PCB b.軟板 Flexible PCB 見圖1.3 c.軟硬板 Rigid-Flex PCB 見圖1.4 C. 以結(jié)構(gòu)分 D. 依用途分：通信/耗用性電子/軍用/計算機/半導體/電測板,見圖1.8 BGA. 另有一種射出成型的立體PCB，因使用少，不在此介紹。 1.3.2制造方法介紹 A. 減除法，其流程見圖1.9 B. 加成法，又可分半加成與全加成法，見圖1.10 1.11 C. 尚有其它因應IC封裝的變革延伸而出的一些先進制程，本光盤僅提及但不詳加介紹，因有許多尚屬機密也不易取得，或者成熟度尚不夠。 本光盤以傳統(tǒng)負片多層板的制程為主軸，深入淺出的介紹各個制程，再輔以先進技術的觀念來探討未來的PCB走勢。 2.3.1客戶必須提供的數(shù)據(jù)： 電子廠或裝配工廠，委托PCB SHOP生產(chǎn)空板（Bare Board）時，必須提供下列數(shù)據(jù)以供制作。見表料號數(shù)據(jù)表-供制前設計使用. 上表數(shù)據(jù)是必備項目，有時客戶會提供一片樣品, 一份零件圖，一份保證書（保證制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物質(zhì)）等。這些額外數(shù)據(jù)，廠商須自行判斷其重要性，以免誤了商機。 2.3.2 .資料審查 面對這么多的數(shù)據(jù)，制前設計工程師接下來所要進行的工作程序與重點，如下所述。 A. 審查客戶的產(chǎn)品規(guī)格，是否廠內(nèi)制程能力可及，審查項目見承接料號制程能力檢查表. B.原物料需求（BOM-Bill of Material） 根據(jù)上述資料審查分析后，由BOM的展開，來決定原物料的廠牌、種類及規(guī)格。主要的原物料包括了：基板（Laminate）、膠片（Prepreg）、銅箔（Copper foil）、防焊油墨（Solder Mask）、文字油墨（Legend）等。另外客戶對于Finish的規(guī)定,將影響流程的選擇,當然會有不同的物料需求與規(guī)格，例如：軟、硬金、噴钖、OSP等。 表歸納客戶規(guī)范中，可能影響原物料選擇的因素。 C. 上述乃屬新數(shù)據(jù)的審查, 審查完畢進行樣品的制作.若是舊數(shù)據(jù),則須Check有無戶ECO (Engineering Change Order) ,然后再進行審查. D.排版 排版的尺寸選擇將影響該料號的獲利率。因為基板是主要原料成本（排版最佳化，可減少板材浪費）；而適當排版可提高生產(chǎn)力并降低不良率。 有些工廠認為固定某些工作尺寸可以符合最大生產(chǎn)力，但原物料成本增加很多.下列是一些考慮的方向： 一般制作成本，直、間接原物料約占總成本3060%，包含了基板、膠片、銅箔、防焊、干膜、鉆頭、重金屬（銅、钖、鉛），化學耗品等。而這些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰當與否有關系。大部份電子廠做線路Layout時，會做連片設計，以使裝配時能有最高的生產(chǎn)力。因此，PCB工廠之制前設計人員，應和客戶密切溝通，以使連片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL時可有最佳的利用率。要計算最恰當?shù)呐虐妫毧紤]以下幾個因素。 a.基材裁切最少刀數(shù)與最大使用率（裁切方式與磨邊處理須考慮進去）。 b.銅箔、膠片與干膜的使用尺寸與工作PANEL的尺寸須搭配良好，以免浪費。 c.連片時，piece間最小尺寸，以及板邊留做工具或?qū)ξ幌到y(tǒng)的最小尺寸。 d.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作區(qū)尺寸. e.不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版間距須較大且有方向的考慮，其測試治具或測試次序規(guī)定也不一樣。 較大工作尺寸，可以符合較大生產(chǎn)力，但原物料成本增加很多,而且設備制程能力亦需提升，如何取得一個平衡點，設計的準則與工程師的經(jīng)驗是相當重要的。 2.3.3 著手設計 所有數(shù)據(jù)檢核齊全后，開始分工設計： A. 流程的決定(Flow Chart) 由數(shù)據(jù)審查的分析確認后，設計工程師就要決定最適切的流程步驟。 傳統(tǒng)多層板的制作流程可分作兩個部分:內(nèi)層制作和外層制作.以下圖標幾種代 表性流程供參考.見圖2.3 與 圖2.4 B. CAD/CAM作業(yè) a. 將Gerber Data 輸入所使用的CAM系統(tǒng)，此時須將apertures和shapes定義好。目前，己有很多PCB CAM系統(tǒng)可接受IPC-350的格式。部份CAM系統(tǒng)可產(chǎn)生外型NC Routing 檔，不過一般PCB Layout設計軟件并不會產(chǎn)生此文件。 有部份專業(yè)軟件或獨立或配合NC Router,可設定參數(shù)直接輸出程序. Shapes 種類有圓、正方、長方,亦有較復雜形狀，如內(nèi)層之thermal pad等。著手設計時，Aperture code和shapes的關連要先定義清楚，否則無法進行后面一系列的設計。 b. 設計時的Check list 依據(jù)check list審查后，當可知道該制作料號可能的良率以及成本的預估。 c. Working Panel排版注意事項： PCB Layout工程師在設計時，為協(xié)助提醒或注意某些事項，會做一些輔助的記號做參考，所以必須在進入排版前，將之去除。下表列舉數(shù)個項目，及其影響。 排版的尺寸選擇將影響該料號的獲利率。因為基板是主要原料成本（排版最佳化，可減少板材浪費）；而適當排版可提高生產(chǎn)力并降低不良率。 有些工廠認為固定某些工作尺寸可以符合最大生產(chǎn)力，但原物料成本增加很多.下列是一些考慮的方向： 一般制作成本，直、間接原物料約占總成本3060%，包含了基板、膠片、銅箔、防焊、干膜、鉆頭、重金屬（銅、钖、鉛、金），化學耗品等。而這些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰當與否有關系。大部份電子廠做線路Layout時，會做連片設計，以使裝配時能有最高的生產(chǎn)力。因此，PCB工廠之制前設計人員，應和客戶密切溝通，以使連片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL時可有最佳的利用率。要計算最恰當?shù)呐虐?，須考慮以下幾個因素。 1.基材裁切最少刀數(shù)與最大使用率（裁切方式與磨邊處理須考慮進去）。 2.銅箔、膠片與干膜的使用尺寸與工作PANEL的尺寸須搭配良好，以免浪費。 3.連片時，piece間最小尺寸，以及板邊留做工具或?qū)ξ幌到y(tǒng)的最小尺寸。 4.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作區(qū)尺寸. 5不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版間距須較大且有方向的考慮，其測試治具或測試次序規(guī)定也不一樣。 較大工作尺寸，可以符合較大生產(chǎn)力，但原物料成本增加很多,而且設備制程能力亦需提升，如何取得一個平衡點，設計的準則與工程師的經(jīng)驗是相當重要的。 進行working Panel的排版過程中，尚須考慮下列事項，以使制程順暢，表排版注意事項 。 d. 底片與程序： 底片Artwork 在CAM系統(tǒng)編輯排版完成后，配合D-Code檔案，而由雷射繪圖機（Laser Plotter）繪出底片。所須繪制的底片有內(nèi)外層之線路，外層之防焊，以及文字底片。 由于線路密度愈來愈高，容差要求越來越嚴謹，因此底片尺寸控制，是目前很多PCB廠的一大課題。表是傳統(tǒng)底片與玻璃底片的比較表。玻璃底片使用比例已有提高趨勢。而底片制造商亦積極研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。例如干式做法的鉍金屬底片. 一般在保存以及使用傳統(tǒng)底片應注意事項如下： 1.環(huán)境的溫度與相對溫度的控制 2.全新底片取出使用的前置適應時間 3.取用、傳遞以及保存方式 4.置放或操作區(qū)域的清潔度 程序 含一,二次孔鉆孔程序，以及外形Routing程序其中NC Routing程序一般須另行處理 e. DFMDesign for manufacturing .Pcb lay-out 工程師大半不太了解，PCB制作流程以及各制程需要注意的事項，所以在Lay-out線路時，僅考慮電性、邏輯、尺寸等，而甚少顧及其它。PCB制前設計工程師因此必須從生產(chǎn)力，良率等考慮而修正一些線路特性，如圓形接線PAD修正成淚滴狀，見圖2.5,為的是制程中PAD一孔對位不準時，尚能維持最小的墊環(huán)寬度。 但是制前工