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              電路板后加工制程涵蓋的范圍

                電路板的后加工制程

                電路板多數以工作尺寸制作到止焊漆作業完畢,之后會進行金屬表面處理、外形加工等后加工程序,以配合組裝所需要的規格,這些都是電路板后加工制程涵蓋的范圍。

                一后加工流程

                為使電路板后續組裝順利,分片、外形加工等尺寸切割處理是必要的工作,而為了獲得好的組裝連結,會對接點表面作出適當的金屬處理。因多數電路板廠都有廣大的客群,因此隨各家需求的不同,后加工程序也可能會有不同結果。蘑反以所示為后加工流程范例。

                完成止焊漆的電路板,會進行接點或端子的金屬表面處理,其后依據組裝需求將工作尺寸電路板切成合適的大小與形狀,再經過清洗或排在較后段的金屬處理、檢驗、包裝出貨。

                二金屬表面處理

                金屬接點及端子的金屬表面處理,主要是為了裝載、連接各種電子元件而作。常見的電路板金屬表面處理如圖1所示.

                現在最普遍用于焊接的焊錫為63/37的共熔錫鉛組成,但由于環保因素未來將禁用含鉛產品,因此有各種替代方案被提出。無鉛焊錫目前所見的方案有Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi、Sn-Cu等,種類雖多但因都為錫膏,在組裝方面似乎物料不是問題。但在電路板的金屬表面處理方面,就無法找出完全兼容的產品。

                圖1所示電路板金屬表面處理

               ?。?)噴錫(HASL-HotAirSolderLeveling)

                電路板完成止焊漆涂布之后,必須將暴露于空氣中的銅面保護起來,在銅面上附著一層焊錫就是其中一種方法。由于一般用于電子焊接的焊錫,熔點大約在200°C以下,若熔成一爐融熔的錫就可以直接用浸泡的方式在銅表面覆上一層焊錫保護膜。而這些銲錫又恰與未來焊接所用的錫組成相當,有利于元件的組裝。但是浸泡的方式,電路板板面的錫沉積量將會過高且未受控制,因此以高壓熱風刮除表面的多余錫量并吹出通孔內的殘錫,以達成保護銅面、孔內壁的目的。

                一般的噴錫處理程序為:脫脂—微蝕—酸洗—干燥—助熔劑涂布—HAL—冷卻—清洗—干燥

                HASL是將電路板浸泡在熔融的焊錫中,在拉出時用風刀將高溫高壓的空氣吹在面板上,以控制焊錫的厚度。由于短時間熱風要將整個板面整平相當困難,因此組裝元件時較細的銅墊會有安裝問題。由于噴錫完的瞬間,錫尚未完全冷卻凝固,因此水平置放一般會有較好的厚度分布。當然水平式噴錫和垂直式噴錫的錫厚度不盡相同,一般的經驗水平噴錫的均勻度又比垂直略好,但水平噴錫機的維護比較麻煩。不久的未來,由于環保議題的無鉛訴求,產生了噴錫制程是否會繼續使用的疑慮,焊錫的選定已成當務之急。

               ?。?)有機保護膜(0SP)注113

                在止焊漆未覆蓋的銅面覆蓋耐熱性的有機保護膜,是另一種金屬表面處理的方式,也有稱此為預助焊劑,因為緊接著的制程是焊接元件。由于新鮮的銅面才有可銲錫性(Solder-ability),如果能以有機析出層保有新鮮的銅面就可以保有后續的銲錫性。其實并非所有的有機保護膜都有助焊性,除了少數的松香系列保護膜外,多數的保護膜只有保護功能。因此在接下來的焊接時,保護膜必須與助焊劑有兼容性。一般而言如果使用有機保護膜,其焊接所使用的助焊劑活性需要略強,較強的助焊劑可以使有機膜在熱環境下分解并使錫與銅底材直接連接。

                現行組裝常有超過一次以上的重熔制程,因此有機膜必須通過一定的耐熱考驗才能勝任。

               ?。?)選擇性焊錫電鍍

                在線路電鍍法制作線路的制程中,可以將焊錫直接電鍍在線路區作為蝕刻阻絕層,蝕刻后先將光阻膜剝離,再作第二次的光阻膜選別將要保留的銲錫區遮蓋,之后以剝錫液將未覆蓋區去除,保留需要銲錫的區域作為焊接之用。此種作法必須在線路電鍍時執行,若線路已形成則失去了導線就無法執行,因此多數仍以噴錫制程制作焊錫涂布。

                多數焊錫電鍍探用的是錫、鉛的氟硼酸鹽電鍍系統,部份使用者采用有機酸電鍍系統,電鍍出的焊錫組成約為錫鉛比60/40。

                為焊接而作的電路必須控制銅墊上的析出量,因此電流密度及分布都必須管制,否則不但厚度會偏離可能組成也會偏離。

               ?。?)鎳/金電鍍

                多層電路板及高密度增層板,在某些應用上會有裸晶組裝、元件組裝混用的現象。近來由于有機封裝板的逐步成長,BGA、PGA、CSP等封裝板會有打金屬線(WireBonding)的需求,這些需要進行bonding的電路板必須進行全板鍍鎳金處理。

                常見的鍍層厚度,鎳大約需要1-5m、金則需要約0.05-0.75m,氨基磺酸鎳鍍液因為鍍層應力少而被大量探用。

                一般用于鍍金手指的鍍金系統并不適用于打線鍍金,有金屬系統添加劑的鍍液都會使鍍層成為硬質。硬質金在連接器應用方面有良好的耐磨性,軟質金與純金相近,較適合用于打線。由于是使用電鍍析出,因此電鍍區必須與電極有接線導通,再在電鍍后切斷。由于殘線在電路板內具有天線效果,部分廠商在電鍍前以光阻將連線阻絕,電鍍后將光阻剝除并將接腳蝕除,因而有所謂的回蝕(EtchBack)制程,這與早期美國軍方所談的除膠渣EtchBack不是同一件事。

                制作化學鎳/金^16時并不須要使用電流,所以無須線路連通,對電路板制作的彈性大幅提升因此受到重視。多數廠商進行化學鎳制程.時,是以次磷酸鹽為還原劑,觸媒與化學銅系統類似。由于探用磷酸鹽系統還原劑,析出的鎳會有磷共析的現象,而磷含量會影響鍍層的物性,因此共析量必須加以控制。

                化學金析出基本上分為置換金系統及還原金系統兩種,現在大部分所使用者為置換的化學金,所能制作的金厚度約為0.05-0.1m或此數值以下的薄鍍層。厚鍍層的應用仍以還原金較適合,部分的應用達到0.5m。進行金置換時由于與鎳面有離子交換所以會生成針孔,但還原金是使用觸媒析出故較無此現象?;瘜W鍍金溶液多為氰基系統,由于此類物質會傷害止焊漆有機層,某些廠商正努力于開發亞硫酸金系統.

                對于封裝板使用打金線組裝的應用而言,會要求高純度且厚度較厚的金鑛層,至于以焊接為主或打鋁線的產品應用而言,則會要求較低的鍍金厚度。

                三機械加工

                電路板為符合最終組裝需求,必須成型及機械加工外形尺寸,而電路板加工自由度高可以適應多種需求。為了組裝效率問題,組裝作業會在許多單一電路板整合在一起的狀況下先行組裝。在零件的組裝測試后,再進行分割單片的工作。為了使后續分割容易,電路板常作折斷V形槽加工、折斷孔鉆孔加工等,以使組裝后處理容易。對產品外觀要求較嚴的產品,切割會采用銑床(Router)作外框加工,對較不嚴格的產品也有使用沖床加工的模式。此階段同時會進行組裝工具孔的制作,部分過大的非電鍍通孔也可在此加工。至于界面卡產品,由于時常插拔因此為使操作順利會進行倒角修整.

                進行完整體機械加工后,電路板面會有不少的粉屑必須去除,因此必須進行最終的清洗動作以除切削粉或加工時的污物,干燥后再經過出貨檢查的作業即為成品。

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