【正文】 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 1 PCB 制造流程及說明 一 . PCB 演變 PCB 扮演的角色 PCB的功能為提供完成第一層級構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 品中，扮演了整合連結總其成所有功能的角色，也因此時常電子產品功能故 障時，最先被質疑往往就是 PCB。圖 是電子構裝層級區(qū)分示意。 PCB 的演變 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 的機構雛型。見圖 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 printetch (photo image transfer)的技術，就是沿襲其發(fā)明而來的。 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。 PCB 種類 A. 以材質分 a. 有機材質 酚醛樹脂、玻璃纖維 /環(huán)氧樹脂、 Polyamide、 BT/Epoxy等皆屬之。 b. 無機材質 鋁、 Copper Invercopper、 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 Flexible PCB 見圖 RigidFlex PCB 見圖 C. 以結構分 見圖 見圖 見圖 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 BGA. 另有一種射出成型的立體 PCB， 因使用少 ， 不在此介紹。 制造方法介紹 A. 減除法 ， 其流程見圖 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 2 B. 加成法，又可分半加成與全加成法，見圖 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。 二 .制前準備 臺灣 PCB 產業(yè)屬性，幾乎是以ＯＥＭ，也就是受客戶委托制作空板（ Bare Board）而已，不像美國，很多 PCB Shop 是包括了線路設計，空板制作以及裝配 (Assembly)的 TurnKey業(yè)務。以前，只要客戶提供的原始數據如 Drawing, Artwork, Specification，再以手動翻片、排版、打帶等作業(yè)，即可進行制作，但近年由于電子產品日趨輕薄短小， PCB 的制造面臨了幾個挑戰(zhàn) :（ 1）薄板（ 2）高密度（ 3）高性能（ 4）高速 ( 5 ) 產品周期縮短（ 6）降低成本等。以往以燈桌、筆刀、貼圖及照相機做為制前工具，現(xiàn)在己被計算機、工作軟件及激光繪圖機所取代。過去，以手工排版，或者還需要 MicroModifier 來修正尺寸等費時耗工的作業(yè)，今天只要在 CAM(Computer Aided Manufacturing)工作人員取得客戶的設計資料，可能幾小時內，就可以依設計規(guī)則或 DFM(Design For Manufacturing)自動排版并變化不同的生產條件。同時可以 output 如鉆孔、成型、測試治具等資料。 A Gerber file 這是一個從 PCB CAD軟件輸出的數據文件做為光繪圖語言。 1960年代一家名叫 Gerber Scientific（現(xiàn)在叫 Gerber System）專業(yè)做繪圖機的美國公司所發(fā)展出的格式，爾后二十年，行銷于世界四十多個國家。幾乎所有 CAD 系統(tǒng)的發(fā)展，也都依此格式作其 Output Data，直接輸入繪圖機就可繪出 Drawing或 Film，因此 Gerber Format 成了電子業(yè)界的公認標準。 B. RS274D 是 Gerber Format 的正式名稱，正確稱呼是 EIA STANDARD RS274D(Electronic Industries Association)主要兩大組成： Code：如 G codes, D codes, M codes 等。 data：定義圖像（ imaging） C. RS274X 是 RS274D 的延伸版本，除 RS274D 之 Code 以外，包括 RS274X Parameters，或稱企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 3 整個 extended Gerber format 它以兩個字 母為組合，定義了繪圖過程的一些特性。 D. IPC350 IPC350是 IPC發(fā)展出來的一套 neutral format,可以很容易由 PCB CAD/CAM產生 ,然后依此系統(tǒng) ,PCB SHOP 再產生 NC Drill Program,Netlist,并可直接輸入 Laser Plotter 繪制底片 . E. Laser Plotter 見圖 ,輸入 Gerber format 或 IPC 350 format 以繪制 Artwork F. Aperture List and DCodes 見表 及圖 ,舉一簡單實例來說明兩者關系 , Aperture 的定義亦見圖 ： 客戶必須提供的數據： 電子廠或裝配工廠，委托 PCB SHOP 生產空板（ Bare Board）時，必須提供下列數據以供制作。見表料號數據表 供制前設計使用 . 上表數據是必備項目，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）等。這些額外數據，廠商須自行判斷其重要性，以免誤了商機。 .資料審查 面對這么多的數據，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. 審查客戶的產品規(guī)格，是否廠內制程能力可及，審查項目見承接料號制程能力檢查表 . （ BOMBill of Material） 根據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。 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 4 C. 上述乃屬新數據的審查 , 審查完畢進行樣品的制作 .若是舊資料 ,則須 Check有無戶ECO (Engineering Change Order) .再進行審查 . 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 30~60%，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。要計算最恰當的排版，須考慮以下幾個因素。 （裁 切方式與磨邊處理須考慮進去）。 、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。 ， piece 間最小尺寸，以及板邊留做工具或對位系統(tǒng)的最小尺寸。 . ，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量，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 驗是相當重要的。 著手設計 所有數據檢核齊全后，開始分工設計： A. 流程的決定 (Flow Chart) 由數據審查的分析確認后，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 :內層制作和外層制作 .以下圖標幾種代 表性流程供參考 .見圖 與 圖 B. CAD/CAM 作業(yè) 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 5 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 IPC350的格式。部份 CAM系統(tǒng)可產生外型 NC Routing 檔，不過一般 PCB Layout 設計軟件并不會產生此文件。 有部份專業(yè)軟件或獨立或配合 NC Router,可設定參數直接輸出程序 . Shapes 種類有圓、正方、長方 ,亦有較復雜形狀，如內層之 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 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 30~60%，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。要計算最恰當的排版，須考慮以下幾個因素。 （裁切方式與磨邊處理須考慮進去）。 、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。 ， piece 間最小尺寸，以及板邊留做工具或對位系統(tǒng)的最小尺寸。 . 5 不同產品結構有不同制作流程，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量，其測試治具或測試次序規(guī)定也不一樣。 企業(yè) ()大量管理資料下載 PCB 制造流程及說明 6 較大工作尺寸，可以符合較大生產力，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 DCode 檔案，而由雷射繪圖機（ Laser Plotter）繪出底片。所須繪制的底片有內外層之線路，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： 、傳遞以及保存方式 －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. DFM－ Design for manufacturing .PCB layout 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