印制电路板制造技术手册.pdf
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1、印制电路板制造技术手册印制电路板制造技术手册绪论绪论印制电路板制造技术的飞速进展,促使宽敞从事印制电路板制造行业的人们,加快知识更新。为此,就必须把握必要的新知识并与原有有用的科技成为工作必备的参考资料,更好地从事各种类型的科研工作。这本手册确实是使从事高科技行业新生产者尽快地把握与印制电路板制造技术相关的知识,才能更好的明白得和应用印制电路板制造方面的所涉及到的有用技术基础知识,为全面把握印制电路板制造的全过程和所涉及到科学试验提供必要的手段。第一章第一章 溶液浓度运算方法溶液浓度运算方法在印制电路板制造技术,各种溶液占了专门大的比重,对印制电路板的最终产品质量起到关键的作用。不管是选购或者
2、自配都必须进行科学运算。正确的运算才能确保各种溶液的成分在工艺范畴内,对确保产品质量起到重要的作用。依照印制电路板生产的特点,提供六种运算方法供同行选用。1体积比例浓度运算:定义:是指溶质(或浓溶液)体积与溶剂体积之比值。举例:1:5 硫酸溶液确实是一体积浓硫酸与五体积水配制而成。2克升浓度运算:定义:一升溶液里所含溶质的克数。举例:100 克硫酸铜溶于水溶液 10 升,问一升浓度是多少?100/10=10 克/升3重量百分比浓度运算(1)定义:用溶质的重量占全部溶液重理的百分比表示。(2)举例:试求 3 克碳酸钠溶解在 100 克水中所得溶质重量百分比浓度?4克分子浓度运算定义:一升中含 1
3、 克分子溶质的克分子数表示。符号:M、n 表示溶质的克分子数、V 表示溶液的体积。如:1 升中含 1 克分子溶质的溶液,它的克分子浓度为 1M;含 110克分子浓度为 0.1M,依次类推。举例:将 100 克氢氧化钠用水溶解,配成 500 毫升溶液,问这种溶液的克分子浓度是多少?解:第一求出氢氧化钠的克分子数:5.当量浓度运算定义:一升溶液中所含溶质的克当量数。符号:N(克当量升)。当量的意义:化合价:反映元素当量的内在联系互相化合所得失电子数或共同的电子对数。这完全属于自然规律。它们之间如化合价、原子量和元素的当量构成相表关系。元素=原子量/化合价举例:钠的当量23/1=23;铁的当量55.
4、9/3=18.6酸、碱、盐的当量运算法:A酸的当量酸的分子量/酸分子中被金属置换的氢原子数B碱的当量碱的分子量/碱分子中所含氢氧根数C盐的当量盐的分子量/盐分子中金属原子数金属价数6比重运算定义:物体单位体积所有的重量(单位:克/厘米3)。测定方法:比重计。举例:A 求出 100 毫升比重为 1 42 含量为 69的浓硝酸溶液中含硝酸的克数?解:由比重得知 1 毫升浓硝酸重 142 克;在 142 克中 69是硝酸的重量,因此 1 毫升浓硝酸中硝酸的重量1.42(60/100)=0.98(克)B设需配制 25 克升硫酸溶液 50 升,问应量取比量 184 含量为 98硫酸多少体积?解:设需配制
5、的50 升溶液中硫酸的重量为 W,那么W25 克升 501250 克由比重和百分浓度所知,1 毫升浓硫酸中硫酸的重量为:1.84(98/100)18(克);那么应量取浓硫酸的体积 1250/18694(毫升)波美度与比重换算方法:A波美度=144.3-(144.3/比重);B144.3/(144.3-波美度)第二章第二章 电镀常用的运算方法电镀常用的运算方法在电镀过程中,涉及到专门多参数的运算如电镀的厚度、电镀时刻、电流密度、电流效率的运算。因此电镀面积运算也是专门重要的,为了能确保印制电路板表面与孔内镀层的平均性和一致性,必须比较精确的运算所有的被镀面积。目前所采纳的面积积分仪(对底片的板面
6、积进行运算)和运算机运算软件的开发,使印制电路板表面与孔内面积更加精确。但有时还必须采纳手工运算方法,下例公式就用得上。1.镀层厚度的运算公式:(厚度代号:d、单位:微米)d=(CDktk)/60r2.电 镀 时 刻 运 算 公 式:时 刻 代 号:t、单 位:分 钟 t=(60rd)/(CDkk)3.阴 极 电 流 密 度 运 算 公 式:代 号:、单 位:安/分 米2 k=(60rd)/(CtDk)4.阴极电流以效率运算公式:Dk=(60rd)/(CtDk)第三章第三章 沉铜质量操纵方法沉铜质量操纵方法化学镀铜(Electroless Plating Copper)俗称沉铜。印制电路板孔金
7、属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。严格操纵孔金属化质量是确保最终产品质量的前提,而操纵沉铜层的质量却是关键。日常用的试验操纵方法如下:1化学沉铜速率的测定:使用化学沉铜镀液,对沉铜速率有一定的技术要求。速率太慢就有可能引起孔壁产生空泛或针孔;而沉铜速率太快,将产生镀层粗糙。为此,科学的测定沉铜速率是操纵沉铜质量的手段之一。以先灵提供的化学镀薄铜为例,简介沉铜速率测定方法:(1)材料:采纳蚀铜后的环氧基材,尺寸为 100100(mm)。(2)测定步骤:A.将试样在 120-140烘 1 小时,然后使用分析天平称重 W1(g);B.在 350-370 克升铬酐和 208-228 毫升升硫酸混
8、合液温度 65中腐蚀 10 分钟,清水洗净;C 在除铬的废液中处理(温度 30-40)3-5 分钟,洗洁净;D.按工艺条件规定进行预浸、活化、还原液中处理;E.在沉铜液中(温度 25)沉铜半小时,清洗洁净;F.试件在 120-140烘 1 小时至恒重,称重 W2(g)。(3)沉铜速率运算:速率(W2-W1)1048931010052(m)(4)比较与判定:把测定的结果与工艺资料提供的数据进行比较和判定。2蚀刻液蚀刻速率测定方法通孔镀前,对铜箔进行微蚀处理,使微观粗化,以增加与沉铜层的结合力。为确保蚀刻液的稳固性和对铜箔蚀刻的平均性,需进行蚀刻速率的测定,以确保在工艺规定的范畴内。(1)材料:0
9、3mm 覆铜箔板,除油、刷板,并切成 100100(mm);(2)测定程序:A试样在双氧水(80-100 克升)和硫酸(160-210克升)、温度30腐蚀 2 分钟,清洗、去离子水清洗洁净;B在 120-140烘 1 小时,恒重后称重 W2(g),试样在腐蚀前也按此条件恒重称重 W1(g)。(3)蚀刻速率运算速率(W1-W2)10428933T(mmin)式中:s-试样面积(cm2)T-蚀刻时刻min(4)判定:1-2m/min 腐蚀速率为宜。(1.5-5 分钟蚀铜 270-540mg)。3玻璃布试验方法在孔金属化过程中,活化、沉铜是化学镀的关键工序。尽管定性、定量分析离子钯和还原液能够反映活
10、化还原性能,但可靠性比不上玻璃布试验。在玻璃布沉铜条件最苛刻,最能显示活化、还原及沉铜液的性能。现简介如下:(1)材料:将玻璃布在10氢氧化钠溶液里进行脱浆处理。并剪成5050(mm),四周末端除去一些玻璃丝,使玻璃丝散开。(2)试验步骤:A将试样按沉铜工艺程序进行处理;B.置入沉铜液中,10 秒钟后玻璃布端头应沉铜完全,呈黑色或黑褐色,2 分钟后全部沉上,3 分钟后铜色加深;对沉厚铜,10 秒钟后玻璃布端头必须沉铜完全,30-40 秒后,全部沉上铜。C判定:如达到以上沉铜成效,说明活化、还原及沉铜性能好,反那么差。第四章第四章 半固化片质量检测方法半固化片质量检测方法预浸渍材料是由树脂和载体
11、构成的的一种片状材料。其中树脂处于 B-时期,温度和压力作用下,具有流淌性并能迅速地固化和完成粘结过程,并与载体一起构成绝缘层。俗称半固化片或粘结片。为确保多层印制电路板的高可靠性及质量的稳固性,必须对半固片特性进行质量检测试层压法。半固化片特性包含层压前的特性和层压后特性两部分。层压前的特性要紧指:树脂含量、流淌性、挥发物含量和凝胶时刻(S)。层压后的特性是指:电气性能、热冲击性能和可燃性等。为此,为确保多层印制电路板的高可靠姓和层压工艺参数的稳固性,检测层压前半固化片的特性是专门重要的。1树脂含量()测定:(1)试片的制作:按半固化片纤维方向:以 45角切成 100100(mm)小试块;(
12、2)称重:使用精确度为 0001 克天平称重 Wl(克);(3)加热:在温度为 56614加热烧 60 分钟,冷却后再进行称量W2(克);(4)运算:W1-W2树脂含量=(W1-W2)/W11002.树脂流量()测定:(1)试片制作:按半固化片纤维方向,以 45角切成 100100(mm)数块约 20 克试片;(2)称重:使用精确度为 0001 克天平准确称重 W1(克);(3)加热加压:按压床加热板的温度调整到1713,当试片置入加热板内,施加压力为 142Kgcm2以上,加热加压 5 分钟,将流出胶切除并进行称量 W2克;(4)运算:树脂流量%=(W1-W2)/W11003.凝胶时刻测定:
13、(1)试片制作:按半固化片纤维方向,以 45角切成 5050(mm)数块(每块约 15 克);(2)加热加压:调整加热板温度为 1713、压力为 35Kgcm2加压时刻 15 秒;(3)测定:试片从加压开始时刻到固化时刻至是测定的结果。4挥发物含量侧定:(1)试片制作:按半固化片纤维方向,以 45角切成 100100(mm)1块;(2)称量:使用精确度为 0001 克天平称重 W1(克);(3)加热:使用空气循环式恒温槽,在 1633加热 15 分钟然后再用天平称重 W2(克);(4)运算:挥发分%=(W1-W2)/W1100第五章第五章 常见电性与特性名称说明常见电性与特性名称说明在印制电路
14、板制造技术方面,涉及到的专门多专用名词和金属性能,其中包括物理、化学机械等。现只介绍常用的有关电气与物理,机械性能和相关方面的专用名词说明。1.金属的物理性质:见表 1:印制电路板制造常用金属物理性质数据表。2.印制电路板制造常用盐类的金属含量:见表 2:常用盐类金属含量数据表。3.常用金属电化当量见表 3:电化当量数据表4.一微米厚度镀层重量数据表(见表 4)5.专用名词说明:(1)镀层硬度:是指镀层对外力所引起的局部表面变形的抗击强度。(2)镀层内应力:电镀后,镀层产生的内应力使阴极薄片向阳极弯曲张应力或背向阳极弯曲(压应力)。(3)镀层延展性:金属或其它材料受到外力作用不发生裂纹所表现的
15、弹性或塑性形变的能力称之。(4)镀层可焊性:在一定条件下,镀层易于被熔融焊料所润湿的特性。(5)模数:确实是单位应变的能力,具有高系数的模数常为坚硬而延伸率极低的物质。(6)应变:或称伸长率为单位长度的伸长量。(7)介电常数:是聚合体的电容与空气或真空状态时电容的比值。表 1:印制电路板制造常用金属物理性质数据表金热传导 电 阻 系序 属 密 度沸比 热 容 线 膨 胀 系 数熔点20时 数号 名 g/cm2点 20J/g 2010-6/W/cm/cm称1铜 8.9610832595 0.38432铅 11.34 327.31743 0.12563锡 7.32325银 10.99607铝 2.
16、706572270 0.22612000 0.23362056 0.94584金 19.31062.7 2949 0.12906钯 12.015553980 0.24588镍 8.914522900 0.468916.4229.52314.418.911.62413.73.8644 1.630.3475 20.70.6573 11.32.9609 2.214.0779 1.580.6741 10.82.1771 2.720.5862 20表 2:常用盐类金属含量数据表盐的分子式名称硫酸 CuSO45H2O铜氯化 AuCl2H2O金金属含量(%)25.558.1金氰KAu(CN)2化钾氟硼Pb(
17、BF4)2酸铅硫酸 NiSO46H2O镍68.354.422.3锡酸 Na2SnO33H2O44.5钠氯化SnCl22H2O亚锡氟硼Sn(BF4)2酸锡52.640.6碱式碳 CuCO3Cu(OH)257.5酸铜表 3:电化当量数据表金原序 属 符电子 比重原子量 当量号 名 号化学当量价称mg/库 克/安培仑小时1金 Au 1 19.3197.2197.22.0436 7.3572金 Au 3 19.365.765.70.6812.4523银 Ag 1 10.5107.88 107.88 1.1184.0254铜 Cu 1 8.9363.5463.540.6582.3725铜 Cu 2 8.
18、9363.5463.540.3291.1866铅 Pb 2 11.35 207.21 207.21 1.0743.8657锡 Sn 2 7.33118.70 118.70 0.6152.2148锡 Sn 4 7.33118.70 118.70 0.3071.107表 4序号金属镀金属镀层重量层名称123456mg/cmg/dm22铜镀层0.890.089金镀层1.940.194镍镀层0.890.089镍镀层0.730.073钯镀层1.200.120铑镀层1.250.125第六章第六章 常用化学药品性质常用化学药品性质(1)化学药品性质:1.硫酸:H2SO4-无色油状液体,比重 15时 1837
19、(184)。在 30-40发烟;在 290沸腾。浓硫酸具有强烈地吸水性,因此它是优良的干燥剂。2.硝酸:HNO3-无色液体,比重 15时 1526、沸点 86。红色发烟硝酸是红褐色、苛性极强的透亮液体,在空气中猛烈发烟并吸取水份。3.盐酸:HCl-无色具有刺激性气味,在 17时其比重为 1 264(对空气而言)。沸点为-852。极易溶于水。4.氯化金:红色晶体,易潮解。5.硝酸银:AgNO3-无色菱形片状结晶,比重 43551,2085时熔融、灼热时分解。如没有有机物存在的情形下,见光不起作用,否那么变黑。易溶于水和甘油。能溶于酒精、甲醇及异丙醇中。几乎不溶于硝酸中。有毒!6.过硫酸铵:NH4
20、2S2O8-无色甩时略带浅绿色的薄片结晶,溶于水。7.氯化亚锡:SnCl2无色半透亮的结晶物质(菱形晶系)比重 395、241时熔融、60325时沸腾。能溶于水、酒精、醚、丙酮、氮杂苯及醋酸乙酯中。在空气中相当稳固。8.重铬酸钾:K2CrO7-橙红色无水三斜晶系的针晶或片晶,比重27,能溶于水。9.王水:无色迅速变黄的液体,腐蚀性极强,有氯的气味。配制方法:3 体积比重为 119 的盐酸与 1 体积比重为 138-140 的硝酸,加以混合而成。10.活性炭:黑色细致的小粒(块),其特点具有极多的孔洞。1 克活性炭的表面积约在 10 或 1000 平方米之间,这就决定了活性炭具有高度的吸附性。1
21、1.氯化钠:NaCl-白色正方形结晶或细小的结晶粉末,比重 2.1675,熔点800、沸点 1440。溶于水而不溶酒精。12.碳酸钠:Na2CO310H2O-无色透亮的单斜晶系结晶,比重 15;溶于水,在 34时具有最大的溶解度。13.氢氧化钠:NaOH-无色结晶物质,比重220,在空气中专门快地吸取二氧化炭及水份潮解后变成碳酸钠。易溶于水。14.硫酸铜:CuSO45H2O-三斜晶系的蓝色结晶,比重 229。高于 100时即开始失去结晶水。220时形成无水硫酸铜,它是白色粉末,比重 3606,极易吸水形成水化物。15.硼酸:H3BO3-是六角三斜晶白色小磷片而有珠光,比重为 1 44。能溶于水
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