一、PCB印制電路中影響蝕刻液特性的因素

　　1 物理及化學(xué)方面

　　1）蝕刻液的濃度：應(yīng)根據(jù)金屬腐蝕原理和銅箔的結(jié)構(gòu)類型，通過試驗方法確定蝕刻液的濃度，它應(yīng)有較大的選擇余地，也就是指工藝范圍較寬。

　　2）蝕刻液的化學(xué)成分的組成：蝕刻液的化學(xué)組分不同，其蝕刻速率就不相同，蝕刻系數(shù)也不同。如普遍使用的酸性氯化銅蝕刻液的蝕刻系數(shù)通常是&；堿性氯化銅蝕刻液系數(shù)可達3.5-4。而正處在開發(fā)階段的以硝酸為主的蝕刻液可以達到幾乎沒有側(cè)蝕問題，蝕刻后的導(dǎo)線側(cè)壁接近垂直。

　　3）溫度：溫度對蝕刻液特性的影響比較大，通常在化學(xué)反應(yīng)過程中，溫度對加速溶液的流動性和減小蝕刻液的粘度，提高蝕刻速率起著很重要的作用。但溫度過高，也容易引起蝕刻液中一些化學(xué)成份揮發(fā)，造成蝕刻液中化學(xué)組份比例失調(diào)，同時溫度過高，可能會造成高聚物抗

　　蝕層的被破壞以及影響蝕刻設(shè)備的使用壽命。因此，蝕刻液溫度一般控制在一定的工藝范圍內(nèi)。

　　4）采用的銅箔厚度：銅箔的厚度對電路圖形的導(dǎo)線密度有著重要影響。銅箔薄，蝕刻時間短，側(cè)蝕就很?。环粗?，側(cè)蝕就很大。所以，必須根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求和電路圖形的導(dǎo)線密度及導(dǎo)線精度要求，來選擇銅箔厚度。同時銅的延伸率、表面結(jié)晶構(gòu)造等，都會構(gòu)成對蝕刻液特性的直接影響。

　　5）電路的幾何形狀：電路圖形導(dǎo)線在X方向和Y方向的分布位置如果不均衡，會直接影響蝕刻液在PCB板面上的流動速度。同樣如果在同PCB板面上的間隔窄的導(dǎo)線部位和間隔寬的導(dǎo)線部位狀態(tài)下，間隔寬的導(dǎo)線分布的部位，蝕刻就會過度。所以，這就要求設(shè)計者在電路設(shè)計時，就應(yīng)首先了解工藝上的可行性，盡量做到整個PCB板面電路圖形均勻分布，導(dǎo)線的粗細程度應(yīng)盡量相一致。特別是在制作多層印制電路板時，大面積銅箔作為接地層，對蝕刻的質(zhì)量有著很大的影響，所以建議設(shè)計成網(wǎng)狀圖形為宜。

　　2 機械方面

　　1）設(shè)備的類型：設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式也是對蝕刻液特性的影響重要因素之一。初始階段采用浸入式槽內(nèi)浸泡方法，蝕刻導(dǎo)線寬的印制電路板，精度要求不高，是可采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)形式。對于細導(dǎo)線、窄間距，精度高、密度高的印制電路板來說，浸入式的蝕刻設(shè)備結(jié)構(gòu)已不適應(yīng)，出現(xiàn)水平機械傳動結(jié)構(gòu)形式的蝕刻設(shè)備并采用擺動噴咀裝置，使基板的銅表面印刷電路蝕刻更均勻，但水平式設(shè)備結(jié)構(gòu)會造成PCB板面的過腐蝕現(xiàn)象，因而研制和開發(fā)了垂直噴淋技術(shù)。同時，蝕刻設(shè)備還必須具有防止薄的覆銅箔層壓板在蝕刻時容易卷繞在滾輪和傳送輪上而造成廢品的裝置，以及保證導(dǎo)線圖形表面金屬不被擦傷或劃傷。所以，在選擇蝕刻設(shè)備時要特別重視結(jié)構(gòu)形式，能否達到蝕刻速率快、蝕刻均勻及蝕刻質(zhì)量高的要求。下圖是酸性蝕刻機及堿性蝕刻機的外形圖。

　　2）噴淋技術(shù)方面：

　　1 噴淋形狀：目前通用的噴淋系統(tǒng)應(yīng)具備的條件和結(jié)構(gòu)形式，是在噴淋系統(tǒng)中采取連鎖的、圓錐體結(jié)構(gòu)，所有的噴咀噴射出來的蝕刻液呈扇形而且相互交替，使所有傳送的印制電路板被蝕刻液全部覆蓋而且能均勻的流動。從工藝試驗結(jié)果表明：

　　·固定式的噴淋：平均蝕刻深度為0.20mm標準偏差為0.01mm。

　　·擺動式的噴淋：平均蝕刻深度為0.21mm標準偏差為0.004。

　　2 擺動方式：通過當前實際生產(chǎn)經(jīng)驗證明，弧形擺動比較理想，能使蝕刻液達到整PCB板面，提高了蝕刻速率的一致性，對制作高密度細導(dǎo)線提供了可靠的保證。

　　3 距離：所謂距離是指噴咀到PCB板面的距離，也就是蝕刻液噴淋到基板表面的距離，這是非常重要的。當在考慮到噴咀到基板表面的距離的同時，還必須同噴淋的壓力結(jié)合在一起進行研究和設(shè)計，即要達到蝕刻的高質(zhì)量還必須符合經(jīng)濟性、適應(yīng)性、可制造性、可維修性和可更換性。

　　4 壓力：在設(shè)計時要考慮到壓力對蝕刻液噴淋效果，對基板表面能否形成均勻的蝕刻液流動和蝕刻液的流動量的均衡性。所以，噴淋壓力過大或過小都會造成對蝕刻質(zhì)量的影響。

　　3 流體力學(xué)方面

　　1）蝕刻液的表面張力：因為任何物體都有一定的表面積因此液體表面就好像有一層緊縮的薄膜，這層薄膜具有一股分子級的內(nèi)向吸引力，使其有收縮的趨勢，為了維持這緊張的表面平衡，在表面周界上必須加一適當?shù)暮捅砻嫦嗲辛Σ拍苁贡砻婢S持一定的面積，不再收縮，這種和表面相切的力叫表面張力。作用在表面上單位長度上的張力用符號σ表示。單位是達因/厘米。蝕刻液的表面張力大小對蝕刻速率和蝕刻質(zhì)量的影響，與固體表面（指銅箔表面）潤濕程度有關(guān)。所謂潤濕就是液體在固體表面上的貼附現(xiàn)象稱之。也就是液體在固體表面上的形狀與接觸角（θ）大小有關(guān)。接觸角越大，固體表面的潤濕越差即親水性越差，要維持接觸角（θ）為最小銳角，就必須改變固體的表面性質(zhì)。這就是說，液體表面張力越小，對固體表面的潤濕性能也就越好，但是如果固體表面被沾污，即使液體表面張力小，也不會改善固體表面潤濕程度。所以，要獲得最隹的蝕刻質(zhì)量，就必須加強對基板銅箔表面的清潔處理，改善表面性質(zhì)使與蝕刻液更好的處在潤濕狀態(tài)。要改善液體的表面張力，還需提高作業(yè)溫度，溫度越高，液體的表面張力就越小，與固體的貼附就更為理想，處理的效果就好。這是由于溫度升高引起物質(zhì)的膨脹，增大了分子間的距離而使分子間的引力減小，所以隨著溶液的溫度升高，表面張力是逐漸減小的。為此，做到嚴格的控制工藝條件，就能夠更好的改善溶液與基板銅表面的接觸狀態(tài)。

　　2）粘度：蝕刻過程中，隨著銅的不斷溶解，蝕刻液的粘度就會增加，使蝕刻液在基板銅箔表面上流動性就差，直接影響蝕刻效果。要達到理想的蝕刻液的最佳狀態(tài)就要充分利用蝕刻機的功能，確保溶液的流動性。

　　二、PCB夾具設(shè)計與測試看法

　　一、客戶資料提供

　　1.為求資料處理時方便作業(yè)與減少困擾，并增加其正確之判斷性，客戶應(yīng)提供完整且正確之資料如下：

　　1.1原始GERBER FILE。

　　1.2 排版CNC鉆孔資料。

　　1.3底片菲林或?qū)嵨锇澹ㄈ缒芴峁┳罴眩?/p>

　　二、標準網(wǎng)路「測試程式」建立/測試中「標準板」確認

　　1.必須完全依據(jù)客戶所提供之原始GERBER FILE做資料處理方為正確之做法。（避免CAM處理錯誤造成檢測失效）

　　2.應(yīng)根據(jù)工藝能力對測試點選取方式進行明確定義，如有特殊測試點設(shè)針與否之要求，應(yīng)以書面方式明確告知夾具制作部門或外包廠商。在此建議客戶，除非本身相關(guān)之專業(yè)能力足夠且能正確判斷，否則最好不要任意要求「刪點」，如此有可能影響標準網(wǎng)路測試程式（NET LIST）正確性，發(fā)生短斷路漏測問題

　　3.不可避免測試夾具制作軟體亦有可能在設(shè)計上有盲點或不夠完整，或者人為的CAM處理錯誤以致無法做出完全正確之標準網(wǎng)路，這種情況可能必須采取‘網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)’的方法；在此建議客戶，PC板在實際測試前應(yīng)確認是否為「標準板」，其方法為以傳統(tǒng)讀板比較與載入標準網(wǎng)路「測試程式」兩種方式相互比對，經(jīng)此程序確認之「標準板」將較為安全可靠。

　　三、測試階段可能產(chǎn)生漏測、盲點/問題解決方式/看法

　　1.環(huán)狀孔破（斷路）：

　　1.1發(fā)生原因：

　　客戶只提供零件面（文字面）資料，只要求零件面測試，「獨立孔」甚至一般不要求設(shè)針測試，如果環(huán)狀孔破發(fā)生在焊錫面，即無法測出問題點。

　　1.2解決方式：

　　在資料處理階段，測試孔設(shè)點時，改為雙面測上下設(shè)針，包括獨立孔在內(nèi)，即可有效防止問題發(fā)生。

　　2.小孔孔破（外層線路面未覆蓋防焊漆，有連接內(nèi)層之導(dǎo)通孔）：

　　2.1發(fā)生原因：

　　（1）資料處理人員作業(yè)時疏忽并判斷錯誤，自行刪除測試點。

　?。?）客戶要求不設(shè)測試點。

　　2.2解決方式：

　?。?）現(xiàn)今多層板的線錄設(shè)計密度，層次愈來愈高、愈復(fù)雜化，外層線路上的小孔（包括獨立孔在內(nèi)），多半與內(nèi)層某一層有連接，其功能為設(shè)計上之測試點或信號導(dǎo)引孔原則上皆須設(shè)測試點，不應(yīng)任意刪除之。

　　（2）除非客戶本身具專業(yè)能力及把握正確判斷，小孔不須設(shè)針，否則夾具外包制作時，最好不要要求刪點，以免不幸發(fā)生漏測而造成測試品質(zhì)問題。

　?。?）建議客戶在制作測試夾具時，應(yīng)同時做出明確的設(shè)針方式，以利於夾具部門或外包廠商作業(yè)，并避免不必要之錯誤產(chǎn)生。

　　3.回路斷線：

　　3.1三條線路三個點即構(gòu)成一組回路。

　　3.2回路斷線問題在一般測試上稱為盲點，很難直接測出問題點所在，如果斷線只有一條，將無法測出其問題點；如果斷線有兩條時，則可測出其問題點?？蛻羧缬幸蟛荒苡谢芈窋嗑€發(fā)生，則在治具制作之資料處理時，凡是線路有經(jīng)過之中間點（孔），都必須設(shè)測試點；Plot標出回路位置，在測試后以目視檢驗，以克服問題。

　　三、PCB板用倒裝芯片的組裝和裝配工藝流程介紹

　　一、PCB板用倒裝芯片的組裝工藝流程

　　在半導(dǎo)體后端組裝工廠中，現(xiàn)在有兩種模塊組裝方法。在兩次回流焊工藝中，先在單獨的SMT生產(chǎn)線上組裝SMT器件，該生產(chǎn)線由絲網(wǎng)印刷機、貼片機和第一個回流焊爐組成。然后再通過第二條生產(chǎn)線處理部分組裝的模塊，該生產(chǎn)線由PCB板用倒裝芯片貼片機和回流焊爐組成。底部填充工藝在專用底部填充生產(chǎn)線中完成，或與PCB板用倒裝芯片生產(chǎn)線結(jié)合完成。

　　二、PCB板用倒裝芯片的裝配工藝流程介紹

　　相對于其它的IC器件，如BGA、CSP等，PCB板用倒裝芯片裝配工藝有其特殊性，該工藝引入了助焊劑工藝和底部填充工藝。因為助焊劑殘留物（對可靠性的影響）及橋連的危險，將PCB板用倒裝芯片貼裝于錫膏上不是一種可采用的裝配方法。業(yè)內(nèi)推出了無需清潔的助焊劑，芯片浸蘸助焊劑工藝成為廣泛使用的助焊技術(shù)。目前主要的替代方法是使用免洗助焊劑，將器件浸蘸在助焊劑薄膜里讓器件焊球蘸取一定量的助焊劑，再將器件貼裝在基板上，然后回流焊接；或者將助焊劑預(yù)先施加在基板上，再貼裝器件與回流焊接。助焊劑在回流之前起到固定器件的作用，回流過程中起到潤濕焊接表面增強可焊性的作用。

　　PCB板用倒裝芯片焊接完成后，需要在器件底部和基板之間填充一種膠（一般為環(huán)氧樹酯材料）。底部填充分為于“毛細流動原理”的流動性和非流動性（No-follow）底部填充。

　　上述PCB板用倒裝芯片組裝工藝是針對C4器件（器件焊凸材料為SnPb、SnAg、SnCu或SnAgCu）而言。另外一種工藝是利用各向異性導(dǎo)電膠（ACF）來裝配PCB板用倒裝芯片。預(yù)先在基板上施加異性導(dǎo)電膠，貼片頭用較高壓力將器件貼裝在基板上，同時對器件加熱，使導(dǎo)電膠固化。該工藝要求貼片機具有非常高的精度，同時貼片頭具有大壓力及加熱功能。對于非C4器件（其焊凸材料為Au或其它）的裝配，趨向采用此工藝。這里，我們主要討論C4工藝，下表列出的是PCB板用倒裝芯片植球（Bumping）和在基板上連接的幾種方式。

　　倒裝PCB板用倒裝芯片幾何尺寸可以用一個“小”字來形容：焊球直徑?。ㄐ〉?.05mm），焊球間距?。ㄐ〉?.1mm），外形尺寸?。?mm2）。要獲得滿意的裝配良率，給貼裝設(shè)備及其工藝帶來了挑戰(zhàn)，隨著焊球直徑的縮小，貼裝精度要求越來越高，目前12μm甚至10μm的精度越來越常見。貼片設(shè)備照像機圖形處理能力也十分關(guān)鍵，小的球徑小的球間距需要更高像素的像機來處理。

　　隨著時間推移，高性能芯片的尺寸不斷增大，焊凸（Solder Bump）數(shù)量不斷提高，基板變得越來越薄，為了提高產(chǎn)品可靠性底部填充成為必須。

　　四、如何在PCB設(shè)計中提高布線效率

　　現(xiàn)在市面上流行的EDA工具軟件很多，但這些PCB設(shè)計軟件除了使用的術(shù)語和功能鍵的位置不一樣外都大同小異，如何用這些工具更好地實現(xiàn)PCB的設(shè)計呢？在開始布線之前對設(shè)計進行認真的分析以及對工具軟件進行認真的設(shè)置將使設(shè)計更加符合要求。下面是一般的設(shè)計過程和步驟。

　　1、確定PCB的層數(shù)

　　電路板尺寸和布線層數(shù)需要在設(shè)計初期確定。如果設(shè)計要求使用高密度球柵數(shù)組（BGA）組件，就必須考慮這些器件布線所需要的最少布線層數(shù)。布線層的數(shù)量以及層疊（stack-up）方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實現(xiàn)期望的設(shè)計效果。

　　多年來，人們總是認為電路板層數(shù)越少成本就越低，但是影響電路板的制造成本還有許多其它因素。近幾年來，多層板之間的成本差別已經(jīng)大大減小。在開始設(shè)計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布，以避免在設(shè)計臨近結(jié)束時才發(fā)現(xiàn)有少量信號不符合已定義的規(guī)則以及空間要求，從而被迫添加新層。在設(shè)計之前認真的規(guī)劃將減少布線中很多的麻煩。

　　2、設(shè)計規(guī)則和限制

　　自動布線工具本身并不知道應(yīng)該做些什幺。為完成布線任務(wù)，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。不同的信號線有不同的布線要求，要對所有特殊要求的信號線進行分類，不同的設(shè)計分類也不一樣。每個信號類都應(yīng)該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規(guī)則也越嚴格。規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數(shù)量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限制，這些規(guī)則對布線工具的性能有很大影響。認真考慮設(shè)計要求是成功布線的重要一步。

　　3、組件的布局

　　為最優(yōu)化裝配過程，可制造性設(shè)計（DFM）規(guī)則會對組件布局產(chǎn)生限制。如果裝配部門允許組件移動，可以對電路適當優(yōu)化，更便于自動布線。所定義的規(guī)則和約束條件會影響布局設(shè)計。

　　在布局時需考慮布線路徑（routing channel）和過孔區(qū)域。這些路徑和區(qū)域?qū)υO(shè)計人員而言是顯而易見的，但自動布線工具一次只會考慮一個信號，通過設(shè)置布線約束條件以及設(shè)定可布信號線的層，可以使布線工具能像設(shè)計師所設(shè)想的那樣完成布線。

　　4、扇出設(shè)計

　　在扇出設(shè)計階段，要使自動布線工具能對組件引腳進行連接，表面貼裝器件的每一個引腳至少應(yīng)有一個過孔，以便在需要更多的連接時，電路板能夠進行內(nèi)層連接、在線測試（ICT）和電路再處理。

　　為了使自動布線工具效率最高，一定要盡可能使用最大的過孔尺寸和印制線，間隔設(shè)置為50mil較為理想。要采用使布線路徑數(shù)最大的過孔類型。進行扇出設(shè)計時，要考慮到電路在線測試問題。測試夾具可能很昂貴，而且通常是在即將投入全面生產(chǎn)時才會訂購，如果這時候才考慮添加節(jié)點以實現(xiàn)100%可測試性就太晚了。

　　經(jīng)過慎重考慮和預(yù)測，電路在線測試的設(shè)計可在設(shè)計初期進行，在生產(chǎn)過程后期實現(xiàn)，根據(jù)布線路徑和電路在線測試來確定過孔扇出類型，電源和接地也會影響到布線和扇出設(shè)計。為降低濾波電容器連接線產(chǎn)生的感抗，過孔應(yīng)盡可能靠近表面貼裝器件的引腳，必要時可采用手動布線，這可能會對原來設(shè)想的布線路徑產(chǎn)生影響，甚至可能會導(dǎo)致你重新考慮使用哪種過孔，因此必須考慮過孔和引腳感抗間的關(guān)系并設(shè)定過孔規(guī)格的優(yōu)先級。

　　5、手動布線以及關(guān)鍵信號的處理

　　盡管本文主要論述自動布線問題，但手動布線在現(xiàn)在和將來都是印刷電路板設(shè)計的一個重要過程。采用手動布線有助于自動布線工具完成布線工作。無論關(guān)鍵信號的數(shù)量有多少，首先對這些信號進行布線，手動布線或結(jié)合自動布線工具均可。關(guān)鍵信號通常必須通過精心的電路設(shè)計才能達到期望的性能。布線完成后，再由有關(guān)的工程人員來對這些信號布線進行檢查，這個過程相對容易得多。檢查通過后，將這些線固定，然后開始對其余信號進行自動布線。

　　6、自動布線

　　對關(guān)鍵信號的布線需要考慮在布線時控制一些電參數(shù)，比如減小分布電感和EMC等，對于其它信號的布線也類似。所有的EDA廠商都會提供一種方法來控制這些參數(shù)。在了解自動布線工具有哪些輸入?yún)?shù)以及輸入?yún)?shù)對布線的影響后，自動布線的質(zhì)量在一定程度上可以得到保證。

　　應(yīng)該采用通用規(guī)則來對信號進行自動布線。通過設(shè)置限制條件和禁止布線區(qū)來限定給定信號所使用的層以及所用到的過孔數(shù)量，布線工具就能按照工程師的設(shè)計思想來自動布線。如果對自動布線工具所用的層和所布過孔的數(shù)量不加限制，自動布線時將會使用到每一層，而且將會產(chǎn)生很多過孔。

　　在設(shè)置好約束條件和應(yīng)用所創(chuàng)建的規(guī)則后，自動布線將會達到與預(yù)期相近的結(jié)果，當然可能還需要進行一些整理工作，同時還需要確保其它信號和網(wǎng)絡(luò)布線的空間。在一部分設(shè)計完成以后，將其固定下來，以防止受到后邊布線過程的影響。

　　采用相同的步驟對其余信號進行布線。布線次數(shù)取決于電路的復(fù)雜性和你所定義的通用規(guī)則的多少。每完成一類信號后，其余網(wǎng)絡(luò)布線的約束條件就會減少。但隨之而來的是很多信號布線需要手動干預(yù)?，F(xiàn)在的自動布線工具功能非常強大，通常可完成100%的布線。但是當自動布線工具未完成全部信號布線時，就需對余下的信號進行手動布線。

　　7、PCB自動布線的設(shè)計要點包括：

　　7.1 略微改變設(shè)置，試用多種路徑布線;

　　7.2 保持基本規(guī)則不變，試用不同的布線層、不同的印制線和間隔寬度以及不同線寬、不同類型的過孔如盲孔、埋孔等，觀察這些因素對設(shè)計結(jié)果有何影響;

　　7.3 讓布線工具對那些默認的網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需要進行處理;

　　7.4 信號越不重要，自動布線工具對其布線的自由度就越大。

　　8、PCB布線的整理

　　如果你所使用的EDA工具軟件能夠列出信號的布線長度，檢查這些數(shù)據(jù)，你可能會發(fā)現(xiàn)一些約束條件很少的信號布線的長度很長。這個問題比較容易處理，通過手動編輯可以縮短信號布線長度和減少過孔數(shù)量。在整理過程中，你需要判斷出哪些布線合理，哪些布線不合理。同手動布線設(shè)計一樣，自動布線設(shè)計也能在檢查過程中進行整理和編輯。

　　9、電路板的外觀

　　以前的設(shè)計常常注意電路板的視覺效果，現(xiàn)在不一樣了。自動設(shè)計的電路板不比手動設(shè)計的美觀，但在電子特性上能滿足規(guī)定的要求，而且設(shè)計的完整性能得到保證。