PCB生产工艺技术培训教程

1.4.7 集成电路
• 半导体集成电路 • 用平面工艺（氧化，光刻，扩散，外延工
艺）在半导体晶片上支撑的电路称为半导 体集成电路。这种集成电路作为独立的商 品，品种最多，应用最广泛，一般所说的 集成电路就是指半导体集成电路。
1.4.7 集成电路
• 集成电路的封装 按材料基本分为金属、陶瓷、塑料三类； 按引脚的形式：通孔插装式、表明安装式
材料 设备 方法和操作
概述
材料 包括电子元器件、导线类、金属、非金属
设备 生产工具和生产设备
方法 生产工具和生产设备
人力 管理
加工制造----设计制造 管理，技术
概述
电子工艺的特点：
涉及众多的科学技术领域； 形成时间较晚而发展迅速；
第一章 电子元器件
• 电子元器件及各种新材料
• 对元器件的要求：
可靠性高 精确度高 体积小 性能稳定 符合使用环境条件
集成化 微型化 提高性能及改进结构
电子元器件的特性参数
• 特性参数一年用于描述电子元器件在电路中的电 气功能，通常可以用该元器件的名称来表示。
• 伏安特性曲线（电子元器件）
试分析图1.1中（a） （b） （c） （d） （e）分别表述什么元器件？
SMT就属于表面安装技术
1.4.9 光电二极管
• 发光二极管 • GaAs， GaAsP, • 单向导电性
GaP
1.4.9 光电器件（液晶显示器）
• 原理
液晶（liquid crystal）是一种物质状态，有人称为物质的 第四态。这是一种在一定温度范围内，既有晶体所特有的 各向异性的双折射性，又具有液体流动性的物质状态。
• 特点 FC通常应用在时脉较高的CPU或高频RF上，以获得更好 的效能，与传统速度较慢的引线键合技术相比，FC更适 合应用在高脚数、小型化、多功能、高速度趋势IC的产品 中。
• 发发展前景 随着电子封装越来越趋于向更快、更小、更便宜的方向发 展，要求缩小尺寸、增加性能的同时，必须降低成本。这 使封装业承受巨大的压力，面临的挑战就是传统SMD封装 技术具有的优势以致向我们证实一场封装技术的革命。
2.3 微电子组装技术
2.3 微电子组装技术
• 大圆片规模集成电路技术
第三章 制造电子产品的常用材料
• 3.1常用导线与绝缘材料 导线 1）导线分类：电线与电缆 细分为裸线，电磁线，绝缘电线电缆和通 信电缆四类。
第三章 制造电子产品的常用材料
• 2）导线材料
如果说最好的导线材料是超导材料铌和锡的化合物,再有就 是我们大家都知道的银，但这两种材料的成本太高，一般 没人用（磁悬浮用的就是超导材料）
我们平时接触到的导线一般用铝和铜，铝在以前常用，它 对电的阻抗较小，不易生锈，质软不易折断，造价便宜， 但铝制导线只能制作单根硬线，不能用在经常活动的设备 或电器上，否则还是会被折断，而且耐高温能力低，长时 间在高温条件下使用会缩短使用寿命。
铜相对于铝来说性能有了很大的提升，它 的电阻抗小，不易生锈，质软而且可以制 成多股软线，大大提高了屈折次数，可以 安装在移动设备上，使用寿命比铝大大提 高，所以我们一般见到的导线是铜制导线。 在导线选材上，如果要求较高，可考虑银 制或超导，如果是一般用途就用铜制的。
• 在TFT LCD只能够，采用背光技术。
• FTF 是在玻璃或塑料基板等非单晶片上 （也可以在晶片上）通过溅射、化学沉积 工艺形成制造电路必须的各种膜，通过对 膜的加工，制作成大规模半导体集成电路。
时
• TFT 特点： 大面积； 高集成度； 功能强大； 低成本； 工艺灵活； 应用领域广泛；
1.4.10 电磁元件
电子元器件的特性参数
• 高频特性
一切电子元器件在工作在高频状态下时， 都将表征出电抗特性，甚至一段很短的导 线，其电感，电容也会对电路的频率产生 不可忽略的影响。这种性质称为高频特性。
电子元器件的特性参数
• 机械强度及可焊性 震动 冲击 断裂 引线开焊等
• 可靠性和失效率 指它的有效工作寿命，即它的正常完成某 一特定电气功能的时间。 电子元器件的工作寿命结束，叫做失效。
• 评价集成电路封装技术的优劣，一个重要 的指标是：
芯片面积与封装面积之比，这个比值越接 近1越好。
• 集成电路DIP封装 • 芯片载体封装 • BGA封装 • MCM封装
2.3 微电子组装技术
• 电子组装技术的发展
常规电子组装技术（THT） 表面安装技术（SMT） 微电子组装（HIC,MCM,DCA）
SMT元器件特点： （1） （2）
第二章 SMT时代的电子元器件
SMT元器件的种类和规格：
1 无源表面安装元器件SMC 2 有源表面安装器件SMD 3 机电器件
• SMD集成电路
SMD集成电路按封装方式，分为： 1）SO封装 2）QFP封装 3）LCCC封装 4）PLCC封装
• SMD的引脚形状（翼形，钩形，球形） 无引脚 有引脚
• 常见材料中导电性能最好的是银，但考虑 经济因素，一般用铜做导线
• 2 常用安装导线 表3.2列出了安全载流量。
• 导线的颜色 见表3.3 选择安装导线颜色的一般习惯。
3.1.Fra Baidu bibliotek 绝缘材料
绝缘材料的电阻率一般都大于 109 • cm
1）无机绝缘材料 2）有机绝缘材料 3）复合绝缘材料
• 绝缘材料的主要性能及选择 1）抗电强度
• 利用液晶的电光效应和热光效应职称的显 示器件叫做液晶显示器（Liquid crystal device, LCD）
1.4.9 光电器件（液晶显示器）
• 液晶是不导电的；
• 施加足够强的电场，会引起液晶分子改变 原来的取向；
• 液晶本身不发光，它借助自然光或外来光 才能显示，并且外部光线越强，显示效果 越好。
PCB生产工艺、设 备与测试技术
2010年 9月
概述
电子产品制造 电子工艺
PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又 称 印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支 撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术 制作的，故被称为“印刷”电路板。
• 实验表明，在磁场不太强时，电位差与电 流强度I和磁感应强度B成正比，与板的厚度 d成反比。
• 霍尔元件: 利用霍尔效应将磁场强度转变为 电压的敏感元件，其特点是输出信号电压 （霍尔电压）与磁场强度成正比，并可判 断磁场的极性。
第二章 SMT时代的电子元器件
• 表面安装技术概述 • 表面安装元器件
• 信号及参数在电子元器件上的标注 直标法 文字符号法 色标法
1.4常用元器件简介
• 电阻器
• 电阻器的分类： 合金型 薄膜型 合成型
1.2 电子元器件的检验和筛选
1.4.6 半导体分立器件
• 1 常用半导体分立器件及分类 普通二极管: 特殊二极管： 敏感二极管： 发光二极管。
2 半导体分立器件的型号命名
1.4.9 光电器件（液晶显示器）
• 液晶显示器的优点：
1）液晶显示器件的表面为平板型结构，能显著减少显示图 像的是真。 2）功耗低，工作电压低（2-6V），工作电流小（几个 uA/cm2）; 3)易于集成，体积小，由于液晶显示器件的功耗低，因此 可以应用在元器件密度较大的场合； 4）显示信息量大； 5）寿命长； 6）无电磁污染，液晶显示器件工作时，不产生电磁辐射， 对环境无污染。
• 为了获得更小的封装面积、更高的电路板面利用 率，组装技术向元器件级、芯片级深入。
• MPT， 裸片组装
2.3 微电子组装技术
• 微电子组装技术的研究方向 基片技术： 芯片直接贴装技术： 多芯片组装技术：
2.3 微电子组装技术
• 引线建合技术
• 热压焊 • 超声焊 • 热压超声焊（金丝球焊） • 载带自动建合技术
• 大规模集成电路的BGA封装 球形引脚栅格阵列
• SMD器件的封装发展与前瞻
• 摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔 （Gordon Moore）提出来的。其内容为：集成电路上可 容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也 将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到 的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了 信息技术进步的速度。
电子元器件的特性参数
• 电子元器件的规格参数
• 标称值 • 额定值 • 允许偏差
电子元器件的特性参数
• 表1.1 元件特性参数值标称系列
• 规定了树枝标称系列，就大大减少了必须 生产的元器件的产品种类，从而使生产厂 家有肯呢个实习批量化，标准化的生产及 管理。
电子元器件的特性参数
• 根据电路对元器件的参数要求，运行偏差 分为： 双向偏差 单向偏差
SMT: SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mounted Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和
工艺。
概述
工艺的发展与过程 电子工艺研究的领域
电子整机产品的生产过程分为两个方 面：方面是指制造工艺的技术手段和操作 技能，另一方面指产品在生产过程中的质 量控制和工艺管理；
焊接材料是指焊接时所消耗材料的通称，例如焊条、焊丝、 金属粉末、焊剂、气体等。焊接行业发展迅速，主要分为 氩焊、CO2焊接、氧切割、电焊。
• 世界各国的焊材结构比例，迄今没有准确的统计数字。日 本2005年秋季发行的《世界焊接新闻》英文版，对2004 年一些国家和地区的焊材需求量(不是生产量)和使用比例 做出了估计 ：
• 霍尔效应与霍尔元件
• 霍尔效应：当磁场垂直作用在有电流流过的固体 元件上时，在与电流方向和磁场方向都成直角的 方向上将产生电动势，这种现象称为霍尔效应， 所产生的电压称为霍尔电压。
• 将一块半导体或导体材料，沿Z方向加以磁场，沿X方向通 以工作电流I，则在Y方向产生出电动势，如图1所示，这 现象称为霍尔效应。称为霍尔电压。
1.4.9 光电器件（液晶显示器）
• 缺点
1）机械强度差，易于损坏； 2）工作温度范围窄，一般为-10℃~+60℃； 3）动态特性较差，相应时间和余辉时间长（ms级）；
• TFT(thin film transistor,薄膜晶体管)
• 基本原理：由许多可以发出任意颜色光线 的像素组成，控制各个像素，使之现实相 应的颜色。
电子元器件的特性参数
• 早期失效： 早期失效是很有害的，但又是不可避免的
偶然失效： 老化失效：
电子元器件的特性参数
• 失效率函数曲线
• 参数好的，可靠性不一定高； • 参数差的，可靠性不一定低；
1.2 电子元器件的检验和筛选
• 外观质量检验
• 电气性能实用筛选
1.3 电子元器件的命名与注册
• 命名方法 用一个字母代表它的主称：R C L W 用数字或字母代表其它信息。
具体参考教材 P20 图1.2
电子元器件的特性参数
• 额定值 • 极限值
电子元器件的特性参数
• 电子元器件的质量参数 1 温度系数
温度每变化1℃，，其数值产生的相对变化 叫做温度系数，单位为1/℃。 2 噪声电动势和噪声系数
电子元器件的特性参数
• 信噪比
定义为元件两端的外加信号功率与其内部 产生的噪声功率之比。
2）机械强度
3）耐热等级
• 3.2 制造印刷电路板的材料---覆铜板
定义：覆铜箔层压板，就是经过粘结、热 压等工艺，使一定厚度的铜箔牢固地附着 在绝缘基板上的板材。
• 材料与制造 1）基板
2）铜箔
3）粘合剂
• 覆铜板的技术指标和性能特点
焊接材料
• welding material; welding consumables • 包括焊料，焊剂（助焊剂）
2.3 微电子组装技术
• 倒装芯片技术
倒装芯片封装技术为1960年IBM公司所开发，为了降低成 本，提高速度，提高组件可靠性；
封装方式为芯片正面朝下向基板，无需引线键合，形成最 短电路，降低电阻；采用金属球连接，缩小了封装尺寸，
改善电性表现；
2.3 微电子组装技术
• 简介 最早的表面安装技术——倒装芯片封装技术（FC）形成 于20世纪60年代，同时也是最早的球栅阵列封装技术 （BGA）和最早的芯片规模封装技术（CSP）。
微电子组装技术是目前迅速发展的新一代电子产品制造技 术，主要包括多种新的组装技术及工艺。
2.3 微电子组装技术
• 微电子组装技术包括很多内容：
芯片直接贴装技术包括：板载芯片（COB）技术；带自动键合（TAB） 技术、倒装芯片（FC）技术等。
• 表面安装技术大大缩小了印刷电路板的面积，提 高了电路的可靠性。