PCB分析及相关标准.ppt

PCB可靠性缺陷分析及相关标准 整理：孙奕明 审核：马学辉 1共127页 前言： l可靠性问题因其潜伏性及隐蔽性比较深 ，一但出现将造成批量性或致命性问题； l公司一直以来都做为重点的品质管理对象； l收集、整理可靠性缺陷、造成原因及相 关标准以求大家可以共同探讨； l感谢各单位在可靠性问题方面所做的努力。 2 内容： n一、 棕（黑）化 n二、 层压 n三、 机械钻孔 n四、 激光钻孔 n五、 PTH n六 电镀 n七、 蚀刻 n八、 填孔 n九、 感光 n十、 沉金 n十一、 沉锡 n十二、 沉银 n十三、 其他 3 一、棕（黑）化 1）爆板： F原因：棕（黑）化不良 热冲击后大铜面处出现分层 F标准：不允许 4 2）离子污染超标： 一、棕（黑）化 F原因：清洗不干净或环境污染（如裸手接板、脏污隔板纸等 ） F标准：离子污染控制值6.5ugNaCL/inch25 二、层压 1）分层： F原因：层压时抽真空效果差或B片受潮 F标准：具体见空洞标准 6 二、层压 2）空洞： F原因：层压时抽真空效果差； F标准： 7 二、层压 3）层间错位： F原因：内层定位孔冲偏，或放大系数不匹配，或层压滑板； F标准：一般控制在mil（主要是看内层环宽及内层隔离环宽 ） 8 二、层压 4）固化度不足： l现象： 1）板件容易变形； 2）易爆板； 3）钻孔时钻污很多，易造成孔壁粗糙度超标； 4）因钻污多，凹蚀时不容易去除，易造成孔壁与内 层连接不良。 l原因：料温异常或层压曲线与B片不匹配； l标准：Tg3 9 三、机械钻孔 1）孔内纤维丝： F原因：钻咀侧刃不锋利； F标准：不影响孔径及不影响孔铜厚度及质量 10 三、机械钻孔 2）钻偏： F成因：钻孔时零位漂移、钻机压脚没有压紧或钻孔补偿不匹配等； F标准：最小内层焊盘1mil或满足客户要求 11 3）内层环宽： 三、机械钻孔 F原因：钻偏或内层涨缩与钻孔补偿不匹配； F标准：最小的环宽0.025mm 或满足客户要求 12 ）内层隔离环宽 三、机械钻孔 F原因：钻偏或内层涨缩与钻孔补偿不匹配； F标准：最小的隔离环宽0.mm 13 ）内层焊盘脱落 三、机械钻孔 F原因：内层焊盘比较小，钻孔时被拉脱；（此问题在公司第 一次出现，当时刚开始还以为是孔壁粗糙度超标 F标准：最小的环宽不小于0.mm 14 ）孔壁粗糙度超标： 三、机械钻孔 粗糙度超差 F成因：钻孔参数异常或钻嘴不锋利； F标准：孔壁粗糙度30um或满足客户要求 15 三、机械钻孔 ）孔壁粗糙度超标： 轻微的撞破 F成因：钻嘴侧锋崩缺； F标准：孔壁粗糙度30um或满足客户要求 16 ）钉头： 三、机械钻孔 F原因：除与钻针尖部的“刃角“损耗有密切关系外，也与钻针 的偏转（Run Out)或摇摆（Wobble)有关； F标准：钉头宽度不可超过铜箔厚度的2倍 17 ）披锋： 三、机械钻孔 F原因：与钻孔钻给速度及垫板有比较大的关系； F标准：不影响外观及孔铜连接 18 ）芯吸： 三、机械钻孔 F原因：钻孔动作进给速度过大，或钻嘴破损不够锋利以致拉松 拉大玻织纱束；或本身B片纤维束有缺口，过于疏松；过度除钻 污使玻织纱束的树脂被溶掉而造成； n标准：对于芯吸作用(B)没有减少导线间距使之小于采购文件规 定的最小值 ，芯吸作用(A)没有超过80mm3.150min 19 四、激光钻孔 1）钻不透： F原因：能量异常； F标准：不允许 20 2）盲孔上下孔径比超标： 四、激光钻孔 F原因：能量异常； F标准： 1. A=标称孔径20% 2. 70%B/A90% 3. a0.010 mm (undercut) 4. 90 5. 孔壁粗糙度12.5um 21 3）孔壁粗糙度超标： F原因：能量异常或材料与能量不匹配； F标准：孔壁粗糙度12.5um 四、激光钻孔 22 4）激光窗开偏或内层错位： 四、激光钻孔 F原因：激光窗开偏或内层错位； F标准：不允许 23 5）undercut过大： 四、激光钻孔 F原因：能量异常 F标准： undercut 0.010 mm 24 五、PTH 1）背光不足： F原因：沉铜药水异常 F标准：背光要求8级 25 五、PTH 2）沉铜不良（孔内无铜） F原因：沉铜药水异常（特别是活化不足） F标准：不允许 26 3）凹蚀过度： 五、PTH F原因：凹蚀药水失控或时间过长 F标准： 1）正凹蚀过蚀深度介于0.005mm与0.08mm之间； 2）负凹蚀/欠蚀深度0.013mm 27 五、PTH 4）凹蚀不足： F原因：凹蚀药水失控或时间过短 F标准：不允许出现空洞或连接不良 28 五、PTH 5）ICD F原因：凹蚀药水失控或时间过短、材料膨胀异常 F标准：不允许 29 六、电镀 ）孔壁铜厚不足 镀层1级2级3级 表面及孔 铜(平均最小)20m20 m25 m 最薄区域18 m18 m20 m 盲孔 铜(平均最小)20m20 m25 m 最薄区域18 m18 m20 m 低厚径比盲孔 铜(平均最小)12m12 m12 m 最薄区域10m10 m10 m 埋孔 铜(平均最小)13m15 m15 m 最薄区域11 m13m13m 标准 F原因：电镀参数不当或接 触不良 F标准：见右表 30 六、电镀 ）孔壁铜厚测试方法 镀层厚度和质量的评估可通过微切片进行 切片必须至少包含3个孔径最小的镀通孔； 放大倍数至少100X，仲裁检验应在 200 倍土 5% 的放大倍率下进行； 至少测量3个孔的镀层厚度或铜壁厚度，； 在镀通孔每侧壁上大约等距离选取三个测试点，计算其平均值作为评估值； 测量镀层厚度作为评估值时，不可在节瘤、空洞、裂缝地方测量； 孤立的厚或薄截面不应用于平均； 由于玻璃纤维突出引起孤立的铜厚度减薄 ,从突出末端量至孔壁时, 应符 合最小厚度要求； 如在孤立区域发现铜厚度规定的最小厚度要求 , 应作为一个空洞并从同一 检查批中重新抽样 31 六、电镀 ）深镀能力不足： 现象：孔口出现狗骨现象； 原因：光剂与整平剂不匹配； 测试方法： 32 ）叠镀 F原因： 1)1)孔壁粗糙度太大孔壁粗糙度太大. . 2)2)沉铜效果不好，没有将沉铜效果不好，没有将 孔壁覆盖完全孔壁覆盖完全. . 3)3)电镀缸光剂电镀缸光剂/ /整平剂比例整平剂比例 失调失调. . 4)4)电镀缸氯离子浓度过高电镀缸氯离子浓度过高. . 5)5)电镀参数设定不当电镀参数设定不当 F标准：不允许 六、电镀 33 ）电镀杂物 六、电镀 F原因：槽液中各种浮游固体粒子常会著落而成镀瘤 F标准：不允许 34 6）镀层烧焦 六、电镀 F原因：电流异常或光剂含量不足 F标准：不允许 35 7）镀层粗糙 六、电镀 F原因：电镀电流过大、整平剂添加异常或添加剂搭配不当 F标准：不允许 36 六、电镀 8）热冲击后孔拐角断裂： F原因：镀层疏松、锡炉含铜量超标蚀铜、或磨板过度 F标准：不允许 37 六、电镀 9）镀层疏松（热冲击后断裂）： F原因：光剂含量严重超标 F标准：不允许 38 六、电镀 10）镀层剥离： F原因：图形电镀时除油不良，致使图形电镀层与平板层结合 力差 F标准：不允许 39 六、电镀 11）镀层延展性不良 F现象：高低温循环后出现镀层断裂 F原因：电镀添加剂配比异常或材料膨胀系数异常 F标准：不允许 40 六、电镀 12）电镀填孔不满 F原因：电镀药水或电流设计异常 F标准：不允许 41 六、电镀 13）吹气孔 F原因：镀层薄或有点状孔内无铜 F标准：不允许 42 六、电镀 14）孔内无铜（干膜余胶）： F现象：孔无铜集中在孔口 F原因：干膜余胶 F标准：不允许 43 六、电镀 15）孔内无铜（镀锡不良） F现象：图形电镀层没有包住平板电镀层，有点象刀切 F原因：镀锡有气泡 F标准：不允许 44 六、电镀 16）孔内无铜（微蚀过镀） F现象：整体孔无铜，特别是在大孔径的PTH孔 F原因：板件没有经过平板电镀或图形电镀微蚀异常 F标准：不允许 45 六、电镀 17）盲孔无铜 F现象：铜层在盲孔中逐渐减少 F原因：干膜盖孔破损（公司第一次出现主要是单边曝光能量异常 ） F标准：不允许 46 六、电镀 18）楔形空洞(Wedge Void) F现象：孔内无铜发生在内层铜与B片结合处 F原因：棕（黑）化不良或钻孔异常 F标准：不允许 47 六、电镀 19）镀层裂纹（现象） 48 六、电镀 19）镀层裂纹（接受标准 ）性能 1级2级3级 内层铜 箔裂缝如未延伸穿透铜 箔厚度，仅允 许孔一侧有C型 裂缝 不允许不允许 外层铜 箔裂缝 （A、B和D型 裂缝） 不允许有D型裂 缝。允许有A与 B型裂缝 不允许有B和 D型裂缝。允 许有A与裂缝 不允许有B 和D 型裂缝。允许有 A型裂缝 孔壁拐角裂缝 (E和F型裂缝) 不允许不允许不允许 49 七、蚀刻 ）蚀刻因子： E=蚀刻因子 V=蚀刻深度 X=侧蚀深度（从阻剂边缘横量到最细铜腰之宽度而言） E=V/X 50 ）夹膜短路 七、蚀刻 F原因：电镀层数设计有问题或线路很孤立 F标准：不允许出现短路及缩小线路间距 51 ）渗镀短路： 七、蚀刻 F原因：贴膜不牢 F标准：不允许出现短路及缩小线路间距 52 七、蚀刻 ）蚀刻过度： F原因：蚀刻参数过度 F标准：不允许缩小线路最小宽度或出现镍层剥离脱落 53 八、填孔 ）填孔不满： F原因：树脂没填满 F标准：下凹深度mil 54 八、填孔 ）分层： F原因：膨胀系数异常或填孔处有气泡 F标准：不允许55 八、填孔 ）埋孔凸起： F原因：材料膨胀系数异常或填孔处有气泡 F标准：不允许出现镀层断裂 56 九、感光 ）离子污染超标： F原因：清洗不干净或环境污染 F标准：离子污染控制值6.5ugNaCL/inch2 57 九、感光 ）阻焊厚度不足： F原因：喷涂不均匀、线路铜厚过高 F标准：.mil或满足客户要求 58 九、感光 ）侧蚀严重： F原因：显影参数异常 F标准：不允许出现绿油条掉落现象 59 九、感光 ）爆油： F原因：绿油塞孔中有气泡 F标准：爆油后，焊盘的总高度超过或高度 um或按照客户特殊要求（如索爱um) 60 九、感光 5）孔未塞满： F原因：塞孔条件异常 F标准：喷锡后不允许藏锡珠 61 九、感光 ）绿油结合力： 标准：见右图 62 十、沉镍金 ）金镍厚度： IPC-4552对化学金镍层的要求如下： 检验一级二级三级 目检镀层 平整、完全覆盖 化学镀镍 厚度3-6 m l20 240 in 浸金厚度 0.05m 2.0 in 孔隙率不适用 1.金厚不足，容易漏镍，导致可焊性不良； 2.金厚过厚，容易使BGA处出现黑盘，同时会使焊点出现金脆现象，使焊 点强度降低； 3.镍厚不足，会导致沉金前镍层表面粗糙度过大，容易漏镍； 4.镍层过厚，信号的传输则主要集中在镍层，信号传输过程中的损失越大 。 63 十、沉镍金 ）剥离： F原因：铜面不干净（或沉镍前处理异常） F标准：不允许 64 十、沉镍金 ）镀层开裂： F原因：铜面不干净（如绿油显影不净等） F标准：不允许 65 十、沉镍金 ）黑盘： F原因：镍层受腐蚀 F标准：不允许 66 十、沉镍金 ）金层发白： F原因：金层厚度不足 F标准：金层要满足标准或客户要求 67 十、沉镍金 ）漏沉金镍层： F原因：铜面受污染（显影不净等） F标准：不允许 68 十一、沉锡 ）锡须： F原因：沉锡后存放时间过长（或受热）或反应速度太快 F标准：不允许 69 十二、沉银 ）原电池效应 F原因：因电位差问题 F标准：不允许 70 十三、其他 ）磨板过度 F原因：前处理磨板过度 F标准：不允许出现断裂，总铜厚需要满足客户要求 71 十三、其他 ）可焊性： F原因：表面污染、膜太薄或太厚、金层太厚等 F标准：不是由于阻焊剂或其他镀涂层隔离所导致的不润湿是 不