PCB覆铜层压板问题与对策.doc

PCB覆銅層壓板問題與對策 一、要能追尋查找 製造任何數量的PCB而不碰到一些問題是不可能的，這主要歸咎於PCB覆銅層壓板的材料。在實際製造過程中出現質量問題時，看來也常常是因爲PCB基板材料成爲問題的原因。甚至是一份經仔細寫成並已切實執行的PCB層壓板技術規範中，也沒有規定出爲確定PCB層壓板是導致生産工藝出問題的原因所必須進行的測試專案。在這裏列出一些最常遇到的PCB層壓板問題和如何確認它們的方法。一旦遇到PCB層壓板問題，就應當考慮增訂到PCB層壓材料規範中去。通常，如果不進行這種技術規範的充實工作，那就會造成不斷地産生質量變化，並隨之導致産品報廢。通常，出於PCB層壓板質量變化而産生的材料問題，是發生在製造商所用不同批的原料或採用不同的壓制負荷所製造的産品之中。很少有用戶能持有大量足夠的記錄，使之能夠在加工場所區分出特定的壓制負荷或材料批次。於是就常常發生這樣的情況：PCB在不斷地生産出來並裝上元件，而且在焊料槽中連續産生翹曲，從而浪費了大量勞動和昂貴的元件。如果裝料批號立即可查知、PCB層壓板製造者即能核對出樹脂的批號、銅箔的批號、固化周期等。也就是說，如果用戶不能提供與PCB層壓板製造者的質量控制系統保持連續性，這樣就會使用戶本身長期蒙受損失。下面介紹在PCB製造過程中，與基板材料有關的一般問題。二、 表面問題徵兆：印料粘附性差、鍍層粘附性差、某些部分不能蝕刻掉，以及某些部分不能錫焊。可採用的檢查方法：通常用在板表面形成可看見的水紋進行目視檢查：可能的原因：因爲脫模薄膜造成的非常緻密和光滑的表面、致使未覆銅表面過份光亮。 通常在層壓板的未覆銅的一面，層壓板製造者沒有除去脫模劑。 銅箔上的針孔，造成樹脂流出，並積存在銅箔表面上，這通常出現在比3/4盎司 重量規格更薄的銅箔上。 銅箔製造者把過量的抗氧化劑塗在銅箔表面上。 層壓板製造者改換了樹脂系統、脫模薄，或刷洗方法。 由於操作不當，有很多指紋或油垢。 在沖制、下料或鑽孔操作時沾上機油。 可能的解決辦法：建議層壓板製造者使用織物狀薄膜或其他脫模材料。 和層壓板製造者聯繫，使用機械或化學的消除方法。 和層壓板製造者聯繫，檢驗不合格的每批銅箔；索取除去樹脂所扒薦的解決辦法。 向層壓板製造者索取除去的方法。常通推薦使用鹽酸，接著用機械磨刷的方法除去。 在層壓板製造進行任何改變前，同層壓板製造者配合，並規定用戶的試驗專案。 教育所有工序的人員戴手套拿覆銅板。弄清確實層壓板在運輸中是否有合適的墊紙或裝入了袋中，並且墊紙含硫量低，包裝袋沒有髒物，注意保證沒有人正在使用含有矽酮的洗滌劑時去接觸銅箔 在鍍前或圖形轉印工藝前對所有層壓板除油處理。 三、 外觀問題徵兆：層壓板顔色明顯不同、表面顔色不同、表面或內層有汙斑、層壓板表面上有各種顔色的薄層可採用的檢查方法：目視。可能的原因玻璃布基層壓板在加工前或蝕刻後的表面上有白色布紋或白點。 工藝加工後，表面出現白斑或露出玻璃布更多了。 經工藝加工後，特別是在錫焊後，表面上有一薄層白色膜，這表明是樹脂輕度浸蝕或是有外來的澱積物。 基材的顔色變化超出了可能接受的外觀要求。 由於層壓板過熱或受某些藥水濃度過高時間過長浸泡，基材外觀産生棕色或棕色斑紋。 可能的解決辦法：在極個別情況下，是因爲表面缺少樹脂，顯露出玻璃布，這在今天是罕見的。更經常看到的是表面上的微小起泡或小的白色空穴。這是由於玻璃布表面塗覆層和樹脂系統反應所造成的。露出很多玻璃布的板子，在濕度增加時，表面電阻率下降。然而具有微小起泡或小鼓泡的板子則通常不下降。嚴格地說，這只是一個外貌問題同 層壓板製造者打交道，避免再發生這樣的問題；並確定微小起泡可接受的內部標準。 經工藝加工後露出玻璃布的絕大部分情況是由於溶劑浸蝕，去除了一些表面樹脂。與層壓板製造者一起檢驗所有的溶劑和鍍液，特別是層壓板在每種溶液中的時間和溫度保證它們適用於所用的層壓板。在可能情況下按照層壓板製造者推薦的條件加工。 與層壓板製造者一起檢驗，保證所用的助焊劑是否適用於所用的板材。驗證可能澱積出礦物質或無機物的工藝過程，在可能澱積出礦物質或無機物的工藝過程，在可能情況下，盡可能使用去除了礦物質的水。 與層壓板製造者打交道，保證層壓板的任何主要組成或樹脂（它們對顔色有影響）在作出改變前爲用戶所認可。有時過量的銅合金轉移會影響顔色。與層壓板製造者打交道，確定可接受的外觀範圍。 檢查浸焊操作，焊料溫度和在焊料槽中的停留時間。也檢查在印製板上的發熱元件或整個印製板的環境溫度。假如後者超出了所用層壓板允許溫度的上限，基板會産生棕色。受某些藥水濃度過高時間過長浸泡的板材在後工藝加熱烤板或UV固化時才表現出來，檢查控制藥水濃度及浸泡時間。 四、 機械加工問題 徵兆：沖制、剪切、鑽孔加工質量不一致，鍍層結合力差或在金屬化孔中鍍層參差不齊。檢查方法：對來料檢查，試驗各種關鍵的機械加工操作，並把層壓板來料經孔金屬化工藝後，進行常規剖析。可能的原因：材料固化、樹脂含量、或增塑劑改變，會影響材料的鑽孔、沖制和剪切質量。 鑽孔、沖制或剪切工藝差，使得生産質量差或不一致。 沖制或鑽孔前預熱周期時間太長，有時會影響層壓板的加工。 材料的老化，主要是酚醛材料，有時導致材料中增塑劑跑掉、使得材料比平常更脆。 可能的解決辦法:與層壓板製造者打交道，確立模似關鍵機械加工性能要求的試驗。不應使用生産模具作試驗，否則生産模具的磨損和變化會影響試驗結果。在任何機械加工性能變化的問題中，只有問題是同材料批號變化同時發生的時候，才能懷疑層壓板質量有問題。 參閱關於各種類型層壓板的製造推薦說明。與層壓板製造者聯繫，弄清每一種級別層壓板的特定鑽速、進給、鑽頭和沖孔溫度。要記住：每一個製造廠家使用不同的樹脂和基材的混合物，其推薦說明會各不相同。 小心地預熱層壓板，務必找出任何過熱區，例如在加熱燈下的過熱區。當加熱材料時，應遵守生進先出的原則。 與層壓板製造者一起檢驗，取得材料的老化特性資料。周轉庫存，使得庫存通常是新生産的板材。務必查出在倉庫貯存中可能産生的過熱 五、 翹曲和扭曲問題 徵兆：無論加工前、後或加工過程中，基材翹曲或扭曲。錫焊後孔傾斜都是基材翹曲和扭曲的徵兆。檢查方法：用浮焊試驗，有可能進行來料檢驗。用45度傾斜錫焊試驗特別有效。可能的原因：在收貨時或在鋸料和剪料後，材料翹曲或扭曲，這通常是由於層壓不當、切斷不當或層壓板結構不均衡所引起的。 翹曲也可以是由於材料貯存不當而引起，特別是紙基層壓板，當將其豎放時，就會使其呈弓形或變形。 産生翹曲是由於覆的銅箔不相等，如要一面是1盎司，在另一面是2盎司：電鍍層不相等，或特殊的印製板設計引起了銅應力或熱應力。 錫焊時夾具或固定不當，在錫焊操作中重的元件也會引起翹曲。 在工藝加工過程或錫焊過程中，材料上的孔位移或傾斜是由於層壓板固化不當，或基材玻璃布結構的應力而引起的。可能的解決辦法矯直材料或在烘箱中釋放應力，按照層壓板製造者推薦的傾斜角和板材加熱溫度進行切斷操作。同層壓板製造者打交道，保證不用桔構不均衡的基材。 把材料平放貯存在裝貨紙板箱中或者把材料斜放平躺在貨架上。通常材料放置時應和地面成60度角或更小。 和層壓板製造者打交道，避免兩面覆的銅箔不相等。分析電鍍層和應力，或者裝有重的元件或大的銅箔面積引起的局部應力。把PCB重新設計，使元件和銅面積平衡。有時把PCB一面的大部分導線和另一面的導線垂直布設，使兩面的熱膨脹不相等而引起扭曲，只要可能，應避免這種佈線。 在錫焊操作中，PCB，特別是紙基PCB必須用夾具夾住。在某些情況中，重的元件必須用特殊的夾具或用固定物均衡。 與層壓板製造者聯繫，採用任何所推薦的後固化措施。在某些情況下，層壓板製造者會推薦另一種層壓板用在更爲嚴格或特殊的用途中。 六、 層壓板起白點或分層徵兆：白點或布紋出現在表面上或材料裏；既可在局部出現，也會在大面積上出現。可能採用的檢查方法：恰當的浮焊試驗。可能的原因：在錫焊時，大面積起泡是由於壓進材料中的濕氣和揮發物引起的。機械加工不良也是個原因，因爲會使層壓板分層、使得層壓板在濕法工藝加工中吸收水份。 在錫焊時産生白色布紋或白點，這是由於層壓板結構不均衡、層壓板固化不當、層壓板應力釋放不良或者電鍍銅延展性差。 在錫焊操作中露出纖維或嚴重起白點。這是由於過度地與溶劑接觸的緣故，特別是含氯的溶劑，可使樹脂軟化所致。 基材受熱時，固定得很緊的大元牛或連接終端會使板材産生很大的應力。結果在此密集區域的周圍起白點。板材在浸焊過程中或在浸焊後隨即受應力，撓曲或彎曲也會起白點， 可能的解決辦法：通知層壓板製造者，查出了有這樣問題的一批層壓板。對於所有板材使用所推薦的機械加工方法。 與層壓板製造者聯繫，以取得關於在浸焊前印製板如何釋放應力的說明。在高濕下將印製析板貯存一段時間後會吸收過量的濕氣，這會影響印製板的可焊性。在浸焊操作前將印製板預烘和預熱，以減少熱衝擊，會有助於解決這兩個問題（參閱有關多層材料，貯存的PCB吸濕資料）。 與層壓板製造者聯繫，以獲得最適宜溶劑和應用時間的長短。當基材改變時，要驗證所有的濕法加工工藝，特別是溶劑。 在模鍛操作中，鬆開緊固的接線終端，並在浸焊前去除任何散熱器或重的元件。核查機械加工操作正確性，特別是沖制操作，以保證起白點並是由於操作不當而引起的輕度分層。保證板材用夾具適當夾住並在受熱時不受應力。不要趁熱或在應力下就把PCB放入較冷的焊劑清除劑中驟冷。 七、 粘合強度問題 徵兆：在浸焊操作工序中，焊盤和導線脫離。可能的檢查方法：在進料檢驗時，進行充分地測試，並仔細地控制所有的濕法加工工藝過程。可能的原因：在加工過程中焊盤或導線脫離可能是由於電鍍溶液、溶劑浸蝕或在電鍍操作過程中銅的應力引起的。 沖孔、鑽孔或穿孔會使焊盤部分脫離，這將在孔金屬化操作中變得明顯起來。 在波峰焊或手工錫焊操作過程中，焊盤或導線脫離通常是由於錫焊技術不當或溫度過高引起的。有時也因爲層壓板原來粘合不好或熱抗剝強度不高，造成焊盤或導線脫離。 有時印製板的設計佈線會引起焊盤或導線在相同的地方脫離。 在錫焊操作過程中，元件的滯留的吸收熱會引起焊盤脫離。 可能的解決辦法:交給層壓板製造者一張所用溶劑 和溶液的完整清單，包括每一步的處理時間和溫度。分析電鍍工序是否發生了銅應力和過度的熱衝擊。 切實遵守推存的機械加工方法。對金屬化孔經常剖析，能控制這個問題。 大多數焊盤或導線脫離是由於對全體操作人員要求不嚴所致。焊料槽的溫度檢驗失效或延長了在焊料槽中的停留時間也會發生脫離。在手工錫焊修整操作中，焊盤脫離大概是由於使用瓦數不當的電鉻鐵，以及未能進行專業的工藝培訓所致。現在有些層壓板製造者，爲嚴格的錫焊使用，製造了在高溫下具有高抗剝強度級別的層壓板。 如果PCB的設計佈線引起的脫離，發生在每一塊板上相同的地方；那麽這種PCB必須重新設計。通常，這的確發生在厚銅箔或導線拐直角的地方。有時，長導線也會發生這樣的現象；這是因爲熱膨脹係數不同的緣故。 在可能條件下，從整個印製板上取走重的元件，或在浸焊操作後裝上。通常用一把低瓦數的電烙鐵仔細錫焊，這與元件浸焊相比，基板材料受熱的持續時間要短。 八、 各種錫焊問題徵兆：冷焊點或錫焊點有爆破孔。可採用的檢查方法：浸焊前和浸焊後對孔進行經常剖析，以發現銅受應力的地方，此外，對原材料實行進料檢驗。 可能的原因：爆破孔或冷焊點是在錫焊操作後看到的。在許多情況中，鍍得不良，接著在錫焊操作過程中發生膨脹，使得金屬化孔壁上産生空穴或爆破孔。如果這是在濕法加工工藝過程中産生的，吸收的揮發物被鍍層遮蓋起來，然後在浸焊的加熱作用下被驅趕出來，這就會産生噴口或爆破孔。 可能的解決辦法：盡力消除銅應力。層壓板在z軸或厚度方向的膨脹通常和材料有關。它能促使金屬化孔斷裂。與層壓板製造者打交道