PCB分析及相关标准

PCB可靠性缺陷分析及相关标准,整理：孙奕明审核：马学辉,2,前言：,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；公司一直以来都做为重点的品质管理对象；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；感谢各单位在可靠性问题方面所做的努力。,3,内容：,一、棕（黑）化二、层压三、机械钻孔四、激光钻孔五、PTH六电镀七、蚀刻八、填孔九、感光十、沉金十一、沉锡十二、沉银十三、其他,4,一、棕（黑）化,1）爆板：,原因：棕（黑）化不良热冲击后大铜面处出现分层标准：不允许,5,2）离子污染超标：,一、棕（黑）化,原因：清洗不干净或环境污染（如裸手接板、脏污隔板纸等）标准：离子污染控制值6.5ugNaCL/inch2,6,二、层压,1）分层：,原因：层压时抽真空效果差或B片受潮标准：具体见空洞标准,7,二、层压,2）空洞：,原因：层压时抽真空效果差；标准：,8,二、层压,3）层间错位：,原因：内层定位孔冲偏，或放大系数不匹配，或层压滑板；标准：一般控制在mil（主要是看内层环宽及内层隔离环宽）,9,二、层压,4）固化度不足：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。原因：料温异常或层压曲线与B片不匹配；标准：Tg3,10,三、机械钻孔,1）孔内纤维丝：,原因：钻咀侧刃不锋利；标准：不影响孔径及不影响孔铜厚度及质量,11,三、机械钻孔,2）钻偏：,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；标准：最小内层焊盘1mil或满足客户要求,12,3）内层环宽：,三、机械钻孔,原因：钻偏或内层涨缩与钻孔补偿不匹配；标准：最小的环宽0.025mm或满足客户要求,13,）内层隔离环宽,三、机械钻孔,原因：钻偏或内层涨缩与钻孔补偿不匹配；标准：最小的隔离环宽0.mm,14,）内层焊盘脱落,三、机械钻孔,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标准：最小的环宽不小于0.mm,15,）孔壁粗糙度超标：,三、机械钻孔,粗糙度超差,成因：钻孔参数异常或钻嘴不锋利；标准：孔壁粗糙度30um或满足客户要求,16,三、机械钻孔,）孔壁粗糙度超标：,轻微的撞破,成因：钻嘴侧锋崩缺；标准：孔壁粗糙度30um或满足客户要求,17,）钉头：,三、机械钻孔,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（RunOut)或摇摆（Wobble)有关；标准：钉头宽度不可超过铜箔厚度的2倍,18,）披锋：,三、机械钻孔,原因：与钻孔钻给速度及垫板有比较大的关系；标准：不影响外观及孔铜连接,19,）芯吸：,三、机械钻孔,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；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,20,四、激光钻孔,1）钻不透：,原因：能量异常；标准：不允许,21,2）盲孔上下孔径比超标：,四、激光钻孔,原因：能量异常；标准：1.A=标称孔径20%2.70%B/A90%3.a0.010mm(undercut)4.905.孔壁粗糙度12.5um,22,3）孔壁粗糙度超标：,原因：能量异常或材料与能量不匹配；标准：孔壁粗糙度12.5um,四、激光钻孔,23,4）激光窗开偏或内层错位：,四、激光钻孔,原因：激光窗开偏或内层错位；标准：不允许,24,5）undercut过大：,四、激光钻孔,原因：能量异常标准：undercut0.010mm,25,五、PTH,1）背光不足：,原因：沉铜药水异常标准：背光要求8级,26,五、PTH,2）沉铜不良（孔内无铜）,原因：沉铜药水异常（特别是活化不足）标准：不允许,27,3）凹蚀过度：,五、PTH,原因：凹蚀药水失控或时间过长标准：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,28,五、PTH,4）凹蚀不足：,原因：凹蚀药水失控或时间过短标准：不允许出现空洞或连接不良,29,五、PTH,5）ICD,原因：凹蚀药水失控或时间过短、材料膨胀异常标准：不允许,30,六、电镀,）孔壁铜厚不足,标准,原因：电镀参数不当或接触不良标准：见右表,31,六、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,32,六、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：,33,）叠镀,原因：1)孔壁粗糙度太大.2)沉铜效果不好，没有将孔壁覆盖完全.3)电镀缸光剂/整平剂比例失调.4)电镀缸氯离子浓度过高.5)电镀参数设定不当标准：不允许,六、电镀,34,）电镀杂物,六、电镀,原因：槽液中各种浮游固体粒子常会著落而成镀瘤标准：不允许,35,6）镀层烧焦,六、电镀,原因：电流异常或光剂含量不足标准：不允许,36,7）镀层粗糙,六、电镀,原因：电镀电流过大、整平剂添加异常或添加剂搭配不当标准：不允许,37,六、电镀,8）热冲击后孔拐角断裂：,原因：镀层疏松、锡炉含铜量超标蚀铜、或磨板过度标准：不允许,38,六、电镀,9）镀层疏松（热冲击后断裂）：,原因：光剂含量严重超标标准：不允许,39,六、电镀,10）镀层剥离：,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标准：不允许,40,六、电镀,11）镀层延展性不良,现象：高低温循环后出现镀层断裂原因：电镀添加剂配比异常或材料膨胀系数异常标准：不允许,41,六、电镀,12）电镀填孔不满,原因：电镀药水或电流设计异常标准：不允许,42,六、电镀,13）吹气孔,原因：镀层薄或有点状孔内无铜标准：不允许,43,六、电镀,14）孔内无铜（干膜余胶）：,现象：孔无铜集中在孔口原因：干膜余胶标准：不允许,44,六、电镀,15）孔内无铜（镀锡不良）,现象：图形电镀层没有包住平板电镀层，有点象刀切原因：镀锡有气泡标准：不允许,45,六、电镀,16）孔内无铜（微蚀过镀）,现象：整体孔无铜，特别是在大孔径的PTH孔原因：板件没有经过平板电镀或图形电镀微蚀异常标准：不允许,46,六、电镀,17）盲孔无铜,现象：铜层在盲孔中逐渐减少原因：干膜盖孔破损（公司第一次出现主要是单边曝光能量异常）标准：不允许,47,六、电镀,18）楔形空洞(WedgeVoid),现象：孔内无铜发生在内层铜与B片结合处原因：棕（黑）化不良或钻孔异常标准：不允许,48,六、电镀,19）镀层裂纹（现象）,49,六、电镀,19）镀层裂纹（接受标准）,50,七、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,51,）夹膜短路,七、蚀刻,原因：电镀层数设计有问题或线路很孤立标准：不允许出现短路及缩小线路间距,52,）渗镀短路：,七、蚀刻,原因：贴膜不牢标准：不允许出现短路及缩小线路间距,53,七、蚀刻,）蚀刻过度：,原因：蚀刻参数过度标准：不允许缩小线路最小宽度或出现镍层剥离脱落,54,八、填孔,）填孔不满：,原因：树脂没填满标准：下凹深度mil,55,八、填孔,）分层：,原因：膨胀系数异常或填孔处有气泡标准：不允许,56,八、填孔,）埋孔凸起：,原因：材料膨胀系数异常或填孔处有气泡标准：不允许出现镀层断裂,57,九、感光,）离子污染超标：,原因：清洗不干净或环境污染标准：离子污染控制值6.5ugNaCL/inch2,58,九、感光,）阻焊厚度不足：,原因：喷涂不均匀、线路铜厚过高标准：.mil或满足客户要求,59,九、感光,）侧蚀严重：,原因：显影参数异常标准：不允许出现绿油条掉落现象,60,九、感光,）爆油：,原因：绿油塞孔中有气泡标准：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),61,九、感光,5）孔未塞满：,原因：塞孔条件异常标准：喷锡后不允许藏锡珠,62,九、感光,）绿油结合力：,标准：见右图,63,十、沉镍金,）金镍厚度：,IPC-4552对化学金镍层的要求如下：,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。,64,十、沉镍金,）剥离：,原因：铜面不干净（或沉镍前处理异常）标准：不允许,65,十、沉镍金,）镀层开裂：,原因：铜面不干净（如绿油显影不净等）标准：不允许,66,十、沉镍金,）黑盘：,原因：镍层受腐蚀标准：不允许,67,十、沉镍金,）金层发白：,原因：金层厚度不足标准：金层要满足标准或客户要求,68,十、沉镍金,）漏沉金镍层：,原因：铜面受污染（显影不净等）标准：不允许,69,十一、沉锡,）锡须：,原因：沉锡后存放时间过长（或受热）或反应速度太快标准：不允许,70,十二、沉银,）原电池效应,原因：因电位差问题标准：不允许,71,十三、其他,）磨板过度,原因：前处理磨板过度标准：不允许出现断裂，总铜厚需要满足客户要求,72,十三、其他,）可焊性：,原因：表面污染、膜太薄或太厚、金层太厚等标准：不是由于阻焊剂或其他镀涂层隔离所导致的不润湿是不允许的,73,十三、其他,3）高低温循环测试：,原因