印制板的可靠性与工艺控制

1、客户技术交流文件201210印制板的可靠性与与工艺控制牧泰莱电路技术有限公司牧泰莱电路技术有限公司印制板的可靠性与工艺控制v基材基材 基材的选型 基材的特性v层压层压 层压可靠性与控制 常见质量问题分析v金属化孔金属化孔 孔的可靠性与控制 常见质量问题分析v涂层与焊接涂层与焊接 可焊涂层的类型与选用 焊接过程常见问题分析基材的类型覆铜板树脂填料铜箔填加剂名称型号环氧树脂酚醛树脂聚四氟乙烯聚酰亚胺BT牛皮纸玻璃纤维玻璃纤维布无机粉末电解铜箔压延铜箔溴化物耦连剂UV阻剂酚醛纸基覆铜箔板FR-1酚醛纸基覆铜箔板FR-2酚醛纸芯布面覆铜箔板CEM-1环氧玻璃纤维覆铜箔板CEM-3环氧玻璃纤维布覆铜箔板

2、FR-4高Tg环氧玻璃纤维布覆铜箔板FR-4低CTE环氧玻璃纤维布覆铜箔板FR-4无卤素环氧玻璃纤维布覆铜箔板FR-4耐离子迁移环氧玻璃纤维布覆铜箔板FR-4耐热型环氧玻璃纤维布覆铜箔板FR-5聚四氟乙烯玻璃纤维布覆铜箔板PTFE聚酰亚胺玻璃纤维布覆铜箔板PI聚酰亚胺薄膜覆铜箔软板FPC双马来酰亚胺三嗪树脂玻璃纤维布覆铜箔板BT基材的性能特征v电绝缘性能v表面绝缘电阻-线间绝缘v体积绝缘电阻-层间耐压v尺寸稳定性v热膨胀系数CTE -FR-4板在X、Y方向的CTE在（14-18）ppm/ vZ轴的热膨胀系数- FR-4板在Z方向的CTE在（45-60）ppm/ (铜是16.7ppm/) v耐热

3、特性vTg值:玻璃化转换温度-抗弯强度发生突变的温度vTd值:热分解温度-损失5%重量的温度(以一定速度升高)v连续工作温度-可以连续工作的温度,一般应低于Tg值30以上v耐环境特性v耐离子迁移特性-高温、高湿、有电压降的情况下的金属离子迁移（绝缘值下降）v漏电起痕指数CTI-在高湿度条件下（滴电解质溶液），起电弧的电压值。v高频特性v介电常数v介质损耗v各个频率和温度条件下的一致性TABLE I. Rogers Microwave Material Selection Criteria GRADE DESCRIPTION MIL COM MLB HYBR BROAD TEMP SURF MI

4、N ULTRALAM 2000 PTFE/ woven glass X X RT/duroid 5870 PTFE/ random microfiber glass X X RT/duroid 5880 PTFE/ random microfiber glass X X RT/duroid 6002 PTFE/ ceramic X X X X X X RT/duroid 6006 PTFE/ ceramic X X RT/duroid 6010LM PTFE/ ceramic X X TMM 3 Thermoset plastic/ ceramic X X X X X TMM 4 Thermo

5、set plastic/ ceramic X X X X X TMM6 Thermoset plastic/ ceramic X X X X X TMM 10i Thermoset plastic/ ceramic X X X X X RO3003 PTFE/ ceramic X X X X X X RO3006/RO3010 PTFE/ ceramic X X X X X X RO3203 PTFE/glass ceramic X X X X X X RO3210 PTFE/ glass ceramic X X X X X X RO4003/ RO4232 Thermoset plastic

6、/ ceramic/ woven glass X X X X X X RO4350 Thermoset plastic/ ceramic/ woven glass X X X X X X Taconic www.taconic-ARLON板料 www.arlon- NELCO 板料 国产高频板料v泰州旺灵泰州旺灵 TP1/2 复合介质 DK 2.5-16 TF-1/2 复合介质 DK 310.5 F4B-1/2 PTFE介质 DK 2.7 军标军标GX PTFE介质 DK 2.7 薄铜 F4B-L/T 同F4B 金属基 F4BT PTFE玻纤介质 DK 2.3 F4T 纯 PTFE介质 DK

7、2.2v生益覆铜板生益覆铜板 CGP-500 PTFE玻纤介质 DK 2.6 S1139 改性环氧玻纤 DK 3.9 S2132 高频头用 DK 4.0 层压可靠性与控制层压可靠性与控制v芯板、内层铜厚与残铜率v芯板厚度的选择：符合于板厚和阻抗控制的要求v芯板尺寸稳定性：预处理与涨缩控制v内层铜厚取决于内层载流量的要求，内外有别v内层铜厚度对涨缩的影响v超厚内层的线宽/间距设计，内层填胶v残铜率对厚度和填胶量的影响v残铜分布对尺寸稳定性和翘曲变形的影响v铺铜设计对加工和可靠性的影响，对散热的影响v半固化片、厚度、含胶量v常用半固化片：106#、1080 # 、3313 # 、2116 # 、7

8、628 #v半固化片选用：厚度要求、填胶要求、耐压要求、工艺v胶的作用：介质、粘结、填充、流动带走气泡v玻璃纤维布的作用：介质、厚度填充、强度、表面平整度v半固化片特性指标 树脂含量、流动度、挥发物含量、凝胶时间v特殊半固化片：RCC、PI纯胶、4450、PTFE层压可靠性与控制层压可靠性与控制v铜箔厚度与背面粗糙度v铜箔厚度：1/3 oz、1/3 oz、1-6 oz、特殊厚度v铜箔背面粗糙度：2-5um、5-8um、8um以上v背面粗糙度的影响： 增加结合力的作用 影响线路边缘整齐度 对高频信号传输的影响v表面处理：黑化与棕化v黑化处理：将内层铜箔表面氧化成绒毛状结构的氧化铜 作用：改善铜箔

9、与半固化片的结合力，提高耐热性 特点：常温结合力高，经高温后下降v棕化处理：对内层铜箔表面进行微蚀处理，形成微观粗 糙表面，同时吸附一层有机保护剂 作用：改善铜箔与半固化片的结合力，提高耐热性 特点：常温结合力稍低，高温条件下表现良好层压可靠性与控制层压可靠性与控制v层压参数与曲线v排气、流胶、填充v排气：通过抽真空和挤压，排出空隙间的空气v流胶：半固化片的树脂融化流动，在压力推动下，填平线路缝隙，部分树脂带走气泡流至板边。v填充：树脂填满线路缝隙（埋孔）常用层压结构 v外层铜箔结构v外层芯板结构多层板的互连结构常见层压缺陷及预防v板弯板翘：v内层布局不均衡，结构不对称v芯板和半固化片经纬方向

10、错位v芯板和半固化片不匹配v内层芯板应力和层压应力v布纹白斑：v流胶过度v环氧树脂与玻璃纤维分离v玻璃布纹路太粗v分层起泡：v内层芯板或半固化片被污染v潮气太多,未能有效排除v半固化片过期v层压参数不正常v内层空洞：v缺胶v流胶不畅,气泡未排除v层压应力出现的微裂纹v层间偏移：v内层涨缩不一致v内层图形对位偏移v层压定位偏移v层压应力：v层压参数不合适v半固化片太多或流胶过度v树脂未完全固化v冷却速度过快u布纹、白斑v翘曲、分层、空洞、对位偏移几种特殊的材料和层压工艺v混合层压v半固化片选用v结构设计v界面处理vPTFE层压vPTFE 薄片vPTFE改性薄膜v层压参数v4450B层压v不流胶特

11、征v一般用两张v不可直接压铜箔v不流胶半固化片v特殊的使用场合v隔离区间控制v高导热半固化片v散热板的压合v结构设计v散热板的加工和表面处理vRCC带胶铜箔vHDI的运用金属化孔的可靠性与控制v一个合格的金属化孔的特征v孔位准确-在理想中心位置2mil以内v孔壁平直光滑-孔壁粗糙度在1mil以内v孔口焊盘无翘起现象，孔口无毛刺，孔内无结瘤v孔内镀层连续平整,镀层厚度符合标准要求 平均25微米，最小处20微米v镀层无空洞、无裂纹、无孔壁分离v镀层延展性良好20%v孔壁金属化镀层与内层连接良好，无阴影或脱离现象v四周非连接导体保持适当的隔离(距离和绝缘)v芯吸效应不能大于标准值得，最好控制在 50

12、微米范围内v内层无钉头现象，负凹蚀不超过25微米金属化孔的常见质量问题v孔壁镀层断裂v孔内镀层太薄v孔壁粗糙v局部镀层缺陷v镀层延展性差v内层隔离v钻孔参数不合适v钻头使用寿命控制v钻孔吸尘效果差v去钻污不彻底v负凹蚀v芯吸效应v孔壁粗糙v层压不致密v去钻污过度v漏电v设计间距过小v层间偏移v芯吸效应v离子迁移可焊涂层的类型与选用v有铅喷锡优点：稳定性好，可焊性优。 可以相对长期保存（一年） 与焊料的兼容性好，焊接可靠 生产效率高，成本低。缺点：含铅，不符合环保要求。 表面不太平整，不适合高密度贴装。v无铅喷锡优点：稳定性好，可焊性良好。 可以相对长期保存（半年） 与焊料的兼容性好，焊接可靠

13、生产效率高，成本适中。缺点：喷锡和焊接温度偏高，对基材和器件有损伤。 表面不太平整，不适合高密度贴装。v电镀镍金优点：防氧化能力强，可经多次焊接，可焊性中等。 表面平整，适用与bonding 工艺。 接触电阻小，可用于按键等需要接触的场合。缺点：成本最高；线边凸沿易造成微短现象，影响可靠性 容易出现金面变色影响焊接性；焊点脆。 阻焊油墨印在金面上容易脱落。v化学镍金优点：防氧化能力强，可经多次焊接，可焊性中等。 表面平整，焊盘全面包覆，适合高密度贴装。 接触电阻小，可用于按键等需要接触的场合。缺点：成本偏高，由于有“黑垫”现象，影响可靠性 镀层应力大，不适合邦定连接和要求柔性的场合。可焊涂层的

14、类型与选用v化学沉锡优点：铜层与焊料直接结合，焊接可靠，可焊性中等。 表面平整，适合高密度贴装。 生产效率高，成本低。缺点：耐热性差，经多次焊接可焊性变差，保存时间短 由于“锡须”现象，可能影响绝缘性能v化学沉银优点：镀层新鲜时可焊性良好。 表面平整，适合高密度贴装。 生产效率高，成本低。缺点：耐热性差，经多次焊接后可焊性变差 容易变色，保存时间短 由于“银迁移”现象，可能影响绝缘性能。 银层过厚，焊点部分变脆。vOSP优点：铜层与焊料直接结合，焊接可靠，可焊性中等。 表面平整，适合高密度贴装。 生产效率高，成本最低，可以重工缺点：耐热性差，经多次焊接后可焊性变差 保存时间短焊接过程常见问题分析1、焊盘和孔的问题v焊盘脱落v基材或层压质量问题v热冲击过度v不合适的返工方式v外力拉脱v爆孔(吹孔)v孔壁有微缺陷v镀层太薄v基财有潮气v焊接前未