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PCB線路板在生産中的十大質量問題與解決方法

2019-07-25 16:44:36 2420

PCB産品的十大質量問題與解決方法:

在整個生産流程中,有很多的控制點,有一丁點的不小心,板子就會壞掉,PCB線路板質量問題是層出不窮的,這點也是一件讓人頭疼的事情,因爲只有其中的一片有問題,那麽大多數的器件也會跟著不能用。

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在嵌入式系統展上通過調查問卷並結合自己經驗收集了PCB打樣經常出現的一些質量問題,


整理如下:

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除了上述問題外,還有一些潛在風險較大的問題,筆者一共整理了十大問題,在此列出並附上一些處理的經驗,


1.【分层】/ @4 L  L, C; X5 h

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分層是PCB的老大難問題了,穩居常見問題之首。


其發生原因大致可能如下:

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(1)包裝或保存不當,受潮;

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(2)保存時間過長,超過了保存期,

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(3)供應商材料或工藝問題;

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(4)設計選材和銅面分布不佳。


受 潮问题是比较容易发生的,就算选了好的包装,工厂内也有恒温恒湿仓库,可是运输和暂存过程是控制不了的。笔者曾“有幸”参观过一个保税仓库,温湿度管理是 别指望了,房顶还在漏水,箱子是直接呆在水里的。不过受潮还是可以应对的,真空导电袋或者铝箔袋都可以不错地防护水汽侵入,同时包装袋里要求放湿度指示 卡。如果在使用前发现湿度卡超标,上线前烘烤一般可以解决,烘烤条件通常是120度,

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如果是供应商在手机展上提供的手机等产品的处材料或工艺发生问题,那报废的可能性就比较大了。常见的可能原因包括:棕(黑)化不良,PP或内层板受潮,PP胶量不足,压合异常 等。为了减少这种情况的问题发生,需要特别关注PCB線路板供应商对对应流程的管理和分层的可靠性试验。以可靠性试验中的热应力测试为例,好的工厂通过标准要求 是5次以上不能分层,在样品阶段和量产的每个周期都会进行确认,而普通工厂通过标准可能只是2次,几个月才确认一次。而模拟贴装的IR测试也可以更多地防 止不良品流出,是优秀PCB線路板厂的必备。

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當然設計公司本身的PCB設計也会带来分层的隐患。例如板材Tg的选择,很多时候是没有要求的,那PCB厂为了节约成本,肯定选用普通Tg的材料, 耐温性能就会比较差。在无铅成为主流的时代,还是选择Tg在145°C以上的比较安全。另外空旷的大铜面和过于密集的埋孔区域也是PCB分层的隐患,需要 在设计时予以避免。

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2.【焊錫性不良】

焊錫性也是比較嚴重的問題之一,特別是批量性問題。其可能發生原因是板面汙染、氧化,黑鎳、鎳厚異常,防焊SCUM(陰影),存放時間過長、吸濕,防焊上PAD,太厚(修補)。

污染和吸湿问题都比较好解决,其他问题就比较麻烦,而且也没有办法通过进料检验发现,这时候需要关注PCB厂的制程能力和质量控制计划。比如黑镍,需要看 PCB厂是不是化金外发,对自己的化金线药水分析频率是否足够,浓度是否稳定,是否设置了定期的剥金试验和磷含量测试来检测,内部焊锡性试验是否有良好执 行等。如果都能做好,那发生批量问题的可能性就非常小了。而防焊上PAD和修补不良,则需要了解PCB供应商对检修制定的标准,检验员和检修人员是否有良 好的考核上岗制度,同时明确定义焊盘密集区域不能进行修补(如BGA和QFP)。

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3.【板彎板翹】

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可能导致板弯板翘的原因有:供应商选材问题,生产流程异常,重工控制不良,运输或存放不当,折断孔设计不够牢固,各层铜面积差异过大等。最后2点设计上的 问题需要在前期进行设计评审予以避免,同时可以要求PCB厂模拟贴装IR条件进行试验,以免出现过炉后板弯的不良。对于一些薄板,可以要求在包装时上下加 压木浆板后再进行包装,避免后续变形,同时在贴片时加夹具防止器件过重压弯板子。

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4.【刮傷、露銅】

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刮伤、露铜是最考验PCB厂管理制度和执行力的缺陷。这问题说严重也不严重,不过确实会带来质量隐忧。很多PCB公司都会说,这个问题很难改善。笔者曾经 推动过多家PCB厂的刮伤改善,发现很多时候并不是改不好,而是要不要去改,有没有动力去改。凡是认真去推动专案的PCB厂,交付的DPPM都有了显着的 改善。

所以這個問題的解決訣竅在于:

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5.【阻抗不良】

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PCB的阻抗是关系到手机板射频性能的重要指标,一般常见的问题是PCB批次之间的阻抗差异比较大。由于现在阻抗测试条一 般是做在PCB的大板边,不会随板出货,所以可以让供应商每次出货时付上该批次的阻抗条和测试报告以便参考,同时还要求提供板边线径和板内线径的对比数 据。

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6.【BGA焊錫空洞】

BGA焊锡空洞可能导致主芯片功能不良,而且可能在测试中无法发现,隐藏风险很高。所以现在很多贴片厂都会在贴件后 过X-RAY进行检查。这类不良可能发生的原因是PCB孔内残留液体或杂质,高温后汽化,或者是BGA焊盘上激光孔孔型不良。所以现在很多HDI板要求电 镀填孔或者半填孔制作,可以避免此问题的发生。

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7.【防焊起泡/脫落】


此類問題通常是PCB防焊過程控制出現異常,或是選用防焊油墨不適合(便宜貨、非化金類油墨、不適合貼裝助焊劑),也可能是貼片、重工溫度過高。要防止批量問題發生,需要PCB供應商制定對應的可靠性測試要求,在不同階段進行控制。

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8.【塞孔不良】

塞孔不良主要是PCB廠技術能力不足或者是簡化工藝造成的,其表現爲塞孔不飽滿,孔環有露銅或者假性露銅?赡茉斐珊稿a量不足,與貼片或組裝器件短路,孔內殘留雜質等問題。此問題外觀檢驗就可以發現,所以可以在進料檢驗就可以控制下來,要求PCB廠進行改善。


9.【尺寸不良】

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尺寸不良的可能原因很多,PCB制作流程中容易产生涨缩,供应商调整了钻孔程序 / 图形比例 / 成型CNC程序,可能造成贴装容易发生偏位,结构件配合不好等问题。由于此类问题很难检查出来,只能靠供应商良好的流程控制,所以在供应商选择时需要特别关注。1 R# j* r7 s6 ?- h5 d

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10.【甲凡尼效應】

甲凡尼效应也就是高中化学中学习的原电池反应,出现在选择性化金板的OSP流程。由于金和铜之间的电位差,在OSP的处理流程中与大金面相连的铜焊盘会不断失去电子溶解成2价铜离子,导致焊盘变小,影响后续元器件贴装及可靠性。0 x1 @" _& ?; b$ V# _

這一問題雖然不常發生,在柏拉圖中未曾出現,不過一旦出現就是批量性問題。手機PCB制作有經驗的板廠都會通過電腦軟件篩選出此部分焊盤,在設計時預先補償,並且在OSP流程中設定特別的重工條件和限制重工次數,避免問題發生。所以這一問題可以在審核板廠時提前確認。