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：ＰＣＢ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ＰＣＢ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52）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/inch26二、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≤４mil（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：ΔTg≤3℃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123）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13４）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≥0.１mm14５）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0.１mm15６）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６）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17７）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18８）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19９）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80mm[3.150min]20四、激光钻孔1）钻不透：原因：能量异常；标准：不允许212）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/A≤90%3.a≤0.010mm(undercut)4.α≤90°5.孔壁粗糙度≤12.5um223）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234）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245）undercut过大：四、激光钻孔原因：能量异常标准：undercut≤0.010mm25五、PTH1）背光不足：原因：沉铜药水异常标准：背光要求≥8级26五、PTH2）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273）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≤0.013mm28五、PTH4）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、PTH5）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１）孔壁铜厚不足镀层1级2级3级表面及孔铜(平均最小)20μm20μm25μm最薄区域18μm18μm20μm盲孔铜(平均最小)20μm20μm25μm最薄区域18μm18μm20μm低厚径比盲孔铜(平均最小)12μm12μm12μm最薄区域10μm10μm10μm埋孔铜(平均最小)13μm15μm15μm最薄区域11μm13μm13μm标准原因：电镀参数不当或接触不良标准：见右表31六、电镀２）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３）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：33４）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34５）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356）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367）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）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50七、蚀刻１）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/X51２）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52３）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４）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１）填孔不满：原因：树脂没填满标准：下凹深度≤１mil55八、填孔２）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３）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１）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/inch258九、感光２）阻焊厚度不足：原因：喷涂不均匀、线路铜厚过高标准：≥０.３mil或满足客户要求59九、感光３）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４）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ＳＭＴ或ＢＧＡ高度≤４０um或按照客户特殊要求（如索爱≤８um)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６）绿油结合力：标准：见右图63十、沉镍金１）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3-6μm[l20–240μin]浸金厚度≥0.05μm[2.0μin]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。64十、沉镍金２）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３）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４）黑盘：原因：镍层受腐蚀标准：不允许67十、沉镍金５）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６）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１）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１）原电池效应原因：因电位差问题标准：不允许71十三、其他１）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２）可焊性：原因：表面污染、ＯＳＰ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：电镀添加剂配比异常或材料膨胀系数异常标准：电阻变化率≤10%，不允许出现镀层裂纹74十三、其他3）高低温循环测试：备注：正常情况下是按照D条件进行或按照客户指定条件75十三、其他4）电迁移测试：备注：目前公司是按照SONY的标准，温度85℃，相对湿度85%，外加电压50V，处理时间为96小时；标准：处理后绝缘电阻≥500MΩ。76十三、其他5）耐电压：标准：不允许有击穿现象。77THEENDTHANKYOU!