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深圳市科友電路技術有限公司
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地 址：深圳市坪山新區(qū)碧嶺社區(qū)沙坑路27號1-2棟新手必知的PCB產品的十大質量問題與解決方法
時間:2016-3-5
在整個生產流程中，有很多的控制點，有一丁點的不小心，板子就會壞掉，PCB質量問題是層出不窮的，這點也是一件讓人頭疼的事情，因為只有其中的一片有問題，那么大多數的器件也會跟著不能用。
本人在嵌入式系統展上通過調查問卷并結合自己經驗收集了PCB經常出現的一些質量問題，整理如下：
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，在此列出并附上一些處理的經驗，與諸君分享：
1.【分層】
分層是PCB的老大難問題了，穩(wěn)居常見問題之首。其發(fā)生原因大致可能如下：
(1).包裝或保存不當，受潮；
(2).保存時間過長，超過了保存期，PCB板受潮；
(3).供應商材料或工藝問題；
(4).設計選材和銅面分布不佳。
受潮問題是比較容易發(fā)生的，就算選了好的包裝，工廠內也有恒溫恒濕倉庫，可是運輸和暫存過程是控制不了的。筆者曾“有幸”參觀過一個保稅倉庫，溫濕度管理是 別指望了，房頂還在漏水，箱子是直接呆在水里的。不過受潮還是可以應對的，真空導電袋或者鋁箔袋都可以不錯地防護水汽侵入，同時包裝袋里要求放濕度指示 卡。如果在使用前發(fā)現濕度卡超標，上線前烘烤一般可以解決，烘烤條件通常是120度 4H。
如果是供應商在手機展上提供的手機等產品的處材料或工藝發(fā)生問題，那報廢的可能性就比較大了。常見的可能原因包括：棕（黑）化不良，PP或內層板受潮，PP膠量不足，壓合異常 等。為了減少這種情況的問題發(fā)生，需要特別關注PCB供應商對對應流程的管理和分層的可靠性試驗。以可靠性試驗中的熱應力測試為例，好的工廠通過標準要求 是5次以上不能分層，在樣品階段和量產的每個周期都會進行確認，而普通工廠通過標準可能只是2次，幾個月才確認一次。而模擬貼裝的IR測試也可以更多地防 止不良品流出，是優(yōu)秀PCB廠的必備。
當然設計公司本身的PCB設計也會帶來分層的隱患。例如板材Tg的選擇，很多時候是沒有要求的，那PCB廠為了節(jié)約成本，肯定選用普通Tg的材料， 耐溫性能就會比較差。在無鉛成為主流的時代，還是選擇Tg在145°C以上的比較安全。另外空曠的大銅面和過于密集的埋孔區(qū)域也是PCB分層的隱患，需要 在設計時予以避免。
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(fā)生原因是板面污染、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）。
污染和吸濕問題都比較好解決，其他問題就比較麻煩，而且也沒有辦法通過進料檢驗發(fā)現，這時候需要關注PCB廠的制程能力和質量控制計劃。比如黑鎳，需要看 PCB廠是不是化金外發(fā)，對自己的化金線藥水分析頻率是否足夠，濃度是否穩(wěn)定，是否設置了定期的剝金試驗和磷含量測試來檢測，內部焊錫性試驗是否有良好執(zhí) 行等。如果都能做好，那發(fā)生批量問題的可能性就非常小了。而防焊上PAD和修補不良，則需要了解PCB供應商對檢修制定的標準，檢驗員和檢修人員是否有良 好的考核上崗制度，同時明確定義焊盤密集區(qū)域不能進行修補（如BGA和QFP）。
3.【板彎板翹】
可能導致板彎板翹的原因有：供應商選材問題，生產流程異常，重工控制不良，運輸或存放不當，折斷孔設計不夠牢固，各層銅面積差異過大等。最后2點設計上的 問題需要在前期進行設計評審予以避免，同時可以要求PCB廠模擬貼裝IR條件進行試驗，以免出現過爐后板彎的不良。對于一些薄板，可以要求在包裝時上下加 壓木漿板后再進行包裝，避免后續(xù)變形，同時在貼片時加夾具防止器件過重壓彎板子。
4.【刮傷、露銅】
刮傷、露銅是最考驗PCB廠管理制度和執(zhí)行力的缺陷。這問題說嚴重也不嚴重，不過確實會帶來質量隱憂。很多PCB公司都會說，這個問題很難改善。筆者曾經 推動過多家PCB廠的刮傷改善，發(fā)現很多時候并不是改不好，而是要不要去改，有沒有動力去改。凡是認真去推動專案的PCB廠，交付的DPPM都有了顯著的 改善。所以這個問題的解決訣竅在于：推、壓。
5.【阻抗不良】
PCB的阻抗是關系到手機板射頻性能的重要指標，一般常見的問題是PCB批次之間的阻抗差異比較大。由于現在阻抗測試條一 般是做在PCB的大板邊，不會隨板出貨，所以可以讓供應商每次出貨時付上該批次的阻抗條和測試報告以便參考，同時還要求提供板邊線徑和板內線徑的對比數 據。
6.【BGA焊錫空洞】
BGA焊錫空洞可能導致主芯片功能不良，而且可能在測試中無法發(fā)現，隱藏風險很高。所以現在很多貼片廠都會在貼件后 過X-RAY進行檢查。這類不良可能發(fā)生的原因是PCB孔內殘留液體或雜質，高溫后汽化，或者是BGA焊盤上激光孔孔型不良。所以現在很多HDI板要求電 鍍填孔或者半填孔制作，可以避免此問題的發(fā)生。
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(fā)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。
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，其表現為塞孔不飽滿，孔環(huán)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(fā)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】
尺寸不良的可能原因很多，PCB制作流程中容易產生漲縮，供應商調整了鉆孔程序 / 圖形比例 / 成型CNC程序，可能造成貼裝容易發(fā)生偏位，結構件配合不好等問題。由于此類問題很難檢查出來，只能靠供應商良好的流程控制，所以在供應商選擇時需要特別關注。
10.【甲凡尼效應】
甲凡尼效應也就是高中化學中學習的原電池反應，出現在選擇性化金板的OSP流程。由于金和銅之間的電位差，在OSP的處理流程中與大金面相連的銅焊盤會不斷失去電子溶解成2價銅離子，導致焊盤變小，影響后續(xù)元器件貼裝及可靠性。
這一問題雖然不常發(fā)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，并且在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(fā)生。所以這一問題可以在審核板廠時提前確認。
本人在嵌入式系統展上通過調查問卷并結合自己經驗收集了PCB經常出現的一些質量問題，整理如下：
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，在此列出并附上一些處理的經驗，與諸君分享：
1.【分層】
分層是PCB的老大難問題了，穩(wěn)居常見問題之首。其發(fā)生原因大致可能如下：
(1).包裝或保存不當，受潮；
(2).保存時間過長，超過了保存期，PCB板受潮；
(3).供應商材料或工藝問題；
(4).設計選材和銅面分布不佳。
受潮問題是比較容易發(fā)生的，就算選了好的包裝，工廠內也有恒溫恒濕倉庫，可是運輸和暫存過程是控制不了的。筆者曾“有幸”參觀過一個保稅倉庫，溫濕度管理是 別指望了，房頂還在漏水，箱子是直接呆在水里的。不過受潮還是可以應對的，真空導電袋或者鋁箔袋都可以不錯地防護水汽侵入，同時包裝袋里要求放濕度指示 卡。如果在使用前發(fā)現濕度卡超標，上線前烘烤一般可以解決，烘烤條件通常是120度 4H。
如果是供應商在手機展上提供的手機等產品的處材料或工藝發(fā)生問題，那報廢的可能性就比較大了。常見的可能原因包括：棕（黑）化不良，PP或內層板受潮，PP膠量不足，壓合異常 等。為了減少這種情況的問題發(fā)生，需要特別關注PCB供應商對對應流程的管理和分層的可靠性試驗。以可靠性試驗中的熱應力測試為例，好的工廠通過標準要求 是5次以上不能分層，在樣品階段和量產的每個周期都會進行確認，而普通工廠通過標準可能只是2次，幾個月才確認一次。而模擬貼裝的IR測試也可以更多地防 止不良品流出，是優(yōu)秀PCB廠的必備。
當然設計公司本身的PCB設計也會帶來分層的隱患。例如板材Tg的選擇，很多時候是沒有要求的，那PCB廠為了節(jié)約成本，肯定選用普通Tg的材料， 耐溫性能就會比較差。在無鉛成為主流的時代，還是選擇Tg在145°C以上的比較安全。另外空曠的大銅面和過于密集的埋孔區(qū)域也是PCB分層的隱患，需要 在設計時予以避免。
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(fā)生原因是板面污染、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）。
污染和吸濕問題都比較好解決，其他問題就比較麻煩，而且也沒有辦法通過進料檢驗發(fā)現，這時候需要關注PCB廠的制程能力和質量控制計劃。比如黑鎳，需要看 PCB廠是不是化金外發(fā)，對自己的化金線藥水分析頻率是否足夠，濃度是否穩(wěn)定，是否設置了定期的剝金試驗和磷含量測試來檢測，內部焊錫性試驗是否有良好執(zhí) 行等。如果都能做好，那發(fā)生批量問題的可能性就非常小了。而防焊上PAD和修補不良，則需要了解PCB供應商對檢修制定的標準，檢驗員和檢修人員是否有良 好的考核上崗制度，同時明確定義焊盤密集區(qū)域不能進行修補（如BGA和QFP）。
3.【板彎板翹】
可能導致板彎板翹的原因有：供應商選材問題，生產流程異常，重工控制不良，運輸或存放不當，折斷孔設計不夠牢固，各層銅面積差異過大等。最后2點設計上的 問題需要在前期進行設計評審予以避免，同時可以要求PCB廠模擬貼裝IR條件進行試驗，以免出現過爐后板彎的不良。對于一些薄板，可以要求在包裝時上下加 壓木漿板后再進行包裝，避免后續(xù)變形，同時在貼片時加夾具防止器件過重壓彎板子。
4.【刮傷、露銅】
刮傷、露銅是最考驗PCB廠管理制度和執(zhí)行力的缺陷。這問題說嚴重也不嚴重，不過確實會帶來質量隱憂。很多PCB公司都會說，這個問題很難改善。筆者曾經 推動過多家PCB廠的刮傷改善，發(fā)現很多時候并不是改不好，而是要不要去改，有沒有動力去改。凡是認真去推動專案的PCB廠，交付的DPPM都有了顯著的 改善。所以這個問題的解決訣竅在于：推、壓。
5.【阻抗不良】
PCB的阻抗是關系到手機板射頻性能的重要指標，一般常見的問題是PCB批次之間的阻抗差異比較大。由于現在阻抗測試條一 般是做在PCB的大板邊，不會隨板出貨，所以可以讓供應商每次出貨時付上該批次的阻抗條和測試報告以便參考，同時還要求提供板邊線徑和板內線徑的對比數 據。
6.【BGA焊錫空洞】
BGA焊錫空洞可能導致主芯片功能不良，而且可能在測試中無法發(fā)現，隱藏風險很高。所以現在很多貼片廠都會在貼件后 過X-RAY進行檢查。這類不良可能發(fā)生的原因是PCB孔內殘留液體或雜質，高溫后汽化，或者是BGA焊盤上激光孔孔型不良。所以現在很多HDI板要求電 鍍填孔或者半填孔制作，可以避免此問題的發(fā)生。
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(fā)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。
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，其表現為塞孔不飽滿，孔環(huán)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(fā)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】
尺寸不良的可能原因很多，PCB制作流程中容易產生漲縮，供應商調整了鉆孔程序 / 圖形比例 / 成型CNC程序，可能造成貼裝容易發(fā)生偏位，結構件配合不好等問題。由于此類問題很難檢查出來，只能靠供應商良好的流程控制，所以在供應商選擇時需要特別關注。
10.【甲凡尼效應】
甲凡尼效應也就是高中化學中學習的原電池反應，出現在選擇性化金板的OSP流程。由于金和銅之間的電位差，在OSP的處理流程中與大金面相連的銅焊盤會不斷失去電子溶解成2價銅離子，導致焊盤變小，影響后續(xù)元器件貼裝及可靠性。
這一問題雖然不常發(fā)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，并且在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(fā)生。所以這一問題可以在審核板廠時提前確認。
以上問題并沒有把短路/開路列入，因為這個是PCB最基本問題，哪家板廠都避免不了，主要就是看誰的制程良率比較高.
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