【正文】 3191 29 來(lái)的 PCB 板的可靠性處于可允許的最高水平。從公司提供的數(shù)據(jù)來(lái)看，擦花、補(bǔ)油、錫高等是重要的指標(biāo)，表 10 是該公司某周的 FQC 不良項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)。 而通過(guò)對(duì)生產(chǎn)流程的了解，擦花主要出現(xiàn)在 蝕刻、絲印等工序，一般是人為或者機(jī)器造成，人和機(jī)器對(duì) PCB 的加工存在精度問(wèn)題，尤其是人工作業(yè)的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上機(jī)器加工，而 PCB 設(shè)計(jì)的布線(xiàn)布局相當(dāng)?shù)木o湊，從圖就可以看得出，這不可避免的帶了加工誤差，擦花現(xiàn)象也就不足為奇。 開(kāi)短路的原因很廣泛。而短路則可歸結(jié)到線(xiàn)路布局過(guò)于密集，使得蝕刻、電鍍等工序中加工誤差急劇放大。當(dāng)然，還有其他許多因素，在這不再一一列舉。在上一章節(jié)中，大家都知道了，蝕刻就是一種化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，即通過(guò)化學(xué)藥品將不需要的銅箔部分腐蝕掉，讓不需要連接在一起的線(xiàn)路分離開(kāi)來(lái)。所以，在這一過(guò)程中，加工誤差和不良率就油然而生。 表 11 某周的不良率及不良項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì) 短路 殘銅 開(kāi)路 滲鍍 夾膜 分層 擦花 蝕刻不凈 沙眼缺口 退錫不凈 孔無(wú)銅 其他 合計(jì) 95 6 117 8 8 4 21 1 1 1 262 191 308 23 22 57 1 10 26 638 130 10 293 17 19 89 34 592 139 166 72 50 427 118 257 10 7 8 3 403 171 115 2 107 18 413 41 44 15 100 885 16 1300 18 0 50 4 220 257 2 19 64 2835 30 表 11 某月的不良率及不良項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì) 周期 短路 殘銅 開(kāi)路 滲鍍 夾膜 分層 擦花 蝕刻不凈 沙眼缺口 退錫不凈 孔無(wú)銅 其他 合計(jì) 1周 1172 115 1491 11 6 5 133 264 20 23 70 3310 2周 1382 57 1443 2 77 144 18 30 53 3206 3周 542 24 941 7 28 26 20 189 1 9 83 1870 4周 885 16 1300 18 50 4 220 257 2 19 64 2835 合計(jì) 3981 212 5175 38 34 76 9 450 854 41 81 270 11221 從兩表中可以看出，蝕刻過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)路這個(gè)不良現(xiàn)象是最多的，分別在周統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)中占所有不良產(chǎn)品數(shù)量的 %和 %。在上面的 FQC中可以看到，開(kāi)短路現(xiàn)象作為了對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制檢查的一個(gè)重要指標(biāo)，而在蝕刻工序中，開(kāi)短路不良現(xiàn)象的數(shù)據(jù)有力的證明和支持了這一指標(biāo)的重要性。 從上可見(jiàn)， PCB 線(xiàn)路開(kāi)、短路是各 PCB 生產(chǎn)廠家?guī)缀趺刻於紩?huì)遇到的問(wèn)題，一直困擾著生產(chǎn)、品質(zhì)管理人員，它所造成的因出貨數(shù)量不足而補(bǔ)料、交貨延誤、客戶(hù)抱怨是業(yè)內(nèi)人士比較難解決的問(wèn)題，在此，本文對(duì)開(kāi)短路現(xiàn)象做一個(gè)詳細(xì)的 圖 11 PCB 開(kāi)路原因魚(yú)骨圖 介紹 。 二、無(wú)孔化開(kāi)路： 沉銅無(wú)孔化； 孔內(nèi)有油造成無(wú)孔化； 微蝕過(guò)度造成無(wú)孔化； 電鍍不良造成無(wú)孔化； 鉆咀燒孔或粉塵堵孔造成無(wú)孔化。 四、 固定位開(kāi)路： 對(duì)位菲林線(xiàn)路上劃傷造成開(kāi)路； 對(duì)位菲林線(xiàn)路上有沙眼造成開(kāi)路； 五、 顯影不凈開(kāi)路： 曝光強(qiáng)度過(guò)大造成顯影不凈而開(kāi)路； 板面上有垃圾曝光前趕氣不良造成顯影不凈而開(kāi)路； 顯影藥水失效導(dǎo)致顯影不凈而 形成開(kāi)路； 板面劃痕過(guò)深導(dǎo)致顯影不凈而形成開(kāi)路； 干膜起泡導(dǎo)致顯影不凈而形成開(kāi)路； 六、 抗鍍開(kāi)路： 顯影時(shí)干膜碎附著線(xiàn)路上造成開(kāi)路； 線(xiàn)路表面附著有油墨造成開(kāi)路； 七、 錫薄開(kāi)路： 電鍍錫鍍層亮邊開(kāi)路； 酸水溶錫后造成開(kāi)路； 八、 劃傷開(kāi)路： 主要原因是電鍍錫后，員工操作不認(rèn)真，板與板之間碰撞，造成線(xiàn)路上的錫面被劃傷，如果深度深到接近露銅或露銅時(shí)，在退膜蝕刻后形成開(kāi)路。 九、撞斷線(xiàn)開(kāi)路： 32 主要原因是蝕刻后，員工操作不認(rèn)真，烘干接板時(shí)接不過(guò)來(lái)，板角撞到前面板的線(xiàn)路上，有時(shí)甚至前面的板堆起來(lái)，后面出來(lái)的板以推移的力使前面堆起來(lái)的板相互摩擦而造成開(kāi)路。 因此，這些原因大多是由于人為操作和機(jī)器加工過(guò)程中的失誤造成的，在生產(chǎn)過(guò)程中留心注意還是容易避免的，尤其是劃傷和撞斷線(xiàn)開(kāi)路，員工如果操作認(rèn)真，完全可以避免這一問(wèn)題。另外，對(duì)于固定位開(kāi)路問(wèn)題中的沙眼問(wèn)題，聯(lián)系到蝕刻不良問(wèn)題中的沙眼缺口，我們可以推斷沙眼問(wèn)題對(duì)開(kāi)短路現(xiàn)象有不小的影響。一個(gè)常識(shí)性的問(wèn)題，理想中的 PCB板的線(xiàn)路其實(shí)是一個(gè)立體的長(zhǎng)方體，如同導(dǎo)線(xiàn)一般無(wú)二。銅箔的厚度是已知的，則設(shè)計(jì)者只需要控制線(xiàn)寬，就可以保證能通過(guò)的電流強(qiáng)度達(dá)到所需要的標(biāo)準(zhǔn)。 圖 12 蝕刻后線(xiàn)路橫截面圖 這個(gè)圖所示部分同樣也類(lèi)似理論形狀，但相較于長(zhǎng)方體來(lái)說(shuō)已經(jīng)可以說(shuō)明問(wèn)題了。事實(shí)上，加工出來(lái)的 PCB線(xiàn)路也不是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)梯形，在它的兩腰部分還會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)凹陷形成一個(gè)圓弧的樣子，生產(chǎn)中只是為了計(jì)算方便，才將其類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)的梯形。顯然，這樣實(shí)際上的橫截面積要遠(yuǎn)小于理論值，因此生產(chǎn)出來(lái)的 PCB通線(xiàn)路導(dǎo)通電流強(qiáng)度的能力也要小于理論值，這就給 PCB的可靠性造成了影響，這一點(diǎn)是需要引起重視的。 表 12 線(xiàn)路不良率及不良項(xiàng)目統(tǒng)計(jì) 露銅 短路 擦花 開(kāi)路 對(duì)偏 印刷 粘膠 鉆孔不良 油墨入孔 曝光不良 顯影不良 其他 合計(jì) 14 3 64 21 1 1 1 1 3 109 2 21 1 2 1 27 89 19 30 2 3 1 6 3 153 3 105 5 5 6 5 1 1 1 132 58 71 72 16 1 10 2 1 9 240 9 1 29 2 6 2 9 7 19 84 29 1 61 21 5 8 13 138 201 27 381 119 24 6 12 38 10 15 2 48 883 表 13 阻焊不良率及不良項(xiàng)目統(tǒng)計(jì) 露銅 垃圾 擦花 氧化 對(duì)偏 不下油 粘膠 油墨入孔 印刷不良 曝光不良 顯影不良 其他 合計(jì) 9 1 18 4 1 1 11 45 9 5 4 2 5 7 32 5 19 1 13 38 28 4 1 1 34 10 6 16 28 27 1 13 69 5 3 14 3 2 124 1 152 28 3 105 25 2 27 0 14 5 0 125 52 386 鉆孔不良與成型不良 相較于在實(shí)驗(yàn)室中手工做板，鉆孔是最后一道工序，而在 PCB加工生產(chǎn)過(guò)程中，鉆孔這一工序是在大部分工序的前面，也就是說(shuō)，生產(chǎn)流程是先鉆完孔，然后才開(kāi)始后面的一系列工序。 從表 14分析數(shù)據(jù)來(lái)看，鉆偏這一不良項(xiàng)目所占比率最大，達(dá)到了 %，其次就是漏鉆，然后是未鉆透，最后才是其他一些小問(wèn)題。 表 14 鉆孔不良率及不良項(xiàng)目統(tǒng)計(jì) 鉆偏 漏鉆 披鋒 孔大 未鉆透 壓傷 孔小 銅絲 有灰 毛刺 其他 小計(jì) 10周 4 4 1 1 10 11周 5 2 3 10 12周 10 5 1 2 18 14周 13 4 1 3 1 22 15周 8 1 1 1 1 3 15 16周 9 4 2 1 1 1 18 17周 12 3 1 2 1 1 20 19周 7 6 1 2 2 18 合計(jì) 68 29 7 4 12 1 1 1 5 1 2 131 表 15 成型不良率及不良項(xiàng)目統(tǒng)計(jì) 銑大 銑偏 銑廢 未銑透 漏銑 漏 V V 偏 小計(jì) 14周 2 2 15周 1 2 3 6 16周 3 1 4 17周 2 2 0 合計(jì) 1 7 2 0 0 0 4 14 從表 15的數(shù)據(jù)來(lái)看，成型不良主要集中在了銑偏這一項(xiàng)目上。 35 第四章 主要問(wèn)題的成因及結(jié)論 鉆孔 工廠進(jìn)行孔加工時(shí)，通過(guò)機(jī)械作業(yè)，工程部提供各種參數(shù)配置，在一塊覆銅板上，按照工程部提供的鉆孔參數(shù)圖進(jìn)行各種孔的加工。同時(shí) PCB板上的孔都是毫米級(jí)的單位，這就對(duì)機(jī)器有了很高的精度要求。正如前文所描述的設(shè)計(jì)原則，孔到線(xiàn)的距離以及孔與孔之間的距離有一個(gè)最佳的推薦范圍，這值得設(shè)計(jì)者們關(guān)注 并且在平時(shí)的設(shè)計(jì)里考慮進(jìn)去。當(dāng)然，焊盤(pán)的設(shè)計(jì)更要考慮到整體板面的布局，不能因?yàn)檫@個(gè)原因而使得布線(xiàn)超過(guò)了密度所允許的范圍，而引起了另外的問(wèn)題，以至于對(duì) PCB板的可靠性造成了同等的或者更大的影響。 在前文已經(jīng)介紹了，沉銅主要是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)讓板面的銅箔加厚，讓孔壁上留下一層薄薄的銅，以方便后面的電鍍工序。而沉銅是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成的，我們只能通過(guò)一些參數(shù)，比如問(wèn)題，溶液濃度等，來(lái)控制沉銅的程度與進(jìn)度，因此，這個(gè)精度就把握不是非常的精確，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者們要充分考慮到這一工序客觀上存在的困難，來(lái)設(shè)計(jì) PCB的布線(xiàn)圖，從而使得加工出來(lái)的板的可靠性能達(dá)到最大可能范圍。 工程資料 前文提到了，工廠在接到客戶(hù)的訂單以及布線(xiàn)圖后，需要將其轉(zhuǎn)化成能夠用于生產(chǎn)的各種圖紙，而隨著科技的發(fā)展， PCB的布線(xiàn)密度也越來(lái)越高，越來(lái)越精密，這對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是一種考驗(yàn)。為了提高 PCB生 產(chǎn)過(guò)程中的可靠性與成品率，就必須要 36 求設(shè)計(jì)者們將各個(gè)層面劃分清晰，各種孔類(lèi)標(biāo)識(shí)清楚，布線(xiàn)規(guī)范合理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求來(lái)操作，使各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，這一步工作在工程這一環(huán)節(jié)中已經(jīng)做了，設(shè)計(jì)者們只需要考慮能否有足夠的地方讓工程部來(lái)將線(xiàn)寬擴(kuò)充，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，兩線(xiàn)之間的距離必須留有足夠的余地。一般說(shuō)來(lái)，焊盤(pán)與導(dǎo)線(xiàn)的連接設(shè)計(jì)為淚滴的形狀，具體原因前文有綜述，這里不再重復(fù)。 37 結(jié)論 本論文基于工廠實(shí)際生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)對(duì)制造過(guò)程中產(chǎn)生的可靠性問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和分析?？偨Y(jié)起來(lái)就是： 設(shè)計(jì)者們對(duì)于線(xiàn)寬、線(xiàn)距以及孔的位置的把握不周到； 設(shè)計(jì)者們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮到生產(chǎn)的可操作性。 事實(shí)上，到現(xiàn)在為止，設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì) PCB的布線(xiàn)圖依舊缺乏對(duì)這方面的考慮，于是，這就需要生產(chǎn)廠商的工程部來(lái)盡最大可能解決相關(guān)銜接的問(wèn)題，就更需要生產(chǎn)廠商與客戶(hù)之間進(jìn)行密切的溝通。由此，也能看出可靠性對(duì)生產(chǎn)的重要性。更要謝謝蔣老師每周給我灌輸了不少新的知識(shí)，也給我的論文形成完整的思路提供了巨大的幫助，曾經(jīng)我對(duì)論文的構(gòu)思跑題了，蔣老師幫我糾正了回來(lái)。 參考文獻(xiàn) 周 敏著 .最新印制電路設(shè)計(jì)制作工藝與故障診斷、排除技術(shù)實(shí)用手冊(cè) [M]，吉林：吉林音像出版社 黃志明 .PWB 製造流程簡(jiǎn)介 .聯(lián)能科技有限公司 盧啟洪、林世清 .印制電路板（ PCB）設(shè)計(jì)規(guī)范 .和記奧普泰通信技術(shù)有限公司， 20200627 佑能工具（上海）有限公司 .鉆頭及鉆孔相關(guān)知識(shí)培訓(xùn) .佑能工具 （上海）有限公司， 2020年 9月 13日