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作者:一博科技 前不久，某客戶(hù)自行設(shè)計(jì)和制造的一款小批量的PCB,在我司的[size=1em]PCBA工廠(chǎng)貼裝，貼裝過(guò)程很順利，但是在成品測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)有45%的不良，不是沒(méi)有信號(hào)就是就是信號(hào)失真。 經(jīng)過(guò)多天排查，最終發(fā)現(xiàn)不良的原因是因?yàn)樵赑CB制作時(shí)，過(guò)孔孔銅厚度不均勻，PCB過(guò)孔局部孔銅過(guò)薄，導(dǎo)致在回流焊接時(shí)，因?yàn)槭軣釠_擊的影響，過(guò)孔孔銅斷裂，造成開(kāi)路出現(xiàn)失效的不良。 過(guò)孔局部銅厚過(guò)薄和過(guò)孔開(kāi)路是[size=1em]PCB制造行業(yè)共同面臨的重大技術(shù)課題之一，以往對(duì)過(guò)孔開(kāi)路的討論與研究文章多局限在PCB 制板時(shí)板材的選用,因板材的CTE熱膨脹系數(shù)較大，在后期裝配冷熱沖擊導(dǎo)致孔銅開(kāi)裂等失效案例的分析，而沒(méi)有從PCB本身加工，孔銅電鍍方面去分析解決問(wèn)題。本文從PCB的電鍍方面去分析過(guò)孔局部銅薄起因，告訴大家怎樣從電鍍方面避免因過(guò)孔銅薄而出現(xiàn)開(kāi)路導(dǎo)致PCB失效。 客供OK及不良圖片： 一般而言，傳統(tǒng)電路板的孔銅厚度大多數(shù)都要求在0.8-1mil之間。至于某些高密度電路板，比如HDI，因?yàn)槊た撞灰纂婂兺瑫r(shí)為了細(xì)線(xiàn)制作的問(wèn)題，會(huì)適度的降低對(duì)孔銅厚度的要求，因此也有最低成品孔銅厚度0.4mil以上的規(guī)格出現(xiàn)。但是也有一些特殊的例子，例如：系統(tǒng)用的大型電路板，因?yàn)楸仨殤?yīng)付特殊的組裝以及長(zhǎng)時(shí)間使用的可靠性保證，因此要求孔內(nèi)銅厚度高于0.8mil以上或更高。IPC-6012里面對(duì)孔銅厚度是有明確的等級(jí)劃分，因此需要什么樣的孔銅規(guī)格，根據(jù)產(chǎn)品的需要，最終還是由客戶(hù)指定的。 IPC對(duì)產(chǎn)品等級(jí)通用的定義： 我們還回到我們文章的開(kāi)頭案例部分，怎么會(huì)出現(xiàn)孔銅開(kāi)裂的失效情況呢，首先我們先要了解PCB的制作流程 下圖為常規(guī)PCB通用流程圖： 從上兩個(gè)圖中我們可以清楚看到，我們的PCB完成銅厚是由PCB的基銅厚度加上板電和圖電最終厚度，也就是說(shuō)完成銅厚大于PCB的基銅，而我們的PCB全部孔銅厚度，是在兩流程中電鍍完成，即全板電鍍孔銅的厚度和圖形電鍍的銅厚度。 我們常規(guī)成品1OZ成品銅厚，孔銅按IPC二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，我們通常一銅（全板電鍍）的厚度為5-7um,二銅（圖形電鍍）厚度為13-15um，所以我們的孔銅厚度在18-22um之間，加上蝕刻和其它原因?qū)е碌膿p耗， 我們的最終孔銅就在20UM左右。下圖為關(guān)于孔銅的幾種常用標(biāo)準(zhǔn)。 下圖是業(yè)界內(nèi)關(guān)于孔銅厚度的計(jì)算常用方法： 通孔電鍍是PCB制造流程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)不同層次的導(dǎo)電金屬提供電器連接，需要在通孔的孔壁上鍍上導(dǎo)電性良好的金屬銅。隨著終端產(chǎn)品的日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，勢(shì)必對(duì)PCB產(chǎn)品的可靠性提出更高的要求，而通孔電鍍層的厚度的厚度大小則成了衡量PCB可靠性保證的項(xiàng)目之一。影響PCB孔銅厚度的一個(gè)重要原因就是PCB電鍍的深鍍能力。 評(píng)估PCB鍍通孔效果的一個(gè)重要指標(biāo)就是孔內(nèi)銅鍍層厚度的均勻性。在PCB的行業(yè)中，深鍍能力定義為孔銅 中心鍍層厚度與孔口銅鍍層厚度的比值。如下圖所示：深鍍能力（TP）可表示為： 為了更好的闡述深鍍能力，還經(jīng)常用到板厚孔徑比，即厚徑比。 從上圖中我們可以看出厚徑比小，就意味著PCB板不是太厚而孔徑較大，電鍍過(guò)程中的電勢(shì)分布比較均勻，孔中離子擴(kuò)散度比較好，所以電鍍液的深鍍能力值往往比較大；反之，厚徑比比較高時(shí)，孔壁會(huì)表現(xiàn)為“狗骨”現(xiàn)象，（即上期文章中吳總提到孔口銅厚，孔中心銅薄的現(xiàn)象），鍍液的深鍍能力就較差。 下表為某廠(chǎng)根據(jù)上述定義對(duì)PCB產(chǎn)品進(jìn)行的分類(lèi)及目前使用的電鍍銅工藝的主要性能指標(biāo)。 PCB產(chǎn)品分類(lèi)及電鍍銅深鍍能力指標(biāo) 不考慮其它因素的影響，目前我司的最大厚徑比能做到18：1。高深鍍能力對(duì)電鍍是非常重要的。這也是目前很多線(xiàn)路板廠(chǎng)亟待解決的制程問(wèn)題。 高深鍍能力有如下的優(yōu)勢(shì)： 1.提高可靠性保證 孔壁電鍍銅層厚度的均勻性提升，為PCB在后續(xù)的表面貼裝及終端產(chǎn)品使用過(guò)程中的冷熱沖擊等提供了更好的保證，從而不會(huì)出現(xiàn)前期的失效問(wèn)題，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，提高產(chǎn)品的高可靠性。 2.提升生產(chǎn)效率 電鍍工序一般是制造流程中的“瓶頸”工序，深鍍能力的提升可縮短電鍍時(shí)間，提高產(chǎn)能和效率。 3.降低制造成本 PCB工廠(chǎng)普遍認(rèn)為：如果深鍍能力在原來(lái)基礎(chǔ)上提升10%，則至少可以降低材料成本10%的消耗。 此一項(xiàng)的直接收益就在百萬(wàn)元/年，更不包括提升產(chǎn)品品質(zhì)后帶來(lái)的一系列間接獲益。 |