关于IPC的一点点体会

1、01一、关于IPC的概况二、关于IPC标准规范三、关于IPC-6010系列四、关于材料系列五、热应力后Microsection下的结构完整性六、关于常用的一些测试方法的小结23 1957年9月， “印制电路协会”成立，IPC是Institute of Printed Circuit的首字母简写。 1977年改名为 The Institute of Interconnecting and Packaging Electronic Circuits，即“电子电路互连与封装协会”。 1998年，再次改名为Association Connecting Electronics Industries，即“

2、连接电子行业协会”。 但IPC的简称一直不变。 标准与规范仅仅是IPC的活动之一，同时还有市场研究与统计、标准与规范、技术讨论会、讲习班、资格培训与发证、印制电路展览会等，其中印制电路标准规范方面的成就尤为突出。45 IPC标准的编号方式为IPC加主题字母再加两位或三位数字编号，IPC-SM-840C，其中SM代表绿油（solder mask），840为编号，C为版本号。95年以后的IPC标准开始采用新的编号方式，在代号IPC之后取消了主题字母，直接以四位数字编号，而数字按标准系列编排。例如常见的标准系列有： IPC-4100 材料系列 IPC-6010 性能测试系列.等 技术参考手册 IPC

3、-A-600F等 IPC独立手册 IPC-TM-650等67 本规范系列主要为各种印制板提供一份资格鉴定及性能测试的接收标准，并会指出相关的测试方法。 1、基本层次架构： IPC-6010系列 IPC-6011（概述） IPC-6012（刚性印制电路板的鉴定与性能技术规范） IPC-6013（柔性印制电路板的鉴定与性能技术规范 ） IPC-6014 (PCMCIA) IPC-6015 (MCM-L) IPC-6016 (高密互连板的鉴定与性能技术规范) IPC-6018（ 微波终端产品电路板检验与测试 ）82、特性分级：（在本系列的规范中会按以下的 三种级别分别有不同的要求） 1级：普通消费类

4、电子产品 2级：专用的服务性电子产品，一般用于通 信方面（默认等级） 3级：高可靠性要求的电子产品，用于军工、医疗方面。9 3、采购文件（procurement documentation) 其定义是：包括采购合同或定单、布设总图、详细规范、产品图纸、图形底版或电子数据。采购文件与各分规范一起规定印制板的技术要求。 采购文件的优先顺序是高于本规范和其他标准的。这里强调了采购文件和印制板图纸文件的重要性，符合印制板使用者各种不同要求的实际情况。104、鉴定评价（qualification assessment） 鉴定评价是客户选择印制板供应商的一种方法。IPC-6011的鉴定评价首先是供方的自我

5、声明，按照IPC-MQP-1710对其现场能力、加工和试验设备、技术细节、质量大纲、制造历史、公司信息和数据验证来源的概况作全面介绍。然后对自我声明的内容进行验证，包括质量概况的验证和产品特性的验证。 鉴定试样可以是实际成品印制板、专门为此目的而设计的一致性附连试验板或其他用于建立印制板供方自我声明的其他媒介。具体鉴定试验项目由有关各类印制板性能规范作用规定。115、质量一致性检验 质量一致性检验取决于制造商的质量体系，是在鉴定检验之后定期进行的，以证明卖方能连续地生产出符合相关规范和每种基材所适用的规格单要求的最终产品。126、默认要求 （default） IPC-6012将有些项目，例如性

6、能等级、材料、最终涂覆、孔径公差等，制订了默认要求。 如果采购文件中没有作选择，则采用默认要求。例如一般按2级板要求，绿油则按T级要求。这些默认要求也是目前大多数印制板产品的选择。1314参考文件：（IPC-4101A和IPC-4104） 每个规格单的表头包含了材料的参考定义，该参考定义含盖了增强材料、树脂体系、阻燃剂和所用的填料，以及其它已知的识别符号和Tg。 规格单中规定的项目为材料应满足的要求，满足这些要求的材料才会被认可为符合本规范。1516参考文件：IPC-6012A； MIL-P-55110E(一) 结构完整性（structural integrity） （IPC-6012A中3.

7、6节） 印制板经热应力后（漂锡），结构完整性应符合3.6.2节规定的测定附连测试模块的评定要求。应采用显微剖切技术评定2-6型板的试样的结构完整性。不适用于2型板(双面板)的特性（如内层分离，内层异物，和内层铜箔裂纹）不用评定。埋孔和盲孔应符合镀覆孔的要求。 所有性能和要求的评定都应在受过热应力的试样上进行，并且应满足所有要求；然而，按供应方的选择，不受热应力影响的下述特性或状态可以用未做热应力试验的附连测试板评定。17a) 如果板子在镀铜后承受了超过Tg（玻璃化温度） 的热应力，则未做热应力试验的附连测试板也应 按已做热应力试验的附连测试板评定。b) 不受热应力影响的性能有：铜层空洞、镀铜起

8、皱 （plating folds）/夹杂物、毛刺和结瘤（nodules）、 玻璃纤维突出、灯芯（wicking）、最终表面镀涂 层空洞、回蚀（etchback）、反回蚀（negative etchback）、镀层/涂层厚度、内层和表面铜层或 金属箔厚度。18（二）热应力试验（thermal stress testing） （IPC-6012A中3.6.1节） 测试模块或成品板应按照IPC TM 650中方法2.6.8的规定进行热应力试验。热应力后，试样应进行显微剖切。显微剖切应按IPC TM 650，方法2.1.1或2.1.1.2中对附连测试模块或成品板进行制作。应检验最少三个孔或导通孔的剖切

9、面。孔的每一侧都应独立检验。（三）观察微切片时常见的一些缺陷： 参考IPC-6012A中的表36（热应力后的PTH的完整性）。同时参考军用标准MIL-P-55110E的相关要求。191、树脂收缩（resin recession） 铜孔壁原封不动，部份树脂却向后出现收缩现象，称为“树脂收缩”（Resin Receission）。多呈半圆形后退。 树脂收缩出现的位置：孔壁镀铜直立面上；区别于内层铜环面上上的压合空洞；再就是 在Zone B无树脂收缩概念而改称压合空洞。20 接收标准： IPC-6012A中对1、2、3级：除非有特别的文件要求，否则热应力测试后是允许出现的。 但在MIL-P-5511

10、0E中规定，完工的喷锡板或熔锡板，其Zone A感热区出现树脂缩陷时，其深度不许超过3mil，长度不可超过单壁树脂总长的40。至于额外加做的热应力试验而再出现者，则不再视为拒收的理由。212、压合空洞（Laminate voids） 压合时，气泡未来得及赶出板外之前，树脂已经硬化，致使气泡残留在板中而形成空洞。 IPC-6012曾附图3的注 2中，指出Zone A处的压合空洞已经无需再检验了。22IPC-6012A与MIL-P-55110E对Zone A与Zone B的说明图23 （自截面上孔环最大外缘向外再各加3mil所涵盖的区域，特称为感热区Zone A；Zone A与Zone A之间的区

11、域则为Zone B）接收标准： IPC-6012A：2、3级：B区空洞80um，且不影响最小的介质厚度；1级：B区空洞150um，且不影响最小的介质厚度。IPC6012A另附图3的注 2中，指出Zone A处的压合空洞已经无需再检验了。243、反回蚀 （negative etchback） 所谓的反回蚀（Negative Etchback）事实上有两种含意，一种说法是：将各内层孔环故意向外围退扩大少许，比上下两侧的基材要低陷一些，如此可使后来的孔壁铜层得以局部伸入，而与孔环在上下夹持中紧密结合，会比全平面式的结合要牢固一些。（参见IPC-A-600F）25 另外一种说法，也是对“反回蚀”最常见

12、的观念，则是将其当成制程的异常或故障。 IPC-6012A对 Class 1 2板子要求不可超过1mil,对Class 3的板子要求不可超过0.5mil，也都认为是通孔品质上的缺点，但斜口处一律不许超过3.5mil. 美军规范MIL-P-55110E明文规定反回蚀深度不可超过0.5mil。264、除胶渣(desmear) IPC-6012在3.6.2.6节中对此制程也有规定，那就是：过份除胶渣所造成的回蚀深度的不可超过1mil，但由于孔壁个别地方撕裂或钻头挖伤造成小面积深度超过25um则不应作为除胶来评定。1、2类板不要求除胶。275、外环浮起（lifted land） IPC-6012A在3

13、.6.2.9节针对完工板外环浮离所定的允收规格是：允许外缘局部浮离，但须符合3.3.4之目检及格标准。也就是说喷锡或熔锡后的外环不许浮离，但经过热应力漂锡试验者，则不受此限制。 接收标准：对于1、2、3级：热应力或模拟重工后可以接收，测试前不可以接收。286、后分离和孔壁分离(post separation and pull away) 热应力测试时，条件：288，10秒钟，一次.大量液锡涌入孔腔而焊在镀铜孔壁上，多余的热量对通孔附近的基材结构造成较大的膨胀，产生的热应力（Thermal-Stress）,使得通孔在结构方面产生以下的几种不同缺点:29（1）使孔壁与孔环之互连被拉开，称为Post

14、- Separation.（2）其他无内环处的铜壁自基材上全部或大部份自基 材上被拉开称为拉离（Pull Away） 按IPC-6012A表4-3的规定，通孔热应力漂锡后待检查的项目共有11项，此种后分离归属于3.6.2.1节镀层完整性，其中规定各内层环与孔壁的互连处不可分离，且在表3-6中对Class2板类之镀层也规定不可分离。不过即使发现后分离也不表示通孔性不良，只是制程不够可靠而已。307、钉头(nailheading) IPC-6012A中认为：钉头现象说明制程出现问题，并不作为拒收的理由。 MIL-P-55110E中即规定，多层板内环之钉头宽度不可超过该铜箔厚度的1.5倍。318、灯

15、芯（Wicking） 灯芯效应是指在镀通孔切片的孔壁上，玻璃束断面的单丝之间有化学铜渗镀其中，出现了有如扫把般的现象，故称为Wicking灯芯之意。 IPC-6012A节b段中提到此术语，且表3-6对Wicking规定如下： 3级80um； 2级100um； 1级125um329、铜壁摺镀（Plating Folds）与夹杂物(Inclusions) IPC-6012A “结构完整性中，提到铜壁摺镀与夹杂物（Plating Folds/Inclusions），并在表3-6要求这种缺点必须被后来的铜层包围。3310、铜瘤和披锋（nodule and burr） IPC-6012A中表36规定：对

16、于1、2、3级：只要不影响镀孔的最小孔径的要求，是可以接收的。34 11、镀层空洞 1级应满足表3-6中有关镀层空洞的要求。 2级3级，每个试样的空洞应不超过一个， 并且必须符合以下判据：A：无论长度和大小是多少，每个试样的镀 层空洞不能超过一个。B：镀层空洞的尺寸不应该超过印制板总厚 度的5%。C：内层导电层与电镀孔壁的界面处不应有空洞。D：不允许有环状空洞。 3536 参考文件：IPC-TM-650；IPC-6012A；IPC-6016；IPC-SM-840C；IPC-4101A；IPC-4104；J-STD-003（一）耐高压测试或绝缘强度测试（voltage breakdown or

17、dielectric strength）371、IPC-TM-650 方法2.5.7（dielectric withstanding voltage） 测试对象： 成品板 测试目的：在同一层上两相邻且不相通导线间的耐 电压情况或测试每层之间半固化片的耐 压情况。 测试程序：在相邻的两条导线之间施加电压，由 0V升至500V(或1000VDC)，升压速率 为100VDC/sec，在高压时停留时间为30（+3/-0）秒。电压偏差为5%以内。 评估： 两条导线间是否有飞弧、电火花、击 穿和破裂现象。382、IPC-TM-650 方法2.5.7.1（dielectric withstanding vo

18、ltage） 测试对象：conformal coating 测试目的：在同一层上两相邻且不相通导线间的耐 瞬间电压情况，验证该绝缘材料及线间 距是否合适。 测试程序：在相邻的两条导线之间施加电压，由0V 升至1500VAC（50-60Hz），升压速率为100VAC/sec，在高压时停留时间为1分钟。 评估： 两条导线间是否有飞弧、电火花、击 穿和破裂现象。393、IPC-TM-650 方法2.5.6.1（dielectric withstanding voltage） 测试对象： 绿 油 测试目的：验证板在额定的电压下，是否能正常工作， 及能否承受切换开关时产生的瞬间高压等。 测试程序：在准备

19、好的试样，铜面中央位置施加正极 电压，另一极不可接触绿油由0V起升压， 升压速率为500VDC/sec，直至被击溃，记 录此时电压，同时量测该另一极不可接触 绿油或，用击穿时的电压除以该油厚，得 一比值。 评估： 该比值是否满足要求或用以确定该物料的 抗击穿能力。40 在IPC-SM-840C要求： 每1mil厚的绿油须经至少受得500VDC的高压，小于1mil厚的绿油也要达到最小击穿电压为500VDC41（二）热力方面的测试 1、热应力测试（thermal stress）IPC-TM-650，方法2.6.8 （thermal stress，PTH）（Solder float 漂锡） 测试对象

20、：镀通孔 测试目的：测试镀通孔是否能抵抗来自组装、修理工序带来 的热力的作用 测试条件：（温度以测试锡面下206mm处的温度值为准） （a）2885（默认） （b）2605 （c）2325 漂锡时间10（+1/-0）秒 自然冷却后，将试样制作成微切片（至少可以看到三个镀 通孔），检查结果。 评定：是否有镀层断裂、吹孔（blow hole）及孔壁分离等现象。 浸锡：IEC326-2 19e（260/4sec/3次）422、热油测试（hot oil）IPC-TM-650，方法2.4.6测试目的：将板料浸入高温热油中测定板料的结合 情况。试样的处理：13515；一个小时；样本从锔炉 中取出后需在2分

21、钟内完成测试。测试条件：260（+6/-3）； 20（+1/-0）秒; 6次 从热油中取出后需冷却至室温后，浸入 异丙醇中几秒钟，吹干。评定：没有明显的气泡、分层、孔壁分离和铜层 断裂的现象。433、热冲击测试（thermal shock） （1）IPC-TM-650，方法2.6.7.2A(thermal shock ， continutity and microsection,printed board) 实验室用该方法 测试对象：连通性、微切片和印制板 测试目的：验证板在温度骤然变化的情况下物理承 受能力，是将试样放置于高低温度循环 变化的条件下使之产生物理性疲劳。44测试条件（D条件针对

22、FR-4材料，共有6种测试条件）： -55（+0/-5） - 15min（+2/-0） 25（+10/-5）- 2min +125（+5/-0）- 15min（+2/-0） 25（+10/-5）- 2min 循环100次45评估： a. 观察样板表面是否出现绿油剥落、白点、爆 板和分层现象。找出作标记的导线并测试导 通电阻R，计算其导通电阻的变化率，要求 在10%以内。 b. 用微切片方法（至少三个镀通孔）检查孔内 铜层拐角处是否出现破裂、镀层分离、孔壁 与内层铜分离以及孔壁分离。46（2）IPC-TM-650，方法2.6.7.3(thermal shock-solder mask) 测试对象

23、：绿油 测试目的：验证涂覆的绿油在温度骤然变化的情况下 物理承受能力，是将试样放置于高低温度 循环变化的条件下使之产生物理性疲劳。 测试试样： a. 认证板：IPC-B-25A多功用测试板 b. 一致性测试：“Y”型（25mil 的线宽和线距） 测试条件：(循环100次) -65（5）-25-+125（5）-25 15min-2min-15min-2min 评估：10倍镜下观察样板绿油表面是否出现绿油剥落、 起泡等现象。(符合IPC-SM-840C的外观检验要求)47（三）拉力方面的测试1、PTH拉力测试IPC-TM-650方法2.4.21D(Land bond strength，unsupp

24、orted component hole) 测试对象：用于不插件的PTH孔pad测试目的：在多次重焊和解焊之后，用垂直拉起 的方法测试NPTH孔pad与基材的结合 情况。重焊和解焊重复5次之后，用 50mm/min的速度垂直拉起。计算公式：4L/（D22-D12） 其中：D1=孔的直径；D2=pad的直径；L=加载力 评定：测试结果达到客户指定的要求（IPC-6012A 中3.7.3节规定：至少承受2kg或35kg/sq cm）482、铜箔拉力测试 （1）IPC-TM-650方法2.4.8C（Peel strength of metallic clad laminates）测试对象：所覆铜箔测

25、试目的：用于“接收态”、“热应力之后”、“暴露 于化学药品之后”的条件下，测试金属 覆盖层的剥离强度。试样：3.18mm宽度的试条50mm/min的速度垂直 拉起，直至剥离25.4mm长度。若要求热应 力，则要求2885漂锡10（+1/-0）秒 计算公式：Lbs/in =Lm/Ws 式中：Lm-最小负荷；Ws-被测试条的宽度49 注：试条断裂可能是粘接强度大于铜箔的剪切强度，也可能是由于铜箔发脆引起的。当显示粘接优良时（断裂值高于规定值），断裂值可以用来代替最小剥离值。报告的平均值应指明此值超过平均值。对金属层厚度小于0.035mm的，可用镀铜或涂焊锡加厚到0.0350.0035mm，以保证试

26、条的强度。评定：剥离强度要满足相关规格单规定的要求。50（2）IPC-TM-650方法2.4.8.1 用于薄层板测试，在用于“接收态”、“浸锡之后”、“暴露于高温之后”的条件下，测试金属箔的剥离强度。（3）IPC-TM-650方法2.4.8.2（hot fluid method） 用于评定试板在高温作用之后的金属覆盖层的剥离强度。（4）IPC-TM-650方法2.4.8.3（hot air method） 在热空气室情况下评定金属覆盖层的剥离强度。513、镀层附着力测试 IPC-TM-650方法2.4.1 IPC-6012A中3.3.7节：印制板应依据以下步骤测试。镀层附着力应依据IPC TM

27、 650方法2.4.1测试，用一条感压胶带沿导线的垂直方向压粘在板表面，并用手将其用力撕下。 若胶带上没有黏结电镀层或图形金属箔的残片，则表明保护性电镀层或导体金属箔的任何部分没有被剥离。如果是镀层突沿金属（镀屑）剥落并粘在胶带上，这只证明有镀层突沿或镀屑，而不能证明镀层附着力差。524、绿油附着力测试 IPC-TM-650方法2.4.28.1 测试目的：确定在铜面上、金属镀层/涂层上或基材 上的绿油的附着力 测试试样：参照IPC-2221中的G模块25.0mm12.5mm （10个5个） 测试用的胶带：3M品牌，0.5英寸宽或（CID AA 113）中提及的，1型/B级。 测试时，至少用50

28、mm长的胶带，用力压紧 以赶去空气，停留时间要小于1分钟。 迅速垂直拉起。 评定：胶带上无绿油peeling 的痕迹。 （参见IPC-SM-840C中的3.5.2节和2）535、Microvia抗拉强度： IPC-TM-650方法2.4.21（同PTH拉力测试）54（四）电阻和阻抗（resistance and impedance）测试1、绝缘电阻 （1）IPC-6012A中39.4，参照IPC-ET-652手动测试：200V；5秒自动测试：40V评定：（IPC-6012A）1级 ：0.5Mohms 2和3级：2.0Mohms （2）IPC-TM-650，方法2.6.3E，2级 （参见IPC-

29、6012A中的3.11.9节）552、湿气和绝缘电阻（1）IPC-TM-650，方法2.6.3E（moisture and insulation resistance-printed board）（参见IPC-6012A中的 3.9.4节和表11中的要求：）实验室用该方法 测试对象：板 测试条件：对2级板，505；RH8593%； 7天（168小时）；100VDC 评定：电阻100Meohms 对3级板，25（+5/-2）-652，循环20次， 每个循环8小时；8593% % RH 评定：电阻 500Meohms56（2）IPC-TM-650，方法2.6.3.1(moisture and in

30、sulation resistance-solder mask) 测试对象：绿油 测试条件： T级：652；903%RH；无偏置电压；24小时 评定：(参见IPC-SM-840C中表7) 500MeohmsH级：25-652，每个循环8小时，共循环20次；90（-5/+3）% RH；50VDCD的偏置电 评定：（参见IPC-SM-840C中表7)500Meohms3 、阻抗测试 IPC-2221 IPC-TM-650方法2.5.5.757（五）Tg和deltaTg方面 T260、T288或 T300（TMA time to delamination） DSC IPC-TM-650方法2.4.2

31、5 TMA IPC-TM-650方法2.4.2458（六）其它测试：1、绿油硬度测试（实验室）IPC-TM-650 方法2.4.27.2（solder mask abrasion -pencil method） 测试目的：检查绿油面的耐磨性。 测试程序： A、将铅笔削好，用细砂纸将笔尖磨平。 B、将试样放在水平台面上，先用最硬的铅笔 测试（6H） C、使铅笔尖对绿油面成45度角，向前推进 1/4英寸长。 D、如果绿油面未被划花，则代表样本的硬 度为6H。 E、 如绿油面被划花，依次用低一级硬度的铅笔， 重复上述测试，直至绿油面无划花为止。 592、绿油溶解测试（实验室） IPC-TM-650

32、方法2.3.23B（cure or permanency thermally cured solder） 测试目的：测试样本绿油面的耐久性。 测试程序：将样本放置于三氯甲烷中，等候1分钟，用棉花棒擦拭，再检查棉花棒。 评定：检查棉花棒是否有绿油的颜色。603、盐雾测试（salt spray test） MIL-STD-202F（实验室） 测试目的：检查绿油与板面结合能力，抵抗盐雾的 侵蚀能力。 测试器材：盐雾实验箱、5%的NaCl溶液、高阻测试仪 测试程序：将完成绿油制程的制板放于5%的NaCl溶 液（35）中， 时间96小时。然后检查 绿油面。 评定：检查绿油是否有peeling现象。614、可焊性测试（实验室） a. 润湿平衡（wetting balance） IEC68-2-69/MIL-STD-883C b. 漂锡（float test） ANSI/J-STD-003 测试方法C 接受标准：SMD pad 95%以上的面积上锡