PCB棕化、黑化、层压质量分析

1、应届大学生入司培训教材（教材编号：TM-CU-060-F）制作：陈锐权日期：2015.8棕化/黑化/层压质量分析了解层压工序现阶段质量监控点、主要质量问题、缺陷形态、可能产生原因了解层压工序主要质量数据和指标 了解层压工序质量数据分析、改善及效果评估培训目的一、工序主要质量问题、质量监控点1.工序过程质量监控点2.工序主要质量问题工序生产流程目的可能产生的缺陷关键控制点影响的相关质量数据缺陷判断标准问题板处理方法棕化（黑化）实现内层芯板表面铜层的棕色氧化处理，提高各层芯板压合的结合力。微内短棕化擦花棕化颜色不良起泡/分层烘干段杂物控制、走板速度、烘干温度、药水浓度、烘板、停留时间控制报废率、P

2、ONC、电测一次合格率，外层AOI一次合格率1.微内短主要通过电子测试判定(两个网络的阻值在2510M);2.粉红圈、分层/起泡主要后工序检测发现，不允许有此缺陷。3.检查板面:无明显擦花、水渍、星点漏铜、颜色不良等现象。报废或返工切料将卷状的半固化片裁切成ERP指示中所要求尺寸的片状半固化片排板错误起泡/分层切料尺寸、P片种类、数量控制、停留时间控制报废率、PONC主要在后工序检测发现，或在可靠性监控测试中发现，不允许起泡/分层。报废或返工预排采用铆钉机或熔合机将各层芯板和P片按顺序连接在一起层间偏移内层杂物排板错误调钉高度、台面清洁、熔合参数、熔合位置、熔合强度、3mil同心圆对准度检查报

3、废率、PONC1.根据板角3mil环判断层间是否错位或错位情况是否可接受；2.电子测试3.具体见DSOP04-LAM层压预排岗位不合格品处理工作指引。重新调试机台,问题板返工处理;参见DSOP04-LAM.排板对于MASS-LAM排板，配板岗位职责是将预叠合OK的板与次外层PP片叠合在一起；对于PIN-LAM排板，配板岗位职责是将各层芯板和PP片按顺序叠合在一起。板面凹痕板面起皱滑板/层偏排板错误内层杂物排板对位、叠板数量、叠板层数报废率、PONC1.拆板时检查/反馈板面状况：板面凹痕、板面起皱、干花等表观问题2.电子测试3.具体见质量检验规范。问题板返工或报废1.工序过程质量监控点工序生产流

4、程目的可能产生的缺陷关键控制点影响的相关质量数据缺陷判断标准问题板处理方法压合通过高温压机将芯板和半固化片压合成为多层PCB板层间偏移滑板板面起皱翘曲压合程序报废率、PONC1.拆板时检查/反馈板面状况:板面凹痕、板面起皱、干花等表观问题。2.具体见质量检验规范3.监控Tg测试问题板报废处理拆板将压合完成PCB板和钢板分开板面擦花拆板操作、检查报废率、PONC1.拆板时检查/反馈板面状况:板面凹痕、板面起皱、干花等表观问题。2.具体见质量检验规范问题板返工或报废钻靶采用X-RAY钻靶机钻出锣板边、裁板和钻孔定位孔板面擦花钻偏孔管位孔距离不符管位孔距，钻刀更换，钻靶方式，机台清洁报废率、PONC

5、1.不允许板面擦花;2.层间偏移值125um问题板返工或报废锣边（裁边）采用铣机/裁边机将板边多余的PP片、铜箔及流胶去掉，以获得所需尺寸的PCB板板面擦花锣坏(进单元)锣边程序、裁边线参数报废率、PONC1.不允许板面擦花;2.用mm刻度尺测量板尺寸，板尺寸公差为1mm问题板返工或报废减铜通过磨板+微蚀实现板面铜层减薄，以利于铜面加厚和激光钻孔制作板面擦花减铜过蚀走板速度、烘干温度、药水浓度、减铜均匀性报废率、PONC1.不允许板面擦花;2.减铜后铜厚符合指示要求问题板返工或报废1.工序过程质量监控点1.工序过程质量监控点主要质量监控点参数：a.评估项目黑化 项目要求表观无黑化颜色不良、黑化

6、污染、星点露铜微蚀量0.8-1.8um剥离强度4.0lb/inch热应力无分层、起泡、白点等回流焊无分层、起泡、白点等离子污染3.0ug.NaCl/sqin耐酸性在体积比为10%的HCl中，时间5min黑化重量0.2-0.45mg/cm21.工序过程质量监控点棕化项目要求表观无棕化颜色不良、棕化污染、星点露铜微蚀量1.0-2.0um剥离强度3.0lb/inch热应力无分层、起泡、白点等回流焊无分层、起泡、白点等离子污染3.0ug.NaCl/sqin项目要求表观无凹痕、起皱、干花、布纹等板厚符合MI要求热应力、回流焊无分层、起泡、白点等TgTgNormal Tg130，Tg3；High Tg16

7、5，Tg5T260成品无铅PCB板要求15min层压后特殊无铅板料：S117024min；S100027min；MCL-E-67960min层压1.工序过程质量监控点 b.监控点 1.物测室监控项目 如微蚀量(1次/班)、剥离强度（2次/周）、Tg（1次/天）;2.化验室监控项目 如各药水浓度化验（1次/班）、药水补加控制; 3.工序环境控制 环境温度：23 环境湿度：55% 洁净度控制1.工序过程质量监控点 c、物料控制： 一般情况下，切料房的半固化片储存期为3个月；黑化后的芯板储存期为24小时；棕化后的芯板储存期为72小时。 按玻璃纤维布区分半固化片，常用的种类有： 1080、3313、2

8、116、7628 d、预排错位检查： 标准：对位同心圆平行（至少无相切）。 具体要求： 1）无铆钉孔冲偏（铆钉孔偏孔要求：+/-0.03mm之间）； 2）无芯板重合度超标（内层重合度非超能力板要求为3mil、超能力板为2mil）； 3）无预排错位（破孔）1.工序过程质量监控点 预排制作要求铆合预排调钉高度公差要求在 0.1mm 以内 预排X-RAY检板要求 检查3mil对位环，要求无相交1.工序过程质量监控点 e、排板对位及排板间距检查： 排板对位操作 使用红外线激光对位. 排板间距操作 1）对于芯板厚度0.13mm且半固化片数量2的八层及八层以上板（包括8层HDI母板中子板符合该要求的板）：

9、 板长、宽比值1.5时，排板间距必须30mm； 板长、宽比值1.5且有相邻芯板间半固化片数3张，排板间距必须30mm； 2）对于其他板，在不影响板材利用率及产能的情况下，排板间距需0.5； 3）对于不满足第1条要求的其他板，排板间距必须5mm（0.2）； 4）对于排板间距非0.2（5mm）的板，层压指示备注栏需注明排板间距。 1.工序过程质量监控点f、压板参数及曲线 、升温速率：13/min 、内外层温差：Max30 、最高料温：Normal Tg185，High Tg195 、压力大小：面压300psi-400psi 、转压料温：80-120 、固化时间：Normal Tg 17030min

10、，High Tg 17045min，其它特殊材料依供应商参数. 、真空：初压740mm Hg，保温段660mm Hg1.工序过程质量监控点g、混压条件： 1 、混压结构（1） 混压仅适用于普通FR-4板料（EG-150T、S1141、S1000-2、MTC-97、MCL-BE-67G(H)、R-1755C、R-1566W、N4000-2EF、ND50、S1141 TG170、S1170、N4000-6、N4000-11、GA170），其他特殊板料禁止混压；（2） 叠层结构特征属相同类别；（3） 混压时必须保证排板时长边对长边，短边对短边；（4） 必须满足层压排板尺寸差2.0（含排板间距）。 2

11、 、混压程序选择，普通TG、高Tg板料混压时，选择高TG对应的压板程序。 3、 混压排板规范 （1）不同型号板不允许排在同一个BOOK中压板；（2）混压时，选择排板面积最大的单层尺寸和排板数输入；1.工序过程质量监控点h、X-RAY打靶监控： 、标靶孔距：0.025mm（1mil） 、孔位精度： 0.025mm（1mil） 、错位监控：对位同心圆平行（至少无相切）2.工序主要质量问题-微内短缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准微内短不允许微内短微内短主要通过电子测试判定(两个网络的阻值在2510M)，不允许微短问题板

12、报废处理预排时带入杂物1.棕化后用干净的胶片隔板2.预排时按要求清洁台面QA安排定期对关键点进行查核，及时反馈异常点给工序改善。排板时带入杂物排板房不洁净1.QA安排定期对关键点进行查核，及时反馈异常点给工序改善。2.QA/计量组定期进行洁净度/尘埃粒子含量测试，检测是否达到设定要求。缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准层间偏移表现形式为短路：I、II、III级标准均不允许接收目前电测短路点超过3个时判为层偏，均不接收。问题板电测短路则报废处理。芯板重合度偏按要求设定曝光机对位参数监控芯板重合度偏内层芯板冲孔偏定期更

13、换模具监控冲孔精度及重复精度预排调机不适当，造成预排板错位。按要求进行熔合或铆合操作预排时，在X-ray下进行对准度检查排板时，层间或Book间对位偏差大，造成滑板错位。每Book排好第一层，要调整好红外线，作好排板范围标示钻靶岗位监控层间对准度情况板材拉伸差异大，造成层间错位。内层芯板进行预给补偿，并按不同生产商、芯板厚度、P片张数等进行细分归类。执行T/C FA，检测预给系数差异。RBB打靶时检测标靶值，超差时出U单反馈跟进。2.工序主要质量问题-层间偏移缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准板面凹痕I、级标准：麻

14、点/凹坑不大于0.8mm；每面受影响的区域小于该面的5%；麻点/凹坑没有在导体间产生桥接。凹痕在单元内的修理或报废，在单元外的正常过板。1.缺陷板安排修理，若仍不能符合客户要求，则报废处理。2.若在金手指区域，一般报废处理。1、钢板不洁净1.钢板在进入排板房前均需用金相砂纸打磨2.叠合回流线钢板清洗线定期整刷排板前需目视检查钢板表面，若有杂物需退出排板房重新处理。2、排板房不洁净按洁净房控制要求进行，并安排专人进行清洁。1.QA安排定期对关键点进行查核，及时反馈异常点给工序改善。2.QA/计量组定期进行洁净度/尘埃粒子含量测试，检测是否达到设定要求。2.工序主要质量问题-板面凹痕缺陷名称典型图

15、示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准分层/起泡、级标准：受影响面积不超过每面的1%;缺陷没有将导电图形的间距减少到低于规定的最小要求。其跨距不大于相邻导电图形之间距离的25%.经过热应力试验后未扩大。与板边缘距离大于规定的板边缘与导电图形的最小值，或2.5mm.I级标准：其跨距可大于相邻导电图形之间距离的25%，但要保证最小间距要求；其余同、级标准.单元内的分层、起泡均不接受1.安排缺陷板的切片和电镜分析，确定原因和责任。2.问题板报废处理。黑化、棕化后放置时间太长； 黑化板放置时间不超过24h;棕化板放置时间不超过72h。领班每

16、班检查,按先进先出原则安排计划。黑化、棕化板面有手迹等污染；员工拿板时要戴手套，双手拿板、轻拿轻放，不准赤手触摸板面。员工目视检查，问题板挑出处理。层压参数不合适。按要求检查压板曲线和参数。按要求检查压板曲线和参数；并按要求进行Tg、热应力等检测。2.工序主要质量问题-分层/起泡缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准内层杂物IPC6012 3.3.2.4半透明杂物可接受，其他杂物没有实相邻导体之间距减少至规定的最小间距可接受不允许有内层异物问题板报废处理预排时带入杂物1.棕化后用干净的胶片隔板2.预排时按要求清洁台面Q

17、A安排定期对关键点进行查核，及时反馈异常点给工序改善。排板时带入杂物排板房不洁净1.QA安排定期对关键点进行查核，及时反馈异常点给工序改善。2.QA/计量组定期进行洁净度/尘埃粒子含量测试，检测是否达到设定要求。不同类型P片混放，树脂粉交叉污染不同类型的P片分开放置放P片前对工装夹具进行清洁QA安排定期对关键点进行查核，及时反馈异常点给工序改善。2.工序主要质量问题-内层杂物缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准板面起皱/起皱进单元报废处理问题板报废或修理操作不当导致的起皱规范叠合线操作拆板后表观检查排板时钢板温度过高

18、控制钢板温度拆板后表观检查2.工序主要质量问题-板面起皱缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准干花/干花进单元报废处理问题板报废处理混压尺寸超标1.规范混压尺寸2.压板计划时按符合混压条件编排1.拆板时表观检查2.后工序表观检查排板时，层间或Book间对位偏差大，造成失压干花1.规范排板操作2.排板时调整好位置和间距后使用红色激光线标识排板位置1.拆板时表观检查2.后工序表观检查2.工序主要质量问题-干花缺陷名称典型图示判断标准缺陷处理方法可能产生原因现行过程控制方法(预防)现行过程控制方法(检测)IPC标准公司标准擦

19、花/擦花进单元报废处理问题板报废或修理操作不当导致的擦花规范操作棕化后使用胶片隔板后工序表观检查设备擦花定期点检、保养设备后工序表观检查2.工序主要质量问题-擦花/棕化擦花二、层压工序主要质量指标工序主要质量数据：质量控制项目单位数据来源频率主要影响缺陷报废率普通板%MRB周报、月报层间偏移、微内短、板面凹痕、板面起皱、内层杂物、分层/起泡、对准度短路HDI子板%HDI母板%内部PONC%QEPONC月报层间偏移、微内短、板面凹痕、板面起皱、内层杂物、分层/起泡、对准度短路客户投诉DPPM/ASAS客户质量周报分层/起泡二、层压工序主要质量指标1. 报废率：A 、每周普通板报废率趋势：日期6/

20、23-7/107/8-7/14（28周）7/15-7/21（29周）7/22-7/28（30周）7/29-8/4（31周）公司总生产面积/ft24197.046506.948601.342186.375664.34报废面积 ft2 2.380.5220.859.2894.62 报废率0.057%0.008%4.789%2.711%1.670%二、层压工序主要质量指标B、每周HDI板报废率趋势日期6/23-7/107/8-7/14（28周）7/15-7/21（29周）7/22-7/28（30周）7/29-8/4（31周）公司总生产面积/ft23205.384834.176059.915922.8

21、84169.03报废面积 ft2 91.2131.2117.686.257.5 报废率2.845%2.714%1.942%1.455%1.379%二、层压工序主要质量指标普通板主要缺陷柏拉图：主要缺陷近期报废趋势：缺 陷(目标%)6/23-7/107/8-7/14（28周）7/15-7/21（29周）7/22-7/28（30周）7/29-8/4（31周）MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%层间偏移(0.31)0.000 0.000 0.000 0.000 3.002 0.499 3.174 0.145 7.14

22、00.126 板面凹痕(0.11)0.076 0.002 0.000 0.000 1.720 0.286 6.540 0.299 6.3060.111 板面起皱(0.06)0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 10.861 0.497 12.2440.216 内层杂物(0.08)0.000 0.000 0.519 0.008 9.463 1.574 12.284 0.562 15.542 0.274 对准度短路(0.03)0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 12.2340.216 分层(0.06)0.

23、000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 26.465 0.467 二、层压工序主要质量指标2、PONC值： PONC（Price of Nonconformance）：不符合要求的代价- 指当质量不符合要求时产生的额外的费用。包括返工、返修、赶工、报废、库存过多、客户抱怨及索赔等。工序PONC= Internal MRB Ponc + Process Ponc （内部报废产生的PONC） （返工产生的PONC） PONC是公司内部除报废率、一次合格率之外衡量质量状况的另一重要质量数据。 Ponc计算方法： 报废成本/入库成品为什么要引入pon

24、c值作为工序的质量指标？二、层压工序主要质量指标各工序PONC的具体计算方法：各小组列出影响工序的各项不合格所引起的资源的浪费（包括人数、时间、返工 数量、机器水流量、机器功率、单位时间平均人工、单位物料消耗代价、水单价、电单价、单位时间机器折旧等）； 根据公式计算:1）人工费用人数时间单位时间平均人工 2）物料费用实际返工数量/面积单位数量/面积消耗物料代价 3）机器费用时间单位时间机器折旧 4）水的费用时间机器平均水流量水单价 5）电的费用时间机器功率电单价工序PONCMRB PONCProcess PONC MRB PONC工序报废面积单位面积消耗所有资源总和 Process PONC返

25、工数量返工生产单元面积消耗的所有资源总和三、工序质量数据分析及改善工序的质量数据分析和改善分为两个方面： 1、工序常规缺陷质量数据分析和改善：常规缺陷的数据分析，根据工序日常质量数据的变化来进行判断、分析、改善和评价；此类项目的分析多数是通过表观确认、切片确认等方法来确认问题点和改善思路。 2、工序异常/重要缺陷质量问题的分析和改善：主要是对于工序异常批量问题和与板可靠性有关的重要项目进行的系统的专项实验分析和跟进；此类项目的分析通常要借助特殊的质量监控点和物理/可靠性测试方法来对实验结果进行确认。三、工序质量数据分析及改善a.数据分析的入手点是报废率变化的趋势：分析报废率上升（或下降）的原因

26、是什么？1、常规项目数据分析和跟进：日期06/26-07/02（26周）07/03-07/09（27周）07/10-07/16（28周）07/17-07/23（29周）07/24-07/30（30周）公司总生产面积/ft290746.1888924.8882629.4181653.4370486.84报废面积 ft2 1499.64827.591403.901061.501026.95 报废率1.65%0.93%1.69%1.30%1.45%三、工序质量数据分析及改善b. 再看看哪些缺陷影响较大（上升或下降较多）分析：对本周报废面积/报废率上升的几个项目对应工序生产改变和异常做分析缺 陷(目标

27、%)（26周）（27周）（28周）（29周）（30周）MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%MRB/ft2报废率/%层偏(0.31)363.421 0.400 349.004 0.392 371.257 0.449 342.844 0.420 274.132 0.389 凹痕(0.11)95.493 0.105 111.858 0.126 142.350 0.172 109.425 0.134 78.562 0.111 起皱(0.06)75.447 0.083 61.149 0.069 87.015 0.105 34.206 0.042

28、 46.343 0.066 杂物(0.08)95.881 0.106 71.413 0.080 75.862 0.092 68.813 0.084 59.102 0.084 对准度短路(0.03)22.784 0.025 71.496 0.080 159.950 0.194 3.565 0.004 34.558 0.049 分层(0.06)34.943 0.039 27.740 0.031 40.424 0.049 26.830 0.033 6.380 0.009 三、工序质量数据分析及改善c. 再看看哪些型号影响较大？分析：看看是否受型号影响较大？工序主要报废型号合格面积/ft2层压工序报废

29、面积/ft2报废率%主要报废缺陷缺陷报废面积/ft2MLS751011172.747182.90951.429层压空洞116.858C70424753.22732.51337.92层间偏移26.22A5B2001288.12531.259.785内层杂物29.37564710902365.85828.0341.171板面凹痕、针孔18.179E7041521252.57615.6571.235层间偏移8.431A86409753.5315.54722.507层间偏移15.35C471042283.16515.3315.136层间偏移13.0768801077549.62513.3462.371

30、层间偏移12.13387046071489.88512.9490.862层间偏移8.379C5B900551.62412.90620对准度短路12.906三、工序质量数据分析及改善d. 经过以上的分析，我们就可以大致上掌握造成工序报废率上升（或下降）的主要影响对象是什么（缺陷或型号等）？总报废率(%) 主要工序报废率(%) 主要缺陷报废率(%) 目标实际主要工序目标实际缺陷名称目标实际差值趋势 普通板0.9681.457 ML0.771.047 层偏 0.310.389 0.079 凹痕 0.110.111 0.001 起皱 0.060.066 0.006 杂物 0.080.084 0.004

31、 -对准度短路 0.030.049 0.019 分层 0.060.009 -0.051 B00.120.235微短 0.110.234 0.224 黑化颜色不良0.0050.000 -0.005 -黑化污染0.0050.001 -0.004 BR0.0150.082 棕化擦花 0.010.066 0.056 棕化发红00.000 0 -棕化颜色不良0.0030.016 0.014 棕化污染0.0010.000 -0.010 三、工序质量数据分析及改善（举例）项目原因分析季度改善计划本周完成改善项目层偏1）预排员工操作不当2）压机整层错位3）前工序来板铆钉孔冲偏/重合度偏4）厚薄芯板难度板易产生

32、层偏5）超能力板1）列重点型号并对重点型号在预排偿试用不同控制方法生产确认是否有改善2）继续统计整层错位寻找规律从设备上寻求突破3）跟进压机按时保养和保养效果4）考虑不同铆钉高度对层偏的影响5）跟进员工预排时的操作1）本周主要是针对重点型号对预排进行监控 2）生产部已安排一个领班专门进行预排生产监控3)跟进预排铆钉高度规格，仍有使用规格不符合要求的，与ML明确使用方法对准度短路1）预排员工操作不当2）锣板边分板未要求操作3）钻孔工序未按要求进行试钻首板和检板1）确定对准度重点监控型号跟进预排操作2）与ML工序协商选熟练员工生产3）T/C FA跟进锣板边分板和钻孔工序的操作1）分析C5B9005型号在C0前版本报废率为4%左右，但自C0版本后报废率为9-11%，这之间只时更改了经纬向，ME正