PCB分析及相关标准

PCB可靠性缺陷分析及相关标准

整理：孙奕明

审核：马学辉

2021/5/91前言：ＰＣＢ可靠性问题因其潜伏性及隐蔽性比较深，一但出现将造成批量性或致命性问题；公司一直以来都做为重点的品质管理对象；收集、整理ＰＣＢ可靠性缺陷、造成原因及相关标准以求大家可以共同探讨；感谢各单位在可靠性问题方面所做的努力。2021/5/92内容：一、棕（黑）化二、层压三、机械钻孔四、激光钻孔五、PTH六电镀七、蚀刻八、填孔九、感光十、沉金十一、沉锡十二、沉银十三、其他2021/5/93一、棕（黑）化1）爆板：原因：棕（黑）化不良热冲击后大铜面处出现分层标准：不允许2021/5/942）离子污染超标：一、棕（黑）化原因：清洗不干净或环境污染（如裸手接板、脏污隔板纸等）标准：离子污染控制值≤6.5ugNaCL/inch22021/5/95二、层压1）分层：原因：层压时抽真空效果差或B片受潮标准：具体见空洞标准2021/5/96二、层压2）空洞：原因：层压时抽真空效果差；标准：2021/5/97二、层压3）层间错位：原因：内层定位孔冲偏，或放大系数不匹配，或层压滑板；标准：一般控制在≤４mil（主要是看内层环宽及内层隔离环宽）2021/5/98二、层压4）固化度不足：现象：

1）板件容易变形；

2）易爆板；

3）钻孔时钻污很多，易造成孔壁粗糙度超标；

4）因钻污多，凹蚀时不容易去除，易造成孔壁与内层连接不良。原因：料温异常或层压曲线与B片不匹配；标准：ΔTg≤3℃2021/5/99三、机械钻孔1）孔内纤维丝：原因：钻咀侧刃不锋利；标准：不影响孔径及不影响孔铜厚度及质量2021/5/910三、机械钻孔2）钻偏：成因：钻孔时零位漂移、钻机压脚没有压紧或钻孔补偿不匹配等；标准：最小内层焊盘≥1mil或满足客户要求2021/5/9113）内层环宽：三、机械钻孔原因：钻偏或内层涨缩与钻孔补偿不匹配；标准：最小的环宽≥0.025mm

或满足客户要求2021/5/912４）内层隔离环宽三、机械钻孔原因：钻偏或内层涨缩与钻孔补偿不匹配；标准：最小的隔离环宽≥0.１mm

2021/5/913５）内层焊盘脱落三、机械钻孔原因：内层焊盘比较小，钻孔时被拉脱；（此问题在公司第一次出现，当时刚开始还以为是孔壁粗糙度超标标准：最小的环宽不小于0.１mm

2021/5/914６）孔壁粗糙度超标：三、机械钻孔粗糙度超差成因：钻孔参数异常或钻嘴不锋利；标准：孔壁粗糙度≤30um或满足客户要求2021/5/915三、机械钻孔６）孔壁粗糙度超标：轻微的撞破成因：钻嘴侧锋崩缺；标准：孔壁粗糙度≤30um或满足客户要求2021/5/916７）钉头：三、机械钻孔原因：除与钻针尖部的"刃角"损耗有密切关系外，也与钻针的偏转（RunOut)或摇摆（Wobble)有关；标准：钉头宽度不可超过铜箔厚度的2倍2021/5/917８）披锋：三、机械钻孔原因：与钻孔钻给速度及垫板有比较大的关系；标准：不影响外观及孔铜连接2021/5/918９）芯吸：三、机械钻孔原因：钻孔动作进给速度过大，或钻嘴破损不够锋利以致拉松拉大玻织纱束；或本身B片纤维束有缺口，过于疏松；过度除钻污使玻织纱束的树脂被溶掉而造成；标准：对于芯吸作用(B)没有减少导线间距使之小于采购文件规定的最小值，芯吸作用(A)没有超过80mm[3.150min]

2021/5/919四、激光钻孔1）钻不透：原因：能量异常；标准：不允许2021/5/9202）盲孔上下孔径比超标：四、激光钻孔原因：能量异常；标准：

1.A=标称孔径±20%

2.70%≤B/A≤90%

3.a≤0.010mm(undercut)

4.α≤90°

5.孔壁粗糙度≤12.5um2021/5/9213）孔壁粗糙度超标：原因：能量异常或材料与能量不匹配；标准：孔壁粗糙度≤12.5um四、激光钻孔2021/5/9224）激光窗开偏或内层错位：四、激光钻孔原因：激光窗开偏或内层错位；标准：不允许2021/5/9235）undercut过大：四、激光钻孔原因：能量异常标准：undercut

≤0.010mm

2021/5/924五、PTH1）背光不足：原因：沉铜药水异常标准：背光要求≥8级

2021/5/925五、PTH2）沉铜不良（孔内无铜）原因：沉铜药水异常（特别是活化不足）标准：不允许

2021/5/9263）凹蚀过度：五、PTH原因：凹蚀药水失控或时间过长标准：

1）正凹蚀过蚀深度介于0.005mm与0.08mm之间；

2）负凹蚀/欠蚀深度≤0.013mm2021/5/927五、PTH4）凹蚀不足：原因：凹蚀药水失控或时间过短标准：不允许出现空洞或连接不良2021/5/928五、PTH5）ICD原因：凹蚀药水失控或时间过短、材料膨胀异常标准：不允许2021/5/929六、电镀１）孔壁铜厚不足镀层1级2级3级表面及孔铜(平均最小)20μm20μm25μm最薄区域18μm18μm20μm盲孔铜(平均最小)20μm20μm25μm最薄区域18μm18μm20μm低厚径比盲孔铜(平均最小)12μm12μm12μm最薄区域10μm10μm10μm埋孔铜(平均最小)13μm15μm15μm最薄区域11μm13μm13μm标准原因：电镀参数不当或接触不良标准：见右表2021/5/930六、电镀２）孔壁铜厚测试方法镀层厚度和质量的评估可通过微切片进行切片必须至少包含3个孔径最小的镀通孔；放大倍数至少100X，仲裁检验应在200倍土5%的放大倍率下进行；至少测量3个孔的镀层厚度或铜壁厚度，；在镀通孔每侧壁上大约等距离选取三个测试点，计算其平均值作为评估值；测量镀层厚度作为评估值时，不可在节瘤、空洞、裂缝地方测量；孤立的厚或薄截面不应用于平均；由于玻璃纤维突出引起孤立的铜厚度减薄,从突出末端量至孔壁时,应符

合最小厚度要求；如在孤立区域发现铜厚度规定的最小厚度要求,应作为一个空洞并从同一

检查批中重新抽样2021/5/931六、电镀３）深镀能力不足：现象：孔口出现狗骨现象；原因：光剂与整平剂不匹配；测试方法：2021/5/932４）叠镀原因：

1)孔壁粗糙度太大.

2)沉铜效果不好，没有将孔壁覆盖完全.

3)电镀缸光剂/整平剂比例失调.

4)电镀缸氯离子浓度过高.

5)电镀参数设定不当标准：不允许六、电镀2021/5/933５）电镀杂物六、电镀原因：槽液中各种浮游固体粒子常会著落而成镀瘤标准：不允许2021/5/9346）镀层烧焦六、电镀原因：电流异常或光剂含量不足标准：不允许2021/5/9357）镀层粗糙六、电镀原因：电镀电流过大、整平剂添加异常或添加剂搭配不当标准：不允许2021/5/936六、电镀8）热冲击后孔拐角断裂：原因：镀层疏松、锡炉含铜量超标蚀铜、或磨板过度标准：不允许2021/5/937六、电镀9）镀层疏松（热冲击后断裂）：原因：光剂含量严重超标标准：不允许2021/5/938六、电镀10）镀层剥离：原因：图形电镀时除油不良，致使图形电镀层与平板层结合力差标准：不允许2021/5/939六、电镀11）镀层延展性不良现象：高低温循环后出现镀层断裂原因：电镀添加剂配比异常或材料膨胀系数异常标准：不允许2021/5/940六、电镀12）电镀填孔不满原因：电镀药水或电流设计异常标准：不允许2021/5/941六、电镀13）吹气孔原因：镀层薄或有点状孔内无铜标准：不允许2021/5/942六、电镀14）孔内无铜（干膜余胶）：现象：孔无铜集中在孔口原因：干膜余胶标准：不允许2021/5/943六、电镀15）孔内无铜（镀锡不良）现象：图形电镀层没有包住平板电镀层，有点象刀切原因：镀锡有气泡标准：不允许2021/5/944六、电镀16）孔内无铜（微蚀过镀）现象：整体孔无铜，特别是在大孔径的PTH孔原因：板件没有经过平板电镀或图形电镀微蚀异常标准：不允许2021/5/945六、电镀17）盲孔无铜现象：铜层在盲孔中逐渐减少原因：干膜盖孔破损（公司第一次出现主要是单边曝光能量异常）标准：不允许2021/5/946六、电镀18）楔形空洞(WedgeVoid)

现象：孔内无铜发生在内层铜与B片结合处原因：棕（黑）化不良或钻孔异常标准：不允许2021/5/947六、电镀19）镀层裂纹（现象）2021/5/948六、电镀19）镀层裂纹（接受标准）性能1级2级3级内层铜箔裂缝如未延伸穿透铜箔厚度，仅允许孔一侧有C型裂缝不允许不允许外层铜箔裂缝（A、B和D型裂缝）不允许有D型裂缝。允许有A与B型裂缝不允许有B和D型裂缝。允许有A与裂缝不允许有B和D型裂缝。允许有A型裂缝孔壁拐角裂缝(E和F型裂缝)不允许不允许不允许2021/5/949七、蚀刻１）蚀刻因子：E=蚀刻因子

V=蚀刻深度

X=侧蚀深度（从阻剂边缘横量到最细铜腰之宽度而言）E=V/X2021/5/950２）夹膜短路七、蚀刻原因：电镀层数设计有问题或线路很孤立标准：不允许出现短路及缩小线路间距2021/5/951３）渗镀短路：七、蚀刻原因：贴膜不牢标准：不允许出现短路及缩小线路间距2021/5/952七、蚀刻４）蚀刻过度：原因：蚀刻参数过度标准：不允许缩小线路最小宽度或出现镍层剥离脱落2021/5/953八、填孔１）填孔不满：原因：树脂没填满标准：下凹深度≤１mil2021/5/954八、填孔２）分层：原因：膨胀系数异常或填孔处有气泡标准：不允许2021/5/955八、填孔３）埋孔凸起：原因：材料膨胀系数异常或填孔处有气泡标准：不允许出现镀层断裂2021/5/956九、感光１）离子污染超标：原因：清洗不干净或环境污染标准：离子污染控制值≤6.5ugNaCL/inch22021/5/957九、感光２）阻焊厚度不足：原因：喷涂不均匀、线路铜厚过高标准：≥０.３mil或满足客户要求2021/5/958九、感光３）侧蚀严重：原因：显影参数异常标准：不允许出现绿油条掉落现象2021/5/959九、感光４）爆油：原因：绿油塞孔中有气泡标准：爆油后，焊盘的总高度超过ＳＭＴ或ＢＧＡ高度≤４０um或按照客户特殊要求（如索爱≤８um)2021/5/960九、感光5）孔未塞满：原因：塞孔条件异常标准：喷锡后不允许藏锡珠2021/5/961九、感光６）绿油结合力：标准：见右图2021/5/962十、沉镍金１）金镍厚度：IPC-4552对化学金镍层的要求如下：检验一级二级三级目检镀层平整、完全覆盖化学镀镍厚度3-6μm[l20–240μin]浸金厚度≥0.05μm[2.0μin]孔隙率不适用1.金厚不足，容易漏镍，导致可焊性不良；2.金厚过厚，容易使BGA处出现黑盘，同时会使焊点出现金脆现象，使焊点强度降低；3.镍厚不足，会导致沉金前镍层表面粗糙度过大，容易漏镍；4.镍层过厚，信号的传输则主要集中在镍层，信号传输过程中的损失越大。2021/5/963十、沉镍金２）剥离：原因：铜面不干净（或沉镍前处理异常）标准：不允许2021/5/964十、沉镍金３）镀层开裂：原因：铜面不干净（如绿油显影不净等）标准：不允许2021/5/965十、沉镍金４）黑盘：原因：镍层受腐蚀标准：不允许2021/5/966十、沉镍金５）金层发白：原因：金层厚度不足标准：金层要满足标准或客户