本帖最后由 edadoc 于 2017-5-19 15:21 編輯 8 n) D& i: L$ d. _# B/ d% w
8 u0 U& t) J, y7 |, h! e作者：一博科技" g$ l; p) q6 s: j6 |& `
8 B$ _+ F8 X; C+ X6 z5 g& n前不久，某客戶自行設(shè)計(jì)和制造的一款小批量的PCB,在我司的PCBA工廠貼裝，貼裝過程很順利，但是在成品測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)有45%的不良，不是沒有信號(hào)就是就是信號(hào)失真。 經(jīng)過多天排查，最終發(fā)現(xiàn)不良的原因是因?yàn)樵赑CB制作時(shí)，過孔孔銅厚度不均勻，PCB過孔局部孔銅過薄，導(dǎo)致在回流焊接時(shí)，因?yàn)槭軣釠_擊的影響，過孔孔銅斷裂，造成開路出現(xiàn)失效的不良。
0 H/ V! x) A9 k& Y- ~& P8 U* u
過孔局部銅厚過薄和過孔開路是PCB制造行業(yè)共同面臨的重大技術(shù)課題之一，以往對過孔開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)致孔銅開裂等失效案例的分析，而沒有從PCB本身加工，孔銅電鍍方面去分析解決問題。本文從PCB的電鍍方面去分析過孔局部銅薄起因，告訴大家怎樣從電鍍方面避免因過孔銅薄而出現(xiàn)開路導(dǎo)致PCB失效。 ) Q- h2 Z( q. C; e6 F
客供OK及不良圖片：. p, M( a( q L6 e
2 H6 `- s, q% `9 D5 A) k4 u
1 I- M9 A9 E8 v! C
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)線制作的問題，會(huì)適度的降低對孔銅厚度的要求，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里面對孔銅厚度是有明確的等級劃分，因此需要什么樣的孔銅規(guī)格，根據(jù)產(chǎn)品的需要，最終還是由客戶指定的。: C- E$ J" j' u! r
( e3 j, Q- n' m \; Y" D% [( ~
IPC對產(chǎn)品等級通用的定義：
5 M) a/ Y6 T3 H% a9 F
$ Q3 q' J0 C, P
. D# ^4 g0 X* ]1 d% `5 f1 e8 v0 j4 k+ R1 q e* E
我們還回到我們文章的開頭案例部分，怎么會(huì)出現(xiàn)孔銅開裂的失效情況呢，首先我們先要了解PCB的制作流程
% G. d4 J9 B6 O
7 l- K1 J t( o下圖為常規(guī)PCB通用流程圖：
( V+ b% f8 H Y( f; t O! L6 F1 V! O5 c
- K- a, W& U+ L) w9 s0 ^; c; A% X2 S6 h) l0 U
. U; ]+ T+ ^* P( X' }8 z* N. n, j7 |, L
/ M5 D V% A/ Q/ e9 [4 q) T) g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。2 J# R9 C7 q& F9 M2 W* g7 K) S- ?
- X* R: y$ [* y# c& C+ F9 h8 S( @
我們常規(guī)成品1OZ成品銅厚，孔銅按IPC二級標(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)。
4 D2 ~+ Y* X7 E& i4 o
* _; N1 V* t% v# c: B9 ?8 B$ F
5 p I/ D/ E& W6 ]1 U下圖是業(yè)界內(nèi)關(guān)于孔銅厚度的計(jì)算常用方法：3 S x2 ^* q% E. C( V6 P9 C1 B
6 T/ d' U E4 p8 o) v8 s) \ U9 N) d7 Q) d
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)品的日趨激烈的競爭，勢必對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。
0 }. g z5 \" G0 J% ~$ Q
! c# |2 Z* t0 o8 }& L評估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：& x+ [; i! d& Q$ S; L
) M/ t( \6 j- y4 Z; e9 Z* X2 [
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。
3 u/ Y! ~+ |/ V7 I
( _$ H- l V" c" {4 Y* ]6 o1 E/ j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，電鍍過程中的電勢分布比較均勻，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。 9 A. z7 B0 u- y6 G
( \- b+ \% I( }& F9 b# l3 E4 v3 q: n* r3 J5 U: @
下表為某廠根據(jù)上述定義對PCB產(chǎn)品進(jìn)行的分類及目前使用的電鍍銅工藝的主要性能指標(biāo)。+ t, h( x [& m1 G
8 `( O5 g3 y& r: ^0 [( U
PCB產(chǎn)品分類及電鍍銅深鍍能力指標(biāo)
) F/ \) k$ M' J- K- }- i( I8 |: D! O1 _: ]9 S
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。高深鍍能力對電鍍是非常重要的。這也是目前很多線路板廠亟待解決的制程問題。
0 U U7 y1 ^% J# A% a
7 ^1 m" @8 Z8 a' f9 H, w高深鍍能力有如下的優(yōu)勢：
, I% l ^, W% i1 D7 _, b: C# _; `/ R2 n7 o+ P0 B) j# ?1 P6 R$ B
1.提高可靠性保證$ Y) g0 K7 e5 x% v
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)前期的失效問題，延長產(chǎn)品的使用壽命，提高產(chǎn)品的高可靠性。
D; U7 a1 D- q8 b$ y: E6 l* E( n4 J1 Y1 ~8 |/ }# |
2.提升生產(chǎn)效率0 U5 a8 a% }9 I( K
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 d2 u* N; F/ `: a; b1 \. V) b) a4 K
1 c' c7 R; U- e
3.降低制造成本! d; |/ M$ w$ g$ [0 a
PCB工廠普遍認(rèn)為：如果深鍍能力在原來基礎(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元/年，更不包括提升產(chǎn)品品質(zhì)后帶來的一系列間接獲益。4 C7 K/ q* L. y% u6 J4 c5 B
# O$ P0 Q' F5 _3 _# U8 [, n" _$ ?" Y: g3 H
" [" Q; D# o+ n. y- h; B$ H1 |3 f
| 
電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺(tái)
窺視卡
置頂卡
變色卡
