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標題: 淺析印制板的可靠性2 [打印本頁]

作者: qq8426030 時間: 2014-1-3 10:19
標題: 淺析印制板的可靠性2

淺析印制板的可靠性2

1.2.2 印制板連接盤對印制板質量的影響

　　連接盤一般孔徑大，設計時考慮了環寬的要求，質量可以保證，但過孔的質量卻因廠家和工藝技術的不同差異較大。孔徑大于∮0.6 mm，采用開窗涂覆Pb/Sn，問題發生的可能性不大，但對小于∮0.3 mm的過孔，由于孔小鉆孔參數控制不同、溶液交換不順暢等因素，導致孔壁粗糙程度不一，撕裂的深淺不一，孔壁厚度和均勻性不相同。盡量后續采用不同過孔覆涂工藝，如覆蓋阻焊油墨甚至塞孔，但由于塞孔對孔電阻影響不大。因此，孔電阻差異依然存在。表1列舉了不同廠家∮0.25 mm孔電阻測試結果。麥斯艾姆（massembly）貼片知識課堂，用通俗的文字介紹專業貼片知識。麥斯艾姆科技，全國首家PCB(麥斯艾姆知識課堂)樣板打板，元器件代采購，及貼片的一站式服務提供者！

　　孔電阻偏大，影響電信號傳輸質量，同時，也折射出孔壁存在不導電性雜質或空洞或裂紋。這樣的孔，經過高溫沖擊，必然產生斷裂或裂紋，釀成印制板的功能完全喪失。因此，印制板的加工過程中，必須特別關注過孔的孔電阻值的大小。

　　1.2.3 印制板的層對印制板質量的影響

　　印制板的層涉及印制板的加工材料和層間介質層的厚度及均勻性，加工材料前面已經闡述，這時重點說明介質層的厚度和均勻性。

　　介質層的厚度影響印制板的層間絕緣性，其表征參數是擊穿電壓。擊穿電壓越高其絕緣性越好。不同領域使用的印制板其擊穿電壓可能要求不一樣，但介質層薄，擊穿電壓肯定低，同樣厚度的介質層，介質層中增強材料粗其擊穿電壓也低，因此，介質層厚度的控制以擊穿電壓為依據兼顧半固化片的類型。介質層厚度的均勻性，影響信號傳輸的穩定性。厚度偏差10%，特性阻抗值偏差可達20%。厚度均勻性，一方面與材料的性能參數相關如凝膠時間、樹脂流動度等；另一方面與層壓的工藝參數及設備的精度密切相關。因此，介質層厚度的均勻性的控制需借助于高精度設備和優化的層壓工藝參數進行控制。

　　1.3 印制板使用質量的表征

　　電子產品使用過程中性能是否穩定涉及印制板的使用質量。使用中常遇見印制板的缺陷有：離子遷移（CAF）和焊點質量（Joint）等。銅離子遷移系透過玻纖紗束或紗束與樹脂之細縫，造成兩導體例如（孔壁到孔壁）間出現金屬銅的遷移，其產生機理是：印制板通電后由于電位差，高壓極（陽極）銅金屬在水氣中首先出現腐蝕而氧化成銅Cu2+，于是銅離子會沿著通道緩緩向另一端低壓極進行遷移，同時，低壓端也會往陽極移動，于是兩者在通道途中遭遇后即可還原出金屬銅，形成兩地間的連通即漏電短路，一旦出現短路，電阻頗高的發熱將CAF燒斷，爾后又開始新的CAF。這樣周而復始發生，造成電子產品功能時有時無。如下圖CAF發生的幾種情形。

　　可見，產生CAF必須具備下列五種條件：裸露的銅導體、水氣、電解質、電位差和通道。前四項在電子產品的使用中不可避免。通道是唯一可控制產生CAF的途徑，而通道的形成主要與印制板的生產過程中材料、鉆孔、去沾污等因素相關。一般地來說材料的玻纖越細，樹脂含量越高，韌性越好，鉆孔撕裂的機率較低，因此，對于高密度的印制板或潮濕環境中使用的印制板盡可能采用細玻纖的材料。不同的材質的鉆頭，不同鉆孔數量，不同的鉆孔參數，鉆孔時，鉆頭對增強材料的沖擊不同，孔壁質量的差異較大，對孔壁的損傷也不盡一致，芯吸程度不一。因此，為了杜絕通道的發生，應當嚴格控制鉆孔質量，確保孔壁光滑平整。去沾污主要目的是去除內層導體鉆孔時吸附樹脂，當然，也咬蝕孔壁絕緣層中的樹脂，有時為了形成負凹蝕，孔壁絕緣層樹脂甚至咬蝕更多。這時，咬蝕量需嚴格控制。否則，極易形成“通道” 。

　　如下圖樹脂咬蝕過量情形。

　　印制板與元器件系通過焊接的焊點來連接，其焊點在電子產品使用中因環境的影響有時也會出現異常情況。這主要與印制板表面涂覆工藝密切相關。目前，印制板表面涂覆有：熱風整平、鍍錫、化學鎳金、有機防氧化保護、化銀等。熱風整平或鍍錫焊接時對形成Cu6Sn5IMC，長期使用不會發生變化，焊點牢固，其可靠性高；化學鎳金因布線不均勻性不可避免產生“氧化鎳”黑墊，同時，焊接時形成Ni3Sn4 IMC ，又有金、磷的滲入，長期使用，焊點脆弱，可靠性下降；OSP焊接結形成Cu6Sn5 IMC，而且沒有其它金屬（如Au、Ag）污染，強度較好，可靠性高；浸銀焊點形成Cu6SnIMC，強度好但不耐老化，而且因銀的滲入焊點可能形成微空洞；浸錫焊點邊形成Cu6Sn5，但浸錫層會逐漸被底銅所吸收成為IMC，外觀由亮白色轉為灰白色焊點強度發生變化；電鍍Ni-Au，雖然少了磷和黑墊的干攏，焊點強度高，但金的滲入也會逐漸影響焊點的質量。因此，印制板表面涂覆的選擇，影響著焊點的質量，涉及電子產品的使用效果。因此，在高可靠性產品設計時，印制板表面涂覆優選熱風整平或OSP。

　　2 結論

　　（1）印制板可靠性可以從安裝后質量、調試質量、使用質量等三方面給予表征；（2）安裝質量涉及材料的選擇和過程控制。（3）調試質量主要與印制板基本要素精度控制密切相關；（4）使用質量與環境和表面涂覆選擇有關。

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