PCB十大质量问题与对策

PCB 十大质量问题与对策 漫长的生产流程 诸多的控制点 一招不慎 板子就坏 PCB 的质量问题层出 不穷也是业界一直头疼的问题 一片板子有问题 贴上去的绝大部分器件 就得 一起报废 可恨的是 这些问题通过进料检验 IQC 还发现不了 而更让人烦 躁的是 很多问题供应商还能跟你东拉西扯 改善进展缓慢 交货问题不断 笔者收集了 PCB 经常出现的一些质量问题 整理如下 除了上述问题外 还有一些潜在风险较大的问题 笔者一共整理了十大问题 在此列出并附上一些处理的经验 与诸君分享 1 分层 分层是 PCB 的老大难问题了 稳居常见问题之首 其发生原因大致可能 如下 1 包装或保存不当 受潮 2 保存时间过长 超过了保存期 PCB 板受潮 3 供应商材料或工艺问题 4 设计选材和铜面分布不佳 受 潮问题是比较容易发生的 就算选了好的包装 工厂内也有恒温恒湿仓库 可是运输和暂存过程是控制不了的 笔者曾 有幸 参观过一个保税仓库 温 湿度管理是 别指望了 房顶还在漏水 箱子是直接呆在水里的 不过受潮还是 可以应对的 真空导电袋或者铝箔袋都可以不错地防护水汽侵入 同时包装袋 里要求放湿度指示 卡 如果在使用前发现湿度卡超标 上线前烘烤一般可以解 决 烘烤条件通常是 120 度 4H 如果是供应商处材料或工艺发生问题 那报废的可能性就比较大了 常见的可 能原因包括 棕 黑 化不良 PP 或内层板受潮 PP 胶量不足 压合异常 等 为了减少这种情况的问题发生 需要特别关注 PCB 供应商对对应流程的管理和 分层的可靠性试验 以可靠性试验中的热应力测试为例 好的工厂通过标准要 求 是 5 次以上不能分层 在样品阶段和量产的每个周期都会进行确认 而普通 工厂通过标准可能只是 2 次 几个月才确认一次 而模拟贴装的 IR 测试也可以 更多地防 止不良品流出 是优秀 PCB 厂的必备 当然设计公司本身的 PCB 设计也会带来分层的隐患 例如板材 Tg 的选择 很多 时候是没有要求的 那 PCB 厂为了节约成本 肯定选用普通 Tg 的材料 耐温 性能就会比较差 在无铅成为主流的时代 还是选择 Tg 在 145 C 以上的比较 安全 另外空旷的大铜面和过于密集的埋孔区域也是 PCB 分层的隐患 需要 在 设计时予以避免 2 焊锡性不良 焊锡性也是比较严重的问题之一 特别是批量性问题 其可能发生原因 是板面污染 氧化 黑镍 镍厚异常 防焊 SCUM 阴影 存放时间过长 吸 湿 防焊上 PAD 太厚 修补 污染和吸湿问题都比较好解决 其他问题就比较麻烦 而且也没有办法通 过进料检验发现 这时候需要关注 PCB 厂的制程能力和质量控制计划 比如黑 镍 需要看 PCB 厂是不是化金外发 对自己的化金线药水分析频率是否足够 浓度是否稳定 是否设置了定期的剥金试验和磷含量测试来检测 内部焊锡性 试验是否有良好执 行等 如果都能做好 那发生批量问题的可能性就非常小了 而防焊上 PAD 和修补不良 则需要了解 PCB 供应商对检修制定的标准 检验员 和检修人员是否有良 好的考核上岗制度 同时明确定义焊盘密集区域不能进行 修补 如 BGA 和 QFP 3 板弯板翘 可能导致板弯板翘的原因有 供应商选材问题 生产流程异常 重工控 制不良 运输或存放不当 折断孔设计不够牢固 各层铜面积差异过大等 最 后 2 点设计上的 问题需要在前期进行设计评审予以避免 同时可以要求 PCB 厂 模拟贴装 IR 条件进行试验 以免出现过炉后板弯的不良 对于一些薄板 可以 要求在包装时上下加 压木浆板后再进行包装 避免后续变形 同时在贴片时加 夹具防止器件过重压弯板子 4 刮伤 露铜 刮伤 露铜是最考验 PCB 厂管理制度和执行力的缺陷 这问题说严重也不 严重 不过确实会带来质量隐忧 很多 PCB 公司都会说 这个问题很难改善 笔者曾经 推动过多家 PCB 厂的刮伤改善 发现很多时候并不是改不好 而是要 不要去改 有没有动力去改 凡是认真去推动专案的 PCB 厂 交付的 DPPM 都有 了显著的 改善 所以这个问题的解决诀窍在于 推 压 5 阻抗不良 PCB 的阻抗是关系到手机板射频性能的重要指标 一般常见的问题是 PCB 批次 之间的阻抗差异比较大 由于现在阻抗测试条一 般是做在 PCB 的大板边 不会 随板出货 所以可以让供应商每次出货时付上该批次的阻抗条和测试报告以便 参考 同时还要求提供板边线径和板内线径的对比数 据 6 BGA 焊锡空洞 BGA 焊锡空洞可能导致主芯片功能不良 而且可能在测试中无法发现 隐藏风 险很高 所以现在很多贴片厂都会在贴件后 过 X RAY 进行检查 这类不良可能 发生的原因是 PCB 孔内残留液体或杂质 高温后汽化 或者是 BGA 焊盘上激光 孔孔型不良 所以现在很多 HDI 板要求电 镀填孔或者半填孔制作 可以避免此 问题的发生 7 防焊起泡 脱落 此类问题通常是 PCB 防焊过程控制出现异常 或是选用防焊油墨不适合 便宜货 非化金类油墨 不适合贴装助焊剂 也可能是贴片 重工温度过 高 要防止批量问题发生 需要 PCB 供应商制定对应的可靠性测试要求 在不 同阶段进行控制 8 塞孔不良 塞孔不良主要是 PCB 厂技术能力不足或者是简化工艺造成的 其表现为塞 孔不饱满 孔环有露铜或者假性露铜 可能造成焊锡量不足 与贴片或组装器 件短路 孔内残留杂质等问题 此问题外观检验就可以发现 所以可以在进料 检验就可以控制下来 要求 PCB 厂进行改善 9 尺寸不良 尺寸不良的可能原因很多 PCB 制作流程中容易产生涨缩 供应商调整了 钻孔程序 图形比例 成型 CNC 程序 可能造成贴装容易发生偏位 结构件 配合不好等问题 由于此类问题很难检查出来 只能靠供应商良好的流程控制 所以在供应商选择时需要特别关注 10 甲凡尼效应 甲凡尼效应也就是高中化学中学习的原电池反应 出现在选择性化金板的 OSP 流程 由于金和铜之间的电位差 在 OSP 的处理流程中与大金面相连的铜焊盘 会不断失去电子溶解成 2 价铜离子 导致焊盘变小 影响后续元器件贴装及可 靠性 这一问题虽然不常发生 在柏拉图中未曾出现 不过一旦出现就是批量性问题 手机 PCB 制作有经验的板厂都会通过电脑软件筛选出此部分焊盘 在设计时预 先补偿 并且在 OSP 流程中设定特别的重工条件和限制重工次数 避免问题发 生 所以这一问题可以在审核板厂时提前确认 以上问题并没有把短路 开路列入 因为这个是 PCB 最基本问题 哪家板厂都避 免不了 主要就是看谁的制程良率比较高 防错比较好 修补标准比较 严 PPM 控制得比较低了 笔者接触过很多 PCB 供应商 比较有趣的是 并不是设 备很好 管理制度很严格的工厂交付的 PPM 就一定低 有些设备陈旧 工作 气 氛轻松的老厂表现说不定更好 看来操作人员的工作心情 对 PCB 的质量来说 也是非常重要的 四 国内 PCB 公司群英汇 全球 PCB 产业的产值近年来一直呈萎缩状态 不过国内倒是一直处于发展状态 国内大大小小数千家 PCB 工厂 竞争也是越来越激烈 正如三国时代名将林立 江山如画 一时多少豪杰 众多的国内 PCB 厂 谁做手机 PCB 比较强 这可不是光查一下 CPCA 中国印制 电路板协会 的中国 PCB 百强排名就可以知道的 有些公司产值很 高 质量较 次 有些公司其他类型 PCB 不错 可是手机 PCB 做得一般 笔者在此依照技术 能力和产品质量对其做一分级 未考虑价格因素 仅供参考 不负法 律责任 五 选择 PCB 合作供应商的一些建议 PCB 板作为定制物料 在 PCBA 里面具有重要的作用 为了提高 PCB 板质量 需 要和供应商建立长期稳定的合作关系 尽量选择业内口碑不错的供应商 在供应商承认时 样品合格是前提 还需要去了解供应商的制程能力 流程关 键控制点 可以参考第二节内容 检验能力 产品良率 问题解决能力 设计沟通是非常重要的 特别是合作初期 最好就每个项目进行技术沟通 然 后形成双方的一些特别合作规范 可以大幅度缩短工程提问周期 减少常见问 题的发生 与 PCB 厂沟通 设立合理的保质期 通常 OSP 板的有效期为 6 个月 而全化金 板的有效期为 1 年 可是正如上文中提及的 因为保税的因素 很多 PCB 会在 香港等地的仓库存放一段时间 由于环境控制不好 容易导致质量问题 所以 推荐的有效期是 OSP 板 3 个月内使用 化金板 6 个月内使用 由于缩短了 PCB 的保质期 更需要合理安排库存周期 避免 PCB 板在仓库积压 一旦出现存储超期 就会涉及到烘烤和重工 给双方的合作带来不必要的麻烦 本文链接