常见的PCB板材的问题分析

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在科技飞速发展的今天，各种高科技的电子产品层出不穷，这就使得印制电路板的需求急剧增多，制造难度越来越高，品质要求也越来越严格。为确保印制电路板的高质量和高稳定性，实现PCB工厂的全面质量管理和对环境的控制，必须充分了解印制电路板制造技术的特性。但印制电路板制造技术是综合性的技术结晶，它涉及到物理、化学、光学、光化学、高分子、流体力学、化学动力学等诸多方面的基础知识，如材料的结构、成份和性能：工艺装备的精度、稳定性、效率、加工质量; 工艺方法的可行性; 检测手段的精度与高可靠性及环境中的温度、湿度、洁净度等问题。这些问题都会直接和间接地影响到PCB的品质。由于涉及到的方面与问题比较多，就很容易产生形形色色的质量缺陷。因此，必须认真地了解各工序最容易出现及产生的质量问题，快速地采取工艺措施加以排除，提高PCB的生产效率。现特收集、汇总和整理有关这方面的材料，以飨读者。这里先讲一下PCB基材方面的问题：
4 v  |7 s! D8 z% w2 t1 印制板制造过程基板尺寸的变化         　　
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, I' ?, @9 t4 s+ p& D& U' N5 S(1)经纬方向差异造成基板尺寸变化; 由于剪切时，未注意纤维方向，造成剪切应力残留在基板内，一旦释放，直接影响基板尺寸的收缩。 解决方法：确定经纬方向的变化规律，按照收缩率在底片上进行补偿(光绘前进行此项工作)。同时剪切时按纤维方向加工，或 按PCB生产厂商在基板上提供的字符标志进行加工(一般是字符的竖方向为基板的纵方向)。  
       　　
. O1 S( R; z; Y4 K(2)基板表面铜箔部分被蚀刻掉对基板的变化限制，当应力消除时产生尺寸变化。 解决方法：在设计电路时应尽量使整个板面分布均匀。如果不可能也要必须在空间留下过渡段(不影响电路位置为主)。这由于板材采用玻璃布结构中经纬纱密度的差异而导致板材经纬向强度的差异。         　　


(3)刷板时由于采用压力过大，致使产生压拉应力导致基板变形。 解决方法：应采用试刷，使工艺参数处在最佳状态，然后进行刷板。对薄型基材 ，清洁处理时应 采用化学清洗工艺 或电解工艺方法。         　　

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(4)基板中树脂未完全固化，导致尺寸变化 。 解决方法：采取烘烤方法解决。特别是钻孔前进行烘烤，温度1200C、4小时，以确保树脂固化，减少由于冷热的影响，导致基板尺寸的变形。         　　

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(5)特别是多层板在层压前，存放的条件差，使薄基板或半固化片吸湿，造成尺寸稳定性差。 解决方法：内层经氧化处理的基材，必须进行烘烤以除去湿气。并将处理好的基板存放在真空干燥箱内，以免再次吸湿。         　　


(6)多层板经压合时，过度流胶造成玻璃布形变所致。 解决方法：需进行工艺试压，调整工艺参数然后进行压制。同时还可以根据半固化片的特性，选择合适的流胶量。         　　


/ v$ ^) o1 F5 o5 P5 M# a% M% t2 基板或层压后的多层基板产生弯曲(BOW)与翘曲(TWIST) 　　

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; z3 C5 R, }7 R" V3 F(1)特别是薄基板的放置是垂直式易造成长期应力叠加所致。 解决方法：对于薄型基材应采取水平放置确保基板内部任何方向应力均匀，使基板尺寸变化很小。还必须注意以原包装形式存放在平整的货架上，切记勿堆高重压。         　　

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(2)热熔或热风整平后，冷却速度太快，或采用冷却工艺不当所致。 解决方法：放置在专用的冷却板上自然冷却至室温。         　　
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" [4 ~! O' x8 K1 z(3)基板在进行处理过程中，较长时间内处于冷热交变的状态下进行处理，再加基板内应力分布不均，引起基板弯曲或翘曲。 解决方法：采取工艺措施确保基板在冷热交变时，调节冷、热变换速度，以避免急骤冷或热。         　　

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(4)基板固化不足，造成内应力集中，致使基板本身产生弯曲或翘曲。 解决方法：A：重新按热压工艺方法进行固化处理。 B：为减少基板的残余应力，改善印制板制造中的尺寸稳定性与产生翘曲形变， 通常采用预烘工艺即在温度120-1400C 2-4小时(根据板厚、尺寸、数量等加以选择)。         　　

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(5)基板上下面结构的差异即铜箔厚度不同所至。 解决方法：应根据层压原理，使两面不同厚度的铜箔产生的差异，转成采取不同的半固化片厚度来解决。         　　

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3 基板表面出现浅坑或多层板内层有空洞与外来夹杂物         　　


(1)铜箔内存有铜瘤或树脂突起及外来颗粒叠压所至。 解决方法：原材料问题，需向供应商提出更换。         　　
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2 m2 {$ B' R4 j8 W: g. ](2)经蚀刻后发现基板表面透明状，经切片是空洞。 解决方法：同上处理方法解决之。         　　
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$ f' Z3 C2 i' t7 `5 o1 l(3)特别是经蚀刻后的薄基材有黑色斑点即粒子状态。 解决方法：按上述办法处理。         　　


4 基板铜表面常出现的缺陷         　　


(1)铜箔出现凹点或凹坑，这是由于叠层压制时所使用的工具表面上存有外来杂质。 解决方法：改善叠层和压合环境，达到洁净度指标要求。         　　

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0 _; T+ C1 Q( H* ~(2)铜箔表面出现凹点与胶点，是由于所采用压板模具压制和叠层时，存有外来杂质直接影响所至。 解决方法：认真检查模具表面状态，改善叠层间和压制间工作环境达到工艺要求的指标。         　　
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4 f/ M0 J1 S8 L, Y1 n(3)在制造过程中，所使用的工具不适合导致铜箔表面状态差。 解决方法：改进操作方法，选择合适的工艺方法。         　　

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(4)经压制的多层板表面铜箔出现折痕，是因为叠层在压制时滑动与流胶不当所至。 解决方法：叠层时要特别注意层与层间的位置准确性，避免送入压机过程中滑动。直接接触铜箔表面的不锈钢板，要特小心放置并保持平整. 　        　

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(5)基板表面出现胶点，可能是叠层时胶屑落在钢板表面或铜表面上所造成的。 解决方法：为防止胶屑脱落，可将半固化片边缘进行热合处理。
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3 c/ l4 n& G2 t8 @(6)铜箔表面有针孔造成压制时熔融的胶向外溢出所至。 解决方法：首先对进厂的铜箔进行背光检查，合格后必须严格的保管，避免折痕或撕裂等。
         　　
# j  d) v2 H- Y  ]( V5 板材内出现白点或白斑         　　

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! `. Z- D! ~4 @* _+ L' c" n7 [5 s(1)板材经受不适当的机械外力的冲击造成局部树脂与玻璃纤维的分离而成白斑。 解决方法：从工艺上采取措施，尽量减少或降低机械加工过度的振动现象以减少机械外力的作用。         　　


% C+ t+ v. v# J(2)局部板材受到含氟化学药品的渗入，而对玻璃纤维布织点的浸蚀，形成有规律性的白点(较为严重时可看出呈方形)。 解决方法：特别是在退锡铅合金镀层时，易发生在镀金插头片与插头片之间，须注意选择适宜的退锡铅药水及操作工艺。         　　


/ V; k( `4 e6 A1 \2 Q  E(3)板材受到不当的热应力作用也会造成白点、白斑。 解决方法：特别是热风整平、红外热熔等如控制失灵，会造成热应力的作用导致基板内产生缺陷。.
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常用的就是FR-4