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PCB板材基礎(chǔ)知識(shí)介紹
發(fā)表時(shí)間：2021-06-30
一. PCB材質(zhì)簡(jiǎn)介
(一)印制電路板的概念和功能及背景
1、印制電路板的英文：Printed Circuit Board
2、印制電路板的英文簡(jiǎn)寫：PCB
3、印制電路板的主要功能：支撐電路元件和互連電路元件，即支撐和互連兩大作用.
4、 PCB誕生于上世紀(jì)四、五十年代,發(fā)展于上世紀(jì)八、九十年代。 伴隨半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，印刷電路板向著高密度,細(xì)導(dǎo)線,更多層數(shù)的方向發(fā)展，其設(shè)計(jì)技術(shù)也從最初的手工繪制發(fā)展到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA).
(二)PCB分類（覆銅板）
覆銅板的定義
a、覆銅板:英文簡(jiǎn)稱CCL,它是制作電路板最基本的材料,其為一面或兩面覆有金屬銅箔的層壓板.
b、覆銅板分剛性和撓性兩類.
c、覆銅板的基材是不導(dǎo)電的絕緣材料.
d、覆銅板是由銅箔/粘結(jié)樹(shù)脂/紙或纖維布在加溫加壓的條件下形成的層壓制品.
(二)PCB分類（覆銅板）-單面板
1、紙基材酚醛樹(shù)脂-紙質(zhì)板：
a、組成特征：由紙質(zhì)碎沫與酚醛樹(shù)脂壓合而成，表面上看，呈紙一樣平整.
b、包括：FR-1、FR-2、FR-3、XBC、HB
（目前TPV多使用FR-1/FR-2,FR-1多用于MNT、FR-2多用于TV，F(xiàn)R-2較FR-1電氣性能要求較高、價(jià)格較高外，其他性能無(wú)多大差別）.
c、優(yōu)點(diǎn)：原材料成本低,因其質(zhì)地較軟可以沖孔,故在電路板制程中孔,加工成本低.
d、硬度相對(duì)較差,在潮濕環(huán)境下容易吸收水分,受高溫?zé)崤蛎浖袄鋮s后收縮變化較大,且電器性能較纖維板低.（例:過(guò)波峰焊易變形）
2、紙基材環(huán)氧樹(shù)脂-復(fù)合纖維板：
a、組成特征：基材由紙質(zhì)碎沫和環(huán)氧樹(shù)脂混合，表層是玻璃纖維，壓合而成，表面上看，有紋路.
b、包括：CEM-1(紙芯)，CEM-3(玻纖芯).(目前TPV多使用CEM-1)
CEM-1構(gòu)成為：銅箔+紙(芯)+環(huán)氧樹(shù)脂(芯)+玻纖布(面)
CEM-3構(gòu)成為：銅箔+玻纖非織布(芯)+環(huán)氧樹(shù)脂(芯)+玻纖布(面)
CEM-3比CEM-1板料中所含的纖維層數(shù)量更多,故CEM-3的耐燃性,絕緣性,硬度等高于CEM-1，且可用于代替FR-4用于部分雙面板及多層板.
c、優(yōu)點(diǎn)：復(fù)合纖維板成本較玻璃纖維板低,解決了紙板的硬度不足和纖維板不易沖孔問(wèn)題.
d、缺點(diǎn)：電氣性能雖接近玻璃纖維板,但仍不可完全替代FR-4材料,僅有部分要求不高的電路板可用此材料替代FR-4使用.
(二)PCB分類（覆銅板）-雙面板、多層板
1、玻璃纖維布基材環(huán)氧樹(shù)脂-玻璃纖維板：
a、組成特征：基材由玻璃纖維布和環(huán)氧樹(shù)脂混合，表層也是玻璃纖維布， 壓合而成，表面上看，有紋路，側(cè)面看去,有纖維絲、呈交叉層疊狀.
b、包括：FR-4等.(目前TPV雙面板及多層板皆使用FR-4)
c、優(yōu)點(diǎn)：高強(qiáng)度、抗熱與火(不會(huì)燃燒)、抗化(不易腐蝕、不易長(zhǎng)霉菌)、防潮、 熱性(膨脹系數(shù)低、熱傳導(dǎo)系數(shù)高)、電性（不導(dǎo)電，絕緣）
d、缺點(diǎn)：成本高，制作工藝要求高(例：不能沖孔).
2、陶瓷、金屬材質(zhì)：如鐵基、鋁基、銅基，主要應(yīng)用于軍事、航空航天領(lǐng)域.
(二)PCB分類（覆銅板）-材質(zhì)辨識(shí)
PCB料件編碼規(guī)則第34條：
特殊需求碼第三碼代表使用材質(zhì)：1――FR-1；2――FR-2；
3――CEM-1；4――FR-4雙層板；5――FR-4四層板；6――FR-4六層板；7――FPC(軟板)
例：715G5713-M01-000-005K 使用材質(zhì)：FR-4四層板
(二)PCB分類（覆銅板）-板面處理
1.OSP工藝:OSP意為可悍性有機(jī)銅面保護(hù)劑,其制程原理是通過(guò)一種替代咪唑衍生的活性組分與金屬銅表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),使線路板的焊盤和通孔焊接位置形成均勻,極薄,透明的有機(jī)涂層,該涂層具有優(yōu)良的耐熱性,保護(hù)膜厚度通常0.2-0.5μm。
（目前TPV要求OSP厚度可滿足回流焊兩次，波峰焊一次.廠家可以做到0.2~0.35μm）焊接時(shí)保護(hù)膜分解、揮發(fā)、熔解到焊膏或酸性焊劑中，露出銅表面，使焊錫與干凈的銅發(fā)生反應(yīng),因其制作成本較低,且技術(shù)成熟,故目前已被行廣泛使用.
(二)PCB分類（覆銅板）-板面處理
2.OSP工藝優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用
a、優(yōu)點(diǎn)：平整、便宜， OSP只鐘情于銅表面，對(duì)其他表面如阻焊層沒(méi)有親和力，不會(huì)附著在其表面，應(yīng)用廣泛.
b、缺點(diǎn)：
①保存時(shí)間短，在真空包裝條件下保存期為3月。存儲(chǔ)時(shí)，不能接觸酸性物質(zhì)，溫度不能太高，否則會(huì)揮發(fā)。
②檢測(cè)困難，無(wú)色、透明。
③ OSP本身絕緣，Imidazole類OSP，形成較厚的涂覆層，會(huì)影響電氣測(cè)試，不能作為電氣接觸表面如金手指、鍵盤按鍵、測(cè)試點(diǎn)等表面的涂層。
④不能多次進(jìn)行回流焊接，一般3次，在雙面回流焊接以及返修中需要考慮。經(jīng)過(guò)幾代改良，其耐熱性和存儲(chǔ)壽命、助焊劑的兼容性大大提高。
⑤焊接溫度相對(duì)提高為225℃，焊接過(guò)程中需加更強(qiáng)勁（酸性成分）的助焊劑消除保護(hù)膜，否則導(dǎo)致焊接缺陷。
二.PCB成產(chǎn)流程簡(jiǎn)介
(一)單面板生產(chǎn)流程
PCB生產(chǎn)流程簡(jiǎn)介-單面板
使用材料：
FR1—紙基板
CEM-1--復(fù)合纖維板，也叫半玻纖板
(二)雙面板生產(chǎn)流程
PCB生產(chǎn)流程簡(jiǎn)介-雙面板
使用材料：
FR4—玻璃布基板
蓋板（鋁板）：防止鉆孔披鋒；防止鉆孔上表面毛刺保護(hù)覆銅箔層不被壓傷；提高孔位精度；冷卻鉆頭，降低鉆孔溫度。厚度：0.15-0.2mm.
墊板（復(fù)合板）：在制程中起保護(hù)鉆機(jī)臺(tái)面;防出口性毛頭;降低鉆針溫度及清潔鉆針溝槽膠渣作用.
鉆頭：碳化鎢,鈷及有機(jī)黏著劑組合而成.
TPV要求孔壁粗糙度需≤25μm
(三)多層板生產(chǎn)流程
PCB生產(chǎn)流程簡(jiǎn)介-多層板
使用材料：
FR4—玻璃布基板
三.PCB原材不良案列
(一)興達(dá)短路不良
1、不良描述：興達(dá)715G5935K01000004I D/C1316,1317 均發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)位多集中在⑨-⑧且點(diǎn)位固定線路短路不良，不良率：21/1800=1.17%
2、原因分析：發(fā)現(xiàn)1菲林（1PNL 中有6SET）中有1SET 中有1PCS 位置上有暗線。
此不良為線路生產(chǎn)用黑菲林復(fù)制黃菲林時(shí)，曝光機(jī)上麥拉上有黑點(diǎn)未清潔干凈，導(dǎo)致復(fù)制出來(lái)的黃菲林上有暗線，黃菲林對(duì)位曝光菲林上的暗線形成定位短路不良
(二)三照整板發(fā)黑不良
1、不良描述：2013年7月18日福清TPV反饋在生產(chǎn)機(jī)種715G5074P02002002S
D/C：1325在SMT發(fā)現(xiàn)板黑不良，不良率：12/300=4%
2、原因分析：酸水洗槽后段的水洗槽有一自動(dòng)補(bǔ)水的裝置，但由于作業(yè)員的疏忽，這個(gè)開(kāi)關(guān)在生產(chǎn)時(shí)沒(méi)有被打開(kāi)，使水槽的水無(wú)法通過(guò)溢流口流動(dòng)，使磨刷輪后段過(guò)濾網(wǎng)堵塞，致使馬達(dá)過(guò)載，導(dǎo)致馬達(dá)自動(dòng)跳閘，控制顯示燈之前有壞掉（正常作業(yè)未全部亮燈），水洗槽停止作業(yè)，操作員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致水洗槽里面的酸濃度越來(lái)越高，故微蝕液留在板面，帶到輸送滾輪和吸干海綿棒上，致使酸液越沉積越多的存留在輸送滾輪和海綿棒上；
水洗槽水被微蝕藥水污染
(三)福強(qiáng)孔小難插不良
1、不良描述：2013年6月6日福清TPV反應(yīng)715G3834-M02-000-004F孔徑偏小難插件，不良率：3.9%
2、原因分析：我司鉆孔工序生產(chǎn)該板時(shí)發(fā)生斷鉆（斷鉆時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)停止報(bào)警，待處理后開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行）。
待程序完成后方可進(jìn)行補(bǔ)鉆，生產(chǎn)人員進(jìn)行標(biāo)識(shí)處理后便進(jìn)行二次補(bǔ)鉆，鉆孔操作員對(duì)板進(jìn)行補(bǔ)鉆過(guò)程中人為操作錯(cuò)誤，拿錯(cuò)鉆頭導(dǎo)致補(bǔ)鉆后的孔徑偏小不良。
故鉆孔工序生產(chǎn)人員二次補(bǔ)鉆時(shí)用錯(cuò)鉆頭，且補(bǔ)鉆后未將補(bǔ)鉆板與好板區(qū)分開(kāi)，流入下工序。
(四)三照通孔爬錫不良
1、不良描述：6月26日，福清冠捷投訴三照公司雙面板715G5870M01001004S在M線有未焊不良，不良率200/800=25%，D/C1321Z5
2、原因分析：6月17號(hào)因曝光房空調(diào)故障，室內(nèi)溫度比較高，溫度高達(dá)28.7℃（標(biāo)準(zhǔn)濕度：22±5℃，平時(shí)一般控制在20-24℃左右），在印刷時(shí)孔口處油墨相對(duì)較薄（因孔口與孔壁會(huì)形成角度，所以在印刷時(shí)拐角處油墨會(huì)相對(duì)較薄且會(huì)滲透至孔口），故在預(yù)烤OK后將板放置在曝光房待生產(chǎn)時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，沒(méi)有管制放置時(shí)間，因室內(nèi)溫度較高，導(dǎo)致焊環(huán)邊上的油墨會(huì)烤死固化，最終在顯影時(shí)有一層薄薄的綠油殘留在焊環(huán)上不易顯影掉，形成孔口有綠油，進(jìn)而造成波峰焊不爬錫
(五)景旺測(cè)試點(diǎn)未焊不良
1、不良描述：量產(chǎn)715G3834-M02-000-0H4KPCB時(shí)，出現(xiàn)測(cè)試點(diǎn)不上錫現(xiàn)象（紅點(diǎn)），D/C：1131
2、原因分析：不良因?qū)賰煞矫娴木C合因素引起的，PCB板的個(gè)別板板塞孔過(guò)于飽滿，造成板面油墨略厚，與PAD的焊盤形成一定的落差，由于測(cè)試PAD的面積較小，在焊接過(guò)程中，上限的OSP膜厚度在浸錫前較難分解，造成吃錫不良現(xiàn)象
PCB原材不良案列-其他
(一)開(kāi)路不良
(二)錫洞不良
(三)短路不良
(四)起泡不良
(五)綠油不良
(六)外觀不良
(七)V-cut不良
四. PCB檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
參考文獻(xiàn)：
lIPC-A-600G PCB之品質(zhì)允收性
lIPC-6011 硬板之概述性性能規(guī)范
lIPC-6012 硬板之資格認(rèn)可與性能檢驗(yàn)規(guī)范
lIPC-TM-650 PCB試驗(yàn)方法手冊(cè)
lPERFAG 3C 多層板之品質(zhì)規(guī)范（丹麥）
(一)基材
(二)線路
(三)孔
(四)防焊綠油
(五)噴錫
(六)字符
(七)OSP
(八)成型
(九)板曲
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