PCB电路板外观检测标准,电路板怎么合格验收?

日期:2018-05-26 / 人气: / 来源:www.gycsjx.com

PCB电路板是PCBA加工中的基础电子材料,任何PCBA加工都离不开PCB电路板。电路板怎样验收,有哪些具体需注意的验收标准?这些PCB验收标准如何考核?

PCB印制板表面可观察到各种特性,常见的有下述外部特性和从表面观察不到的内部特性。这些PCB外观检测便是电路板验收主要参考的标准。

  1. 板材边缘和表面缺陷
    • 毛刺
    • 缺口
    • 划痕
    • 凹槽
    • 纤维划伤
    • 露织物和空洞
    • 外来夹杂物
    • 白斑/微裂纹
    • 分层
    • 粉红圈
    • 层压空洞
  2. 镀覆孔
    • 孔对位不准
    • 外来夹杂物
    • 镀层或涂覆层的缺陷
  3. 印制接触片
    • 麻点
    • 针孔
    • 结瘤
    • 露铜
  4. 图形尺寸
    • 尺寸及厚度
    • 孔径及图形精度
    • 导线宽度及间距
    • 重合度
    • 环宽
  5. 印制板的平整度
    • 弓曲
    • 扭曲

板边

沿着板材边缘可能产生毛刺、缺口或晕圈等缺陷,故有一定接收要求。

毛刺

毛刺表现为从表面伸出来的不规则的小块状或团状凸起,是机械加工的后果,例如钻孔或切割。毛刺可分为金属毛刺和非金属毛刺。

  • 理想:板材边缘平顺,无毛边;
  • 可接收:板边缘粗糙但不破坏板边;
  • 拒收:板边受损严重。

缺口

  • 理想:边缘光滑,无缺口;
  • 可接收:边缘粗糙,但无缺损。缺口深度不大于板边缘与最近导体间距的50%或大于2.5mm,两者中取较小值;
  • 拒收:不符合标准。

晕圈

晕圈是一种由于机加工引起的基材表面上或表面下导电碎裂或分层现象;晕圈通常表现为在孔的周围或其他机加工的部位呈现泛白区域,或两者同时存在。

  • 理想:无晕圈;
  • 可接收:晕圈的范围使从板边缘与最近导电图形间未受影响的距离减少不超过50%,或大于2.5mm,两者中取较小值;
  • 拒收:不符合标准。

层压基材

层压板缺陷可能是在印制板生产者从基板商接收印制板基材时就已经存在,或是在印制板制造期间才显露出来。

织纹显露、断裂和纤维断裂

  • 露织物:指基材的一种表面状况,即尚未断裂的织物纤维没有被树脂完全覆盖。导体间除去露织物区域外,余下距离满足最小导线间距要求,则可接收。
  • 显布纹:指基材的一种表面状况,即尚未断裂的织物纤维虽被树脂完全覆盖,但编织纹路明显。显布纹属于可接收状况,但显布纹和显织物某些时候有同样的外观,令人难以判定。
  • 露纤维/纤维断裂:露纤维或纤维断裂未使导线产生桥接,并未使导线的间距低于最低要求时,可以接收;若导致导线桥接或导线间距低于最小要求时,则应拒收。

麻点和空洞

  • 理想:无麻点和空洞;
  • 可接收:麻点或空洞不超过0.8mm(0.031in),每面受影响区域小于5%。麻点或空洞未造成导体桥接;
  • 拒收:不符合标准。

白斑

白斑表现为基材表面下不连续的白色方块或“十字”纹,其形成通常与热应力有关。白斑是一种基材表面下的现象,在新层压基材上和织物增强层压板制成的各种板上都时有发生。由于白斑绝对出现在表面下且是在纤维束交叉处发生分离而出现,因此,其出现的位置相对于表面导线毫无意义。IPC-A-600G标准认为除了用户确定的用于高电压场合外,白斑对所有产品来说都是可以接收的,但它宜视为工艺警示,提醒制造者工艺已处于失控的边缘。

微裂纹

  • 层压基材内纤维发生分离的一种内部状况。微裂纹可在纤维交织处或沿纤维丝长度方向出现。微裂纹状况表现为基材表面下相连的白点或“十字纹”,通常与机械应力有关。
  • 微裂纹使导线间距减少不低于最小导线间距值,微裂纹区域不超过相邻导电图形之间距离的50%,板边的微裂纹未减少板边与导电图形的最小距离(若未做规定,则为2.5mm),且热应力测试后缺陷不再扩大,则2、3级板可接收。
  • 如果微裂纹区域的扩散超过导电图形间距的50%,但导电图形无桥接,1级板可以接收(其余条件同2、3级)。

分层和起泡

分层:出现在基材内的层之间、基材与导电箔之间或其他任何印制板层内的分离现象。

起泡:层压基材任意层之间或者基材与导电箔或保护性涂层之间的局部膨胀和分离的现象。验收标准见表13-8。IPC-A-600G标准有关规定中,2、3级板接收条件如下:

  • 受缺陷影响的面积不超过板子每面面积的1%。
  • 缺陷没有将导电图形间的间距减小到低于规定的最小间距要求。
  • 起泡或分层跨距不大于相邻导电图形之间距离的25%。
  • 经过模拟制造条件的热应力试验后缺陷不扩大。
  • 与板边缘距离不小于规定的板边缘与导电图形间的最小距离;若未规定时,则大于2.5mm。

IPC-A-600G标准有关规定中,1级板接收条件如下:

  • 受缺陷影响的面积不能超过板子每面面积的1%。
  • 起泡或分层跨距大于相邻导线间距的25%,但没有将导电图形间的间距减小到低于最小间距要求。
  • 经过模拟制造条件的热应力试验后缺陷不扩大。
  • 与板边缘距离不小于规定的板边缘与导电图形间的最小距离;若未规定时,则大于2.5mm。

外来夹杂物

外来夹杂物是指夹裹在绝缘材料内的金属或非金属微粒。

外来夹杂物可以在基板原材料、预浸材料(B阶段)或已制成的多层印制板中被检测出来。外来物可能是导体也可能是非导体,这两种情况均依据其大小及所在部位来确定是否拒收。

通常板中半透明夹杂物可接收,不透明夹杂物在以下情况下是可接收的:

  • 夹杂物距最近导体的距离不小于0.125mm。
  • 没有造成相邻导线间间距低于最小要求值,如果无特殊说明,不得低于0.125mm。
  • 板子的电气性能未受影响。

镀覆孔

镀覆孔又称镀通孔,国内也常称作金属化孔。孔壁镀层应是平滑而均匀的,镀层应无粗糙、结瘤、毛刺等现象。

结瘤/毛刺

孔壁如有结瘤、毛刺等缺陷,但未使镀层厚度减小到允许的最低铜厚的要求,并能满足镀覆后最小孔径的要求,则可以接收,否则不合格。

  • 理想:无明显镀瘤和毛边;
  • 可接收:满足成品最小孔径要求;
  • 拒收:不能满足成品最小孔径要求。

粉红圈

目前尚无足够证据证明粉红圈会影响到功能性。粉红圈之存在可以认为是一种制程警示,考虑的重点是层间结合品质和清洁整孔的流程。实际上,国内外很多客户验收多层印制板时,只要发现有稍微严重的粉红圈,都是拒收的。

镀层空洞

镀层空洞会影响镀覆孔的孔电阻和负载电流的能力,对镀铜层和成品板最终涂覆层的要求有所不同。

影响孔电阻的主要是铜镀层,所以对铜镀层的空洞要求比较严格。

  • 可接收:任一孔内空洞不多于一个。含空洞的孔数不超过5%。空洞长度不超过孔长的5%。空洞小于圆周的90;任一孔内空洞不多于三个。含空洞的孔数不超过10%。空洞长度不超过孔长的10%。所有空洞小于圆周的90。
  • 拒收:不能满足标准化要求。

对于非支撑孔,国内业界也有的称作非金属化孔,它是孔内无金属的安装孔,它的主要不良现象是晕圈。IPC的标准认为没有晕圈或板边分层是最理想的情况。晕圈的渗透或边缘分层造成该孔边到最后导线间距的减少不应超过规定的50%。如无规定,则不大于2.5mm。

印制接触片

印制接触片也称印制插头,即俗称的金手指。

  • 理想:表面光滑、无针孔、麻点和电镀结瘤,焊料层或阻焊层与接触片之间没有露铜和涂层交叠的区域;
  • 可接收:接插关键区内(通常指3/5的中段)无底金属层外露,未出现溅出焊料或镀层,无结瘤和金属凸出。麻点、凹陷及凹陷区最大尺寸未超过0.15mm,这种缺陷在每片金手指上不可超过3个,有此缺点的金手指数不可超过总数的30%。露铜/镀层重叠区不超过1.25mm;

图形尺寸

印制板的尺寸是印制板安装和使用的主要参数之一,应满足采购文件规定的尺寸要求,如板的周边、厚度、切口、开槽、缺口及板边连接器等。用于检验印制板这些特性的设备的精度、可重复性及可再现性宜为所验证尺寸的公差范围的10%或更小。

导线宽度

印制板导线的宽度和间距是衡量印制板的加工质量和工艺水平的重要尺度,也是原始底片再现情况的一种判定。而原始底片已基本上确定了导电图形的最小线宽和间距要求,除非违背了这些特性,导线边缘逼真度不必作为接收或拒收的条件,但这种“边缘逼真度”却可作为一种工艺制程的警示,可用于检查制造过程是否恰当。

  • 可接收:
    1. 导线边缘粗糙、缺口、针孔及暴露基材的划伤等缺陷的任何组合使导线宽度的减小不超过最低宽度的20%。缺陷(边缘粗糙、缺口等)总长度不大于导线长度的10%或超过13mm,两者中取较小值;
    2. 导线边缘粗糙、缺口、针孔及划伤露基材等缺陷的任意组合使导线宽度的减小不超过最低宽度的30%或更小。缺陷(边缘粗糙、缺口等)总长度不大于导线长度的10%或超过25mm,两者中取较小值;
  • 拒收:不能满足标准化要求。

外层环宽

外层连接盘的圆环一般称为焊盘,其环宽是指环绕在孔周围,从孔的边缘到连接盘外缘的导体宽度。环宽的大小会影响到焊接质量,对于金属孔和非支撑孔的环宽要求有所区别。理想的应是位于焊盘的中心,实际上由于图形成像、钻孔的定位误差,可能会有一些偏移,偏移量的大小决定了最小环宽。

  • 可接收条件3级:孔不位于焊盘中心,但环宽大于或等于0.050mm。测量区域内的环宽由于诸如麻点、凹坑、缺口、针孔或斜孔等缺陷的存在,最小外层环宽可以减少20%。
  • 可接收条件2级:破环小于或等于90°。A焊盘与导线的连接区导线宽度的减少不大于工程图纸或生产底版中标称的最小导线宽度的20%,允许破环90°。导线连接处应不小于0.050mm或最小线宽,两者取较小值。C满足导线之间最小侧向间距。
  • 可接收条件1级:破环小于等于180°。B如破环发生在焊盘、导线的连接区,导线宽度的减少不大于生产底版中标称的最小导线宽度的30%。D不影响外观、安装和功能。满足导线之间最小侧向间距要求。

多层板层间介质层厚度

多层板层间介质厚度应符合设计文件要求。若无具体规定,则必须不小于0.09mm;层压板中的空洞在不违反设计规定的最小间距的前提下,2、3级要求板有不大于0.08mm的层压空洞,在热应力试验后,允许在受热区有空洞或树脂凹缩;1级板的空洞不大于0.15mm,经热应力试验后,允许在受热区有空洞和树脂凹缩。如印制板要求在真空环境下工作,则不允许有可观察到的空洞,因为真空下空洞的气泡会逸出而破坏印制板的表面或膨胀使基材分层,或破坏镀覆孔的镀层。

凹蚀

凹蚀或负凹蚀的目的是将树脂钻污从内层铜箔与钻孔界面处清除干净。有数据认为,“凹蚀”要比“负凹蚀”更为可靠,但也有相反的观点,这要视采用的电镀铜铜箔的类型及铜箔的厚度等而定。过度的凹蚀以及过度的负凹蚀都不是目标。这两种过度凹蚀对镀通孔的可靠性都会造成负面影响。有很多印制板制造商不管是采用凹蚀还是负凹蚀工艺都很成功。采用哪种特定的凹蚀工艺,取决于各个设计者或用户,同时也取决于所采用的材料、铜电镀、铜箔和应用等因素,并规定宜采用的凹蚀工艺。

凹蚀也叫正凹蚀,用于去掉介质材料。树脂材料被凹蚀的迹象说明,所有的树脂钻污已被完全去除,同时镀覆孔的铜和内层铜箔之间产生出三维界面的结合。三维连接比一个界面连接更加可靠。但缺点是凹蚀会造成孔壁粗糙,使孔壁产生环形裂纹、残胶。过度的凹蚀也会导致可能引起内层铜箔破裂的应力。所谓的凹蚀阴影是指钻孔后的孔壁树脂在实施凹蚀加工时,紧靠铜箔的树脂并未完全被清除。这种情况随处可见,即使在别处已达到可接收的凹蚀情况。

  • 理想:均匀凹蚀到最佳的深度0.013mm;
  • 可接收:凹蚀深度介于0.005mm与0.08mm之间。每个焊盘的一侧允许出现凹蚀阴影;
  • 拒收:不不能满足标准化要求。

负凹蚀的理论是,为了将内层铜箔凹蚀且清洁,首先要把钻污全部清除。负凹蚀的优点是不会像凹蚀那样在内层界面处产生应力集中点,因而负凹蚀可以形成一个非常平滑而均匀的孔壁。平滑的孔壁及负凹蚀对采用高可靠性的长寿命应用的铜镀层特别有利。负凹蚀的缺点是,如果负凹蚀过度,由于凹处夹留气泡和污物,可能引起内层分离。

  • 理想:均匀负凹蚀到最佳深度0.0025mm;
  • 可接收:可接收条件3级:负凹蚀深度小于0.013mm;可接收条件1,2级:负凹蚀深度小于0.025mm;
  • 拒收:不不能满足标准化要求。

平整度

印制板的平整度是由产品的两种特性来确定的,即弓曲和扭曲。弓曲的特点是印制板的四个角处在同一平面上,大致成圆柱形或球面弯曲的状况;而扭曲是板的变形平行于板的对角线,板的一个角不与其他三个角在同一平面上。圆形或椭圆形的板必须评定最高点的垂直位移。板的弓曲和扭曲可能会受板子设计的影响,因为不同的布线或多层板的层结构都会导致产生不同的应力或应力消除的条件。板的厚度及材料性能是影响板的平整度的其他因素。对于使用表面安装元件的印制板,弓曲和扭曲应小于等于0.75%。对于所有其他类型板,弓曲和扭曲应小于等于1.50%。

【格亚信电子】是专业从事电子产品设计、电子方案开发、电子产品PCBA加工的深圳电子方案公司,主要设计电子产品包括工控、汽车、电源、通信、安防、医疗电子产品开发。

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作者:电子方案开发


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