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作者:一博科技 前不久，某客戶自行設計和制造的一款小批量的PCB,在我司的[size=1em]PCBA工廠貼裝，貼裝過程很順利，但是在成品測試時，發現有45%的不良，不是沒有信號就是就是信號失真。 經過多天排查，最終發現不良的原因是因為在PCB制作時，過孔孔銅厚度不均勻，PCB過孔局部孔銅過薄，導致在回流焊接時，因為受熱沖擊的影響，過孔孔銅斷裂，造成開路出現失效的不良。 過孔局部銅厚過薄和過孔開路是[size=1em]PCB制造行業共同面臨的重大技術課題之一，以往對過孔開路的討論與研究文章多局限在PCB 制板時板材的選用,因板材的CTE熱膨脹系數較大，在后期裝配冷熱沖擊導致孔銅開裂等失效案例的分析，而沒有從PCB本身加工，孔銅電鍍方面去分析解決問題。本文從PCB的電鍍方面去分析過孔局部銅薄起因，告訴大家怎樣從電鍍方面避免因過孔銅薄而出現開路導致PCB失效。 客供OK及不良圖片： 一般而言，傳統電路板的孔銅厚度大多數都要求在0.8-1mil之間。至于某些高密度電路板，比如HDI，因為盲孔不易電鍍同時為了細線制作的問題，會適度的降低對孔銅厚度的要求，因此也有最低成品孔銅厚度0.4mil以上的規格出現。但是也有一些特殊的例子，例如：系統用的大型電路板，因為必須應付特殊的組裝以及長時間使用的可靠性保證，因此要求孔內銅厚度高于0.8mil以上或更高。IPC-6012里面對孔銅厚度是有明確的等級劃分，因此需要什么樣的孔銅規格，根據產品的需要，最終還是由客戶指定的。 IPC對產品等級通用的定義： 我們還回到我們文章的開頭案例部分，怎么會出現孔銅開裂的失效情況呢，首先我們先要了解PCB的制作流程 下圖為常規PCB通用流程圖： 從上兩個圖中我們可以清楚看到，我們的PCB完成銅厚是由PCB的基銅厚度加上板電和圖電最終厚度，也就是說完成銅厚大于PCB的基銅，而我們的PCB全部孔銅厚度，是在兩流程中電鍍完成，即全板電鍍孔銅的厚度和圖形電鍍的銅厚度。 我們常規成品1OZ成品銅厚，孔銅按IPC二級標準，我們通常一銅（全板電鍍）的厚度為5-7um,二銅（圖形電鍍）厚度為13-15um，所以我們的孔銅厚度在18-22um之間，加上蝕刻和其它原因導致的損耗， 我們的最終孔銅就在20UM左右。下圖為關于孔銅的幾種常用標準。 下圖是業界內關于孔銅厚度的計算常用方法： 通孔電鍍是PCB制造流程中非常重要的一個環節，為實現不同層次的導電金屬提供電器連接，需要在通孔的孔壁上鍍上導電性良好的金屬銅。隨著終端產品的日趨激烈的競爭，勢必對PCB產品的可靠性提出更高的要求，而通孔電鍍層的厚度的厚度大小則成了衡量PCB可靠性保證的項目之一。影響PCB孔銅厚度的一個重要原因就是PCB電鍍的深鍍能力。 評估PCB鍍通孔效果的一個重要指標就是孔內銅鍍層厚度的均勻性。在PCB的行業中，深鍍能力定義為孔銅 中心鍍層厚度與孔口銅鍍層厚度的比值。如下圖所示：深鍍能力（TP）可表示為： 為了更好的闡述深鍍能力，還經常用到板厚孔徑比，即厚徑比。 從上圖中我們可以看出厚徑比小，就意味著PCB板不是太厚而孔徑較大，電鍍過程中的電勢分布比較均勻，孔中離子擴散度比較好，所以電鍍液的深鍍能力值往往比較大；反之，厚徑比比較高時，孔壁會表現為“狗骨”現象，（即上期文章中吳總提到孔口銅厚，孔中心銅薄的現象），鍍液的深鍍能力就較差。 下表為某廠根據上述定義對PCB產品進行的分類及目前使用的電鍍銅工藝的主要性能指標。 PCB產品分類及電鍍銅深鍍能力指標 不考慮其它因素的影響，目前我司的最大厚徑比能做到18：1。高深鍍能力對電鍍是非常重要的。這也是目前很多線路板廠亟待解決的制程問題。 高深鍍能力有如下的優勢： 1.提高可靠性保證 孔壁電鍍銅層厚度的均勻性提升，為PCB在后續的表面貼裝及終端產品使用過程中的冷熱沖擊等提供了更好的保證，從而不會出現前期的失效問題，延長產品的使用壽命，提高產品的高可靠性。 2.提升生產效率 電鍍工序一般是制造流程中的“瓶頸”工序，深鍍能力的提升可縮短電鍍時間，提高產能和效率。 3.降低制造成本 PCB工廠普遍認為：如果深鍍能力在原來基礎上提升10%，則至少可以降低材料成本10%的消耗。 此一項的直接收益就在百萬元/年，更不包括提升產品品質后帶來的一系列間接獲益。 |
