基材及層壓板可產生的質量問題

制造任何數量的印制電路板而不碰到一些問題是不可能的，其中有部份質量原因要歸咎于覆銅層壓板的材料。在實際制造過程中出現質量問題時，常常是因為基板材料成為問題的原因。甚至是一份經仔細寫成并已切實執行的層壓板技術規范中，也沒有規定出為確定層壓板是導致生產工藝出問題的原因所必須進行的測試項目。在這里列出一些最常遇到的層壓板問題和如何確認它們的方法。一旦遇到層壓板問題，就應當考慮增訂到層壓材料規范中去。通常如果不進行這種技術規范的充實工作，那就會造成不斷地產生質量變化，并隨之導致產品報廢。通常，出于層壓板質量變化而產生的材料問題，是發生在制造商所用不同批的原料或采用不同的壓制負荷所制造的產品之中。很少有用戶能持有大量足夠的記錄，使之能夠在加工場所區分出特定的壓制負荷或材料批次。于是就常常發生這樣的情況：印制電路板在不斷地生產出來并裝上元件，而且在焊料槽中連續產生翹曲，從而浪費了大量勞動和昂貴的元件。如果裝料批號立即可查知、層壓板制造者即能核對出樹脂的批號、銅箔的批號、固化周期等。也就是說，如果用戶不能提供與層壓板制造者的質量控制系統保持連續性，這樣就會使用戶本身長期蒙受損失。下面介紹在印制電路板制造過程中，與基板材料有關的一般問題。

　　一.表面問題

　　現象征兆：印料粘附性差、鍍層粘附性差、某些部分不能蝕刻掉，以及某些部分不能錫焊。

　　可采用的檢查方法：通常用水在板表面形成可看見的水紋進行目視檢查，或用紫外線燈照射檢查，用紫外燈照射銅箔可發現在銅箔上是否有樹脂。

　　可能的原因：

　　1.因為脫模薄膜造成的非常致密和光滑的表面、致使未覆銅表面過份光亮。

　　2.通常在層壓板的未覆銅的一面，層壓板制造者沒有除去脫模劑。

　　3.銅箔上的針孔，造成樹脂流出，并積存在銅箔表面上，這通常出現在比3/4盎司重量規格更薄的銅箔上，或環境問題造成有樹脂粉末在銅箔表面經過層壓。

　　4.銅箔制造者把過量的抗氧化劑涂在銅箔表面上。

　　5.層壓板制造者改換了樹脂系統、脫模薄，或刷洗方法。

　　6.由于操作不當，有很多指紋或油垢。

　　7.在沖制、下料或鉆孔操作時沾上機油或其它途徑遭到有機物的污染。

　　解決辦法：

　　1.建議層壓板制造商使用織物狀薄膜或其它脫模材料。

　　2.和層壓板制造商聯系，使用機械或化學的消除方法。

　　3.和層壓板制造商聯系，檢驗不合格的每批銅箔；索取除去樹脂所扒薦的解決辦法，改善制造環境。

　　4.向層壓板制造商索取除去的方法。常通推薦使用鹽酸，接著用機械方法除去。

　　5.在層壓板制造進行任何改變前，同層壓板制造商配合，并規定用戶的試驗項目。

　　6.教育所有工序的人員戴手套拿覆銅板。弄清確實層壓板在運輸中是否有合適的墊紙或裝入了袋中，并且墊紙含硫量低，包裝袋沒有臟物，注意保證沒有人正在使用含有硅酮的洗滌劑時去接觸銅箔，保證設備狀態良好。

　　7.在鍍前或圖形轉印工藝前對所有層壓板去油。

　　二.外觀問題

　　現象征兆：層壓板顏色明顯不同、表面顏色不同、表面或內層有污斑、層壓板表面上有各種顏色的薄層

　　可采用的檢查方法：目視。

　　可能的原因：

　　1.玻璃布基層壓板在加工前或蝕刻后的表面上有白色布紋或白點。

　　2.經工藝加工后，表面出現白斑或露出玻璃布更多了。

　　3.經工藝加工后，特別是在錫焊后，表面上有一薄層白色膜，這表明是樹脂輕度浸蝕或是有外來的淀積物。

　　4.基材的顏色變化超出了可能接受的外觀要求。

　　5.由于層壓板過熱或受某些藥水濃度過高時間過長浸泡，基材外觀產生棕色或棕色斑紋。

　　解決辦法：

　　1.在極個別情況下，是因為表面缺少樹脂，顯露出玻璃布，這在今天是罕見的。更經常看到的是表面上的微小起泡或小的白色空穴。這是由于玻璃布表面涂覆層和樹脂系統反應所造成的。露出很多玻璃布的板子，在濕度增加時，表面電阻率下降。 然而具有微小起泡或小鼓泡的板子則通常不下降。嚴格地說，這只是一個外貌問題同層壓板制造者打交道，避免再發生這樣的問題；并確定微小起泡可接受的內部標準。

　　2.經工藝加工后露出玻璃布的絕大部分情況是由于溶劑浸蝕，去除了一些表面樹脂。與層壓板制造者一起檢驗所有的溶劑和鍍液，特別是層壓板在每種溶液中的時間和溫度保證它們適用于所用的層壓板。在可能情況下按照層壓板制造者推薦的條件加工。

　　3.與層壓板制造商一起檢驗，保證所用的助焊劑是適用于所用的板材。驗證可能淀積出礦物質或無機物的工藝過程，在可能淀積出礦物質或無機物的工藝過程，在可能情況下，盡可能使用去除了礦物質的水。

　　4.與層壓板制造商聯系，保證層壓板的任何主要組成或樹脂（它們對顏色有影響）在作出改變前為用戶所認可。有時過量的銅合金轉移會影顏色。與層壓板制造商打交道，確定可接受的外觀范圍。

　　5.檢查浸焊操作，焊料溫度和在焊料槽中的停時間。也檢查在印制板上的發熱元件或整個印制板的環境溫度。假如后者超出了所用層壓板允許溫度的上限，基板會產生棕色。受某些藥水濃度過高時間過長浸泡的板材在后工藝加熱考板時才表現出來，檢查控制藥水濃度及時間。

　　三.機械加工問題

　　現象征兆：沖制、剪切、鉆孔加工質量不一致，鍍層結合力差或在金屬化孔中鍍層參差不齊。

　　檢查方法：對來料檢查，試驗各種關鍵的機械加工操作，并把層壓板來料經孔金屬化工藝后，進行常規剖析。

　　可能的原因：

　　1.材料固化、樹脂含量、或增塑劑改變，會影響材料的鉆孔、沖制和剪切質量。

　　2.鉆孔、沖制或剪切工藝差，使得生產質量差或不一致。

　　3.沖制或鉆孔前預熱周期時間太長，有時會影響層壓板的加工。

　　4.材料的老化，主要是酚醛材料，有時導致材料中增塑劑跑掉、使得材料比平常更脆。

　　解決辦法：

　　1.與層壓板制造者聯系，確立模似關鍵機械加工性能要求的試驗。不應使用生產模具作試驗，否則生產模具的磨損和變化會影響試驗結果。在任何機械加工性能變化的問題中，只有問題是同材料批號變化同時發生的時候，才能懷疑層壓板質量有問題。

　　2.參閱關于各種類型層壓板的制造推薦說明。與層壓板制造商聯系，弄清每一種級別層壓板的特定鉆速、進給、鉆頭和沖溫度。要記住：每一個制造廠家使用不同的樹脂和基材的混合物，其推薦說明會各不相同。

　　3.小心地預熱層壓板，務必找出任何過熱區，例如在加熱燈下的過熱區。當加熱材料時，應遵守先進先出的原則。

　　4.與層壓板制造商者一起檢驗，取得材料的老化特性數據。周轉庫存，使得庫存通常是新生產的板材。務必查出在倉庫貯存中可能產生的過熱。

　　四.翹曲和扭曲問題

　　現象征兆：無論加工前、后或加工過程中，基材翹曲或扭曲。錫焊后孔傾斜也是基材翹曲和扭曲的征兆。

　　檢查方法：用浮焊試驗，有可能進行來料檢驗。用45度傾斜錫焊試驗特別有效。

　　可能的原因：

　　1.在收貨時或在鋸料和剪料后，材料翹曲或扭曲，這通常是由于層壓不當、切斷不當或層壓板結構不均衡所引起的。

　　2.翹曲也可以是由于材料貯存不當而引起，特別是紙基層壓板，當將其豎放時，就會使其呈弓形或變形。

　　3.產生翹曲是由于覆的銅墻鐵壁箔不相等，如要一面是1盎司，在另一面是2盎司：電鍍層不相等，或特殊的印制板設計引起了銅應力或熱應力。

　　4錫焊時夾具或固不當，在錫焊操作中重的元件也會引起翹曲。

　　5.在工藝加工過程或錫焊過程中，材料上的孔位移或傾斜是由于層壓板固化不當，或基材玻璃布結構的應力而引起的。

　　解決辦法：

　　1.矯直材料或在烘箱中釋放應力，按照層壓板制造者推薦的傾斜角和板材加熱溫度進行切斷操作。同層壓板制造商聯系，保證不用結構不均衡的基材。

　　2.把材料平放貯存在裝貨紙板箱中或者把材料斜放平躺在貨架上。通常材料放置時應和地面成60度角或更小。

　　3.和層壓板制造商聯系，避免兩面覆的銅箔不相等。分析電鍍層和應力，或者裝有重的元件或大的銅箔面積引起的局部應力。把印制板重新設計，使元件和銅面積平衡。有時把印制板一面的大部分導線和另一面的導線垂直布設，使兩面的熱膨脹不相等而引起扭曲，只要可能，應避免這種布線。

　　4.在錫焊操作中，印制板，特別是紙基印制板必須用夾具夾住。在某些情況中，重的元件必須用特殊的夾具或用固定物均衡。

　　5.與層壓板制造者聯系，采用任何所推薦的后固化措施。在某些情況下，層壓板制造商會推薦另一種層壓板用在更為嚴格或特殊的用途中。

　　五. 層壓板起白點或分層

　　現象征兆：白點或布紋出現在表面上或材料里；既可在局部出現，也會在大面積上出現。

　　檢查方法：恰當的浮焊試驗。

　　可能的原因：

　　1.在錫焊時，大面積起泡是由于壓進材料中的濕氣和揮發物引起的。機械加工不良也是個原因，因為會使層壓板分層、使得層壓板在濕法工藝加工中吸收水份。

　　2.在錫焊時產生白色布紋或白點，這是由于層壓板結構不均衡、層壓板固化不當、層壓板應力釋放不良或者電鍍銅延展性差。

　　3.在錫焊操作中露出纖維或嚴重起白點。這是由于過度地與溶劑接觸的緣故，特別是含氯的溶劑，可使樹脂軟化所致。

　　4.基材受熱時，固定得很緊的大元牛或連接終端會使板材產生很大的應力。結果在此密集區域的周圍起白點。板材在浸焊過程中或在浸焊后隨即受應力，撓曲或彎曲也會起白點，

　　解決辦法：

　　1.通知層壓板制造商，查出了有這樣問題的一批層壓板。對于所有板材使用所推薦的機械加工方法。

　　2.與層壓板制造商聯系，以取得關于在浸焊前印制板如何釋放應力的說明。在高濕下將印制析板貯存一段時間后會吸收過量的濕氣，這會影響印制板的可焊性。在浸焊操作前將印制板預烘和預熱，以減少熱沖擊，會有助于解決這兩個問題（參閱關于多層材料，貯存的印制電路板的吸濕數據）。

　　3.與層壓板制造商聯系，以獲得最適宜溶劑和應用時間的長短。當基材改變時，要驗證所有的濕法加工工藝，特別是溶劑。

　　4.在波峰焊或手工焊操作中，松開緊固的接線終端，并在浸焊前去除任何散熱器或重的元件。核查機械加工操作正確性，特別是沖制操作，以保證起白點并是由于操作不當而引起的輕度分層。保證板材用夾具適當夾住并在受熱時不受應力。不要趁熱或在應力下就把印制板放入較冷的焊劑清除劑中驟冷。

　　六. 粘合強度問題

　　現象征兆：在浸焊操作工序中，焊盤和導線脫離。

　　檢查方法：在進料檢驗時，進行充分地測試，并仔細地控制所有的濕法加工工藝過程。

　　可能的原因：

　　1.在加工過程中焊盤或導線脫離可能是由于電鍍溶液、溶劑浸蝕或在電鍍操作過程中銅的應力引起的。

　　2.沖孔、鉆孔或穿孔會使焊盤部分脫離，這將在孔金屬化操作中變得明顯起來。

　　3.在波峰焊或手工錫焊操作過程中，焊盤或導線脫離通常是由于錫焊技術不當或溫度過高引起的。有時也因為層壓板原來粘合不好或熱抗剝強度不高，造成焊盤或導線脫離。

　　4.有時印制板的設計布線會引起焊盤或導線在相同的地方脫離。

　　5.在錫焊操作過程中，元件的滯留的吸收熱會引起焊盤脫離。

　　解決辦法：

　　1.交給層壓板制造商一張所用溶劑和溶液的完整清單，包括每一步的處理時間和溫度。分析電鍍工序是否發生了銅應力和過度的熱沖擊。

　　2.切實遵守推存的機械加工方法。對金屬化孔經常剖析，能控制這個問題。

　　3.大多數焊盤或導線脫離是由于對全體操作人員要求不嚴所致。焊料槽的溫度檢驗失效或延長了在焊料槽中的停留時間也會發生脫離。在手工錫焊修整操作中，焊盤脫離大概是由于使用瓦數不當的電鉻鐵，以及未能進行專業的工藝培訓所致。現在有些層壓板制造商，為嚴格的錫焊使用，制造了在高溫下具有高抗剝強度級別的層壓板。

　　4.如果印制板的設計布線引起的脫離，發生在每一塊板上相同的地方；那么這種印制板必須重新設計。通常，這的確發生在厚銅箔或導線拐直角的地方。有時，長導線也會發生這樣的現象；這是因為熱膨脹系數不同的緣故。

　　5.在可能條件下，從整個印制板上取走重的元件，或在浸焊操作后裝上。通常用一把低瓦數的電烙鐵仔細錫焊，這與元件浸焊相比，基板材料受熱的持續時間要短。

　　七. 各種錫焊問題

　　現象征兆：冷焊點或錫焊點有爆破孔。

　　檢查方法：浸焊前和浸焊后對孔進行經常剖析，以發現銅受應力的地方，此外，對原材料實行進料檢驗。

　　可能的原因：

　　1.爆破孔或冷焊點是在錫焊操作后看到的。在許多情況中，鍍得不良，接著在錫焊操作過程中發生膨脹，使得金屬化孔壁上產生空穴或爆破孔。如果這是在濕法加工工藝過程中產生的，吸收的揮發物被鍍層遮蓋起來，然后在浸焊的加熱作用下被驅趕出來，這就會產生噴口或爆破孔。

　　解決辦法：

　　1.盡力消除銅應力。層壓板在z軸或厚度方向的膨脹通常和材料有關。它能促使金屬化孔斷裂。與層壓板制造商打交道，以獲得z軸膨脹較小的材料的建議。

　　八.尺寸過度變化問題

　　現象征兆：在加工或錫焊后基材尺寸超出公差或不能對準。

　　檢查方法：在加工過程中充分進行質量控制。

　　可能的原因：

　　1.對紙基材料的構造紋理方向未予注意，順向膨脹大約是橫向的一半。而且基材冷卻后不能恢復到它原來的尺寸。

　　2.層壓板中的局部應力如果沒釋放出來，在加工過程中，有時會引起不規則的尺寸變化。

　　解決辦法：

　　1.囑咐全體生產人員經常依相同的構造紋理方向對板材下料。如果尺寸變化超出容許范圍，可考慮改用基材。

　　2.與層壓板制造商 者聯系，以獲得關于在加工前如何釋放材料應力的建議。