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PCB板材基礎知識介紹
發表時間：2021-06-30
一. PCB材質簡介
(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誕生于上世紀四、五十年代,發展于上世紀八、九十年代。 伴隨半導體技術和計算機技術的進步，印刷電路板向著高密度,細導線,更多層數的方向發展，其設計技術也從最初的手工繪制發展到計算機輔助設計（CAD)和電子設計自動化（EDA).
(二)PCB分類（覆銅板）
覆銅板的定義
a、覆銅板:英文簡稱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電的絕緣材料.
d、覆銅板是由銅箔/粘結樹脂/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、紙基材酚醛樹脂-紙質板：
a、組成特征：由紙質碎沫與酚醛樹脂壓合而成，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，FR-2較FR-1電氣性能要求較高、價格較高外，其他性能無多大差別）.
c、優點：原材料成本低,因其質地較軟可以沖孔,故在電路板制程中孔,加工成本低.
d、硬度相對較差,在潮濕環境下容易吸收水分,受高溫熱膨脹及冷卻后收縮變化較大,且電器性能較纖維板低.（例:過波峰焊易變形）
2、紙基材環氧樹脂-復合纖維板：
a、組成特征：基材由紙質碎沫和環氧樹脂混合，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構成為：銅箔+紙(芯)+環氧樹脂(芯)+玻纖布(面)
CEM-3構成為：銅箔+玻纖非織布(芯)+環氧樹脂(芯)+玻纖布(面)
CEM-3比CEM-1板料中所含的纖維層數量更多,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、優點：復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題.
d、缺點：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、玻璃纖維布基材環氧樹脂-玻璃纖維板：
a、組成特征：基材由玻璃纖維布和環氧樹脂混合，表層也是玻璃纖維布， 壓合而成，表面上看，有紋路，側面看去,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、優點：高強度、抗熱與火(不會燃燒)、抗化(不易腐蝕、不易長霉菌)、防潮、 熱性(膨脹系數低、熱傳導系數高)、電性（不導電，絕緣）
d、缺點：成本高，制作工藝要求高(例：不能沖孔).
2、陶瓷、金屬材質：如鐵基、鋁基、銅基，主要應用于軍事、航空航天領域.
(二)PCB分類（覆銅板）-材質辨識
PCB料件編碼規則第34條：
特殊需求碼第三碼代表使用材質：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：FR-4四層板
(二)PCB分類（覆銅板）-板面處理
1.OSP工藝:OSP意為可悍性有機銅面保護劑,其制程原理是通過一種替代咪唑衍生的活性組分與金屬銅表面發生的化學反應,使線路板的焊盤和通孔焊接位置形成均勻,極薄,透明的有機涂層,該涂層具有優良的耐熱性,保護膜厚度通常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）焊接時保護膜分解、揮發、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生反應,因其制作成本較低,且技術成熟,故目前已被行廣泛使用.
(二)PCB分類（覆銅板）-板面處理
2.OSP工藝優缺點和應用
a、優點：平整、便宜， OSP只鐘情于銅表面，對其他表面如阻焊層沒有親和力，不會附著在其表面，應用廣泛.
b、缺點：
①保存時間短，在真空包裝條件下保存期為3月。存儲時，不能接觸酸性物質，溫度不能太高，否則會揮發。
②檢測困難，無色、透明。
③ OSP本身絕緣，Imidazole類OSP，形成較厚的涂覆層，會影響電氣測試，不能作為電氣接觸表面如金手指、鍵盤按鍵、測試點等表面的涂層。
④不能多次進行回流焊接，一般3次，在雙面回流焊接以及返修中需要考慮。經過幾代改良，其耐熱性和存儲壽命、助焊劑的兼容性大大提高。
⑤焊接溫度相對提高為225℃，焊接過程中需加更強勁（酸性成分）的助焊劑消除保護膜，否則導致焊接缺陷。
二.PCB成產流程簡介
(一)單面板生產流程
PCB生產流程簡介-單面板
使用材料：
FR1—紙基板
CEM-1--復合纖維板，也叫半玻纖板
(二)雙面板生產流程
PCB生產流程簡介-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（復合板）：在制程中起保護鉆機臺面;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,鈷及有機黏著劑組合而成.
TPV要求孔壁粗糙度需≤25μm
(三)多層板生產流程
PCB生產流程簡介-多層板
使用材料：
FR4—玻璃布基板
三.PCB原材不良案列
(一)興達短路不良
1、不良描述：興達715G5935K01000004I D/C1316,1317 均發現該點位多集中在⑨-⑧且點位固定線路短路不良，不良率：21/1800=1.17%
2、原因分析：發現1菲林（1PNL 中有6SET）中有1SET 中有1PCS 位置上有暗線。
此不良為線路生產用黑菲林復制黃菲林時，曝光機上麥拉上有黑點未清潔干凈，導致復制出來的黃菲林上有暗線，黃菲林對位曝光菲林上的暗線形成定位短路不良
(二)三照整板發黑不良
1、不良描述：2013年7月18日福清TPV反饋在生產機種715G5074P02002002S
D/C：1325在SMT發現板黑不良，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補水的裝置，但由于作業員的疏忽，這個開關在生產時沒有被打開，使水槽的水無法通過溢流口流動，使磨刷輪后段過濾網堵塞，致使馬達過載，導致馬達自動跳閘，控制顯示燈之前有壞掉（正常作業未全部亮燈），水洗槽停止作業，操作員沒有及時發現，導致水洗槽里面的酸濃度越來越高，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)福強孔小難插不良
1、不良描述：2013年6月6日福清TPV反應715G3834-M02-000-004F孔徑偏小難插件，不良率：3.9%
2、原因分析：我司鉆孔工序生產該板時發生斷鉆（斷鉆時機器會自動停止報警，待處理后開始繼續執行）。
待程序完成后方可進行補鉆，生產人員進行標識處理后便進行二次補鉆，鉆孔操作員對板進行補鉆過程中人為操作錯誤，拿錯鉆頭導致補鉆后的孔徑偏小不良。
故鉆孔工序生產人員二次補鉆時用錯鉆頭，且補鉆后未將補鉆板與好板區分開，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號因曝光房空調故障，室內溫度比較高，溫度高達28.7℃（標準濕度：22±5℃，平時一般控制在20-24℃左右），在印刷時孔口處油墨相對較?。ㄒ蚩卓谂c孔壁會形成角度，所以在印刷時拐角處油墨會相對較薄且會滲透至孔口），故在預烤OK后將板放置在曝光房待生產時時間過長，沒有管制放置時間，因室內溫度較高，導致焊環邊上的油墨會烤死固化，最終在顯影時有一層薄薄的綠油殘留在焊環上不易顯影掉，形成孔口有綠油，進而造成波峰焊不爬錫
(五)景旺測試點未焊不良
1、不良描述：量產715G3834-M02-000-0H4KPCB時，出現測試點不上錫現象（紅點），D/C：1131
2、原因分析：不良因屬兩方面的綜合因素引起的，PCB板的個別板板塞孔過于飽滿，造成板面油墨略厚，與PAD的焊盤形成一定的落差，由于測試PAD的面積較小，在焊接過程中，上限的OSP膜厚度在浸錫前較難分解，造成吃錫不良現象
PCB原材不良案列-其他
(一)開路不良
(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檢驗標準
參考文獻：
lIPC-A-600G PCB之品質允收性
lIPC-6011 硬板之概述性性能規范
lIPC-6012 硬板之資格認可與性能檢驗規范
lIPC-TM-650 PCB試驗方法手冊
lPERFAG 3C 多層板之品質規范（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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