印制电路板故障排除手册

xiecj_2006

	印制电路板故障排除手册
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	+ s1 n' k2 N( V绪  言     根据目前印制电路板制造技术的发展趋势，印制电路板的制造难度越来越高，品质要求也越来越严格。为确保印制电路板的高质量和高稳定性，实现全面质量管理和环境控制，必须充分了解印制电路板制造技术的特性，但印制电路板制造技术是综合性的技术结晶，它涉及到物理、化学、光学、光化学、高分子、流体力学、化学动力学等诸多方面的基础知识，如材料的结构、成份和性能：工艺装备的精度、稳定性、效率、加工质量；工艺方法的可行性；检测手段的精度与高可靠性及环境中的温度、湿度、洁净度等问题。这些问题都会直接和间接地影响到印制电路板的品质。由于涉及到的方面与问题比较多，就很容易产生形形色色的质量缺陷。为确保“预防为主，解决问题为辅”的原则的贯彻执行，必须认真地了解各工序最容易出现及产生的质量问题，快速地采取工艺措施加以排除，确保生产能顺利地进行。为此，特收集、汇总和整理有关这方面的材料，编辑这本《印制电路板故障排除手册》供同行参考。 一、基材部分 1 问题：印制板制造过程基板尺寸的变化 原因 解决方法 （1） 经纬方向差异造成基板尺寸变化；由于剪切时，未注意纤维方向，造成剪切应力残留在基板内，一旦释放，直接影响基板尺寸的收缩。 (1) 确定经纬方向的变化规律，按照收缩率在底片上进行补偿（光绘前进行此项工作）。同时剪切时按纤维方向加工，或按生产厂商在基板上提供的字符标志进行加工（一般是字符的竖方向为基板的纵方向）。 （2） 基板表面铜箔部分被蚀刻掉对基板的变化限  制，当应力消除时产生尺寸变化。   （2） 在设计电路时应尽量使整个板面分布均匀。如果不可能也要必须在空间留下过渡段（不影响电路位置为主）。这由于板材采用玻璃布结构中经纬纱密度的差异而导致板材经纬向强  度的差异。 （3） 刷板时由于采用压力过大，致使产生压拉应力导致基板变形。    （3） 应采用试刷，使工艺参数处在最佳状态，然后进行刷板。对薄型基材 ，清洁处理时应  采用化学清洗工艺  或电解工艺方法。 （4） 基板中树脂未完全固化，导致尺寸变化 。 （4） 采取烘烤方法解决。特别是钻孔前进行烘烤，温度1200C、4小时，以确保树脂固化，减少由于冷热的影响，导致基板尺寸的变形。 （5） 特别是多层板在层压前，存放的条件差，使薄基板或半固化片吸湿，造成尺寸稳定性差。             （5） 内层经氧化处理的基材，必须进行烘烤以除去湿气。并将处理好的基板存放在真空干燥箱内，以免再次吸湿。 （6） 多层板经压合时，过度流胶造成玻璃布形变所致。 （6） 需进行工艺试压，调整工艺参数然后进行压制。同时还可以根据半固化片的特性，选择合适的流胶量。 2 问题：基板或层压后的多层基板产生弯曲（BOW）与翘曲（TWIST）。 原因： 解决方法： （1） 特别是薄基板的放置是垂直式易造成长期应力叠加所致。    （1） 对于薄型基材应采取水平放置确保基板内部任何方向应力均匀，使基板尺寸变化很小。还必须注意以原包装形式存放在平整的货架上，切记勿堆高重压。 （2） 热熔或热风整平后，冷却速度太快，或采用冷却工艺不当所致。 （2） 放置在专用的冷却板上自然冷却至室温。 （3） 基板在进行处理过程中，较长时间内处于冷热交变的状态下进行处理，再加基板内应力分布不均，引起基板弯曲或翘曲。 （3） 采取工艺措施确保基板在冷热交变时，调节冷、热变换速度，以避免急骤冷或热。 （4） 基板固化不足，造成内应力集中，致使基板本身产生弯曲或翘曲。 （4） A。重新按热压工艺方法进行固化处理。 B。为减少基板的残余应力，改善印制板制造中的尺寸稳定性与产生翘曲形变， 通常采用预烘工艺即在温度120-1400C 2-4小时（根据板厚、尺寸、数量等加以选择）。 ! A0 U. Q' D9 {' M （5） 基板上下面结构的差异即铜箔厚度不同所至。 （5） 应根据层压原理，使两面不同厚度的铜箔产生的差异，转成采取不同的半固化片厚度来解决。                                                  3 问题：基板表面出现浅坑或多层板内层有空洞与外来夹杂物。 原因：   解决方法： （1） 铜箔内存有铜瘤或树脂突起及外来颗粒叠压所至。 （1） 原材料问题，需向供应商提出更换。 （2） 经蚀刻后发现基板表面透明状，经切片是空洞。 （2） 同上处理方法解决之。 （3） 特别是经蚀刻后的薄基材有黑色斑点即粒子状态。 （3） 按上述办法处理。 4 问题：基板铜表面常出现的缺陷 原因： 解决方法： （1） 铜箔出现凹点或凹坑，这是由于叠层压制时所使用的工具表面上存有外来杂质。 (1) 改善叠层和压合环境，达到洁净度指标要求。 （2） 铜箔表面出现凹点与胶点，是由于所采用压板模具压制和叠层时，存有外来杂质直接影响所至。 (2) 认真检查模具表面状态，改善叠层间和压制间工作环境达到工艺要求的指标。 （3） 在制造过程中，所使用的工具不适合导致铜箔表面状态差。 (3) 改进操作方法，选择合适的工艺方法。 (4) 经压制的多层板表面铜箔出现折痕，是因为叠层在压制时滑动与流胶不当所至。 (4) 叠层时要特别注意层与层间的位置准确性，避免送入压机过程中滑动。直接接触铜箔表面的不锈钢板，要特小心放置并保持平整. (5) 基板表面出现胶点，可能是叠层时胶屑落在钢板表面或铜表面上所造成的。 (5) 为防止胶屑脱落，可将半固化片边缘进行热合处理。 (6) 铜箔表面有针孔造成压制时熔融的胶向外溢出所至。 (6) 首先对进厂的铜箔进行背光检查，合格后必须严格的保管，避免折痕或撕裂等。 5 问题：板材内出现白点或白斑 原因： 解决方法： (1) 板材经受不适当的机械外力的冲击造成局部树脂与玻璃纤维的分离而成白斑。 (1) 从工艺上采取措施，尽量减少或降低机械加工过度的振动现象以减少机械外力的作用。 (2) 局部板材受到含氟化学药品的渗入，而对玻璃纤维布织点的浸蚀，形成有规律性的白点（较为严重时可看出呈方形）。 (2) 特别是在退锡铅合金镀层时，易发生在镀金插头片与插头片之间，须注意选择适宜的退锡铅药水及操作工艺。 (3) 板材受到不当的热应力作用也会造成白点、白斑。 (3) 特别是热风整平、红外热熔等如控制失灵，会造成热应力的作用导致基板内产生缺陷。 　 二 照相底片制作工艺 A .光绘制作底片 1.问题：底片发雾，反差不好 2 [" n7 U3 T: k6 ^ 原因 解决方法 （1） 旧显影液，显影时间过长。 （1） 采用新显影液，显影时间短，底片反差好（即黑度好）。 （2） 显影时间过长。 （2） 缩短显影时间。 : M$ [' ^/ E2 N8 O$ C0 y' t 2.问题：底片导线边缘光晕大 原因 解决方法 (1) 显影液温度过高造成过显。 (1) 控制显影液温度在工艺范围内。 3.问题：底片透明处显得不够与发雾 原因 解决方法 （1） 定影液过旧银粉沉淀加重底片发雾。 （1） 更换新定影液。 （2） 定影时间不足，造成底色不够透明。 （2） 定影时间保持60秒以上。 " L8 G0 s1 O& m 4.问题：照相底片变色 原因 解决方法 （1） 定影后清洗不充分。 （1） 定影后需用大量流动水清洗，最好保持20分钟以上。 * F. l7 Z3 J8 L$ V; I9 V B.原片复制作业 1.问题：经翻制的重氮底片图形变形即全部导线变细而不整齐 + U5 P$ u1 z8 D" i  ~3 | 原因 解决方法 （1） 曝光参数选择不当。 （1） 根据底片状态，进行优化曝光时间。 （2） 原底片的光密度未达到工艺数据。 （2） 测定光密度，使明处达到Dmax4.0数据以上；未要求透明部分其光密在Dmin0.2以下。 2.问题：经翻制的重氮底片其边缘局部导线宽度变细而不整齐 原因 解决方法 （1） 曝光机光源的工艺参数不正确。 (1) 采用仪器测量紫外光源灯能量的衰减，如超过使用寿命应进行更换。 （2） 需翻的重氮片面积超出曝光框之最佳范围。 (2) 根据生产情况缩小拼版面积或由于光源太近，将光源提高以拉开与曝光台面的适当的距离，确保大尺寸的底片处于良好的感光区域内。 3.问题：经翻制的重氮片全部或局部解像度不良 原因 解决方法 （1） 原采用的底片品质差。 （1） 检查原底片线路边缘的成像状态，采取工艺措施改进。 （2） 曝光机台面抽真空系统发生故障。 （2） 认真检查导气管道是否有气孔或破损。 （3） 曝光过程中底片有气泡存在。 （3） 检查曝光机台面是否沾有灰粒；检查子片与曝光机台面所垫黑纸是否有凹蚀或折痕。 4.问题：经翻制的重氮底片导线变宽，透明区域不足（即Dmin数据过大） 原因 解决方法 （1） 选择的曝光工艺参数不当。 （1） A.选择适当的曝光时间。 B.可能重氮片存放环境接近氨水或有氨气存在，造成不同程度的显影所至。 0 b! w9 S, ?" N$ g0 R 5.问题：经翻制的重氮底片遮光区域不足（Dmax数据过低） 原因 解决方法 （1） 翻制重氮底片时，显影不正确。 （1） A.检查显影机是否发生故障。 B.检查氨水供应系统，测定浓度是否在Be‘26（即比重为1.22）以上。 - [4 U, u- l; ?1 C8 n! V  u" h （2） 原重氮片材质差。 （2） 测定原底片材料的光密度Dmax是否在4.0以上。 ' J0 R3 e+ j3 D; {- b1 k 6.问题：经翻制的重氮底片暗区遮光性能低Dmax偶而不足 * R0 t2 V: y1 [4 @ 原因 解决方法 （1） 经翻制重氮片显影不正确。 （1） 检查氨气显影机故障状态，并进行调整。 （2） 原底片材料存放环境不良。 （2） 按底片材料说明书要求存放，特别要避免光直照或接近氨水存放处。 （3） 操作显影机不当。 （3） 特别要检查显影机输送带的温度，采用感温变色的特用贴纸检测，应符合工艺要求（非氨水槽中控温器）。 1 q  T& n+ N% I 7.问题：经翻制的重氮片图形区域出现针孔或破洞 原因 解决方法 （1） 曝光区域内有灰尘或尘粒存在。 （1） 特别要仔细检查曝光台面、原始底片及新重氮片表面干净情况，并进行擦试。 （2） 原始底片品质不良。 （2） 在透图台面检查，并进行仔细的修补（需要证明原始底片质量时可采取重新翻制第二张，核查对比如相同，可证明之）。 （3） 所使用的重氮片品质有问题。 （3） 采取将未曝光的原始重氮片直接氨气显影，使全片呈遮光的深棕色，再仔细检查是否有针孔与破洞，如有，就可证明之。 8.问题：经翻制的重氮片发生变形走样 原因 解决方法 （1） 环境温湿度控制不严。 (1) A.加装温湿度控制器，调节室内达到工艺要求范围内。 B.作业环境温湿度控制：温度为20-270C；湿度40-70％。精度要求高的底片，其湿度控制在55-60％RH。 （2） 经显定影后，干燥过程控制不当。 (2) 按照工艺要求将底片水平放置进行吹风、干燥。不宜吊挂晾干，这样，易变形。 (3) 翻制前重氮片稳定处理不当。 (3) 应在底片存放间环境下存放24小时，进行稳定处理。 C.黑白底片翻制工艺 1.问题：经翻制的黑白底片全部导线宽度变细而不齐 原因 解决方法 （1） 曝光工艺参数选择不当。 （1） 首先检查正翻负或负翻正是否曝光过度，应根据实际进行修正。 （2） 原底片品质不良。 （2） 检查原底片光密度，特别是“遮光密度”是否太低。 （3） 翻制过程显影控制有问题。 （3） 检查显影液浓度和装置。 5 R5 \; K6 v- q5 O- j 2.问题：经翻制的底片其外缘导线宽度变细而不整齐 原因 解决方法 （1） 曝光设备校验过期。 （1） 重新根据工艺要求进行校验，检查光源能量是否在技术要求之内。 （2） 光源太接近较大尺寸底片。 （2） 重新调整光源距离或改用大型曝光机。 （3） 光源反射器距离与角度失调。 （3） 重新调节“反射罩面”的距离与角度。 3.问题：经翻制底片解像度不理想，全片导线边缘不锐利 原因 解决方法 （1） 原底片品质不佳。 （1） 检查原始底片导线边缘状态。 （2） 曝光机抽真空系统功能性差。 （2） A.特别要检查密接部分是否密封及与底片密接部分。 B.如抽气不足，要检查抽气软管是否破损。 * t: m4 C* A: Y0 X6 @ 4.问题：经翻制的底片局部解像度不良 原因 解决方法 （1） 原始底片品质不佳。 （1） 检查原始底片导线边缘的不良情形。 （2） 曝光机抽真空系统功能性差。 （2） A.检查抽真空系统的密接处及翻制底片的密接部分。 B.检查气路软管是否有破损部分。 ; K) s! K6 g7 r （3） 曝光过程中底片间有气泡存在。 （3） 曝光机台面存有灰粒，必须强化抽气系统。 ! S- k: X5 c7 Q  G& |! ? 5.问题：经翻制的底片光密度不足（主要指暗区的遮光程度不足） 原因 解决方法 （1） 经翻制底片显影过程不正确。 （1） 检查显影工艺条件及显影液浓度。 （2） 原装底片存放条件不良。 （2） 需要存放在符合工艺要求的室内，特别要避免见光。 （3） 显影设备功能变差。 （3） 检查与修理，特别是温度及时间控制系统。 6.问题：经翻制的底片图形面出现针孔或破洞 原因 解决方法 （1） 曝光机台面有灰尘或颗粒。 （1） 应认真做好的原始底片、曝光台面等清洁工作。 （2） 原始底片品质不良。 （2） 检查原始底片图形表面状态，必要时，可试翻第二张底片，以进行对比检查。 （3） 原装底片基材品质差。 （3） 进行试验性检查，使整片曝光显影后观察暗区黑面是否有针孔或空洞。 7.问题：经翻制的底片电路图形变形 原因 解决方法 （1） 工作环境温湿度不正确。 （1） 作业的环境温湿度控制：温度20-270C；湿度40-70％RH，精度要求高的底片，其作业湿度应控制在55-60％RH。 （2） 干燥过程不正确。 （2） 将底片水平放置吹干，其干燥时间厚（100μm），底片干燥1-2小时；厚度175微米，基片干燥6-8小时。 （3） 待翻制的底片前处理不适当。 （3） 需在底片房环境中放置至少24小时，进行稳定性处理。 8.问题：底片透明区域不足或片基出现云雾状 4 c- j2 m/ e% S- t/ f6 t 原因 解决方法 （1） 原装底片基材中已有夹杂物。 （1） 选用高解像度品质的原装底片。 （2） 原装片基表面不良。 （2） 确保存放环境的温湿度控制。 （3） 原装底片品质不良。 （3） 首先要检测原装底片性能与品质。 （4） 曝光、显影过程有问题。 （4） 对设备情况和显影液、定影液及工艺条件进行检查并进行调整。 D.底片变形与预防方法 1.问题：底片变形 原因 解决方法 （1） 温湿度控制失灵。 （1） 通常情况下，温度控制在22±20C，湿度在55％±5％RH。 （2） 曝光机温升过高。 （2） 采用冷光源或有冷却装置的曝光机及不断更换备份底片。 4 [# q. \  c0 m- X2 Q 注：底片变形修正的工艺方法： 1.在掌握数字化编程仪的操作技术情况下，首先装底片与钻孔试验板对照，测出其长、宽两个变形量，在数字化编程仪上按照变形量的大小放长或缩短孔位，用放长或缩短孔位后的钻孔试验板去应合变形的底片，免除了剪接底片的烦杂工作，保证图形的完整性和精确性。称此法为“改变孔位法”。 2.针对底片随环境温湿度变化而改变的物理现象，采取拷贝底片前将密封袋内的底片拿出，工作环境条件下晾挂4-8小时，使底片在拷贝前就先变形，这样就会使拷贝后的底片变形就很小，称此法“晾挂法”。 3.对于线路简单、线宽及间距较大、变形不规则的图形，可采用将底片变形部分剪开对照钻孔试验板的孔位重新拚接后再去拷贝，称此法“剪接法”。 4.采用试验板上的孔放大成焊盘去重变形的线路片，以确保最小环宽技术要求，称此法为“焊盘重叠法”。 5.将变形的底片上的图形按比例放大后，重新贴图制版，称此法为“贴图法”。 9 i5 r9 H8 G0 L$ U, |6.采用照像机将变形的图形放大或缩小，称此法为“照像法”。 ! y9 q7 ?9 y6 @& p/ S; P/ y& y注意事项：现将上述方法的适用范围、注意事项等列表如下，供参考。 ; ]% u. A) s3 Y 名    称 适用范围 不适用范围 注意事项 剪接法 对于线路不太密集，各层底片变形不一致。对阻焊底片及多导板电源地层底片的变形尤为适用。 导线密度高，线宽及间距小于0.20mm。 剪接时应尽量少伤导线，不伤焊盘。拼接拷贝后修版时，应注意连接关系的正确性。 改变孔位法 各层底片变形一致。线路密集的底片也适用此法。 底片变形不均匀，局部变形尤为严重。 采用编程仪放长或缩短孔位后，对超差的孔位应重新设置。 晾挂法 尚未变形及防止在拷贝后变形的底片 已变形的底片。 在通风及黑暗（有安全也可以）的环境下晾挂底片，避免光及污染。确保晾挂处与作业处的温湿度一致。 焊盘重叠法 图形线路不太密集，线宽及间距大于0.30mm 特别是用户对印制电路板外观要求严格。因重叠拷贝后，焊盘呈椭圆。 重叠拷贝后，线、盘边缘的光晕及变形。 照像法 底片长宽方向变形比例一致。不便重钻试验板时。仅适用银盐底片。 底片长宽方向变形不一致。 照像时对焦应准确，防止线条变形。底片损耗较多，通常情况下，需有多次调试后方获得满意的电路图形。 三．数控钻孔制造工艺部分 Ａ．机械钻孔部分 1．问题：孔位偏移，对位失准 原因 解决方法 （1） 钻孔过程中钻头产生偏移 （1） A．检查主轴是否偏转  B．减少叠板数量。通常按照双面板叠层数量为钻头直径的5倍，而多层板叠层数量为钻头直径 * P. v* y4 S/ x4 [7 b的2－3倍。C．增加钻头转速或降低进刀速速率;D．重新检查钻头是否符合工艺要求，否则重新刃磨；E．检查钻头顶尖是否具备良好同心度；F．检查钻头与弹簧夹头之间的固定状态是否紧固；G．重新检测和校正钻孔工作台的稳定和稳定性。 （2） 盖板材料选择不当， 软硬不适 （2） 选择复合盖板材料（上下两层是厚度0.06mm的铝合金箔，中间是纤维芯，总厚度为0.35mm）。 （3） 基材产生涨缩而造成位移 （3） 检查钻孔后其它作业情况，如孔化前应进行烘干处理 （4） 所采用的配合定位工具使用不当 （4） 检查或检测工具孔尺寸精度及上定位销的位置是否有偏移。 （5） 孔位检验程序不当 （5） 检测验孔设备与工具。 （6） 钻头运行过程中产生共振 （6） 选择合适的钻头转速 （7） 弹簧夹头不干净或损坏 （7） 清理或更换弹簧夹头。 （8） 钻孔程序出现故障 （8） 重新检查磁带、软盘及读带机等。 （9） 定位工具系统精度不够 （9） 检测及改进工具孔位置及孔径精度。 （10） 钻头在运行接触到盖板时产生滑动 （10） 选择合适的进刀速率或选抗折强度更好的钻头。 2．问题：孔径失真 原因 解决方法 （1） 钻头尺寸错误 （1） 操作前应进行检查钻头尺寸及控制系统的指令是否正常。 （2） 进刀速率或转速不恰当所至 （2） 调整进刀速率和转速至最理想状态 （3） 钻头过度磨损 （3） 更换钻头，并限制每个钻头钻孔数量。通常按照双面板（每叠三块）可钻6000－9000 孔；高密度多层板上可钻500个孔；对于FR－4（每叠三块）可钻3000个孔；而对较硬的FR-5，平均减减少30％。 （4） 钻头重磨次数过多或退屑槽长 （4） 限制钻头重磨的次数及重磨度低于标准规定 重磨尺寸变化。对于钻多层板每钻500孔刃磨一次，允许刃磨2－3次；每钻1000孔可刃磨一次；对于双面板每钻3000孔，刃磨一次，然后钻2500孔；再刃磨一次钻2000孔。钻头适时重磨，可增加钻头重磨次数及增加钻头寿命。通过工具显微镜测 量，在两条主切削刃全长内磨损深度应小于0.2mm。重磨时要磨去0.25mm。定柄钻头可重磨3次；铲形钻头重磨2次。 （5） 钻轴本身过度偏转 （5） 使用动态偏转测试仪检查主轴运行过程的偏转情况或严重时由专业的供应商进行修理。 3．问题：孔壁内碎屑钻污过多 原因 解决方法 （1） 进刀速率或转速不恰当 （1） 调整进刀速率或转速至最隹状态。 （2） 基板树脂聚合不完全 （2） 钻孔前应放置在烘箱内温度120℃，烘4小时。 （3） 钻头击打数次过多损耗过度 （3） 应限制每个钻头钻孔数量。 （4） 钻头重磨次数过多或退屑槽长度低于技术标准 （4） 应按工艺规定重磨次数及执行技术标准。 （5） 盖板与垫板的材料品质差 （5） 就选用工艺规定的盖板与垫板材料。 （6） 钻头几何外形有问题 （6） 检测钻头几何外形应符合技术标准。 （7） 钻头停留基材内时间过长 （7） 提高进刀速率，减少叠板层数。 图示：此二图示系说明钻孔后出现的缺陷。并列名称如下： 1 左图：孔环侧铜面上的钻污Smear 1 右图：进刀时产生毛剌 Entry Burr 2 基材上的钻污 2 分层Delamination 3 沟槽Plcwing 3 卷入孔内毛剌 Rolled-iu Burr 4 玻璃纤维突出Fiber Protrusion 4 出口性毛剌Exit Burr 5 钻污Smear 5 压陷Dishing 4．问题：孔内玻璃纤维突出 原因 解决方法 （1） 退刀速率过慢 （1） 应选择最隹的退刀速率。 （2） 钻头过度损耗 （2） 应按照工艺规定限制钻头钻孔数量及检测后 ( v$ H" @4 |- m$ o- N8 A重磨。 （3） 主轴转速太慢 （3） 根据公式与实际经验重新调整进刀速率与主 轴转速之间的最隹数据。 （4） 进刀速率过快 （4） 降低进刀速率至合适的速率数据。 5．问题：内层孔环的钉头过度 原因 解决方法 （1） 退刀速度过慢 （1） 增加退刀速率至最隹状态。 （2） 进刀量设定的不恰当 （2） 重新设定进刀量达到最隹化。 （3） 钻头过度磨损或使用不适宜 （3） 按照工艺规定限制钻头的钻孔数量、检测后的钻头 重新刃磨和选择适宜的钻头。 （4） 主轴转速与进刀速率不匹配 （4） 根据经验与参考数据，进行合理的调整进刀速率与钻头转速至最隹状态并且检测主轴转速与进刀速率的变异情况。 （5） 基板内部存在缺陷如空洞 （5） 基材本身缺陷应即时更换高品质的基板材料。 （6） 表面切线速度太快 （6） 检查和修正表面切线速度。 （7） 叠板层数过多 （7） 减少叠板层数。可按照钻头的直径来确定叠板厚度，如双面板为钻头直径的5倍；多层板叠板厚度为钻头直径的2－3倍。 （8） 盖板和垫板品质差 （8） 采用较不易产生高温的盖、垫板材料。 2 k" w3 {3 ^; N 图示：各种钻孔缺陷 1 钉头Nail-Head 图示：进刀量与孔铜环钉头宽度（纵轴）之间曲线关系即进刀量大，钻头在孔内停留时间越短，其钉头就越小。 2 空洞Void 3 钻污Smear 4 表面损伤Surface Damage 6．问题：孔口孔缘出现白圈（孔缘铜层与基材分离） 原因 解决方法 （1） 钻孔时产生热应力与机械应力造成基板局部碎裂 （1） 检查钻头磨损情况，然后再更换或是重磨。 （2） 玻璃布编织纱尺寸较粗 （2） 应选用细玻璃纱编织成的玻璃布。 （3） 基板材料品质差 （3） 更换基板材料。 （4） 进刀量过大 （4） 检查设定的进刀量是否正确。 （5） 钻头松滑固定不紧 （5） 检查钻头柄部直径及弹簧夹头的张力。 （6） 叠板层数过多 （6） 根据工艺规定叠层数据进行调整。 图示：钻头切削刃口完整 图示：钻头的刃口与刃角已磨损变钝 ; G. ]* L7 V" [( w- s　 7．问题：孔壁粗糙 原因 解决方法 （1） 进刀量变化过大 （1） 保持最隹的进刀量。 （2） 进刀速率过快 （2） 根据经验与参考数据进行调整进刀速率与 转速，达到最隹匹配。 （3） 盖板材料选用不当 （3） 更换盖板材料。 （4） 固定钻头的真空度不足 （4） 检查数控钻机真空系统并检查主轴转速是否有变化。 （5） 退刀速率不适宜 （5） 调整退刀速率与钻头转速达到最隹状态。 （6） 钻头顶角的切削前缘出现破口或损坏 （6） 检查钻头使用状态，或者进行更换。 （7） 主轴产生偏转太大 （7） 对主轴、弹簧夹头进行检查并进行清理。 （8） 切屑排出性能差 （8） 改善切屑排屑性能，检查排屑槽及切刃 $ W4 B* Y4 a" \$ H的状态。 8．问题：孔壁毛剌过大，已超过标准规定数据 原因 解决方法 （1） 钻头不锐利或第一面角（指切刃部）出现磨损 （1） 根据检测情况决定重新刃磨或更换新钻头。使用前必须进检测。 （2） 叠板间有异物或固定不紧引起 （2） 叠板前必须认真检查表面清洁情况。装 . Y0 n2 N* v3 d. F9 U叠板时要紧固，以减少叠板之间有异物。 （3） 进刀量选择过大 （3） 应根据经验与参考数据重新选择最隹进 9 L$ Z6 i9 N) J  @3 g- M. z刀量。 （4） 盖板厚度选择不当（过薄） （4） 采用较厚硬度适宜的盖板材料。 （5） 钻床压力脚压力过低（上板面孔口部分产生毛剌） （5） 检查钻床压力脚供气管路压力、弹簧及   密封件 （6） 所钻的基板材料品质不良（基板的下板面孔口出现毛剌） （6） 选择硬度适宜平整的盖垫板材料。 （7） 定位销松动或垂直度差 （7） 更换定位销和修理磨损的模具。 （8） 定位销孔出现毛屑 （8） 上定位销前必须认真进行清理。 （9） 基板材料固化不完全（钻孔板的出口处出现毛边） （9） 钻孔前应在烘箱内120℃，烘4－6   小时。 （10） 垫板硬度不够，致使切屑带回孔内 （10） 选择硬度适合的垫板材料。 图示：将基板放置在背光方式下采用立体显微镜检查孔壁，观察孔壁出现的质量状态 图示：上图示钻头切刃口严重受损状态   ~% y* n* m2 m$ U# f1 H  下图示所钻出的粗糙的孔壁 ! L- @8 G: L" _* q  z ) ~* a, K+ t2 U2 W3 g- C) C- M 0 O& I1 y1 j  |9 ?1 z 9．问题：孔壁出现残屑 原因 解决方法 （1） 盖板或基板材料材质不适当 （1） 选择或更换适宜的盖板和基板材料。 （2） 盖板导致钻头损伤 （2） 选择硬度适宜的盖板材料。如2号防锈铝或复合材料盖板。 （3） 固定钻头的弹簧夹头真空压力不足 （3） 检查该机真空系统（真空度、管路等）。 （4） 压力脚供气管道堵塞 （4） 更换或清理压力脚。 （5） 钻头的螺旋角太小 （5） 检查钻头与标准技术要求是否相符。 （6） 叠板层数过多 （6） 应按照工艺要求减少叠板层数。 （7） 钻孔工艺参数不正确 （7） 选择最隹的进刀速度与钻头转速。 （8） 环境过于干燥产生静电吸附作用 （8） 应按工艺要求达到规定的湿度要求应达到湿度45％ RH以上。 （9） 退刀速率太快 （9） 选择适宜的退刀速率。 图示：左图为钻孔时压力脚与钻头配合操作示意图。其压力设定2－4Kg。       右图是所采用可滑动的压力脚。 - B2 \# W9 c) T2 w6 n  d 10．问题：孔形圆度失准 原因 解决方法 （1） 主轴稍呈弯曲变形 （1） 检测或更换主轴中的轴承。 （2） 钻头中心点偏心或两切刃面宽度不一致 （2） 装夹钻头前应采用40倍显微镜检查。 11．问题：叠层板上面的板面发现耦断丝连的卷曲形残屑 原因 解决方法 （1） 未采用盖板 （1） 应采用适宜的盖板。 （2） 钻孔工艺参数选择不当 （2） 通常应选择减低进刀速率或增加钻头转速。 12．问题 ：钻头容易断 原因 解决方法 （1） 主轴偏转过度 （1） 应对主轴进行检修，应恢复原状。 （2） 钻孔时操作不当 （2） A．检查压力脚气管道是否有堵塞 6 t9 Q2 M, b0 h8 XB．根据钻头状态调整压力脚的压力 8 ]+ X% Y' c6 c/ T1 Y% qC．检查主轴转速变异情况 8 k+ M$ D& `& [4 q. x: A5 @D．钻孔操作进行时检查主轴的稳定性。 （3） 钻头选用不合适 （3） 检测钻头的几何外形，磨损情况和选用退屑槽长度适宜的钻头。 （4） 钻头的转速不足，进刀速率太大 （4） 选择合适的进刀量，减低进刀速率。 （5） 叠板层数太高 （5） 减少至适宜的叠层数。 13．问题：孔位偏移造成破环或偏环 原因 解决方法 （1） 钻头摆动使钻头中心无法对准 （1） A．减少待钻基板的叠层数量。 B．增加转速，减低进刀速率。 C．检测钻头角度和同心度。 0 @: T- A% s& gD．观察钻头在弹簧夹头上位置是否正确。 5 G4 _1 U! O+ i2 H7 M* L; DE．钻头退屑槽长度不够。 ) X' ~& m3 o; W5 n9 g$ ?& E0 R5 ^F．校正和调正钻机的对准度及稳定度。 （2） 盖板的硬度较高材质差 （2） 应选择均匀平滑并具有散热、定位功能的盖板材料。 （3） 钻孔后基板变形使孔偏移 （3） 根据生产经验应对钻孔前的基板进行烘烤。 （4） 定位系统出错 （4） 对定位系统的定位孔精度进行检测。 （5） 手工编程时对准性差 （5） 应检查操作程序。 14．问题：孔径尺寸错误 原因 解决方法 （1） 编程时发生的数据输入错误 （1） 检查操作程序所输入的孔径数据是否正确。 （2） 错用尺寸不对的钻头进行钻孔 （2） 检测钻头直径，更换尺寸正确的钻头。 （3） 钻头使用不当，磨损严重 （3） 更换新钻头，应按照工艺规定限制钻头的钻头的钻孔数量。 （4） 使用的钻头重磨的次数过多 （4） 应严格检查重磨后的钻头几何尺寸变化。 （5） 看错孔径要求或英制换算公制发生错误 （5） 应仔细地阅看兰图和认真换算。 （6） 自动换钻头时，由于钻头排列错误 （6） 钻孔前应仔细检查钻头排列的尺寸序列。 15．问题：钻头易折断 原因 解决方法 （1） 数控钻机操作不当 （1） A．检查压力脚压紧时的压力数据。 $ A" \4 M* \. b$ |" f. w9 `B．认真调整压力脚与钻头之间的状态。 ' O% Z5 E6 D; `$ ^7 r  r' OC．检测主轴转速变化情况及主轴的稳性。 " S" J4 V0 B+ q2 l# AD．检测钻孔台面的平行度和稳定度。 （2） 盖板、垫板弯曲不平 （2） 应选择表面硬度适宜、平整的盖、垫板。 （3） 进刀速度太快造成挤压所至 （3） 适当降低进刀速率。 （4） 钻头进入垫板深度太深发生绞死 （4） 应事先调整好的钻头的深度。 （5） 固定基板时胶带未贴牢 （5） 应认真的检查固定状态。 （6） 特别是补孔时操作不当 （6） 操作时要注意正确的补孔位置。 （7） 叠板层数太多 （7） 减少叠板层数 16．问题：堵孔 原因 解决方法 （1） 钻头的长度不够 （1） 根据叠层厚度选择合适的钻头长度。 （2） 钻头钻入垫板的深度过深 （2） 应合理的选择叠层厚度与垫板厚度。 （3） 基板材料问题（有水份和污物） （3） 应选择品质好的基板材料，钻孔应进行烘烤。 （4） 由于垫板重复使用的结果 （4） 应更换垫板。 （5） 加工条件不当所至 （5） 应选择最隹的加工条件。 17．问题：孔径扩大 原因 解决方法 （1） 钻头直径有问题 （1） 钻孔前必须认真检测钻头直径。 （2） 钻头断于孔内挖起时孔径变大 （2） 将断于孔内的钻头部分采用顶出的方法。 （3） 补漏孔时造成 （3） 补孔时要注意钻头直径尺寸。 （4） 重复钻定位孔时造成的误差引起 （4） 应重新选择定位孔位置与尺寸精度。 （5） 重复钻孔造成 （5） 应特别仔细所钻孔的直径大小。 18．问题：孔未穿透 原因 解决方法 （1） DN设定错误 （1） 钻孔前程序设定要正确。 （2） 垫板厚度不均匀问题 （2） 选择均匀、合适的垫板厚度。 （3） 钻头设定长度有问题 （3） 应根据叠层厚度设定或选择合适的长度。 （4） 钻头断于孔内所至 （4） 钻孔前应检查叠层与装夹状态及工艺条件 （5） 盖板厚度选择不当 （5） 应选择厚度均匀、厚度合适的盖板材料。 Ｂ．非机械钻孔部分 % _* @& g8 y1 Q0 b2 e, }     近年来随着微电子技术的飞速发展，大规模和超大规模集成电路的广泛应用，微组装技术的进步，使印制电路板的制造向着积层化、多功能化方向发展，使印制电路图形细微导线化、微孔化及窄间距化，加工中所采用的机械方式钻孔工艺技术已不能满足要求，而迅速发展起来的一种新型的微孔加工方式即激光钻孔技术。 ' c# {; P( t" E+ `1、问题与解决方法 5 B; R: a) d8 D! c+ z2 ~（1）问题：开铜窗法的CO2激光钻孔位置与底靶标位置之间失准 原因： 4 A- \: v6 ?1 }; t: ~8 d. @% m9 d% _    ① 制作内层芯板焊盘与导线图形的底片，与涂树脂铜箔（RCC）增层后开窗口用的底片，由于两者都会因为湿度与温度的影响尺寸增大与缩小的潜在因素。 " \$ i6 K# C' @- R# [  B    ② 芯板制作导线焊盘图形时基材本身的尺寸的涨缩，以及高温压贴涂树脂铜箔（RCC）增层后，内外层基板材料又出现尺寸的涨缩因素存在所至。 φ Ｄ $ d9 Y2 U6 X/ h& \, f7 m- e+ R φＤ＝φd＋（Ａ＋Ｂ）＋Ｃ    φＤ：激光光束直径     图示：此种因板材尺寸涨缩而造成激光钻孔孔位的失准，可采用"扩大光束直径"方法去做某种程度的解决。图为其计算示意图。   φd：开窗口直径/蚀刻的孔 2 l& Z3 `9 Q' F! C2 ?- S8 m     A：基板开窗口位置误差      B：基板开窗口介质层直径      C：:激光光束位置误差     经验值为光束直径＝孔径＋90－100μm     ③ 蚀刻所开铜窗口尺寸大小与位置也都会产生误差。 . [% ^# m8 Q, i' g- M* e, k# S    ④ 激光机本身的光点与台面位移之间的所造成的误差。     ⑤ 二阶盲孔对准度难度就更大，更易引起位置误差。   `: m! |% t3 L- i     解决方法： % h1 s6 z. d1 Z6 Y: ?( H9 o    ① 采取缩小排版尺寸，多数厂家制作多层板排版采取450×600或525×600（mm）。但对于加工导线宽度为0.10mm与盲孔孔径为0.15mm的手机板，最好采用排版尺寸为350×450（mm）上限。     ② 加大激光直径：目的就是增加对铜窗口被罩住的范围。其具体的做法采取"光束直径＝孔直径＋90~100μm"。能量密度不足时可多打一两枪加以解决。 + Z6 Q0 T8 F' u% n! g8 H! d    ③ 采取开大铜窗口工艺方法：这时只是铜窗口尺寸变大而孔径却未改动，因此激光成孔的直径已不再完全由窗口位置来决定，使得孔位可直接根据芯板上的底垫靶标位置去烧孔。 ) @* `) g2 w; N- |! _    ④ 由光化学成像与蚀刻开窗口改成YAG激光开窗法：就是采用YAG激光光点按芯板的基准孔首先开窗口，然后再用CO2激光就其窗位去烧出孔来，解决成像所造成的误差。     ⑤ 积层两次再制作二阶微盲孔法：当芯板两面各积层一层涂树脂铜箔（RCC）后，若还需再积层一次RCC与制作出二阶盲孔（即积二）者，其"积二"的盲孔的对位，就必须按照瞄准"积一"去成孔。而无法再利用芯板的原始靶标。也就是当"积一"成孔与成垫时，其板边也会制作出靶标。所以，"积二"的RCC压贴上后，即可通过X－射线机对"积一"上的靶标而另钻出"积二"的四个机械基准孔，然后再成孔成线，采取此法可使"积二"尽量对准"积一"。 & l* P( }2 a  r2 F2 M, v, h; x * k. K% {3 E* o9 m     图示：采用显微镜放大200倍切片图以对角线的方式收入图面，     其目的就是将同一块积层板面上的二阶盲孔与一阶盲孔，同时呈现以方便对比。 （2）问题：孔型不正确 # Y/ {# M# V) p2 ]9 W0 b! ]原因： . B0 s3 P2 j, Y9 {    涂树脂铜箔经压贴后介质层的厚度难免有差异，在相同钻孔的能量下，对介质层较薄的部分的底垫不但要承受较多的能量，也会反射较多的能量，因而将孔壁打成向外扩张的壶形。这将对积层多层板层间的电气互连品质产生较大的影响。 解决方法： 2 k) K6 k9 G9 m1 G' a    ① 严格控制涂树脂铜箔压贴时介质层厚度差异在5－10μm之间。 $ D5 i+ g; b& j" g    ② 改变激光的能量密度与脉冲数（枪数），可通过试验方法找出批量生产的工艺条件。    图示一：通常采用的RCC中的标准铜箔经半蚀与黑化后，用CO2激光直接钻孔之后的孔型。 6 ^# L' t. R9 Z: m* ?! L    图示二：采用背铜式UTC所压制成的RCC，经撕掉背铜、UTC黑氧化、与CO2激光直接钻孔后；再进行特殊强力喷蚀，其孔口薄铜经过上下喷蚀，发现铜窗稍微变大的情形，再经过除钻污即可将不良的壶孔变成所需要的锥孔，而使得微盲孔品质更隹。 4 j; K: R! z# c2 A（3）问题：孔底胶渣与孔壁的碳渣的清除不良   m% ^2 C3 i+ ~! y8 ?原因：     大排板上的微盲孔数量太多（平均约6~9万个孔），介质层厚度不同，采取同一能量的激光钻孔时，底垫上所残留下的胶渣的厚薄也就不相同。经除钻污处理就不可能确保全部残留物彻底干净，再加上检查手段比较差，一旦有缺陷时，常会造成后续镀铜层与底垫与孔壁的结合力。   I  B+ H/ r! `6 B" g解决方法： 8 N( |: \$ P8 ?; s' w    ① 严格控制RCC压贴后其介质厚度差异在5－10μm之间。     ② 采用工艺试验方法找出最隹的除钻污工艺条件。 ( t+ G) ~8 K. |0 r. D    ③ 经除胶渣与干燥后，采用立体显微镜全面进行检查。 （4）问题：关于其它CO2激光与铜窗的成孔问题 原因 解决方法 （1） 孔壁侧蚀：主要原因是由于第一枪后，其它两枪能量过高，造成底铜反射而损伤孔壁 （1） 采用工艺试验方法找出每个脉冲的正确 宽度与准确的脉冲数（即脉冲宽度单位 1 F: p5 U  }1 v) h5 [ μS） （2） 铜窗分层：激光光束能量过高造成与RCC铜层轻微分离 （2） 用工艺试验方法找出最合适工艺条件。 （3） 孔形状不正：是由于单模光束的能量的主峰落点不准确 （3） A．缩短每个脉冲的时间（μs）； ; \# F2 N2 h) \0 A5 \: B6 L- sB．选择最隹的脉冲数目； . Y! {' s% s& ]- |( DC．改单模方式光束为多模方式光束。 （4） 孔壁玻璃纤维突出：这由于CO2激光对烧蚀玻纤作用不明显 （4） A．增加脉冲能量密度到20J/cm2左右； ( U- ]; t- ^' Y/ |4 c; o B．改用RCC代替半固化片进行积层 （5） 底垫有残余胶渣或未烧尽的树脂层： A．激光单一光束能量不稳   Ｂ．由于基板弯曲或起翘造成接收能量不均匀所至   C．单模光束能量过于集中 （5） A．装置应加装输出能量监视器。 B．对基板进行检查与复压校正。 # F; S8 O  d: t& J4 {% DC．改为多模方式光束的机种。 （6） 底垫外缘与树脂间产生微裂： A．光束能量过高被反射的光与反射热所击伤。B．由于多模式光束的能量密度较大，其落点边缘能量向外扩张所造成 （6） A．应用工艺试验方法调整光束能量。 B．在激光机加装特殊的另件以去除    扩张能量。 （7） 底垫铜箔的表面受伤或铜箔背面自基材上剥离：A．单一脉冲的时间过长造成铜箔温度太高，致使膨胀的剪应力超过附着力而剥离 B．单模光束的峰值能量过高 C．铜箔与基材间附着力不够或层压在玻璃布的织点处 （7） A．应用工艺试验方法找出每个脉冲最隹   脉冲宽度的准确μs数。 B．改用多模光束激光机。 . T2 E  u( R! C8 EC．改用半固化片胶含量与改善层压技术以减少流胶。 图示：左为铜窗与底垫位置正确的盲孔。 中右为铜窗位置歪移造成光点峰值也随着打歪的异常孔。 ( q3 B9 P" Z) f) S8 i$ M     图示：单光束CO2激光机偶而会出现某一脉冲能量不稳，可加装感知器与补打或改用多模光束加以解决。    图示：多模光束能量密度较大，打到铜底时会向外扩张而将底缘打出缺口，但可除去扩能而获得改善。 6 A, l" n, W* X; q0 S0 G) r
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