深圳市晶正扬电子科技有限公司

PCB板孔沉铜内无铜的原因分析

TKCMS — Sat, 24 Jun 2017 13:25:35 GMT

一些基板可能会吸潮和本身在压合成基板时部分树脂固化不良，这样在钻孔时可能会因为树脂本身强度不够而造成钻孔质量很差，钻污多或孔壁树脂撕挖严重等，因此开料时进行必要烘烤是应该。此外一些多层板层压后也可能会出现pp半固化片基材区树枝固化不良状况，也会直接影响钻孔和除胶渣活化沉铜等。

钻孔状况太差，主要表现为:孔内树脂粉尘多，孔壁粗糙，空口毛刺严重，孔内毛刺，内层铜箔钉头，玻璃纤维区撕扯断面长短不齐等，都会对化学铜造成一定质量隐患。

刷板除了机械方法处理去基板表面污染和清除孔口毛刺/披锋外，进行表面清洁，在很多情况下，同时也起到清洗除去孔内粉尘作用。特别是多一些不经过除胶渣工艺处理双面板来说就更为重要。

还有一点要说明，大家不要认为有了除胶渣就可以出去孔内胶渣和粉尘，其实很多情况下，除胶渣工艺对粉尘处理效果极为有限，因为在槽液中粉尘会形成小胶团，使槽液很难处理，这个胶团吸附在孔壁上可能形成孔内镀瘤，也有可能在后续加工过程中从孔壁脱落，这样也可能造成孔内点状无铜，因此对多层和双面板来讲，必要机械刷板和高压清洗也是必需，特别面临着行业发展趋势，小孔板和高纵横比板子越来越为普遍状况下。甚至有时超声波清洗除去孔内粉尘也成为趋势。

合理适当除胶渣工艺，可以大大增加孔比结合力和内层连接可靠性，但是除胶工艺以及相关槽液之间协调不良问题也会带来一些偶然问题。除胶渣不足，会造成孔壁微孔洞，内层结合不良，孔壁脱离，吹孔等质量隐患；除胶过度，也可能造成孔内玻璃纤维突出，孔内粗糙，玻璃纤维截点，渗铜，内层楔形孔破内层黑化铜之间分离造成孔铜断裂或不连续或镀层皱褶镀层应力加大等状况。另外除胶几个槽液之间协调控制问题也是非常重要原因。

膨松/溶胀不足，可能会造成除胶渣不足；膨松/溶胀过渡而出较为能除尽已蓬松树脂，则改出在沉铜时也会活化不良沉铜不上，即使沉上铜也可能在后工序出现树脂下陷，孔壁脱离等缺陷；对除胶槽来讲，新槽和较高处理活性也可能会一些联结程度较低单功能树脂双功能树脂和部分三功能树脂出现过度除胶现象，导致孔壁玻璃纤维突出，玻璃纤维较难活化且与化学铜结合力较与树脂之间更差，沉铜后因镀层在极度不平基底上沉积，化学铜应力会成倍加大，严重可以明显看到沉铜后孔壁化学铜一片片从孔壁上脱落，造成后续孔内无铜产生。

孔无铜开路，对PCB行业人士来讲并不陌生，但是如何控制？很多同事都曾多次问。切片做了一大堆，问题还是不能彻底改善，总是反复重来，今天是这个工序产生的，明天又是那个工序产生的。其实控制并不难，只是一些人不能去坚持监督预防而已，总是头痛医头、脚痛医脚。

以下是个人对孔无铜开路的见解及控制方法。产生孔无铜的原因不外乎就是：

1.钻孔粉尘塞孔或孔粗。

2.沉铜时药水有气泡，孔内未沉上铜。

3.孔内有线路油墨，未电上保护层，蚀刻后孔无铜。

4.沉铜后或板电后孔内酸碱药水未清洗干净，停放时间太长，产生慢咬蚀。

5.操作不当，在微蚀过程中停留时间太长。

6.冲板压力过大，（设计冲孔离导电孔太近）中间整齐断开。

7.电镀药水（锡、镍）渗透能力差。

针对这7大产生孔无铜问题的原因作改善：

1.对容易产生粉尘的孔（如0.3mm以下孔径含0.3mm)增加高压水洗及除胶渣工序。

2.提高药水活性及震荡效果。

3.改印刷网版和对位菲林.

4.延长水洗时间并规定在多少小时内完成图形转移.

5.设定计时器。

6.增加防爆孔。减小板子受力。

7.定期做渗透能力测试。

八种PCB表面处理工艺

TKCMS — Sat, 24 Jun 2017 13:23:49 GMT

随着人类对于居住环境要求的不断提高，目前PCB生产过程中涉及到的环境问题显得尤为突出。有关铅和溴的话题是最热门的，无铅化和无卤化将在很多方面影响着PCB的发展。

虽然目前来看，PCB的表面处理工艺方面的变化并不是很大，好像还是比较遥远的事情，但是应该注意到：长期的缓慢变化将会导致巨大的变化。在环保呼声愈来愈高的情况下，PCB的表面处理工艺未来肯定会发生巨变。

表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能。由于自然界的铜在空气中倾向于以氧化物的形式存在，不大可能长期保持为原铜，因此需要对铜进行其他处理。虽然在后续的组装中，可以采用强助焊剂除去大多数铜的氧化物，但强助焊剂本身不易去除，因此业界一般不采用强助焊剂。

现在有许多PCB表面处理工艺，常见的是热风整平、有机涂覆、化学镀镍/浸金、浸银和浸锡这五种工艺，下面将逐一介绍。

1、热风整平（喷锡）

热风整平又名热风焊料整平（俗称喷锡），它是在PCB表面涂覆熔融锡（铅）焊料并用加热压缩空气整（吹）平的工艺，使其形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物。PCB进行热风整平时要沉在熔融的焊料中；风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料；风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。

2、有机可焊性保护剂（OSP）

OSP是印刷电路板（PCB）铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。 OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。简单地说，OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。

这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。

3、全板镀镍金

板镀镍金是在PCB表面导体先镀上一层镍后再镀上一层金，镀镍主要是防止金和铜间的扩散。现在的电镀镍金有两类：镀软金（纯金，金表面看起来不亮）和镀硬金（表面平滑和硬，耐磨，含有钴等其他元素，金表面看起来较光亮）。软金主要用于芯片封装时打金线；硬金主要用在非焊接处的电性互连。

4、沉金

沉金是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍金合金，这可以长期保护PCB；另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。此外沉金也可以阻止铜的溶解，这将有益于无铅组装。

5、沉锡

由于目前所有的焊料都是以锡为基础的，所以锡层能与任何类型的焊料相匹配。沉锡工艺可以形成平坦的铜锡金属间化合物，这个特性使得沉锡具有和热风整平一样的好的可焊性而没有热风整平令人头痛的平坦性问题；沉锡板不可存储太久，组装时必须根据沉锡的先后顺序进行。

6、沉银

沉银工艺介于有机涂覆和化学镀镍/沉金之间，工艺比较简单、快速；即使暴露在热、湿和污染的环境中，银仍然能够保持良好的可焊性，但会失去光泽。沉银不具备化学镀镍/沉金所具有的好的物理强度因为银层下面没有镍。

7、化学镍钯金

化学镍钯金与沉金相比是在镍和金之间多了一层钯，钯可以防止出现置换反应导致的腐蚀现象，为沉金作好充分准备。金则紧密的覆盖在钯上面，提供良好的接触面。

8、电镀硬金

为了提高产品耐磨性能，增加插拔次数而电镀硬金。

随着用户要求愈来愈高，环境要求愈来愈严，表面处理工艺愈来愈多，到底该选择那种有发展前景、通用性更强的表面处理工艺，目前看来好像有点眼花缭乱、扑朔迷离。PCB表面处理工艺未来将走向何方，现在亦无法准确预测。不管怎样，满足用户要求和保护环境必须首先做到！

贴片元件的手工焊接步骤

TKCMS — Sat, 24 Jun 2017 13:22:33 GMT

贴片元件的手工焊接步骤:
1. 清洁和固定PCB( 印刷电路板)
　　在焊接前应对要焊的PCB 进行检查，确保其干。对其上面的表面油性的手印以及氧化物之类的要进行清除，从而不影响上锡。手工焊接PCB 时，如果条件允许，可以用焊台之类的固定好从而方便焊接，一般情况下用手固定就好，值得注意的是避免手指接触PCB 上的焊盘影响上锡。
2. 固定贴片元件
　　贴片元件的固定是非常重要的。根据贴片元件的管脚多少，其固定方法大体上可以分为两种——单脚固定法和多脚固定法。对于管脚数目少(一般为2-5 个)的贴片元件如电阻、电容、二极管、三极管等，一般采用单脚固定法。即先在板上对其的一个焊盘上锡。
　　然后左手拿镊子夹持元件放到安装位置并轻抵住电路板，右手拿烙铁靠近已镀锡焊盘熔化焊锡将该引脚焊。焊好一个焊盘后元件已不会移动，此时镊子可以松开。而对于管脚多而且多面分布的贴片芯片，单脚是难以将芯片固定好的，这时就需要多脚固定，一般可以采用对脚固定的方法(见图5)。即焊接固定一个管脚后又对该管脚所对面的管脚进行焊接固定，从而达到整个芯片被固定好的目的。需要注意的是，管脚多且密集的贴片芯片，精准的管脚对齐焊盘尤其重要，应仔细检查核对，因为焊接的好坏都是由这个前提决定的。
　　值得强调说明的是，芯片的管脚一定要判断正确。
　　举例来说，有时候我们小心翼翼的把芯片固定好甚至焊接完成了，检查的时候发现管脚对应错误——把不是第一脚的管脚当做第一脚来焊了!追悔莫及!因此这些细致的前期工作一定不能马虎。　　
3. 焊接剩下的管脚

　　元件固定好之后，应对剩下的管脚进行焊接。对于管脚少的元件，可左手拿焊锡，右手拿烙铁，依次点焊即可。对于管脚多而且密集的芯片，除了点焊外，可以采取拖焊，即在一侧的管脚上足锡然后利用烙铁将焊锡熔化往该侧剩余的管脚上抹去（见图6），熔化的焊锡可以流动，因此有时也可以将板子合适的倾斜，从而将多余的焊锡弄掉。值得注意的是，不论点焊还是拖焊，都很容易造成相邻的管脚被锡短路。这点不用担心，因为可以弄到，需要关心的是所有的引脚都与焊盘很好的连接在一起，没有虚焊。
4. 清除多余焊锡
　在步骤3 中提到焊接时所造成的管脚短路现象，现在来说下如何处理掉这多余的焊锡。一般而言，可以拿前文所说的吸锡带将多余的焊锡吸掉。吸锡带的使用方法很简单，向吸锡带加入适量助焊剂（如松香）然后紧贴焊盘，用干净的烙铁头放在吸锡带上，待吸锡带被加热到要吸附焊盘上的焊锡融化后，慢慢的从焊盘的一端向另一端轻压拖拉，焊锡即被吸入带中。应当注意的是吸锡结束后，应将烙铁头与吸上了锡的吸锡带同时撤离焊盘，此时如果吸锡带粘在焊盘上，千万不要用力拉吸锡带，而是再向吸锡带上加助焊剂或重新用烙铁头加热后再轻拉吸锡带使其顺利脱离焊盘并且要防止烫坏周围元器件。如果没有市场上所卖的专用吸锡带，可以采用电线中的细铜丝来自制吸锡带。自制的方法如下：将电线的外皮剥去之后，露出其里面的细铜丝，此时用烙铁熔化一些松香在铜丝上就可以了。清除多余的焊锡之后的效果。此外，如果对焊接结果不满意，可以重复使用吸锡带清除焊锡，再次焊接元件。
5. 清洗焊接的地方
　　焊接和清除多余的焊锡之后，芯片基本上就算焊接好了。但是由于使用松香助焊和吸锡带吸锡的缘故，板上芯片管脚的周围残留了一些松香，虽然并不影响芯片工作和正常使用，但不美观。而且有可能造成检查时不方便。因为有必要对这些残余物进行清理。常用的清理方法可以用洗板水，在这里，采用了酒精清洗，清洗工具可以用棉签，也可以用镊子夹着卫生纸之类进行。清洗擦除时应该注意的是酒精要适量，其浓度最好较高，以快速溶解松香之类的残留物。其次，擦除的力道要控制好，不能太大，以免擦伤阻焊层以及伤到芯片管脚等。清洗完毕的效果见图。此时可以用烙铁或者热风枪对酒精擦洗位置进行适当加热以让残余酒精快速挥发。至此，芯片的焊接就算结束了。
总结
　　综上所述，焊接贴片元件总体而言是固定——焊接——清理这样一个过程。其中元件的固定是焊接好坏的前提，一定要有耐心，确保每个管脚和其所对应的焊盘对准精确。在焊接多管脚芯片时，对管脚被焊锡短路不用担心，可以用吸锡带进行吸焊或者就只用烙铁利用焊锡熔化后流动的因素将多余的焊锡去除。当然这些技巧的掌握是要经过练习的。限于篇幅原因，文中只对一种多管脚的芯片进行了焊接演示，对于众多其他类型的多管脚的贴片芯片，其管脚密集程度、机械强度、数量等在不相同的情况下相应的焊接方法也是基本相同的，只是细节处理稍有不同。因此，要想成为一个焊接贴片元件的高手，就需要多练习从而提高熟练程度。如果条件允许，如有旧电路板旧芯片之类的可以拿来多熟练。

有关SMT识别贴片元件的方向和加工细则

TKCMS — Sat, 24 Jun 2017 13:21:10 GMT

1.贴片机要通过编程才可以贴片的,正常包装的元件都不会贴反(散件难说);因为机器比人笨但比人忠诚。
可能出现的问题是飞件,就是加工过程中元件没到板上,但是加工工厂都会有品检,所以也不要为此担心。
2.一般来说,SMT工厂只要求正确的PCB图纸(有工艺边、定位点)就可以了,象你说的这种情况,只要求贴片厂点胶上件不要焊接,跟业务说明就可以了。
3.收费不好说,一般来说都按点收费,一个点一分多,不同地区不同时间价格会不同。现在比较多的点算法是4PIN以下的贴片一个算一点,4P以上的每4PIN算一个点, 插件一个焊点算一个点;除此之外,还有个钢网费用,如果量大的话,可以要求加工厂来负担。

PCB常见参数

TKCMS — Sat, 24 Jun 2017 13:19:47 GMT

PCB中遇到的常见参数
　　Protel 中常见的参数：
　　1、过孔(Via)：过孔的作用是完成PCB两个面上导线的电气连接。过孔通常的尺寸为：内径23mil，外径33mil。厂家推荐尺寸为外径比内径大12mil，但根据厂家的生产能力，10mil也可以做到。为了防止过孔与其他线路因连锡而短路，在加工时会要求加工商对过孔处涂覆阻焊剂，即绿油处理。过孔在完成连接的同时，也给线路引进了额外的电感，在高频电路时应当减少过孔的使用。由于我公司设备目前均为低速设备，因此这方面可以不做考虑。由于过孔的体积以及内表面处理限制，在大电流应用中应当考虑过孔的尺寸。
　　2、焊盘(Pad)：焊盘的作用是固定元器件。插件元件的焊盘大小应当考虑对应器件的管脚粗细，焊盘内径应当大于管脚直径，同时留足一定裕量，太小则容易导致管脚插入困难，或者维修二次焊接时困难;太大则造成焊料的浪费。外径则应当考虑有足够的锡固定引脚，防止虚焊。贴片器件的焊盘应当考虑尺寸精度，以及焊接的难易度。
　　3、导线(Track)：导线的作用是完成器件连接的连接。导线的宽度由具体功能决定，同时为了保证生产厂家的成品率，不应当太细。为了方便设计，应当固定采用几个线宽，防止走线过程中线宽突变，同时保证线路的一致、美观。在公司常用线宽为：信号线在9mil，12mil，16mil，电源以及大电流走线一般有24mil,36mil,56mil,64mil,72mil和100mil。
PCB，PCB制作，SMT贴片加工
　　4、标识(Designator)：标识是元器件的编号，目前我公司的元器件编号采用器件类型简称+3位数字的形式，如IC类：U201，U204，三极管类：T201，T301，电容类：C102，C301。详细请参见《PCB设计规则》。三位数字的第一位数字表示功能模块，如电源部分，MCU部分，RS485部分，计量部分等。后两位数字代表器件编号。
　　5、覆铜层(Polygon)：覆铜层一般为大面积的铺地，除了起到地网络连通的作用，还起到为系统提供一个稳定可靠的地平面，吸收外界干扰以及遏制系统内噪声。
　　6、禁止布线层(Keepout layer)：禁止布线层的作用与其名称一样，作用就是设置器件允许布线的范围。在大部分教材中，机械层(Mechanical layer)是用来决定PCB外框形状的，但机械层并不能阻止布线，因此机械层必须与禁止布线层同时使用。在现在的设计中一般不使用机械层，直接使用禁止布线层，厂商也会自动以此为板框尺寸。
　　7、顶层丝印层(Top Overlay)和底层丝印层(Bottom Overlay)：顶层丝印层和底层丝印层俗称白油层，是印制各中参数信息的层面。标识和版号等信息通常全部印制在这一层里。在该层中注意的问题是字符字体，目前我公司使用的字体为Sans Serif，虽然这种字体比Serif字体较不美观，但在小字体时可以保证丝印字体清晰。
　　8、规则(Rules)：规则是用来设置PCB绘制的依据，我们可以通过设置规则来让软件帮助我们更好的检测设计中的问题，及时发现和处理各项违规的地方。常用的规则设置有：
　　A、间隙(Clearance)：该参数设置导线间的距离，在通常设置中，信号导线与导线之间的间距应当大于最小导线宽度，而覆铜层的间隙宽度应当做到最小15mil。
　　B、宽度控制(Width Constraint)：宽度设置控制最小和最大的导线宽度，我们一般较为关心最小宽度的设置。
　　C、过孔设置(Routing Via Style)：用来设置最大和最小过孔宽度，我们一般较为关心最小过孔内径和外径。
　　D、敷铜连接方式(Polygon Connect Style)：敷铜连接方式决定了敷铜与管脚连接的形式，通常使用十字形连接，连接线宽为24mil。