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测试设备

磐信不断引入各种线路板检测设备,以确保问题点不流入下一个生产环节。这里,为您展示磐信正在使用中的各种线路板测试设备实景。通过这些严格的线路板检测,让交到客户手中的线路板完全符合客户的设计要求。

 

电路板AOI测试机

 

 

 

线路板工艺流程中的线路板测试

在线路板生产过程中,有三个步骤是必须要做电性能测试的。分别为:内层线路蚀刻后、外层线路蚀刻后、出厂成品终检。

1:线路板测试的必要性

电性能测试,可以及早发现有问题的线路板,可以及时修复、返工。提高良品率降低成本,而且对问题线路板的分析很研究,为线路板的工艺提升和管控的改进提供帮助!

线路板制作工序中的的电性能测试可以极大的减少报废,降低生产成本。受制于生产设备工艺和员工操作规范等因素,线路板在生产过程中常常会出现有瑕疵的线路板,如果不把这些有问题的线路板区分开来,让它继续在生产线上流动,肯定会增加不必要的生产成本。

线路板生产过程中的测试,可以及时发现线路板生产制程中的各种问题,通过对问题的分析和研究,促使生产管理人员的及时调整,从而提成生产工艺水平,保持线路板生产始终保持一个高水准,减少客户投诉。

线路板生产成品的终测可以保证交付到客户手中的线路板是完全符合使用要求的,从而提升客户的满意度。有问题的线路板在客户焊接装配和调试时再发现问题,那么损失会极其惨重,而且会丢失客户。

2:线路板测试的方法

电性能测试是对线路板的短路断路非常常见的一种方法。目前线路板厂都是使用测试机对线路板来测试。一般有飞针测试机、通用型高压测试机、专用测试架治具测试机。由于专用测试架制作成本比较高,对于样品或者小批量,一般采用飞针测试机。线路密集度不是很高的小批量一般用通用型高压测试机,大批量就采用专用测试架治具测试机。

切片测试是对线路板的横截面在金相显微镜下查看线路板是否符合要求。对于同一批次的线路板制作过程中,提取一些样本做切片,在显微镜下查看孔壁的铜层厚度、密度、以及附着情况,就能判读出电镀的药水浓度、电镀的电流等一系列线路板工艺参数的问题。

3:线路板测试结果分类及改善对策

线路板短路和短路是线路板生产过程中最常见的问题。由于线路板的制作工序多,造成线路板短路断路的原因也非常多。通过工序中德测试,我们可以有针对性的进行调整,以减少报废,提升线路板品质。比如说,蚀刻机的喷淋嘴部分堵塞,就会造成某区域的线路板蚀刻不净,自然就出现短路。再比如说线路菲林刮伤,在图形转移中,刮伤的菲林的图文就会翻晒到线路板上造成同一位置批量性断路。

线路板孔内壁上的铜层厚度不够,在客户SMT焊接时,无法抵御高温带来的热冲击。结果就是过孔开路?突Ш附雍玫牡缏钒迦绻鱿直ǚ,损失是非常巨大的。

 

(1)电路板小知识问答:

问:为何化镍浸金(ENIG )电路板表面处理如此普遍?有何优缺点?
:电路板早期化镍浸金的发展是搭配表面贴装零件而来,当传统喷锡制程无法满足高密度组装需求时,使用这种表面处理可以做出高平整度的电路板产品。自从携带式电子产品普及后,这种金属处理因为具有耐久不氧化的优势,使得需要按键的电路板几乎都采用这种金属处理。
对于某些高密度需要多次组装的产品而言,如果使用这种金属处理可以承受比较多次的回焊作业,这对于愈来愈复杂的电子产品设计结构而言是必要的特性。
相较于其他金属表面处理如:化锡、化银等,这种处理相对比较稳定、弹性大,而且在焊锡的润湿性方面也表现比较好。基于以上这些理由,业者广泛的在各个领域使用这类金属表面处理。
—般的化学镍处理厚度水平约120-240uin ( 3-6um ),是直接斯锻在锔面上,紧接着会进行一道薄层(2-4uin)浸金处理层。镍处理是要阻止金扩散至铜金属内而产生的特性变异,浸金的主要功能是为了保护镍避免在贮存期间气乂匕。
化镍浸金可以产出良好平整度的表面,这种处理可以进行焊接也可以用于特定的打线,同时它也是理想的接触式切换器组装表面。它有优异的焊锡润湿能力,金会很快的融入融熔焊锡,留下新鲜的镍面来形成焊接点。融入焊锡中的金量是微不足道的,也不会使焊点产生脆化的问题,镍与锡会产生锡/镍介金属接点。
这种金属处理固然有不少优点,但是相对也有一些特定的限制与弱点。化镍槽操作在82-88度浸泡时间常超过15分钟,材料兼容性是这种制程比较麻烦的地方。而高温容易让有机物溶出,这也容易让药水的活性降低比较困扰。
另外在进行浸金处理时,过度浸泡或镍层处理不理想,有可能会造成底部镍层的腐蚀。腐蚀过度会影响镍面的功能性,严重的时候会产生恶名昭彰的黑垫(Black Pad )缺陷。虽然多数电路板厂都知道这些问题,但是在没有比较恰当的替代技术前,多数携带型电子产品的设计者仍然沿用这种金属表面处理。所不同的是,相当多电路板上有CSP类构装零件的产品,业者都会要求将局部区域进行OSP处理来规避黑垫的问题。

 

(2)电路板小知识问答:

问:免清洁组装产品的信赖度与清洗组装有何不同?如何验证? 
答:电路板免洗制程的最大顾忌,就是组装是否有良好的信赖度。但是在讨论信赖度前,比较重要的应该是先讨论组装后残留物的化学特性。残留的化学特性决定了采用的测试方法,同时也会影响期待的结果为何。测试零件最容易面对的是组装锡膏残留、波焊助焊剂、重工助焊剂及它们相互间的界面,状况可参考后表。

如果免洗材料没有完全活化,未反应的活化剂留下来会导致腐蚀。材料间交互作用是重要的,因为两种材料独立存在可能是安全的,但是当混合后处于高温高湿或是被施加偏压的时候有可能会导致漏电、腐蚀或是树枝状的迁移现象发生。组装后比较容易测试到的物质状态有:电路板或零件上的离子污染、铅与锡金属盐类、电路板及零件被升温到回焊温度所释出的有机物副产品等等。
有三个对免洗制程认证的信赖度测试会被执行,它们是表面绝缘电阻测试(SIR )、离子污染测试以及高加速性应力测试(HAST)。另外产品特定的信赖度认证测试,可以依据最终组装产品所需要适应的任何环境可能产生的影响进行测试。当然还有其他方法可以用来侦测残留(例如:离子色层分析、高效率液体色层分析等),但是多数都不适合生产的环境,因为它们设置昂贵同时需要训练良好的人员去操作与解读资料。
测量免洗制程的表面绝缘电阻,或许是最有效而广泛使用的测试方法,可以判定组装上的残留安全与否,比较被接受的测试程序呈现在IPC-TM-650的2.63,它对于用在制程材料间相互作用的评估特别的重要。某些案例,会发生锡膏助焊剂、波焊助焊剂、重工助焊剂以及特定类型的止焊漆间不兼容的问题。
这些测试是使用要测试的材料涂布到IPC B-25枢状线路上,经过正常的操作程序处理,测量在提升温度与湿度控制环境下的漏电状况。一般用来测试的状态为,85°C、85%相对湿度以及40°C、95%相对湿度。比较重要的是选择一组状态并稳地的作业,基本上非常难以比较不同温度与湿度状态下产生的结果关系。如果设计枢型线路在边料区域,绝缘电阻测试可以用来监控制程的表现。
离子污染的测试可以经由溶剂的粹。ɡ纾何⑴纺罚ī杕egamete「)机、离子分析仪或是其它的类似设备),用来监控有机的酸助焊剂清洁的有效幸。每一个这类测试设备所使用的方法都有点类似,它们依靠溶解及分解任何仍然存在的助焊剂残留到醇与水的溶液中,监看溶液的导电性来估算污染的程度。
可惜的是许多免洗材料并不会顺利的溶解到醇与水的溶液中,这样设被就难以有效的侦测它们。这个方法可以用在进料检验的监控方面(例如:用来评估止焊漆的稳定性)以及免洗制程的基本表现,但是没有办法实质的确认一件组装以经是达到可接受的清洁度。
评估残留物对信赖度的影响,也会采用HAST测试,这包含涂布要测试的助焊剂材料在SOT-23元件及测试电路板上,电路板经过正常的处理程序,之后电路板会曝露在85°C、85%相对湿度的环境下,施加一个逆向偏压20-V持续1000小时。这个方法对于离子残留相当敏感,特别是氯及溴类的物质,因为部分的助焊剂配方宣称为免洗,但是实际上包含小量的氯活化剂,这个测试对于长期的表现影响侦测特别有用。

 

(3)电路板小知识问答:

 问:电路板焊接为何会发生锡柱? 
答:电路板焊接发生的锡柱,是指焊料的填充有突起如柱子状的焊锡缺陷。锡柱会因烙锡或浸锡而发生,特别是浸锡比较容易发生在印刷电路板组装时,同时也容易发生架桥这类的问题,这些都必须严格的防止。
电路板锡柱发生的主要原因如下:
焊锡温度不适当(锡热容量不足、锡浴温度过低)
浸锡时间不适当(输送带速度不适当)
锡槽有不纯物混入
助焊剂不适当(活性不足)
浸锡发生锡柱,比较可能是因为电路板前进速度、融熔锡表面张力变大等因素所致。当电路极通过听it锡漕面,电路板的前进速度愈大锡也愈容易被切削,相对地锡柱就容易发生。融熔的锡表面张力越小,焊锡的填充量也会变小,锡柱就不容易发生。
一般比较常见的锡柱防止应对方案如下:
电路板的前进速度变大
融熔焊料的表面张力变。ㄖ讣粱钚、焊锡温度管理)
相对于融熔焊料面,电路板的进入角度调整如果能够恰当调整这些状态,确实有机会可以降低锡柱发生的比例,但也有可能因此产
生其他缺点。电路板速度快,也可能会让焊料的填充发生问题及不沾锡。表面张力过小,可能导致锡量过少、锡脱落等问题。角度调整有可能产生焊料填充过少,或者也可能导致焊锡流失等问题。
因此防止锡柱的发生与防止其他缺点一样,新的电路板经过应该要经过适当试验找出条件后再依此设定进行生产,这方面对于维持良好质量相当重要。

 

(4)电路板小知识问答:

问:阵列零件组装电路板焊点锡矍不足可能的原因为何?要如何改善? 
答:如果电路板焊点的焊料量不足会影响结构强度,最常见的原因是印刷锡膏量不充足。左下图所示,为锡量不足与正常BGA焊点比较。右下图是单点锡量不足产生的焊接不良,右边虽然是比较难以控制的CBGA类构装,但是因为锡量控制得宜焊点的轮廓线完整良好。

焊点锡量不足也可能由灯蕊虹吸现象所引起,例如:BGA的焊料由于毛细管效应流到通孔内,这有可能是因为零件未对准或锡膏流失引起。为了降低这种风险,电路板设计者会要求进行通孔塞孔的作业以降低风险。有时候为了补偿设计的缺点,会使用较厚的钢版和较大开口进行锡膏印刷,在焊垫区域印上更多的锡膏。另外一种解决方法,是采用微孔技术代替通孔设计,进而减少呑锡(Solde「Swallowing )的现象。
另外一种产生不饱满焊点的因素是共平面性差,虽然有时候锡膏涂布量正确但是与电路板的间隙太大也会出现连结不良,这种现象尤其是在CBGA上较为常见。右图所示,为典型共平面性差产生的不饱满焊点。

依据经验这些问题可以经由以下途径,来减少焊锡不足或其它因素所产生的不饱满焊点问题:
涂布足够的锡膏量在焊垫上
通孔进行塞孔或覆盖止焊漆作业
重工阶段避免损坏止焊漆
印刷锡膏时对位应该要准确
BGA贴片时对位正确
重工阶段正确的操作零件
保持电路板的高共平面性,如:重工时进行适当的预热
改进电路板的设计,降低呑锡的机会

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