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PCB板微切片制作出现孔断原因分析

(2015-12-10 16:08:25)
标签:

pcba

pcb设计

  孔壁上破洞(Void)太多,造成部份孔断或整圈性(Circumferential)孔断。其成因大体上可分为两类:其一是刚开始局部孔壁就没镀上,是属先天不良的病胎,或幼年照顾不周的小儿麻痹。其次是二次铜后的金属阻剂(锡铅镀层或纯锡镀层)在孔壁上没镀好,经蚀刻液的强力冲刷后,造成孔铜又被咬断的后天意外出事。此时要小心从200X以上的切片画面中检视其断孔的真正原因,方能对症下药解除痛苦,而不致庸医误诊愈错愈凶。

  孔壁深处局部镀不上铜层的原因很多,先谈PTH化学铜的PCB板子,孔壁没有化学铜的地方,当然电镀铜也就不容易上去。恁良心说要发生这种整圈化学铜都缺席的场面还真不多见,顶多只是破洞太多千疮百孔而已。但对各种"直接电镀"(DP)而言,整圈不上铜(宽度不一样)的案例并不少见,甚至可以说是稀松平常。主要原因就是化学铜层的导电度远优于各种DP。不管生意人如何说的天花乱坠,化学铜品质可靠管理容易,最受业者长久使用总是不争的事实。部份业者的化学铜被DP换掉,那是因为环保与工安的因素,可谓"非战之罪"。至于"后天意外"则问题比较单纯,只要追究"金属阻剂"的电镀情况即可。

    1、先天不良
    由于"直接电镀"(DP)的商业制程甚多,很难用简单的说法涵盖其故障原因,只有在供应商的认真参与下,就其全流程的每一站详细追究,才可能找出镀不上的真正原因。其中有一重要因素,就是纵横比(Aspect Ratio)A/R愈高(5:1以上)时,深孔中央之死角就愈不容易镀上酸性电镀铜层(水平镀铜又当别论)。原因不外DP的导电不良,深孔质量传输不易,电镀铜本身的电流分布太差,铜离子脓度不足,铜离子补给困难等,都难辞其咎。

    企业为了环保与工安,放弃被洋人炒成恶名的化学铜,其关怀社会之考量当然值得钦佩。不过行动之前还应记取前人的教训,至少应妥备"水平PTH"与"水平电镀铜"等生产线,才能应付源源而来且愈来愈多的小孔深孔,甚至盲孔埋孔。否则误上贼盘事后聪明就太晚了。

  一、先天孔壁导电不良,铜厚愈往孔中央就会愈细愈薄,终于消失无踪只见基材,此等凄惨案例实在太多,特列举一些证据如上四图以供参考。
  二、先天导电不良的孔铜壁,只出现局部上不去的孔破,与上述"趋势性"愈走愈薄的灾情并不相同。从高倍画面上可看出,此等独立孔破断口处的电镀铜层,的确很努力想要把局部不导电的"死地"镀满,故铜层断点的边缘都有一种想要向外延伸的欲望,形成如怀孕般鼓涨突出的"外弧"或"凸弧"。特徵非常明显,一看就懂。

  2、后天意外
    镀的好好的孔铜由于金属阻剂差劲(如太薄或支离破碎),罩不住蚀刻液之下又被冤枉的咬断。此等断口会呈现下陷缩回式的"内弧"或"凹弧",或平直与稍斜的截面,这也是证据苈苈根本不需废话。上图甚至可看到阻剂不良而局部孔壁被咬,尚未被咬断的珍贵画面。(将另阅专栏再详论之)。

  以上三种完全不同原因的断孔,必须切片制做精采、画面晶莹剔透,才不致出现"官大学问大""老资格说话"的历史包袱与心理压力。

    有人会问,从相片上如何分辨化学铜通孔与DP通孔答案很简单,玻璃纱束有"灯芯效应"(Wicking)者一定是化学铜孔,灯芯效应较少甚至完全不出现的就是DP。黑孔法与黑影法就几乎全无Wicking。

    总而言之,必须自己动手做印象才会深,也才是活的学问。道德涂说随便问来的永远都是轻飘飘不够扎实。多数人都属此等雾中看花莫衷一是的半个外行。

  让读者清楚见到其等通孔之未能导通,是由于"直接电度"对孔壁先天金属化的不够彻底,造成孔腔中央部份的孔壁基材导电不良,以致后续在硫酸铜镀液中,只能将铜层镀在两端,太深入就只好交了白卷。此时只应针对"直接电镀"去伤脑筋解决问题才是。

  孔壁之整圈性环状孔断,更可清楚看出其铜壁是出于后天意外被咬断。事实上这些案例几乎都是在完工板进行电性测试时所发现的(正式名称为Continuity/Isolation Testing;一般俗称的Open/Short Test并不太正确),读者们可清楚看到孔口铜壁转角处,被探针强力压迫而变形的痕迹。

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