印制电路板故障排除方法12-6-1

印制电路板故障排除方法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120-1400C2-4小时（根据板厚、尺寸、数量等加以选择）。（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）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。(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(1)从工艺上采取措施，尽量减少或降低机械脂与玻璃纤维的分离而成白斑。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。“巧妙布局”PCB板一.元件排列规则1).在通常条件下,所有的元件均应布置在印制电路的同一面上，只有在顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴IC等放在底层。2).在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，输入和输出元件尽量远离。3).某元器件或导线之间可能存在较高的电位差，应加大它们的距离，以免因放电、击穿而引起意外短路。4).带高电压的元件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。5).位于板边缘的元件，离板边缘至少有2个板厚的距离6).元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。二.按照信号走向布局原则1).通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置，以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。2).元件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。三.防止电磁干扰1).对辐射电磁场较强的元件，以及对电磁感应较灵敏的元件，应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽，元件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。2).尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。3).对于会产生磁场的元件，如变压器、扬声器、电感等，布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割，相邻元件磁场方向应相互垂直，减少彼此之间的耦合。4).对干扰源进行屏蔽，屏蔽罩应有良好的接地。5).在高频工作的电路，要考虑元件之间的分布参数的影响。四.抑制热干扰1).对于发热元件，应优先安排在利于散热的位置，必要时可以单独设置散热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元件的影响。2).一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件，要布置在容易散热的地方，并与其它元件隔开一定距离。3).热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域，以免受到其它发热功当量元件影响，引起误动作。4).双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。五.可调元件的布局对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求，若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应；若是机内调节，则应放置在印制电路板于调节的地方。优秀的PCB文件注意事项龙人专业从事PCB抄板数十年，打造一支精湛的技术团队，颇具丰富经验。对于专业的PCB文件也有自己独到的一套见解。对于优秀的PCB文件，龙人认为要从以下六个方面入手。下面一一道来。1制作要求对于板材、板厚、铜厚、工艺、阻焊、字符颜色等要求清晰。以上要求是制作一个板子的基础，因此工程师必须写清晰。每个文件的技术要求都写得很清晰，哪怕就是平时我们认为最正常的用绿色阻焊油墨白色字符都写在技术要求有体现，而有些客户则是能免则免，什么都不写，就发给厂家打样生产，特别是有些厂家有些特别的要求都没有写出来，导致厂家在收到邮件之后，第一件事情就是要咨询这方面的要求，或者有些厂家最后做出来的不符要求。2钻孔方面的设计最直接也是最大的问题，就是最小孔径的设计，一般板内的最小孔径都是过孔的孔径，这个是直接体现在成本上的，有些板的过孔明明可以设计为0.50MM的孔，即只放0.30MM，这样成本就直接大幅上升，厂家成本高了，就会提高报价；另外就是过孔太多，有些DVD以及数码相框上面的过孔真的是整板都放满了，动不动就1000多孔，做过太多这方面的板，认为正常应该在500-600孔，当然有人会说过孔多对板子的信号导通方面，以及散热方面有好处，这就要取一个平衡，在控制这些方面的同时还要不会导致成本上升。举个例子：我们公司有个客户是深圳做DVD的，量很大，在最开始合作的时候也是以上这种情况，后来成本对双方来说，实在是个大问题，经过与R&D沟通，将过孔的孔径尽量加大，删除大铜皮上的部分过孔，像主IC中间的散热孔用4个3.00MM的孔代替，这样一来,钻孔的费用就降低了，一平方就可以降几十块钱的钻孔费，对于双方来说达到了双赢；另外就是一些槽孔，比如说1.00MMX1.20MM的超短槽孔，对于厂家来说，真的是非常之难做，第一很难控制公差，第二钻也来的槽也不是直的，有些弯曲，以前我们也做过部分这样的板子，结果几毛钱人民币的板，由于槽孔不合格，扣款1美金/块，我们也与客户沟通过这方面的问题，后来就直接改用1.20MM的圆孔。3线路方面的设计对于线宽线距，以及开路短路等，是厂家最常见的，抛开特殊的不说，一些比较常规的板子，线宽线距当然越大越好，有些文件，一条本来可以走得直直的走线，偏偏中间非要出现几个弯，同排好几根宽大小相同走线，间距不一样，比如有些地方间距才0.10MM，有些地方则有0.20MM，R&D在布线时，就要注意这些细节方面；还有一些线路焊盘或者走线与大铜皮的距离只有0.127MM，增加了厂家处理菲林的难度，最好焊盘走线与大铜皮的距离有0.25MM以上；有些走线则距外围或V-CUT处的安全距离很小，厂家能够移还好，有些则必须一定要R&D设计好才能做，甚至有不是同一个网络的走线连在一起，而有些明明是同一个网络的，偏偏又没连，到最后厂家与R&D沟通，就发现是短路开路，然后要重新修改资料，这种情况还不在少数，有经验的工程师或许可以看得出，经验不足的则只跟着设计的文件做，结果是要么修改文件重新打样或者用刀片刮开或者飞线，对于线路有阻抗要求的板，有些R&D也不写，最后也是不符合要求。另外有些板的过孔设计在SMDPAD上，焊接时则漏锡下去。4阻焊方面的设计在阻焊方面比较易出现的问题，就在有些铜皮或者走线上要露铜这些方面。比如在铜皮上要加开阻焊窗，以利于散热，或者在一些大电流的走线上要露铜，一般这些另外增加的阻焊是放在Soldermask层，但有些R&D则另外新建一层，放在机械层上的，放在禁止布线层的，五花八门，什么都有，这还不说，还不特别说明，很难让人明白。最理想的还是放在TOPSoldermask或者BOTTOMSoldermasK层是最好的，让人最容易理解。另外就要说明IC中间的绿油桥是否要保留，最好也给予说明。5字符方面的设计字符方面最重要的就是字宽字高设计的要求，有些板这个方面也不是很好，同一种元件甚至出现几种字符大小，厂家都认为不美观，这些必须向那些主板厂家学习，一排一