PCB物性实验SOPPCB物性实验SOP全面.docx
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PCB物性实验SOPPCB物性实验SOP全面
SHPC
物性试验
版本号:
A
镇江华印电路板有限公司发布
职务
姓名
签署
日期
编者
制造工程部技术员
李峥嵘
审核
制造工程部负责人
工艺工程部负责人
生产部门负责人
品质部门负责人
批准
总经理
赵晶凯
生效期
版本
简述
制定者
20201121
A
首次编制、发行
李峥嵘
修订对照表
标题
页码
1
目的
2
范围
3
参考文件
4
术语和定义
5
职责
6
流程图
7
程序
8
记录
9
附件
1.0目的
1.1规定物理检测室开展的各检测项目的具体检测方法。
2.0适用范围
2.1适用于上海华印电路板厂的物理性能测试。
3.0职责
3.1检测员负责按本工作指示或相关指示完成要求的各项物理测试。
3.2理化室工程师负责本工作指示的修订,并审核测试结果。
3.3理化室主管检测方法的审批。
4.0内容-
4.1手册目录及测试方法(附于下页)
5.0文件优先级
当发生予盾时,则按如下优先顺序:
A.客户技术规范或PCB验收标准或(MI)
B.企业标准
C.本测试工作指示
D.国际标准(如IPC,IEC等)
6.0记录及表格
6.1按《半成品、成品物理性能测试工作指示》有关记录及表格
进行。
1、阻焊剂结合力…………………………………….P4
2、阻焊剂硬度……………………………………….P4
3、孔抗拉脱强度…………………………………….P5
4、抗剥离强度……………………………………….P6
5、耐电流…………………………………………….P7
6、耐电压…………………………………………….P8
7、热应力冲击……………………………………….P9
8、可焊性…………………………………………….P9
9、绝缘电阻………………………………………….P10
10、离子污染………………………………………….P11
11、孔壁铜厚度……………………………………….P14
12、金、镍厚度……………………………………….P16
13、阻抗……………………………………………….P17
14、切片制作及分析………………………………….P17
15、尺寸稳定性……………………………………….P24
16、翘曲度…………………………………………….P26
17、电迁移…………………………………………….P27
18、高低温热冲击…………………………………….P27
19、高低温油冲击…………………………………….P28
20、回流焊………………………………………….P29
21、湿润平衡仪………………………………………P30
一、阻焊剂结合力
1原理:
利用胶纸与绿油的粘贴力测试绿油与基板的结合程度。
2目的:
试验阻焊剂(绿油)与基板的结合程度。
参考文件:
IPC-TM-650(2.4.28.1)
3仪器:
胶纸:
3M公司600#1/2inchtape,或其他客户认可胶纸。
4方法:
4.1试样准备:
取1块待测板件。
4.2试验步骤:
热应力冲击(288℃10S1C)清洁板面→在板面1X1inch的面积上划宽度为1mm的#字形小方格,如下图所示→将胶纸贴实在划有#字形小方格的板面上→用细纱手套擦胶纸以排去胶纸下的空气→压紧后快速以与板面垂直的方向向上拉。
5评价:
观察测试后的胶带上测试物,要求绿油应无脱落。
二、阻焊剂硬度
1原理:
利用1H–6H铅笔与绿油的摩擦测试阻焊剂的硬度。
2目的:
试验绿油的硬度及耐摩擦能力
参考文件:
IPC-TM-650(2.4.27.2)
3仪器:
1H–6H铅笔(要求用专用铅笔或中华牌铅笔代替)
4方法:
4.1试样准备:
取1块待测板件。
4.2试验步骤:
从6H铅笔开始45°的角度→将铅笔向前推四分之一英寸以上→直至无划痕,记录无划痕的最后一种铅笔的H数。
5评价:
≥2H。
三、镀通孔抗拉脱强度
1原理:
将铜线焊接在孔壁铜层上,以拉力测试仪测试铜层的拉脱强度。
2目的:
试验铜层与孔壁的结合强度。
参考文件:
IPC-TM-650(2.4.21)
3仪器:
拉力测试仪。
4方法:
4.1试样准备:
取1待测板件。
4.2试验步骤
4.2.1将电烙铁温度加热至232~260℃。
4.2.2用沾有松香水的铜丝放入PTH孔内,用电烙铁加热铜丝,将铜丝焊入孔内(注意电烙铁不能接触焊盘及孔壁),待其冷却至室温,再用电烙铁加热铜线,将铜丝焊出,此为一个循环重复五个循环。
4.2.4在拉力强度仪上测其拉力L(拉速为2寸/分)。
4.2.5记录实验结果。
4.2.6计算孔(PTH如图)阴影部分面积。
4.2.7计算孔抗剥强度(拉力/孔壁面积),单位为N/mm
4L
π(D2–d2)
D=钻孔孔径
d=完成孔径
L=拉力
5评价:
抗剥强度(拉力/孔壁面积)≥5.0N/mm^2
四、线路抗剥强度
1原理:
利用拉力测试仪测试导线的抗剥强度。
2目的:
试验线路与基材的结合强度。
参考文件:
IPC-TM-650(2.4.8)条件A
3仪器:
拉力测试仪
4方法:
4.1试样准备:
取1块待测板件。
4.2试验步骤:
4.2.1选择样板上3.18mm(0.125inch)宽,长度5cm上的导线用手术刀挑起一端约1cm。
4.2.2用夹头上的红色档校准仪器。
4.2.3将板适当地放在仪器上,通过变换“PEEL”、“RELEASE”档调整夹头位置,固定并将线夹于仪器的夹上。
接通拉力计电源,按“ON”档,再按“ZERO”,通过变换“PEEL”档以2.0in/minute的速度将导线拉起至少25.4mm,记录拉力表稳定时读数。
4.2.4记录最小拉力。
4.2.6将仪器归于“OFF”档,关闭拉力表电源。
4.2.7取出样板
4.2.8计算线路抗剥强度(拉力/线宽),单位为N/mm
LM
N/mm=
WS
LM=最小拉力,WS=线宽
5评价:
抗剥强度(拉力/线宽)≥1.2N/mm
附:
高Tg板料结合力测试方法:
样本置于288±5℃的锡炉漂锡10+1/-0seconds。
冷却后重复4.2.1~4.2.7的测试步骤。
评估:
高Tg板料热应力后线路剥离强要求:
1.大于0.8N/mm(板厚<0.5mm)
2.大于1.05N/mm(板厚≥0.5mm)
五、耐电流
1原理:
通入设定电流,试验板件在规定时间内是否开路。
2目的:
试验板件的耐电流性能。
3仪器:
耐电流测试仪
参考文件:
IPC-TM-650(2.5.3)
4内容
4.1试样准备:
取1块待测板件。
4.2试验步骤:
4.2.1开电源开关。
4.2.2按住“limit”键不放,调节“Current”键使电流显示10A。
4.2.3将两电笔接触于孔两边,按“output”键,过1分钟后完成测试。
4.2.4关电源。
5评价:
10A60s无开路。
六、耐高压
1原理:
给板件加上设定电压,试验板件在规定时间内是否无火花、无击穿。
2目的:
试验板件的耐电压性能。
参考文件:
IPC-TM-650(2.5.7)
3仪器:
耐压测试仪。
4内容:
4.1试样准备:
取一块待测板件。
4.2试验步骤:
4.2.1开机按“POWER”。
4.2.2将“TESTVOLTAG”键设定在“DC2.5KV”档。
4.2.3将“CURRENT”档漏电保护设定为0.5mA。
4.2.4将“TIME”档时间设定为30S。
4.2.5在两探针开路的情况下,按“START”,调节“VOCTAG”键,间距>5mil(0.125mm)设定测试电压“1.00KV”。
间距≤5mil(0.125mm)设定测试电压“0.5KV”。
4.2.6将两探针分别接于待测两线路两端,注意防止短路。
4.2.7按“START”进行测试。
4.2.8测试结束后会自动显示显示“PASS”或“FAIL”,确定测试结果。
5评价:
线间无火花无击穿
七.热应力冲击
1原理:
将板件浸入恒温锡炉,在规定时间内看是否分层。
2目的:
试验板件耐热冲击能力。
参考文件:
IPC-TM-650(2.6.8)条件A
3仪器:
恒温锡炉。
4方法:
4.1试样准备:
取1块待测板件(半成品需蚀去铜箔),用冲床冲出50mm×50mm的试样,置于烘箱,在121℃~149℃的温度下至少烘6H后在干燥器内自然冷却至室温。
4.2试验步骤:
4.2.1将锡槽温度设定于288℃,打开电源。
4.2.2待温度升至288±5℃时,将试样涂上松香,用夹子夹住试样渗入锡槽中,深度约19mm±6.4mm,时间10S。
4.2.3将样本冷却至室温后洗净,在百倍镜下观察其外观;
5评价:
不得有分层、爆板(孔)、白斑、绿油剥离、树脂软化、烧焦、织纹显露等缺陷。
八.可焊性
1原理:
将试样浸入锡槽,通过孔润湿程度检测可焊性。
2目的:
试验板件的可焊性。
参考文件:
IPC-TM-6502.4.14.1/ANSI/J-STD-003
3仪器:
恒温锡炉。
4内容:
4.1试样准备:
取1块待测板件,用冲床冲出50mm×50mm的试样,置于烘箱,在105±5℃条件下烘1+1/-0H,自然冷却至室温。
4.2试验步骤:
4.2.1将锡槽温度设定于245℃,打开电源。
4.2.2待温度升至245℃±5℃后,将试样涂上松香,用夹子夹住试样,仿照波峰焊让试样与锡槽表面接触,深度约2mm,时间4S。
4.2.3锡料更换时间:
1次/2周。
5评价:
金属化孔只许有10%的孔半浸润,不得有不浸润或吹汽。
九、高电阻(绝缘电阻)的测试方法
1原理:
应用高阻仪检测板件电阻。
2目的:
检验阻焊剂的印制质量,验证板件绝缘性满足要求。
参考文件:
IPC-TM-650(2.5.11)
3仪器:
高阻仪。
4内容:
4.1试样准备:
试验板件为生产工艺加工的印制板或多层板在层压前的单片板。
试样应清洁、无指纹、灰尘等任何沾污,并在正常试验大气条件下放置24小时以上。
4.2试验条件:
温度:
20205℃;相对湿度:
<75%;气压:
86-106Kpa。
4.3试验电压:
导线间距小于1mm,10V,100V;
导线间距大于1mm,250V,500V,1000V。
4.4选择超高阻测试仪,其操作步骤如下:
a.按“power”键;
b.RANGE栏调至×108;
c.VOLTAGE调至导线间距所对应的电压;
d.插入探针。
(分别插到两导线两端,保证不短路);
e.按“CHARGE”键,等待8秒开始测试;
5.0评价:
常态下绝缘电阻应大于1.0×1011Ω。
温湿处理后应不降低一个数量级。
一十、离子污染测试
1原理:
利用板件浸入标准溶液后其表面离子溶解在溶液中,引起溶液电阻变化来计算板表面离子含量。
2目的:
检查线路板的污染程度,保证绝缘电阻等满足电气要求。
参考文件:
IPC-TM-650(2.3.25)
3仪器:
离子污染测试仪,型号:
Alpha公司600R
4内容:
4.1试样准备:
取一待测板件。
4.2选用600R型测试仪操作步骤:
4.2.1打开稳压器电源
4.2.2按“POWER”键,按“CIEAN/FILL”键,待测试室溶液上升至整室的3/4体积时,按“CIEAN/FILL”键,待溶液停止波动时,用比重计测试溶液的比重
4.2.3按“TEST”键
4.2.4按“YES”键
4.2.5输入测试液的比重(注意:
输入格式EXMPLE提示输入,输错可按“ERASE”键,使光标依至错误处,然后重新输入)
4.2.6按“ENTER”键
4.2.7输入温度(用华氏温度输入)
4.2.8按“ENTER”键。
显示溶液含量为75%±3可进行测试,否则需调整测试溶液,太低须加入异丙醇,太高须加入蒸馏水直至符合要求。
4.2.9按“ENTER”键
4.2.10按“NO”键
4.2.11按“1”键
4.2.12按“ENTER”键
4.2.13按“YES”键
4.2.14按“NO”键
4.2.15输入用户编码(一般可按生产编号输入)
4.2.16按“ENTER”键
4.2.17按“NO”键
4.2.18按“NO”键
4.2.19输入样本的长度(单位英寸)
4.2.2020ENTER”键
4.2.21输入样本的长度(单位英寸)
4.2.22按“ENTER”键
4.2.23按“ENTER”键
4.2.24按“CLEAN/FILL”或“DRAIN”键调节测试室溶液的高度,使溶液刚好没过样本
4.2.25按“ENTER”键
4.2.26输入溶液的体积(以ml为单位)
4.2.27按“ENTER”键
4.2.28把样本放入测试液,并加上盖子
4.2.29按“TEST”键,待测试完成后
4.2.30移出样品,盖回盖子
4.2.31按“ENTER”键
4.2.32按“CLEAN/FILL”键
4.2.33按“ENTER”键
4.2.34出现“CIEANCOMPLETERESETCIEANBUTTONPRESSENTERKEY”字样时
4.2.35按“CIEAN”键
4.2.36按“ENTER”键
4.2.37按“NO”键
4.2.38按“DRATN”键
4.2.39待溶液全部流回底座水池时,再按“DRAIN”键
4.2.40按“POWER”键
4.2.41清洁仪器及周围环境
5.0评价:
离子浓度≤1.0ugNaCl/inch2
十一、孔壁铜厚
1原理:
通过检测孔壁电阻测出孔壁铜厚。
2目的:
检验镀铜厚度。
3仪器:
孔电阻测试仪CMI-700型。
4方法:
铜厚测厚仪(CMI-700)操作指示
4.1功能:
适用于板件表面铜厚以及金属化孔铜镀层厚度的测量。
4.2原理:
采用微电阻法,通过电阻测量结果转换为铜层厚度。
本机器设两块功能模块:
BMX模块、EMX模块及MRX模块,MRX模块即为微电阻模块,共配备三种探头,分别为表面探头、TRP探头和ETP探头。
其中,表面探头用于测量表面铜厚,TRP探头和ETP探头用于测量孔壁铜厚。
4.3操作指引:
4.3.1开机:
打开电源开关,按“bypass”,进入系统选项,按MRX键进入MRX模块界面。
4.3.2测量
4.3.2.1根据需要测试的项目,从校准文档目录中选择需要测试的探头,如SRP-1、TRP、ETP。
4.3.2.2选“测量”,按回车,选择校准文档,按回车进入测量界面。
4.3.2.3选“自动、手动、扫描或连续模式,按回车确认。
4.3.2.4选显示模式:
图表或数据,按回车确认。
4.3.2.5将探头放在待测样品上并按紧探头,按“GO”进行测量,松开探头。
4.3.3建立校准文档,要测量数据,必须根据不同条件建立校准文档。
4.3.3.1关于表面探头(SRP-1)→“new”进入文档设置选项→输入文档编号→输入文档名称→输入文档标示→选“单位”→选精确到小数点几位→选每个读数的测量次数→选每个标准的测量次数→选数据高限→选数据低限→选最多储存数据→选统计组大小→选是否清屏→选数据加减补偿→选数据乘法补偿
4.3.3.2所有选择后,系统会提示校准标准块。
将探头取出并放在标准块上,按紧后按GO。
当显示“输入厚度”后,松开探头并输入标准块的厚度数据。
重复以上操作测第二块标准块,校准完成。
4.3.3.3关于TRP探头:
→按“new”进入文档设置选项→输入文档编号→输入文档名称→输入文档标示→选“单位”→选精确到小数点几位→选每个读数的测量次数→选每个标准的测量次数→选数据高限→选数据低限→选孔模式:
固定尺寸或自动尺寸→选板件厚度→选孔大小:
输入孔径大小(相对于固定尺寸模式)→选孔径范围:
微孔或标准孔→选最多储存数据→选统计组大小→选是否清屏→选数据加减补偿→选数据乘法补偿→选是否多层板
4.3.3.4所有选择后,校准文档完成。
4.3.3.5关于ETP:
→按“new”进入文档设置选项→输入文档编号→输入文档名称→输入文档标示→选“单位”→选精确到小数点几位→选每个读数的测量次数→选每个标准的测量次数→选数据高限→选数据低限→选板件厚度→选铜箔厚度→选是否蚀刻→选最多储存数据→选统计组大小→选是否清屏→选数据加减补偿→选数据乘法补偿
4.3.3.6所有选择后,校准文档完成。
十二、金、镍厚度测试
1原理:
利用X光测厚仪检测板件金、镍厚度。
2目的:
控制沉金、镍厚度。
3仪器:
CMI公司X光测厚仪。
4内容:
4.1试样准备:
取一待测板件。
4.2测试步骤
4.2.1开机:
先打开打印机和显示器电源,再打开X光机和主机电源。
4.2.2输入操作密码。
4.2.3等待升流至中下角“GO”显示为绿色。
4.2.4按“波谱校准”
4.2.5将银标准样放在校准器光标上,先对准Cu-Ag标准片,聚焦按GO健测量,测量结束后再对准Ag标准片,按GO键测量。
测量结束后如显示“波谱校准成功”方可继续下一步操作。
4.2.6按“测量”,选应用档案中所需测试程序,[如:
Au-Ni-Cu(0.3mm)]。
4.2.7测量。
4.2.8注意事项:
先测金镍标准片,检查测量值与标准值的偏差是否超过5%,如5%以内,则可测试生产板,如超过5%则通过QE工程师重新校正。
测板,将所测区域放在校准器光标上,聚焦按GO测量。
为保证测试精度,每次测量都要先对焦,并且被测量面积应大于1X2mm。
完成测量后,关机次序与开机相反。
十三、阻抗测试
1原理:
利用阻抗测试机进行检测。
2目的:
检验板件的阻抗性能。
3仪器:
POLAR公司CITS500S型阻抗测试机
参考文件:
IPC-TM-650(2.5.5.7)
4内容:
4.1试样准备:
取一待测板件。
4.2试验步骤:
4.2.1按下测试机的测试开关
4.2.2双击桌面上的“CITS500S”快捷方式图标,进入测试软件。
4.2.3插上与被测阻抗值相符的测试笔,差动阻抗需用差动测试笔。
4.2.4戴上防静电环套,调出标准块测试程序,进行测试,若测试不合格则由QE工程师检查、校正。
4.2.5测试合格后,选择“file”中“New”,或打开现有文件并进行“编辑”,输入或修改测试的参数,如“Impedance”、“Tolerance”等。
4.2.6测试生产板。
4.2.7打印测试结果。
十四、切片制作及分析
1原理:
利用树脂加热熔融后再固化。
2目的:
用于显微镜观察及照相。
参考文件:
A.客户技术规范或标准
B.IPC-TM-650/IPC-A-600
3仪器:
热压固化仪、磨片机。
4内容:
4.1试样准备:
取一待测板件,用切割机取出样品。
4.2试验步骤:
4.2.1切片制作:
A.热压法:
用切割机取出样品→用夹子夹好样品→称出12克树脂粉→把样品放入固化仪中→把树脂粉倒入固化仪→按“▼”键式样品降到样品室底部→旋紧上盖→
选择相对应的程序→待程序执行完毕→打开上盖→按“▲”键使样品升起,取出样品→切片打磨,由粗到细,直到要观察的地方→用微蚀剂微蚀30秒左右→显微镜观察照相。
B.常规灌胶法:
样品准备
B.1从PCB板上或测试样板上移取要求的测试样品,相邻的样品移取区间的间隙须不小2毫米。
每个测试样品的切片里须至少有3个最小孔径的镀通孔。
B.2将样品用240#粗砂纸研磨至离最后抛光大约1毫米以内的位置,除去板边披锋,并用水或异丙醇或乙醇清洗样品。
B.3将样品制作成样本
B.3.1垂直切片用胶纸固定或用样片夹夹住放于模具上。
B.3.2平行切片:
将样片平行放置于底,然后注胶。
B.3.3角度切片:
将样片用样片夹夹住与底面成一定角度(如30°或45°),并记下此角度值。
B.3.4样品观察表面需面向固模表面。
B.3.5试剂准备:
取适量压克力粉,加入硬化剂,搅拌均匀,比例根据不同原材配制,一般为2:
1(压克力粉:
硬化剂)。
B.3.6从固定模的一边小心地注入压克力胶,确保通孔内注满胶体。
如果必要,使用真空泵以让孔内注满胶体。
B.3.7让样品培养一段时间,并从环形模具上取下硬化的样品。
样品的最低质量表现为:
-样品与压克力胶之间没有间隙
-镀通孔内允满胶体
-切片内无气泡
B.4研磨和抛光
B.4.1在240#砂纸上粗磨,研磨程度不得超过镀通孔孔壁边沿。
B.4.2按顺序用400#、600#、800#和12020砂纸及大量的水流幼磨样品至镀通孔的中心,最后阶段用12020砂纸研磨切片时,研磨方向应顺着通孔的轴向中心线。
幼磨阶段砂轮的转速为300转/分钟。
连续研磨时,每换一次不同规格的砂纸,须将样品旋转90°,研磨时间相应增为上一次研磨时间的2~3倍,以移去上步骤研磨产生的擦花。
B.4.3使用软布和抛光粉抛光样品。
抛光之后,用显微镜检查样品以证实去除所有擦花。
B.4.5用中性温和的皂液或溶液冲洗样品,并风干。
B.4.6检查样品,如有必要,须从0.05微米氧化铝抛光开始重新抛光,直到:
B.4.6.1擦花大小不比最终抛光产生的擦花大。
B.4.6.2通孔的电镀铜或基材上无污迹/氧化。
B.4.6.3样品的高低设与造模料一致。
B.4.6.4微切片的水平面应与孔中心线在同一平面上,测量孔径应在标称值±10%的范围内。
如果研磨深度不够,则须进行另外的重磨和抛光。
B.4.7用微蚀液蚀样品30秒钟,如有必要可再蚀30秒,以显示电镀层分界面。
或参考客户的要求不对样品进行微蚀。
微蚀药水制作法:
浓氨水25ML+纯水25ml+30%双氧水3滴,封闭5分钟后才可使用。
B.4.8用自来水或DI水冲洗样品以去除微蚀剂。
B.4.9用溶液冲洗并风干。
如客户无特别要求一般作垂直切片。
激光盲孔切片在制作前应测量其实际孔径或开窗尺寸,以保证后续研磨时能正确地达到半孔。
4.2.2NIKON金相显微镜
4.2.2.1明视野观察
1按变压器开关接通电源
2放样品
3将要用的物镜放入光路
4调节合适的亮度(旋至2/3处)
5观察(可选择使用目镜放大器)
4.2.2.2照相
接通照相机电源→用鼠标双击“Axiovision”图标进入Axiovision程序
按工具栏中摄影机图标→调焦、调暴光量至图象最清晰→选择与物镜相匹配的比例尺→单击照相机图标→关闭摄影机→选取工具栏中的测量工具、进行测量
记录结果或打印结果→关闭照相机电源→旋转光路转换杆→调节显微镜物镜亮度至最小→关闭电源
4.3金相切片测量方法
精密