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1、IPCA600F2、0外部可观测特性引言本节叙述了从板面上可观察到的各种特性,其中既有印制线路板外部的特性,也有其内部的特性,但却都可从板面上观察到,这些特性如下:表面缺陷:如毛刺、缺口、划痕、凹槽、纤维划伤、露织物与空洞等。表面下缺陷:如外来夹杂物、白斑/微裂纹、分层、粉红环及层压空洞。导电图形的缺陷:如附着力下降、由于缺口、针孔、划痕、表面镀层或涂覆层缺陷等引起的导线宽度与厚度的减少。孔的特性:如孔径大小、对位不准、外来夹杂物及镀层或涂覆层的缺陷。标识异常:包括位置、大小、可读性及准确度等方面。表面阻焊涂覆层的缺陷:如对位不准、起泡、气泡、分层、附着力、外伤及厚度偏差。尺寸特性:包括印制板

2、尺寸及厚度、孔径及图形精度、导线宽度及间距、重合度及环宽。2、1板边缘沿着板边缘的诸如毛刺、缺口或晕圈等缺陷,只要它们不超过下列要求,就应接收。2、1、1毛刺毛刺表现为不规则的水块状或团状凸出于表面,它就是机加工的结果,比如钻孔或割槽。2、1、2、1非金属毛刺理想状况1、2、3级边缘状况光滑,无毛刺接收状况1、2、3级边缘状况粗糙但无磨损。拒收状况1、2、3级边缘状况磨损并有疏松的毛刺。边缘状况毛刺影响安装与功能。2、1、1、2金属毛刺理想状况1、2、3级边缘状况光滑,无毛刺接收状况1、2、3级边缘状况粗糙但无磨损。拒收状况1、2、3级边缘状况磨损并有疏松的毛刺。2、1、2缺口理想状况1、2、

3、3级边缘状况光滑,无缺口。接收状况1、2、3级边缘状况粗糙但无磨损。缺口不大于板边缘与最近导体间距的50%或2、5mm0、0984in,两者中取较小值。拒收状况1、2、3级缺口不大于板边缘与最近导体间距的50%或2、5mm0、0984in,两者中取较小值。边缘磨损。2、1、3晕圈理想状况1、2、3级无晕圈。接收状况1、2、3级 晕圈的侵入使板边缘与最近导体图形间未受影响的距离减少不超过50%或2、5mm0、0984in,两者取较小值。拒收状况1、2、3级 晕圈的侵入使板边缘与最近导体图形间未受影响的距离减少不超过50%或2、5mm0、0984in,两者中取较小值。2、2基材引言缺陷的鉴别在业界

4、中关于基板中存在的各种缺陷的鉴别就是相当混乱的,为了有助于识别这些缺陷,请参阅下列章节,它们对下述缺陷给出了精确的解释与鉴别方法,并配以定义、图解与照片。表面2、2露织物2、2、1显布纹2、2、2露纤维/纤维断裂2、2、3麻点与空洞2、2、4表面下2、3白斑2、3、1微裂纹2、3、2分层/起泡2、3、3外来夹杂物2、3、4当印制板生产者从基板商接收板材时,必须注意可能已存在的缺陷情况,这就是很重要的,因为在印制板制造中,这些缺陷会显露出来。有一些缺陷可能就是加工过程中产生的。验收标准的采用不就是任何人都能成为基板缺陷专家,因此必须制订一些非破坏性的目视标准,以帮助判定有关各种验收等级。2、2、

5、1露织物露织物:指基材表面的一种状况。即织物的纤维虽然没有断裂但没有完全被树脂覆盖。接收状况1、2、3级除有露织物的区域外,导线间的剩余间距满足最小的导线间距要求。拒收状况1、2、3级除有露织物的区域外,导线间的剩余间距小于最小的导线间距要求。2、2、2显布纹显布纹:指基材的一种表面状况,即虽然织物的纤维未断且被树脂完全覆盖,但编织图案明显。接收状况1、2、3级显布纹在所有等级中都就是可接收的,但有时会因外表相似而与露织物相混淆。该示例可能就是露织物,也可能就是显布纹。在此视图中无法区分其差别,可采用非破坏性试验(用显微镜斜照明)或显微剖切来确定。2、2、3露纤维/纤维断裂接收状况1、2、3级

6、露纤维或纤维断裂没有使导线产生桥接,并未使导线的间距低于最小要求。拒收状况露纤维或纤维断裂使导线桥接与/或使导线的间距低于最小要求。2、2、4麻点与空洞理想状况1、2、3级没有麻点与空洞接收状况1、2、3级麻点或空洞不大于0、8mm0、031in、每面受影响的总板面积小于5%。麻点或空洞没有在导体间产生桥接。拒收状况1、2、3级麻点或空洞不大于0、8mm0、031in、每面受影响的总板面积小于5%。麻点或空洞没有在导体间产生桥接。2、3基材表面下引言本节重点介绍通过村材本身与某引起阻焊层在外部就可以观察到的层压基材的表面下状况。最常见的基材表面下状况有:白斑、微裂纹、分层、起泡与外来夹杂物。这

7、些状况可在整个印制板生产过程与检验过程中发现:如:在覆金属箔基材由基材商制造后的进料评价过程中;在印制板生产商蚀刻金属箔后为多层印制板制备“内层”图形的过程中;在印制板“外”层蚀刻之后,形成所需导电图形与标识的过程中;烘干操作(如阻焊剂或元件字符)之后;热冲击之后,如在焊料熔/涂覆或可焊性测试过程中。几十年来,基材表面下现象已成为印制板工业内不容忽视的问题。在这些表面下状况中,白斑与微裂纹最受关注。白斑与微裂纹已成为两屇IPC“一流专家委员会”专家所关心的主要焦点。下面就是IPC的一流专家委员会的概述与补充说明:第一屇IPC一流专家委员会关于白斑的概述该委员会给出了对印制板基材表面与表面下现象

8、,尤其就是白斑现象的总的瞧法。IPC的印制线路板中的白斑,查询资料,作为该项研究成果于1973年发表。该委员会旨在尽可能多地搜集现有的白斑资料以及其她表面/表面下现象的资料;并规范其名称、定义(描述)、照片以及实例。我们感觉,工业界已做了充分的研究,委员会也应当为“白斑”定位。其建议如下:“根据对现有文献与研究及测试数据的全面考察发现,从美观上讲,白斑就是有缺陷的,但大多数情况下,它对成品的功能特性的影响就是微不足道的,最坏情况下也就是很小的。”说明:尽管有委员会的建议与工业数据,但仍有很多政府及业界人士强烈抵制,她们不愿接受白斑只就是一种外观上的缺陷,在大多数应用中无性能影响的瞧法。大多数公

9、司的规范说明中仍保留“无白斑”的要求。但就是当白斑或其她拒收的表面/表面下现象严重影响了其生产进度时,用户(或验收部门)就会制定接收白斑(经常就是其她表面与表面下现象)的导则。新的接收导则以导线间距减小的尺寸、百分比,以及受影响区域的面积为基础,因用户而异。随着技术的发展,尤其就是导线间距的减小,白斑及其她表面/表面下现象的影响重新成为业界关注的主国焦点。因此,成立了关于白斑的第二屇IPC一流专家委员会。第二屇IPC一流专家委员会关于白斑的概述该委员会成立于1978年,它复查了第一屇委员会的发现,向业界征求了其她的数据资料,并考察了IPC成员提供的专有验收标准。第二屇一流专家委员会得出了同样的

10、结论:白斑就是外观上的工艺标记,在大多数应用中,几乎对产品的性能无影响(高电压中应用除外)。一些政府机构与业界公司仍然反对无条件地接收白斑。因此,该委员会制定了一套由所有IPC成员一致同意的白斑/微裂纹规范。适用于印制板电子组装过程三个主要阶段的验收限制要求:层压板材料、印制板终检与印制板组装后。这些规范包括导线间距减小的百分比(不超出最小的导线间距)与基于产品级别的印制板(或组装件)每个面的白斑区的大小。这些规范作为更改单补充到IPC-A-600C的再版中。IPC-A-600修订D版中也含有此内容,只就是格式不同。说明:反对方阐明的主要内容归纳如下:绝缘电阻,包括体电阻与表面电阻几个报告与现

11、有的测试数据都表明,绝缘电阻受白斑或微裂纹的影响不明显。污染电离材料会扩散或被“抽吸”(通过大气压变化)进入白斑或微裂纹,并会导致绝缘电阻降低或阴阳极漏电细丝(CAF)的生长与短路。盐雾试验表明,这不就是一个有效的前提,大多数电离材料(例如盐)不会扩散到基材中。施加电压高压应用就是关心问题之一(尤其就是白斑或微裂纹中可能出现“放电”的情况下),与相同的无白/更为严重微裂纹区域相比,耐压程度降低了20-50%,尤其在大于20km的高空(12、43英里)。环境大多数白斑/微裂纹不会因环境测试而出现尺寸变大或数量增加。IPC-A-600修订E版就是反映表面安装器件技术需求的首次修订版。因此,区分了对

12、白斑与微裂纹的验收要求。就白斑而言,验收要求允许在表面导线间距下产生桥接。这就是基于白斑的定义与测试数据。业界用白斑的试验还从未证明过曾导致过一个性能失效。微裂纹就是构成白斑与可能相邻的导线间“互连”基材地难以受控的分离;因此,其验收要求与相类的分层与起泡的情况相同。在很长一段时间内,指导规范过于瞧重白斑现象。此外,美观已成为一个主要的验收标准。事实上,迄今为止,根据所有军方及工业的验收标准。事实下,迄今为止,根据所有军方及工业界测试发现,白斑从未导致过任何失效。IPC、业界及各种军方机构在极端严格的环境条件下,对已严重出现白斑的组装板进行了广泛的测试,并没有发现白斑增长、扩散或损伤任何组装板

13、的功能。白斑不应作为拒收的理由。白斑就是发生在玻织纤维增强的层压基材内的一种内在现象,基材内的纤维纱束在纤维交叉外相分离。“微裂纹”一词,有时用以描述互连表面出现的白斑排列情况。当白斑瞧上去就是相互连的时候,这种叫作“微裂纹”的情况就是分层的一种形式,即沿纤维/丝与树脂长度方向有分离。研究表明,所观察到的白斑现象的主要原因就是快速扩散到环氧玻璃中的湿气与元器件焊接时的温度相结合。元器件组装时的局部高温造成“接合点”(E玻璃布经线与纬线交错处)截留的湿气蒸发,并破坏环氧玻璃粘合。根据以前的经验,环氧玻璃吸收大气中的湿气,当湿气含量超过0、3%(重量比)时,会在浸焊/热风整平及/或安装焊接操作中增

14、加出现白斑现象的机会。造成白斑/微裂纹现象的原因还有:树脂的成分,层压方法、偶合剂,Tg等。过去搜集到的报告显示,白斑与微裂纹超过50%以上的间距时也不会影响硬件的可靠性。既然所有测试报告都显示白斑无害,而且没有现场失效的报告,为什么我们还如此关心白斑与微裂纹现象呢？因为,理论上瞧来就是可能的,如果100%的导线间距出现白斑,现时伴有湿气或其她杂质,那么,导线之间会出现铜迁移(绝缘电阻IR失效)。尽管上文分析了潜在的失效机理,但几乎不可能出现这样的失效(IR/电迁移)。首先,需要白斑布满两条导线间的间距。其次,印制板/组装板内需要湿气,并伴有导电的或电离的污染,例如氯化物。引言在这种情况下,一

15、个典型的工业实例就是,白斑位于2个电镀通孔之间的中央(见图1)。白斑宽0、4mm0、0157in。为了实现铜迁移,白斑必须填满2个电镀通孔之间。这当然就是很不可能。第二个实例(见图2)说明了两个表面导线之间潜在的失效机理的要求。既要求一个带正电的A导线直接跨过一个“接合点”。为使两条导线间出现穿过基材的短路,需要一条导电通路从一个导电图形穿过剩余的绝缘基材(树脂与玻丝)沿另一个导电图形的间距方向到分离处(白斑),再穿过剩余的绝缘基材(树脂与玻丝)达到第二个导电图形。要诱发一个失效,需要上述所有要素,外加两条相邻导线之间存在电位差。这种情况几乎不会发生,这大概就就是为何业界至今还未遭受因白斑对可

16、靠性带来负面影响的原因。当电子产品进行验收时,必须考虑上述的所有可能情况。白斑不必作为拒收的情况,但它宜视为工艺警示,提醒您工艺已处于失控的边缘。尽管产品不必报废,但应考虑上述各种因素,并加以纠正。2、3、1白斑白斑:白斑本身表现为基材表面下不连续的白色方块或“十字”纹,其形成通常与热应力有关。白斑就是表面下现象,在新层基材上与织物增强压层板形板制成的每种板型都曾先后发现过。由于白斑要严格的表面下现象,并作为纤维束交叉处的纤维束的分离而出现,因此,其出现的位置与相关的表面的表面导线无太大关系。接收状况1、2、3级除用于高压场合外,白斑对所有产品来说都就是可以接收的。注:白斑可从表面观察到。剖面

17、图仅供说明使用。2、3、2微裂纹微裂纹:就是层压基材内纤维丝发生分离的内部状况。微裂纹可在纤维交织处或沿纤维长度方向出现。微裂纹状况表现为基材表面下相连的白点或“十字”纹,通常与机械应力有关。当十字纹相连时,微裂纹状况就表现为如下情况:理想状况1、2、3级无微裂纹接收状况2、3级该缺陷不使导线间距低于最小导线间距值;微裂纹的区域不超过相邻导电图形之间距离的50%;没有因为重现制造过程的热测试而扩大;板边的微裂纹不会减小板边与导电图形间的最小距离;若未规定时,则为2、5mm0、0984in。接收状况1级该缺陷不使导线间距低于最小导线间距值;微裂纹区域的扩散超过导电图形间距的50%,但导电图形间无

18、桥接;没有因为重现制造制造过程的热测试而扩大;板边的微裂纹不会减小板边与导电图形间的最小距离;若未规定时,则为2、5mm0、0984in。注:白斑可以从表面观察到。剖面图仅供说明使用。2、3、3分层/起泡分层就是指出现在基材内任两层之间或一块印制板内基材与覆金属箔之间,或其它层内的分离现象。起泡就是一种局部膨胀形式的分层,表现为层压基材的任意层间或者基材与导电箔或保护性涂层间的分离。理想状况1、2、3级没有起泡或分层。接收状况2、3级受缺陷影响的面积不超过板子每面面积的1%。缺陷没有将导电图形间的间距减小到低于规定的最小间距要求。起泡或分层跨距不大于相邻导电图形之间距离的25%。经过重现制造条

19、件的热应力试验后缺陷不扩大。与板边缘的距离不小于规定的板边缘与导电图形间的最小间距,若未规定,则为2、5mm0、0984in。接收状况级受缺陷影响的面积不能超过板子每面面积的1%。起泡或分层跨距大于相邻导线间距的25%,但没有将导电图形间的间距减小到低于最小间距要求。经过重现制造条件的热应力试验后缺陷不扩大。与板边缘的距离不小于规定的板边缘与导电图形间的最小间距;若未规定,则为2、5mm0、0984in。注:所谓受影响的区域,就是由各缺陷面积的总与除以印制板的总面积来确定的。每面应单独进行测量。2、3、4外来夹杂物外来杂物就是指夹裹在绝缘材料内的金属或非金属微粒。外来夹杂物可以在基板原材料、B

20、阶段、或已制成的多层印制板中被检测出来。外来物可能就是导体也可能就是非导体,这两种情况均依据其大小及所在部位来确定就是否拒收。理想状况1、2、3级没有外来夹杂物接收状况1、2、3级夹裹在板内的半透明微粒应可接收。板内的不透明微粒能满足下列条件的应接收;a） 微粒距最近导电图形的距离不小于0、125mm0、00492inb） 微粒没有使相邻导体之间的间距减小至低于规定的最小间距。如果没有规定,则不应低于0、125mm0、004921in。微粒未影响板的电气性能。拒收状况1、2、3级影响了印制板的电气参数。夹裹在板内的不透明颗粒有以下情况时拒收;a） 微粒距最近导电图形小于0、125mm0、004

21、921in。b） 微粒使相邻导电图形间的间距减小至低于规定的最低要求。2、4、1不润湿理想状况1、2、3级没有不润湿。拒收状况1、2、3级在任何导体表面的不润湿不就是由于抗蚀剂或其它镀涂层的隔离所导致的。2、4、2半润湿理想状况1、2、3级没有半润湿。接收状况2、3级(A)在导线上与接地层或电源层上。每个焊接连接用连接盘上面积不大于5%。接收状况1级(B)在导线上与接地层或电源层上。每个焊接连接用连接盘上面积不大于15%。拒收状况1、2、3级缺陷超出上述规定。2、5镀覆孔概况2、5、1结瘤/毛刺理想状况1、2、3级没有结瘤或毛刺。接收状况1、2、3级能满足最小孔径的要求。拒收状况1、2、3不能

22、满足最小孔径的要求。2、5、2粉红环理想状况1、2、3级没有迹象表明粉红环会影响印制板的功能。过度的粉红环可将其考虑为一种工艺过程的警示,但不能作为拒收的理由。应将关心的焦点集中在层压粘结与孔的清洗与调整工艺的质量上。2、5、3铜镀层空洞理想状况1、2、3级没有空洞。接收状况3级孔内无空洞。接收状况2级孔内空洞不大于1个。含空洞的孔数不超过5%。空洞长度不超过孔长的5%。空洞的环形度不大于90。接收状况1级孔内空洞不大于1个。含空洞的孔数不超过10%。空洞长度不超过孔长的10%。空洞的环形度不大于90。拒收状况1、2、3级缺陷超过上述规定。2、5、4成品涂覆层的镀层空洞理想状况1、2、3级没有

23、空洞。接收状况3级孔内空洞不超过1个,且空洞的孔数不超过5%。空洞长度不超过孔长的5%。空洞的环形度不大于90。接收状况2级孔内空洞不超过3个。含空洞的孔数不超过5%。空洞长度不超过孔长的5%。空洞的环形度不大于90。接收状况1级孔内空洞不大于5个。含空洞的孔数不超过5%。空洞长度不超过孔长的10%。空洞的环形度不大于90。2、6、1晕圈晕圈就是一种由于机加工引起的基材表面上或表面下的碎裂或分层现象;这种缺陷通常表现为在孔的周围或其她机加工的部位呈现泛白区域,或两者同时存在的缺陷。也见2、1、3。理想状况1、2、3级没有晕圈或板边分层。接收状况1、2、3级晕圈的渗透或边缘分层造成该孔边到最近导

24、电图形间距的减小没有超过规定的50%,如没有规定,则不得大于2、5mm0、0984in。拒收状况1、2、3级孔周围或切口处的晕圈的渗透或边缘分层造成该孔边或切口到最近导电图形间距的减小超过规定的50%,如没有规定时,则大于2、5mm0、0984in,两者中取较小值。2、7、1表面镀层通则理想状况1、2、3级插头上没有麻点、针孔与表面结瘤。锡焊层或阻焊膜与插头镀层之间没有露铜与镀层交叠的区域。接收状况1、2、3级在规定的插头区内没有露出底金属的表面缺陷。焊料飞溅或铅锡镀层未发生在规定的插头区。在规定的插头区内的结瘤与金属未突出表面。麻点、凹坑,或凹陷处的最长边不超过0、15mm0、00591in

25、,每个插头上的缺陷不超过3处,且有这些缺陷的插头不超过总插头数的30%。接收状况3级露铜/镀层交叠区不大于0、8mm0、031in。接收状况2级露铜/镀层交叠区不超1、25mm0、04921in。接收状况1级露铜/镀层交叠区不超2、5mm0、09841in。拒收状况1、2、3级缺陷超过上述规定。注:这些条件不适用于围绕包括插拔部位在内的印制插头0、15mm0、00591 in宽的边缘区。注:镀层交叠区允许变色。2、7、2印制插头边的毛刺理想状况1、2、3级插头边状况平滑、无毛刺、无粗边、印制板接触片的镀层不起翘、印制插头与基材无分离(分层)。插头的倒角斜边上没有松散玻璃纤维。在印制插头末端允许

26、露铜。接收状况1、2、3级插头边状况介质层的表面轻度不平,但镀层或印制接触片与基材没有分离。拒收状况1、2、3级插头边状况高低不平,介质层粗糙,有金属毛刺,或印制接触片起翘。2、7、3外镀层的附着力接收状况1、2、3级经胶带试验证明有良好的镀层附着力,没有镀层脱落。拒收状况1、2、3级经胶带试验证明镀层附着力不良。注:镀层附着力按IPC-TM-650的2、4、1方法进行试验,采用一种压敏胶带贴压到镀层表面上,然后沿垂直于电路图形方向以手用力撕离起来。如果镀层突沿脱落并粘附到胶带上,它只说明有镀层突沿或镀屑,并非镀层附着力不良。2、8标识引言本节涉及的就是印制板标识的验收标准。印制板标识提供了一

27、种识别的方法并在组装时提供帮助。丝印在金属表面上的各种字符,通常会在焊接过程中或严酷的清洗之后变质。因此,不建议在金属表面上印字符。当在焊料表面采用字符时,蚀刻字符最为理想。最低要求应在采购文件中加以规定。本节所涉及的标识示例如下:采购文件中要求的组装或制造工件号。每一块单独板、每一块鉴定板及每套质量一致性试验电路(相对于每块单独的附连板)均应标识,以便溯源板/测试电路及制造历史,并识别供应商(商标等)。采购文件中要求中的元件插装位置。加工单中要求的制作顺序号。采购文件中要求的工件码的版本字符。测试点或校准点的指示符号。极性或方位的指示符号。UL标志。采购文件(照相底图)就是规定标识位置与类型

28、的文件。如果采购文件中要求标识工件号,则所制造的板上应标记有该采购文件的版本字符。印制板上的标识应经受住所有的试验、清洗并与其它工艺制程相兼容,并按本标准要求规定,在经受这些考验后板面上的标识仍可标识(能辨认与读出)。印制板上的标识资料(部件基准标志)应就是永久性的,能经受住印制板所规定的环境试验与清洗步骤。在本文件要求范围内,标识应就是清晰可读的。印制板应在放大倍数不大于2倍下进行检验。当采用导电油墨时,它们应满足IPC-6010系列规范的要求。本节对所有标识(包括激光、标签、条形码等)制定了通用求,并对下列类型的标识制定了特殊标准:蚀刻的标识丝印或盖印的标识除非另有规定,每一块单独板、每一

29、块签定试验板,每套质量一致性试验线路(相对于每块单独的附连板均应按采购文件要求施加标识,应包含有日期编码与制造者的识别标识(如军用板的商业及政府机构代码CAGE或商标等)。制造标识可用与生产导电图形相同的工艺,或采用永久性的有防霉性能的油墨或油漆,也可以为提供标识的目的而采用电笔在金属表面上作标识,或者贴附永久性的标签。导电性标识,不管就是铜蚀刻的或黑色的导电性油墨均视为电路的电气元件,它不应降低电气间距的要求。所有标识都应与材料、部件相兼容,经各种试验后仍清晰可读,并在任何情况下都不可影响印制板的性能。2、8、1通则各种标识的基本验收标准都就是相同的。下述为所有标识的通用性验收标准。对特殊标

30、识的验收标准在后面介绍。理想状况1、2、3级每个字符都就是完整的。极性与方位符号都呈现清楚。字符线条清晰准确且宽度均匀一致。字符的空心区没有被填满(0,6,8,9,A,B,D,O,P,Q,R,)。接收状况1、2、3级号码或字母的线条就是断续的,但提供的字符清晰可识别。字符的空心区被填满,但提供的字符仍可识别,且与其它字母或号码不想混淆。拒收状况1、2、3级标识的字符已脱落或字迹模糊无法辨认。字符的空心区被填满,且已不能识别或易于引起误读。字符的线条受涂污、破坏或脱落,以致字符字迹模糊不清或易于引起误读。拒收状况1、2、3级尽管雕刻与压抑标识在拼板上无用的部位上实施就是可接收的,但不允许出现在成品板上。雕刻式、压印式等任何切入基板内的标记按划伤同样对待