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PCB电路板测试、检验及规范

  1、Acceptability,acceptance允收性,允收:

  前者是指在对半成品或成品进行检验时,所应遵守的各种作业条件及成文准则。后者是指执行允收检验的过程,如AcceptanceTest。

  2、AcceptableQualityLevel(AQL)允收品质水准:

  系指被验批在抽检时,认为能满足工程要求之"不良率上限",或指百分缺点数之上限。AQL并非为保护某特别批而设,而是针对连续批品质所定的保证。

  3、AirInclusion气泡夹杂:

  在板材进行液态物料涂布工程时,常会有气泡残存在涂料中,如胶片树脂中的气泡,或绿漆印膜中的气泡等,这种夹杂的气泡对板子电性或物性都很不好。

  4、AOI自动光学检验:

  AutomaticOpticalInspection,是利用普通光线或雷射光配合计算机程序,对电路板面进行外观的视觉检验,以代替人工目检的光学设备。

  5、AQL品质允收水准:

  AcceptableQualityLevel,在大量产品的品检项目中,抽取少量进行检验,再据以决定整批动向的品管技术。

  6、ATE自动电测设备:

  为保证完工的电路板其线路系统的通顺,故需在高电压(如250V)多测点的泛用型电测母机上,采用特定接点的针盘对板子进行电测,此种泛用型的测试机谓之AutomaticTestingEquipment。

  7、Blister局部性分层或起泡:

  在电路制程中常会发生局部板面或局部板材间之分层,或局部铜箔浮离的情形,均称为Blister。另在一般电镀过程中亦常因底材处理不洁,而发生镀层起泡的情形,尤其以镀银对象在后烘烤中最容易起泡。

  8、Bow,Bowing板弯:

  当板子失去其应有的平坦度(Flatness)后,以其凹面朝下放在平坦的台面上,若无法保持板角四点落在一个平面上时,则称为板弯或板翘(Warp或Warpage),若只能三点落在平面上时,称为板扭(Twist)。不过通常这种扭翘的情况很轻微不太明显时,一律俗称为板翘(Warpage)。

  9、Break-Out破出:

  是指所钻的孔已自配圆(Pad)范畴内破出形成断环情形;即孔位与待钻孔的配圆(Pad)二者之间并未对准,使得两个圆心并未落在一点上。当然钻孔及影像转移二者都有可能是对不准或破出的原因。但板子上好几千个孔,不可能每个都能对准,只要未发生"破出",而所形成的孔环其最窄处尚未低于规格(一般是2mil以上),则可允收。

  10、Bridging搭桥、桥接:

  指两条原本应相互隔绝的线路之间,所发生的不当短路而言。

  11、Certificate证明文书:

  当一特定的"人员训练"或"品质试验"执行完毕,且符合某一专业标准时,特以书面文字记载以兹证明的文件,谓之Certificate。

  12、CheckList检查清单:

  广义是指在各种操作前,为了安全考虑所应逐一检查的项目。狭义指的是在PBC业中,客户到现场却对品质进行了解,而逐一稽查的各种项目。

  13、Continuity连通性:

  指电路中(Circuits)电流之流通是否顺畅的情形。另有ContinuityTesting是指对各线路通电情况所进行的测试,即在各线路的两端各找出两点,分别以弹性探针与之做紧迫接触(全板以针床实施之),然后施加指定的电压(通常为实用电压的两倍),对其进行"连通性试验",也就是俗称的Open/ShortTesting(断短路试验)。

  14、Coupon,TestCoupon板边试样:

  电路板欲了解其细部品质,尤其是多层板的通孔结构,不能只靠外观检查及电性测试,还须对其结构做进一步的微切片(Microsectioning)显微检查。因此需在板边一处或多处,设置额外的"通孔及线路"图样,做为监视该片板子结构完整性(StructureIntegraty)的解剖切片配合试样(ConformalCoupon)。品质特严者,凡当切样不及格时,该片板子也将不能出货。注意;这种板边切片,不但可当成出货的品检项目,也可做为问题之对策研究,及品质改进的监视工具。除微切片试样外,板边有时也加设一种检查"特性阻抗"的特殊Coupon,以检查每片多层板的"阻抗值"是否仍控制在所规定的范围内。

  15、Crazing白斑:

  是指基板外观上的缺点,可能是由于局部的玻纤布与环氧树脂之间,或布材本身的纱束之间出现分裂,由外表可看到白色区域称为Crazing。较小而又只在织点上出现者,称为"白点"(Measling)。另外当组装板外表所涂布的护形膜(ConformalCoating),其破裂也称为Crazing。通常一般日用品瓷器,或瓷砖,在长时间使用老化后,也因与力的释放,而在表面上出现不规则的裂纹,亦称为Crazing。

  16、CrosshatchTesting十字割痕试验:

  是对板面皮膜附着力的一种破坏性试验。系按ASTMD3359之胶带撕起法为蓝本而稍加改变,针对板面各种干湿式皮膜的附着力试验。采多刃口之割划刀在皮膜表面垂直纵横割划,切成许多小方块再以胶带紧压然后用力撕起。各方块切口平滑且全未撕脱者以予5分,切口均有破屑又被撕起的方块在35~65%之间者只给1分,更糟者为0分。连做数次进行对比,其总积分即为皮膜附着力的评分数。

  17、DendriticGrowth枝状生长:

  指电路板面两导体之间在湿气环境中,又受到长期电压(偏压)的影响,而出现金属离子性之树枝状蔓延生长,最后将越过绝缘的板材表面形成搭接,发生漏电或短路的情形,谓之"枝状生长"。又当其不断渗入绝缘材料中时,则称为DendriticMigration或Dentrices。

  18、Deviation偏差:

  指所测得的数据并不好,其与正常允收规格之间的差距,谓之Deviation。

  19、EddyCurrent涡电流:

  在PCB业中,是一种测量各种皮膜厚度的工作原理及方法,可测非磁性金属底材之非导体皮膜厚度(如铜面的树脂层或绿漆厚度)当在一铁心的测头(Probe)上绕以线圈,施加高频率振荡的交流电(100KHz~6MHz),而令其产生磁场。当此测头接触待测厚的表面时,其底金属层中(如铜)会被感应而产生"涡电流",此涡电流的讯号又会测头所侦测到。凡表面非导体皮膜愈厚者,其阻绝涡电流的效果愈大,使测头能接受到的讯号也愈弱。反之膜愈薄者,则测头能接受到的讯号愈强。因而可利用此种原理对非导体皮膜进行测厚。一般可测铝材表面的阳极处理膜厚度,铜箔基板上的基材厚度,及任何类似的组合。一般电路系统中也会产生涡电流,但却为只能发热而浪费掉的无效电流。

  20、DishDown碟型下陷:

  指电路板面铜导体线路上有局部区域,因受到压合时不当的圆形压陷,且经蚀刻后又不巧仍留在线路上,称为"碟陷"。在高速传输的线路中,此种局部下陷处会造成阻抗值的突然变化,对整体功能不利,故应尽量设法避免。

  21、Edge-DipSolderabilityTest板边焊锡性测试:

  是一种电路板(或其它零件脚)焊锡性的简易测试法,可将特定线路的样板,在沾过助焊剂后,以测试机或手操作方式夹住,垂直慢慢压入熔融的锡池内,停留1~2秒后再以定速取出,洗净后可观察板子表面导体或通孔的沾锡性情形。

  22、Eyelet铆眼:

  是一种青铜或黄铜制作的空心铆钉,当电路板上发现某一通孔断裂时,即可加装上这种"Eyelet",不但可维持导电功能,亦可接受插焊零件。不过由于业界对电路板品质的要求日严,使得补加Eyelet的机会也愈来愈少了。

  23、Failure故障,损坏:

  指产品或零组件无法达成正常功能之情形。

  24、Fault缺陷,瑕疵:

  当零组件或产品上出现一些不合规范的品质缺点,或因不良因素而无法进行正常操作时,谓之Fault。

  25、FiberExposure玻纤显露:

  是指基材表面当受到外来的机械摩擦、化学反应等攻击后,可能失去其外表所覆盖的树脂层(ButterCoat),露出底材的玻纤布,称为"FiberExposure",又称为"WeaveExposure织纹显露",在孔壁上出现切削不齐的玻纤束则称为玻纤突出(Protrusion)。

  26、FirstArticle首产品:

  各种零件或组装产品,为了达到顺利量产的目的,各已成熟的工序、设备、用料及试验检验等,在整体配合程度是否仍有瑕疵,而所得到的产品是否能够符合各种既定的要求等,皆应事先充分了解,使于量产之前尚有修正的机会。为了此等目的而试产的首件或首批小量产品,称为FirstArticle。

  27、FirstPass-Yield初检良品率:

  制造完工的产品,按既定的规范对各待检项目做过初检后,已合格的产品占全数产品的比例,称为初检良品率(或称FirstAcceptRate),是制程管理良好与否的一种具体指针。

  28、Fixture夹具:

  指协助产品在制程中进行各种操作的工具,如电路板进行电测的针盘,就是一种重要的夹具。日文称为"治具"。

  29、Flashover闪络:

  指板面上两导体线路之间(即使已有绿漆),当有电压存在时,其间绝缘物的表面产生一种"击穿性的放电"(Disruptivedischarge),称为"闪络"。

  30、Flatness平坦度:

  是板弯(Bow)板翘(Twist)的新式表达法。早期在波焊插装时代的板子,对板面平坦度的要求不太讲究,IPC规范对一般板厚的上限要求是1%。近年之SMT时代,板子整体平坦对锡膏焊点的影响极大,已严加要求不平坦的弯翘程度必须低于0.7%,甚至0.5%。因而各种规范中均改以观念更为强烈的"平坦度"代替早期板弯与板翘等用语。

  31、ForeignMaterial外来物,异物:

  广义是指纯质或调制的各种原物料中,存在一些不正常的外来物,如槽液中的灰、砂、与阻剂碎屑;或指板材树脂中与镀层的异常颗粒等。狭意则专指熔锡层或焊锡层中被全封或半掩的异物,形成粗糙、缩锡,或块状不均匀的外表。

  32、Gage,Gauge量规:

  此二字皆指测量所用的测计,如测孔径的"孔规"即是。

  33、GoldenBoard测试用标准板:

  指完工的电路板在进行电性连通性(Continuity)测试时(Testing),必须要有一片已确知完好正确的同料号板子做为对比,此标准板称为GoldenBoard。

  34、Hi-Rel高可靠度:

  是High-Reliability的缩写,通常电路板按其所需的功能及品质可分成三种等级,其中第三级(Class3)是最高级者,即为"高可靠度品级"。

  35、Holebreakout孔位破出:

  简称为"破出"Breakout,是指所钻作之成形孔,其部份孔体已座落在铜盘区或方形铜垫区(Pad)之外,使得孔壁未能受到孔环的完全包围,也就是孔环已呈破断而不完整情形,对于层间互连通电的可靠度,自然大打折扣。一般板子之所以造成"破出",影像转移偏斜的责任要大于钻孔的不准。

  36、HoleCounter数孔机:

  是一种利用光学原理对孔数进行自动检查的机器,可迅速检查所钻过的板子是否有漏钻或塞孔的情形存在。

  37、Holevoid破洞:

  指已完成化学铜及两次电镀铜的通孔壁上,若因处理过程的疏忽或槽液状况的不佳,而造成孔壁上存在"见到底材"的破洞称为Void。这种孔壁破洞对于插孔焊接的品质有恶劣的影响,常因水气被吸入而藏纳在破洞中,造成高温焊接时有气体自破处向外喷出,使通孔中之填锡在凝固前被吹成空洞,使得此种通孔成为恶名昭彰吹孔(BlowHole),故知"破洞"实为吹孔的元凶。左图中之A及B均为见底的破洞,后者为大破洞,C为未见底的破洞。美军规范MIL-P-55110D规定凡孔铜厚度在0.8mil以下者皆视同"破洞",可谓非常严格。

  38、Inclusion异物、夹杂物:

  在PCB中是指绝缘性板材的树脂中,可能有外来的杂质混入其中,如金属导体之镀层或锡渣,以及非导体之各种异物等,皆称为Inclusion。此种基材中的异物将可能引起板面线路或层次之间的漏电或短路,为品检的项目之一。

  39、InsulationResistance绝缘电阻:

  是指介于两导体之间的板材其耐电压之绝缘性而言,以伏特数做为表达单位。此处"两导体之间",可指板面上相邻两导体,或多层板两相邻两层之间的导体。其测试方法是将特殊细密的梳形线路试样,故意放置在高温高湿的劣化环境中加以折腾,以考验其绝缘的品质如何。标准的试验法可见IPC-TM-650,2.6.3D(Nov.88)之"湿气及绝缘电阻"试验法。此词亦有近似术语SIR。

  40、Isolation隔离性,隔绝性:

  本词正确含意是指板面导体线路之间的间距(Spacing)品质,此间距品质的好坏,须以针床电测方式去做检查。按最广用的国际规范IPC-RB-276在其3.12.2.2节中规定,在直流测试电压200V,历经5秒钟的过程中,所得电阻读值之及格标准,就Class1的低阶板类而言,须在0.5MΩ以上;至于Class2与3高阶的板类,则皆须超过2MΩ,此种"隔离性"即俗称负面说法之找"短路"(Short)或测漏电(Leakage)。多数业者常将此项电测误称为"绝缘品质"之测试,此乃中外通病,多数业者均未深入认知之故,其实"绝绿"(Insulation)是指板材或材料本身之耐电性品质,而并非表达线路"间距"的制做品质如何。至于铜渣、铜碎,或导电液未彻底洗尽等缺失,均将造成"间距品质"之不良。业者日久积非成是,连最基本的定义都模糊了。完工电路板出货前之常规电测共有两项,除上述之Isolation外,另一项就是测其线路的连通性(Continuity)。按IPC-RB-276之3.12.2.1.规定,在5V测试电压下,Class1低阶板类的连通品质须低于50Ω之电阻。Class2与3高阶板粉连通品质须低于20Ω。此项测试亦即负面俗称之找"断路Open"。故知业者人人都能朗朗上口的"OpenShortTest",其实都是不专业的负面俗称而已。专业的正确说法应为"Continuity/IoslationTesting"才对。

  41、LiftedLand孔环(或焊垫)浮起:

  电路板的通孔其两端都配有孔环,如同鞋带扣环一样牢牢来紧在鞋面上。当板子在组装焊接时受到强热,将会产生X、Y,及Z方向的膨胀。尤其在Z方向上,由于基材中"树脂部份"的膨胀将远大于通孔的"铜壁",因而连带孔环外缘也被顶起。由于铜箔的毛面与板材树脂之间的附着力,已受到此膨胀拉扯的伤害,故当板子冷却收缩时,孔环外缘部份将无法再随树脂而缩回,因而出现分离浮开的现象。此种缺点在1992年以前的IPC-ML-950C(见3.11.3)或IPC-SD-320B(见3.11.3),皆规定最大只能浮开3mil;且还要求仍附着而未浮开的环宽,至少要占全环宽度的一半以上。不过这种规定已在新发行的IPC-RB-276(Mar.1992)完全取消了(详见电路板信息杂志第58期P.79表10)。

  42、MajorDefect严重缺点,主要缺点:

  指检验时发现的缺点,达影响严重的"认定标准"时,即认定为严重缺点,未达认定者则称为"次要缺点"MinorDefect。Major原义是表达主要或重要的意念。如主要功能、主要干部等为正面表达方式,若用以形容负面的"缺点"时,似乎有些不搭调,故以译为"严重缺点"为宜。上述对PCB所出现缺点的认定标准,则有各种不同情况,有明文规定者则以MIL-P-55110D最为权威。

  43、Mealing起泡点:

  按IPC-T-50E的解释是指已组装之电路板,其板面所涂装的护形漆(ConformalCoating),在局部板面上发生点状或片状的浮离,也可能是从零件上局部浮起,称为泡点或起泡。

  44、Measling白点:

  按IPC-T-50E的解释是指电路板基材的玻纤布中,其经纬纱交织点处,与树脂间发生局部性的分离。其发生的原因可能是板材遭遇高温,而出现应力拉扯所致。不过FR-4的板材一旦被游离氟的化学品(如氟硼酸)渗入,使玻璃受到较严重的攻击,将会在各交织上呈现规则性的白点,称为Measling。

  45、MinimumAnnularRing孔环下限:

  当板面上各圆垫(Pads)经钻孔后,围绕在孔外之"孔环"(AnnularRing),其最窄处的宽度将做为检测的对象,而规范上对该处允收的下限值,谓之"孔环下限"。这是PCB品质与技术的一种客观标准。由于圆垫的制作在先(即阻剂与蚀刻),而钻孔加工之呈现孔环在后,两种制程工序之间的配合必须精确,稍有闪失即不免出现偏歪,造成孔环的幅度宽窄不一。其最窄处须保持的宽度数据,各种成文规范上都已有规定,如IPC-RB-276之表6中各种数据即是。以PC计算机的主机板而言,应归属于Class2品级,其"孔环下限"须为2mil。按下列IPC-D-275中之两图(Fig5-15及5-16)看来,内层孔环的界定将不含孔壁在内,而外层之孔环则又须将孔壁计算在内。

  46、Misregistration对不准,对不准度:

  在电路板业是指板子正反两面,其应相互对齐的某些成员(如金手指或孔环等),一旦出现偏移时,谓之"对不准"。此词尤指多层板其各通孔外,所套接各层孔环之间的偏歪,称之为"层间对不准",在微切片技术上很容易测量出其"对不准度"的数据来。下图即为美军规范MIL-P-5511D中,于"对不准"上的解说。此词大陆业界称为"重合"或"不重合"

  47、Nick缺口:

  电路板上线路边缘出现的缺口称为Nick。另一字Notch则常在机械方面使用,较少见于PCB上。又Dish-down则是指线路在厚度方面的局部下陷处。

  48、OpenCircuits断线:

  多层板之细线内层板经正片法直接蚀刻后,常发生断线情形,可用自动光学检查法加以找出,若断线不多可采小型熔接(Welding)"补线机"进行补救。外层断线则可采用选择"刷镀"(BrushPlating)铜方式加以补救(见附图)。在现代要求严格的品质下,此等修补工作都要事先得到客户的同意,且相关文件都要存盘,以符合ISO-9002精神。

  49、OpticalComparater光学对比器(光学放大器):

  是一种将电路板实物或底片,藉由光线之透射与反射,再经机器之透镜放大系统或电子聚焦方式,由显示屏得到清晰的画面,以协助目视检查。如图所示美国OTI公司出品之Optek104机种,其成像即可放大达300倍,且有直流马达驱动的X、Y可移台面,能灵活选取所要观察的定点。此种"光学对比器"之功能极多,可用于检查、测量、沟通讨论等,皆十分方便。另如程序打带机上亦装有较简单的"学对比器",俾能放大对准所需寻标的孔位,以使正确的打出X及Y数据的纸带来。

  50、OpticalInspection光学检验:

  这是近10年来才在电路板领域中发展成熟的检验技术,也就是所谓的"自动光学检验"(AOI)。是利用计算机将正确的线路图案,以数字方式存在记忆中,再据以对所生产的板子,进行快速的扫瞄及对比检查。此法可代替目检找出短路或断路的异常情形,对多层板的内层板最有效益。但这种"光学检查"并非万能,免不了力有未逮之处,还须配合"电性测试",方能加强出货板之可靠性。

  51、OpticalInstrument光学仪器:

  电路板在制程中及成品上的检查,常需用到某些与"光学"有关的仪器,如以"光电管"方式检测槽液浓度的监控仪器,又如看微切片的的高倍断层显微镜,或低倍立体显微镜,以及结合电子技术而更趋精密的"光学对比仪"、SEM、TEM等电子显微镜,甚至很简单的放大镜,皆属光学仪器。目前其等功能已日渐增强,效果也改善极多。不过此等现代化的设备价格都很贵,使得高级PCB也因之水涨船高。

  52、Pinhole针孔:

  广义方面各种表层上能见到底材的透孔均称为针孔,在电路板则专指线路或孔壁上的外观缺点。如图即为四种在程度上不同的缺点,分别称为Dents(凹陷)、Pits(凸点)、针孔(Pinhole)与破洞(Voids)等情形。

  53、Pits凹点:

  指金属表层上所呈现小面积下陷的凹点,当镀光泽镍制程管理不善(有机污染)时,在高电流区常出现密集的凹点,其原因是众多氢气聚集附着所致一般荒者常将此词与"针孔PinHole"混为一谈,事实上Pits是不见底的小孔,与见底的针孔并不相同。

  54、PogoPin伸缩探针:

  电测机以针床进行电测