PCB生产质量检测与管理Word格式文档下载.docx
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结论
致谢
参考文献
现代质量管理在其生产和发展的历程中，吸收和借鉴了现代科学技术、应用数学及管理科学等内容，其理论日趋完善，实践日益丰富，已形成了比较完善的理论体系。
奥地利技术及系统技术公司（简称AT&
S）成立于1987年，是现今欧洲与印度最大的印刷电路板生产商，在高密度微通互联印刷电路板领域（HDI），AT&
S已经跻身世界顶尖行列，我们的目标是成为全球最佳的印刷电路板制造商，而所谓最佳主要体现在客户的成功。
在通讯/电子便携产品、汽车、工业以及医学等诸多产业中，AT&
S始终将自己视为客户强有力的合作伙伴，为其提供专业的技术支持。
作为全球知名的企业，质量保证是其立根之本，因此时刻控制产品质量及对其时刻检测是十分重要。
只有发现问题，才能更好的解决问题。
我们物理及可靠性实验室属于质量部，更是其质量的保证，负责生产的检测与控制。
我们通过实验结果告诉各个部门的工程师以便他们更好的管理好每个部门的生产。
在此我通过介绍我们整个实验的实验方法以便大家更好的理解我们的工作。
质量管理理论主要包括：
质量检测理论，质量控制理论，质量保证理论，质量监督理论。
质量检测理论的定义，现分述如下：
（1）检测：
通过观察与判断，适当结合测量、实验所进行的符合性评价。
（2）试验：
按照程序确定一个或多个特性。
（3）验证：
通过提供客观证据，对规定要求已得到满足的认定。
（4）确定：
通过提供客观证据，对规定的预期用途或应用要求已得到满足的认定。
质量检测的功能体现在如下几个方面：
（1）鉴别功能。
质量检测功能的结果要作出符合性的结论，以判定产品过程及体系是否符合检测准则的要求。
（2）“把关”功能。
质量检测最重要的功能是把关，做到不合格的原材料不投产，不合格的零件不转序。
质量检测的功能是通过质量检测过程所形成的。
质量检测的过程包括：
定位、测量、比较、判断、处置和改进等六个步骤。
组织的质量控制基于三个基本原理：
质量控制就是控制和协调系统质量过程以及系统的输入与输出；
确定系统质量过程输出的控制标准：
纠正系统质量过程实际输出与控制标准之间所谓偏差。
质量控制的类型主要包括目标控制与过程控制，反馈控制与前馈控制，全面控制与重点控制，程序控制、追踪控制和自适应控制，内部控制与外部控制，统计控制、技术控制和管理控制。
质量保证作为质量管理的一部分，致力于提供质量要求会得到满足的信任。
当今世界，经济全球化进程的日益深入，各国建的经济交流与合作规模不断扩大，自然产生了质量保证的国际化标准。
质量保证的产生和发展主要取决于三个方面：
科学发展，市场需求的变化及经济的全球化。
质量保证的就是对实物产品的性能符合规定要求的承诺，即组织保证向顾客提供“合格产品”。
其目的最终还是在于赢得顾客的信任。
我们实验室所测量的基本数据都是顾客参考的标准。
还有出货报告等等都是我们对于产品质量的产品与保障。
激励和监督是管理学中两个基本的推动力。
监督可以分为事前监督和事后监督。
事前监督实际上就是控制，事后监督是对结果的评价。
全面实施市场准入制度和建立完善的质量监督体制是为来的发展趋势。
质量监督理论是指为了确保满足规定的要求，对产品、过程或体系的状况进行连续的监视和验证，并记录进行分析。
质量监督可以从不同的角度进行分类，如表1所示。
表1质量监督分类表
项目
分类
监督范围
内部监督、外部监督
监督主体
国家监督，社会组织监督、消费者监督
监督时间
事前监督、事后监督
监督方式
行政监督、技术监督、法律监督、舆论监督
3物理实验室基本检测
理论与实践的结合才是实事求是的最基本准则。
我们了解了质量管理的基本理论，其实更家的有助于工作的进行。
物理实验室又称可靠性实验室。
它要求我们严格遵守客观，真实，及时，有效的方针。
只有这样我们才能更好的保证产品的质量。
使顾客满意，达到生产利益的最大化。
物理实验室的主要工作内容：
显微镜，检查和测量切片；
X-RAY，测量镍厚和金后厚；
DSC/TMA，测量物料的玻璃转化温度；
拉力测试，测试铜箔的附着力；
MUSTII，检查产品的可焊性；
热循环测试，在一定的温度下，对产品施加一定应力电压，持续数百次检查产品的可靠性。
由于检测工作就是辅助铜线的生产，做金相切片，检查铜厚，还有出货报告，来料检验。
其中几乎每个试验都用到做金相切片，因此，金相切片是日常检测中最重要的工作。
3.1热负荷测试
3.1.1漂锡测试
漂锡测试是为了验证PCB能否经受在后续封装，返工，修复工艺中的极高热应力影响。
由于电路板在进行表面贴装，焊接原器件时要经过高温等环境，在进行漂锡测试检查产品在一定温度下是否会产生分层，导线断裂等影响产品质量的基本问题。
测试样品应包括至少3个通孔/盲孔/填盲孔。
要求样品边缘到需要检验的孔边缘的距离为2.54mm。
我们基于以下原因更改为1mm：
我们使用小型捞机捞下样品，此方法产生的机械应力很小。
即使直接沿着孔中心捞下样品，也没有明显的机械应力损伤。
在2.54mm的距离下，要磨到一排所有孔的中心位置是非常困难的。
设备和辅助材料包括以下：
（1）锡炉。
需要电加热，可控温，足够尺寸的锡炉，可容纳至少0.9kg的锡。
温度控制传感器应在表面以下（19±
6.4）mm的位置。
对于新配的锡炉，推荐在锡炉中加入一些铜箔或铜球使锡炉中铜离子达到饱和的状态以减少对样品的蚀刻。
锡炉必须能保持温度在设定温度的±
5℃以内。
但是基于以下原因，我们使用纯锡：
我们的制程是无铅制程。
在漂锡测试中，锡的作用是作为热传递的介质，不是装配。
（2）显微镜。
可使用50倍、100倍、200倍、500倍的目镜。
（3）助焊剂。
松香助焊剂Alpha100（在漂锡测试中，使用助焊剂的主要目的不是帮助焊锡，而是作为热传递的媒介）。
（4）秒表。
（5）取样铣床。
（6）钳子。
（7）纵切片制作辅助材料。
漂锡测试步骤：
首先，让锡炉加热并稳定在设定的温度。
用取样铣床制作样本。
用钳子将样品浸入助焊剂，然后让多余的助焊剂在垂直方向上流下。
除掉锡炉表面的残渣。
根据以下条件将样本漂在锡浴的表面。
备注：
不允许把样品浸入锡浴的表面以下，并精确地控制时间（T=2885℃,t=10-0/+1s）。
然后，从锡炉上取下样品并冷却至室温（至少2分钟）。
制作切片并碾磨到通孔/盲孔/填盲孔的中心位置。
抛光后，超声波清洗切片2至3分钟。
微蚀切片。
使用显微镜进行观察。
最后，检查样品无材料分层情况；
检查样品无铜层断裂情况；
检查样品无内层连接分层情况。
TG测量的应用方法为DSC,即动态差动扫描测热法,这是基于样本和参照物间温度差的测量.测量特性是热流动。
TG测量的设备和辅助材料：
DSC821efromMettlerToledo，实验室天平，斜口钳，镊子，铝制坩锅套，坩锅套压工具。
TG测量的参数主要分为三情况，具体如下所示。
（1）对于Tg在130℃到140℃之间的材料，使用低Tg程序“AT&
S170”：
50170℃20℃/min
170170℃15.0min
17050℃-20℃/min
（2）对于Tg在141℃到159℃之间的材料，使用中Tg程序“AT&
S190”:
50190℃20℃/min
190190℃15.0min
19050℃-20℃/min
（3）对于Tg在160℃到190℃之间的材料，使用高Tg程序“AT&
S220”:
50220℃20℃/min
220220℃15.0min
22050℃-20℃/min
50220℃20℃/min
测试过程去样品重量为15-25mg；
具体测试方法:
首先，将样品在105℃条件下烘烤2小时。
对于有金属覆层的层压板和印制板，保留其金属覆层，去除其绿油覆层。
用斜口钳小心地将样品按要求的重量剪下。
用砂纸将样品边缘打磨平滑并保证无毛刺。
然后，把样品放入坩锅利用压合器将锅底和锅盖压紧。
用针将坩锅的盖子扎出两个透气孔。
用小铁棒的头部或尾部将坩锅的盖子压扁平。
根据材料的规范选择正确的测试程序，开始测试，最后，测试结束根据得到的曲线计算出Tg。
Tg和Z轴膨胀系数测试是被用来以TMA测定玻璃转化温度（Tg）和印刷线路板中介质层Z轴热膨胀系数的。
试验同样也是检测材料的质量，只有严格控制每个步骤才能更好的保证产品质量。
Tg和Z轴膨胀系数测试的设备和辅助材料:
梅特勒TMA/SDTA840，斜口钳，砂纸，干燥器，烘箱，螺旋测微器。
Tg和Z轴膨胀系数测试的参数主要分为三情况，具体如下所示。
（1）对Tg<
160℃的材料，选择程序“AT&
S190”；
（2）对Tg>
=160℃的材料，选择程序“AT&
S220”；
（3）对CTE测量,选择程序“AT&
S-CTE”。
Tg和Z轴膨胀系数测试的样品尺寸为6.35×
6.35mm，样品厚度为0.5-2.36mm（1.6mm最佳）。
Tg和Z轴膨胀系数测试具体方法如下所示。
（1）样品准备：
首先应该在没有金属涂覆的样品上测试。
从多层板上取下的样品应该不含有内层金属层。
如果样品有外层金属涂覆，需用砂纸打磨干净。
用斜口钳小心地将样品剪下大约6.35mm*6.35mm的大小以将机械应力和热应力减小到最低。
测试样品的厚度最少为0.51mm，0.76mm更好，1.6mm更佳。
如果被测材质的厚度小于0.51mm，那就用样品叠合的方式达到最少0.51mm的厚度要求，即使这样会使测试的错误概率大幅度增加。
样品的最大厚度不能超过2.36mm[0.093in]以避免在样品内部发生热度倾斜的可能性。
用砂纸将样品边缘打磨平滑并保证无毛刺，必须小心的打磨以最小化对样品的机械应力和热应力。
样品应该做如下预处理：
105±
2℃下烘烤2±
0.25小时，然后再干燥器中冷却至室温。
（2）测试步骤:
对TMA的位置和长度进行校零。
将样品放入TMA的载物台，然后放下探头和箱体。
根据材料的规范和测试目的选择正确的测试程序。
在本测试程序中，第一个温度循环是为了去除测试样品内部应力的，所以我们在第二个温度循环中做数据测量。
从TMA的曲线上记录如下四点的温度（见图2）：
A为30℃、B为Tg-5℃、C为Tg+5℃、D为250℃。
图1Tg和Z轴膨胀系数测试
用“TMA→GlassTransition”命令计算出Tg。
用“TMA→Expans.Mean”命令计算从A点到B点的Tg前的CTE。
用“TMA→Expans.Mean”命令计算从C点到D点的Tg后的CTE。
用“TMA→Expans.Mean”命令计算从A点到D点总的CTE。
（见图2）
图2Tg和Z轴膨胀系数测试
对于Tg,根据半固化片，基材，背胶铜箔技术资料和材料规范。
对于CTE,根据客户要求。
3.2.1小刀测试
小刀测试中不完全的涂层硬化导致了涂层的移位-脱离和/或污点。
油墨是保护电路，防止氧化，保护电路连接。
如果在进行涂覆油墨时出现问题，同样会对产品质量产生影响，就会无法达到它本来的目的。
因此质量检测控制很重要。
小刀测试的设备和辅助材料:
TU刀，显微镜（6.4-40放大）。
小刀测试测试方法:
用TU刀沿着导体的边缘划开一条最少25.4mm长度的口，使用显微镜的×
16倍进行观察，质量控制检测，检查产品涂层最大能在其左右两边有0.5mm的变色和/或移位的规范要求。
3.2.2十字砍测试
十字砍测试是检查涂层的粘合度。
油墨在涂覆于板面，如果粘合度不够，就很容易脱落，尤其在高温情况下，因此粘合度控制很重要。
十字砍测试设备和辅助材料:
带有6边的每边为1mm距离的多切口装置
刷子，放大镜，显微镜（6.4-40放大）。
十字砍测试方法:
格子切口测试被用于全部覆盖铜表面的涂层。
使用切口设备能得到切口条纹,带有6边的多切口装置在横纵两边接触到地后,得到了25个正方形的区域，切口必须有规律的按2-5cm/sec的速度制成，切口必须接触到地,但不要穿的太深,可用放大镜控制，切口设备必须应用到其两边的点,即边缘的装置,以保证规律性，完成格子的切口后,应用刷子在其切口的区域上来回用轻微的力刷，使用放大镜估量格子的切口。
十字砍测试方法评价格子根据如表2所示。
（如果格子的切口介于两张图片的之间,格子切口特性值能用附加的纸来表达,使用显微镜的×
16倍进行观察）。
表2十字砍测试方法评价格子
格子切口特性值
描述
图片
Gt0
切口的边缘是完全的平滑的,没有缺口的涂料
---
Gt1
在交叉点有小的涂料碎片是有缺口的,有缺口的区域占总面积的5%
Gt2
有缺口的涂料沿着切口的边缘和/或沿着交叉点,有缺口的区域大约占总面积的15%
Gt3
有缺口的涂料沿着切口的边缘部分或全部的脱落,和/或部分或全部的独立的地方有缺口,其有缺口的区域大约占总面积的35%
Gt5
Chippedoffareaamountstomorethan65%ofthepart
有缺口的区域超过总面积的65%
3.2.3弹簧秤测试
当剥力测试仪（AT&
S编号881022）发生故障后,弹簧秤将被用来作为应急反应行动,任何背离此实验的操作,即使是短时间的,必须经实验室主管的授权。
剥力测试就是检测铜箔与基材的黏合度，防止在进行生产时对质量产生影响，分层等
弹簧秤测试的设备和辅助材料:
切断剪床，丙烷燃气，砂纸，尺。
弹簧秤测试的测试步骤:
样本条宽度为25.4×
100mm，将样本的两边纵轴放在砂皮纸上磨平，将样本用丙烷气体燃烧一端至2cm的树脂挥发并使其冷却几分钟，把样本放入弹簧秤内并夹拢，从弹簧秤上读出测试值F1，用力拉弹簧秤3至4cm,在拉力的测试过程中,铜箔应保持不损坏的状态,否则重复该测试。
从弹簧秤上读出测试值F2，测量样本宽度W，根据公式计算剥力F。
3.2.4铅笔测试
铅笔测试方法用来评估绿油表面的硬度和它的磨损抗力。
这个测试主要检查表面的硬度和它的磨损抗力，因为油墨作为电路板最外面的保护层，他要接受各种环境的要求。
顾而质量控制十分必要，如果硬度或磨损抗力不够，严重、影响产品质量。
铅笔测试设备和辅助材料:
标准硬度铅笔（由软至硬，分别为4B,3B、2B、B、B、H、2H、3H、4H、5H、6H），测试板。
铅笔测试的方法:
将测试板置于牢固的水平面上，由最硬的铅笔开始,将铅笔呈45度角度牢固的置于绿油上，使用一致的向下,向前的力,推动铅笔在表面划出大约6.4mm的痕迹，继续用下一个软度的铅笔进行测试,直至不能进入或刻出痕迹在绿油上，记录铅笔测试的硬度值（即不能进入或刻出痕迹在绿油上的值）。
X-Ray测试非破坏的测量Au、Ni、Pd、Ag或其他表面金属镀层的厚度。
X-Ray测试设备和辅助材料:
FischerX-RayXDVM-W，FischerX-RayXDVM-P
X-Ray测试测试步骤：
样品板/卡应该平整,无翘屈。
选择一个直径大于0.30毫米的适当测试区域，将此点对准红外线测试点进行检测。
根据表面处理的类型选择对应的测试程序（见表3）。
表3X-Ray测试程序
X-Ray类型
表面处理类型
测试程序
X-RayI（XDVM-W）
Ag
Ag/（Cu）/Epoxy
HighPhosphorNi/Au
Au/NiP/Cu;
Br（HighP）
MediumPhosphorNi/Au
Br（MediumP）
X-RayII（XDVM-P）
Au/NiP9/Cu;
HardGoldNi/Au
Au/Ni/Cu;
Br（HardGold）
Ni/Pd/Au
Au/PdP4/NiP9/Cu;
Br
Sn
Sn;
将测试件放在测试平台上,测量试样的中心位置.一般要求每个面要沿对角线测取三个点，两面共六个点，取平均值，参考规范要求，判定是否合格。
背光测试的目的是检查通孔的无电镀铜情况。
背光测试是每次铜线进行生产时必须进行的测试，通孔的无电镀铜情况，防止镀液中有杂质。
背光测试设备和辅助材料:
取样铣床，碾磨机，显微镜（50-500倍）。
背光测试测试方法:
用取样铣床选取样本，然后用碾磨机将一边的通孔磨至中心位置处，最后将另一边剪或碾磨至离通孔边缘1-1.5mm处，用显微镜50倍进行背光观察（见图3）。
图3背光测试
背光测试测试方法评价标准如图4所示，其中图中D10和D9符合要求，D1至D8不符合要求。
图4背光测试测试方法评价标准
金相切片是通过制作纵切片和平面切片可以得到极微小区域产品的质量。
金相切片是整个试验室最基本的测量方法。
这是技术员最基本的技能，整个流程都是要求每个人掌握，从切板，灌浇，到磨切片都要求我们去操作，到测量，都是最基本的方法。
金相切片设备和辅助材料:
取样铣床或冲床，金属棒，埋入辅助材料，Technovit4004粉末和液体，压力锅，研磨机，砂纸60,180和1200，显微镜（6.4-40放大），显微镜（50-500倍），抛光机，抛光膏及其液体，双面胶。
（1）纵切片的制作
打开取样铣床，在指定的位置用取样铣床取样，利用金属棒连接样本并利用埋入辅助材料将其放入像皮内，按1：
2的比例混合Technovit粉末和液体并埋入切片，将切片放入压力锅内并打开空气压力，固化大约10min。
固化后将切片从像皮中取出，打开研磨机，研磨切片的另一面。
研磨切片面。
放在研磨机上研磨，不断地利用显微镜控制，研磨到孔中心。
关闭研磨机，打开抛光机，使用抛光膏及其液体抛光其粗糙面使其精美。
关闭抛光机。
如果需要，我们还须在抛光之后进行微蚀。
首先，用一根浸满微蚀液的棉花棒在切片表面来回擦拭3-4秒钟，然后用水冲洗干净。
为了保证微蚀的质量，我们须每4个小时配一次微蚀液。
利用LIMS给切片编号，并使用显微镜的50-500倍进行观察并根据评价标准测量。
（2）平面切片的制作
用取样冲床得到25×
25mm的样本，在预先准备的固化样本上贴上双面胶，粘上样本，打开研磨机，用研磨机研磨到期望的层上，关闭研磨机，打开抛光机使用抛光膏及其液体抛光其粗糙面使其精美。
使用显微镜的6.4-40倍进行观察。
从最基本的铜线检测生产到各种测量，再到出货报告等等。
金相切片是最基本的方法。
我们主要检查盲孔的孔径，孔壁铜厚，内径，TotalRelieve,CURelieve，凹陷，绝缘层厚，各层铜厚，还有PTH孔的孔壁铜厚等等需要时刻监控的物理数据参量，以保证产品的检测控制。
结论
随着工业技术的不断进步，印制电路板PCB在电子安装业界中占据越来越重要的地位。
质量更是每个公司的发展保障。
我们通过各种古老或者一些先进的仪器设备来更好的控制产品质量。
作为全球知名的PCB行业的领导者，我们更应在质量上让客户满意，这也是我们的指导方针。
同时与我们的客户/供应商和能够保持长期的合作伙伴关系，通过维护管理体系，努力防止污染，消除健康和安全危险。
我们希望通过自己的不懈努力，为PCB行业的发展做出我们应有的贡献。
通过我们每天的工作，时刻保持良好的工作态度，严格控制产品质量，使PCB行业得到更大的发展。
[1]金鸿,陈森.印制电路技术[M].北京：
化学工业出版社,2003.12.
[2]李勇成.PCB全面质量管理.印制电路与贴装,2001（11）:
14-
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