印制電路板的質(zhì)量控制與檢驗

摘 要：分析了印制板在設計、加工和檢驗階段的質(zhì)量控制工作，討論了印制板的檢驗依據(jù)和詳細檢驗內(nèi)容，總結(jié)了印制板檢驗過程中常見的質(zhì)量缺陷及其影響，可供從事產(chǎn)品質(zhì)量控制的質(zhì)量師和檢驗師參考。

關鍵詞：印制電路板；質(zhì)量控制；質(zhì)量檢驗

1 概述

印制電路板（PCB，Printed Circuit Board，簡稱印制板）是各類電子設備中用得最多也是最基本的組裝單元。設備的各項功能和性能指標主要是通過印制板來實現(xiàn)的，可以說印制板是電子設備的心臟，其質(zhì)量優(yōu)劣、可靠性的高低直接影響到設備的質(zhì)量與可靠性。隨著電子設備的智能化、小型化，印制板的尺寸越來越小，結(jié)構越來越復雜。實踐證明，即使電原理圖設計正確，如果印制板的設計、制作不當，質(zhì)量檢驗把關不嚴，也會給后續(xù)的組裝、調(diào)試等工作帶來許多不利影響。因此，加強對印制板從設計到制作全過程的質(zhì)量控制及最后的檢驗工作顯得尤為重要。

2 質(zhì)量控制

印制板的質(zhì)量控制工作主要針對印制板的設計、加工和檢驗過程進行有效管理以及監(jiān)視和測量工作。

2.1 設計階段的質(zhì)量控制

設計階段的質(zhì)量控制工作主要包括以下內(nèi)容。

（1）項目負責人要對印制板的設計文檔進行審核并履行相關審批程序，確保設計文檔合法有效。依據(jù)該文檔制作的印制板能滿足設備的功能及性能要求，否則設計再優(yōu)秀也是廢紙一堆。

（2）項目負責人和工藝師要對印制板制作的工藝要求進行把

關，確保印制板的可制造性。工藝要求如果簡單可以直接在設計圖紙上列出，如果內(nèi)容較多則單獨成文。工藝要求不管是簡單還是復雜，都應該準確、清晰、條理地表明加工工藝要求。經(jīng)審核的工藝要求應既能滿足當時的生產(chǎn)工藝水平，經(jīng)濟實惠，性價比高且方便后續(xù)裝配、調(diào)試、檢驗等工序的開展。

（3）標準化師對印制板的測試點、結(jié)構形式、外形尺寸、印制線布局、焊盤、過孔、字符等設計進行規(guī)范性審查以確保印制板的可測試性和規(guī)范性，盡可能滿足有關國家標準、國家軍用標準以及行業(yè)標準的要求。

2.2 加工階段的質(zhì)量控制

加工階段的質(zhì)量控制工作主要包括以下內(nèi)容。

（1）質(zhì)量部門會同采購部門對印制板的生產(chǎn)廠家的資質(zhì)、生產(chǎn)能力等進行實地考察并認證，確保生產(chǎn)廠家有能力完成生產(chǎn)任務。

（2）設計師要對廠家生產(chǎn)用的圖紙上進行再審核。由于印制板的設計往往都不是一次成功的，需要多次改版。廠家手里會有多個版本的加工圖紙，因此有必要對最終的加工圖紙進行再確認，確保加工的印制板是符合最終版本的要求。

（3）對印制板生產(chǎn)中的關鍵工序應重點關注。其質(zhì)量好壞對印制板的性能和可靠性的影響非常大，應加強質(zhì)量管控。監(jiān)督并審查生產(chǎn)廠家制定的關鍵過程工藝規(guī)程，如蝕刻、孔金屬化等工序，確保印制線和焊盤無毛刺、缺口、搭橋缺陷，過孔無結(jié)瘤和空洞。多層印制板的“層壓”也應重點質(zhì)量管控，確保印制板的厚度、粘結(jié)強度和定位精度。高頻板和微帶板通常需要鍍金，應制定專門的鍍金工藝作業(yè)指導書，確保鍍層的厚度與純度。

2.3 檢驗階段的質(zhì)量控制

檢驗階段的質(zhì)量控制工作就是嚴格按照檢驗依據(jù)，通過目測或采用專門的工裝和儀器，對印制板進行監(jiān)視和測量，并保存記錄。如有特殊要求，則應制定專門的驗收檢驗細則。

3 質(zhì)量檢驗

印制板分為剛性印制板和柔性印制板兩類，剛性印制板又分為單面板、雙面板和多層板等三種。印制板通常分為一級、二級、三級三個質(zhì)量等級，三級要求最高。印制板的質(zhì)量等級不同，其復雜程度以及測試和檢驗方面的要求亦不同。目前，各類電子設備中使用比較廣泛的是剛性雙面板和多層板，某些特殊場合會使用柔性板，因此，文章重點討論二、三級剛性雙面板和多層板的質(zhì)量檢驗問題。印制板制作完成后，其質(zhì)量能否滿足設計要求，必須先經(jīng)過檢驗把關，質(zhì)量檢驗是產(chǎn)品質(zhì)量以及后續(xù)工序順利開展的重要保證。

3.1 檢驗依據(jù)

印制板的檢驗依據(jù)主要有：國家標準GB/T4677.1-22；國家軍用標準GJB179A、GJB 362B、GJB 2082A、GJB4896；行業(yè)標準SJ/T10309、ANSI/J-STD-003；各裝備承制單位制定的《印制板檢驗操作指導書》以及印制板設計圖紙上的技術要求。如果該印制板被確定為關鍵件或重要件，除按常規(guī)檢驗外，還應重點檢驗那些關鍵（重要）特性參數(shù)指標，且100%檢驗。

3.2 檢驗內(nèi)容

無論哪種印制板，其質(zhì)量檢驗的方法和內(nèi)容都是相似的，根據(jù)檢驗方法，印制板的檢驗內(nèi)容通常分包含以下幾部分。

3.2.1 目測檢驗

目測檢驗簡單易行，借助直尺、游標卡尺、放大鏡等，主要內(nèi)容包括：（1）板厚、板面平整度和翹曲度。（2）外形尺寸和安裝尺寸，特別是與電連接器和導軌的配合安裝尺寸。（3）導電圖形是否完整、清晰，有無橋接短路和斷路、毛刺、缺口等；（4）表面質(zhì)量，印制線和焊盤上有無凹坑、劃傷、針孔、表面是否露織物、顯布紋。（5）焊盤孔及其它孔的位置，有無漏打或打偏，孔徑尺寸是否符合要求，過孔有無結(jié)瘤和空洞。（6）焊盤鍍層質(zhì)量，是否牢固、平整、光亮，無凸起缺陷。（7）涂層質(zhì)量，阻焊劑是否均勻牢固，位置準確；助焊劑是否均勻，顏色是否滿足要求。（8）字符標記質(zhì)量，是否牢固、清晰、干凈、無劃傷、滲透和斷線。

3.2.2 一般電氣性能檢驗

主要包括印制板的連通性能和絕緣性能檢驗。（1）連通性能。一般使用萬用表對導電圖形的連通性能進行檢驗，重點是雙面板的金屬化孔和多層板的連通性能，這項內(nèi)容制板廠家會在出廠前采用專門工裝或儀器進行檢驗。（2）絕緣性能。主要測試同層或不同層之間的絕緣電阻，確認印制板的絕緣性能。

3.2.3 一般工藝性能檢驗

主要包括可焊性和鍍層附著力檢驗。（1）可焊性。檢驗焊料對導電圖形的潤濕性能。（2）鍍層附著力。采用膠帶試驗法檢驗鍍層附著力，用質(zhì)量比較好的透明膠帶粘到要測試的鍍層上，用力均勻按壓后迅速掀起膠帶，觀測鍍層有無脫落。另外，印制板的銅箔抗剝離強度、金屬化孔抗拉強度等指標可根據(jù)實際需要選擇檢驗。

3.2.4 金屬化孔檢驗

金屬化孔的質(zhì)量對雙面板和多層板來說至關重要，電路模塊乃至整個設備的許多故障都是因為金屬化孔的質(zhì)量問題。因此對金屬化孔的檢驗應給予高度重視。檢驗的內(nèi)容主要包括：（1）外觀?？妆诮饘賹討暾⒐饣?、無空洞、無結(jié)瘤；（2）電性能。金屬化孔鍍層與焊盤的短路與開路，孔與導線間的電阻值；（3）孔的電阻變化率。環(huán)境試驗后不得超過5%～10%；（4）機械強度（拉脫強度）。即金屬化孔壁與焊盤之間的結(jié)合強度；（5）金相剖析試驗。檢查孔的鍍層質(zhì)量、厚度與均勻性、鍍層與銅箔之間的結(jié)合強度。金屬化孔的檢驗通常采用目測和設備檢驗相結(jié)合的方法。目測就是將印制板對著燈光看，凡是孔內(nèi)壁完整光滑的孔，都能均勻反射燈光，呈現(xiàn)一個光亮的環(huán)，而有結(jié)瘤和空洞等缺陷的孔都明顯不夠亮。大批量生產(chǎn)時，應采用在線檢測儀進行檢驗，如飛針檢測儀。

多層印制板由于其結(jié)構比較復雜，在后續(xù)的單元模塊裝配調(diào)試過程中一旦發(fā)現(xiàn)問題，很難快速故障定位，因此對其質(zhì)量和可靠性的檢驗必須十分嚴格。檢驗的內(nèi)容除了上述的常規(guī)檢驗內(nèi)容外，還應包括以下內(nèi)容：導體電阻；金屬化孔電阻；內(nèi)層短路與開路；同層級各層線路之間的絕緣電阻；鍍層結(jié)合強度；粘結(jié)強度；耐熱沖擊；耐機械振動沖擊以及耐壓、電流強度等多項指標，各項指標均要使用專用儀器及專門手段進行檢驗。多層印制板的檢驗通常是委托方結(jié)合制板廠家的出廠檢驗一并進行。

檢驗結(jié)束后，檢驗師填寫《外購（協(xié)）件檢驗報告單》，檢驗合格的印制板入庫，不合格的印制板按各裝備承制單位制定的《不合格品控制程序》執(zhí)行。

4 檢驗中的常見質(zhì)量缺陷及影響分析

印制板的檢驗過程中，會發(fā)現(xiàn)很多缺陷，如何判別？其造成的影響如何？下面就常見的質(zhì)量缺陷及其影響進行分析。

（1）毛刺，板邊緣有缺損和毛刺以及印制線邊沿粗糙有毛刺，電裝后會造成電路短路。（2）印制線松動，甚至脫離，印制線與基板間附著不牢，尤其是導線拐彎和連接處，電裝后會造成電路工作不正常，極大地影響設備的可靠性。（3）印制線有缺口或變窄，邊緣粗糙有缺口或者邊沿不平行變窄，使得印制線橫截面減小，不能滿足設計的電流要求，設備工作時易導致印制線熔斷。（4）安裝孔破損，孔形邊緣開裂或只有圓孔的一部分，電裝時會造成虛接。（5）安裝孔歪斜，電裝時會增加期間焊腿與其間的應力，長時間工作或受機械應力的作用導致期間損壞。（6）安裝孔偏離，孔不在焊盤中央，容易導致虛焊或位置偏移。（7）金屬化孔不符合要求，孔壁有空洞或結(jié)瘤，容易導致虛焊，如果結(jié)瘤過大，導致無法焊接。（8）多余導體，板清洗不干凈，導致有殘余金屬殘留，會使導體間距變小甚至造成短路。（9）無焊盤或焊盤缺損或焊盤小于印制板規(guī)定的最小尺寸，會導致漏焊或虛焊。（10）印制板缺損，如裂縫、缺口或凸起，會降低板的強度，導致設備耐機械振動和沖擊的能力差。（11）金屬材料被去除，未充分消化圖紙要求，去除了印制板表面的金屬導電層，導致印制板的接地面積減少，影響設備的電磁兼容性和散熱能力。（12）印制板觸片和焊盤缺陷，有針孔或露銅或不潤浸，印制板的可焊性差，容易產(chǎn)生虛焊；有結(jié)瘤，焊接時，容易導致器件位置偏移；附著力差，起翹甚至與基體分離，導致設備的可靠性和耐機械環(huán)境的能力差。（13）印制板變形或扭曲，如變形或扭曲超過1%，容易造成器件的疲勞破壞。（14）安裝孔間隙太小，孔間距小于標準規(guī)定的最小值，易損壞孔間的絕緣材料，導致兩孔貫穿或擊穿，最終導致器件損壞，電路的耐高壓性能差。（15）安裝孔不符合要求，孔過大會影響印制板的緊固，過小會破壞孔內(nèi)壁，影響電路的接地性能。（16）印制板表面劃痕和壓痕，如劃痕或壓痕過大、過深，容易導致印制線斷裂，造成開路。（17）印制線有修補，修補不僅影響外觀，而且修補的導體不容易和原始導線融合，在經(jīng)過溫度沖擊后易造成開路。（18）測試點不規(guī)范，位置偏差或不符合有關標準規(guī)定要求，測試環(huán)（柱、針）不符合規(guī)定要求，測試時可能會造成短路。（19）尺寸不符合圖紙要求，包括外形尺寸、安裝孔的中心距等，影響最終的安裝。（20）焊盤污染，印制板清洗不干凈，包裝不規(guī)范，造成焊盤上有多余非金屬物質(zhì)、阻焊膜或其他污物，最終影響印制板的可焊性。（21）標記缺陷，如字符和圖形缺損、變形、位置偏離、模糊不清等，可能導致器件裝配錯誤，增加調(diào)試的難度。

5 結(jié)束語

印制板的質(zhì)量直接關系到電路單元的裝配質(zhì)量、調(diào)試時間，以及設備的技術指標和使用維修性能。隨著微電子技術的飛速發(fā)展及廣泛應用，電子設備的體積越來越小，電路布線密度和難度越來越大，對印制板的設計和制作技術、制造工藝和精度等不斷提出新要求，產(chǎn)品設計師和工藝師應積極跟蹤印制板設計、制作的最新技術及動態(tài)，提高印制板的設計質(zhì)量和制作工藝性。從事產(chǎn)品質(zhì)量控制的質(zhì)量師和檢驗師應加強印制板制作技術、工藝知識的學習，充分了解印制板的制作設備、方法及工藝流程，積極探討與之相適應的質(zhì)量控制手段及檢驗手段，提高自身產(chǎn)品質(zhì)量控制水平和檢驗水平，嚴控印制板的檢驗質(zhì)量和效率，確保用于后續(xù)裝配的印制板都是合格產(chǎn)品。

參考文獻

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