裸板製造的品質管制與測試
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裸板製造的品質管制與測試
裸印刷電路板(PCB)是當今幾乎所有電子設備的基礎,從電腦、手機到工業控制系統與航空電子設備皆然。由於這些應用對可靠度要求日益提高,裸板製造中的品質管制與測試變得愈發重要。若在 PCB 層級出現缺陷,即便最精密的電路設計也可能因缺乏適當的品質保證而失效。本文探討裸板生產中為確保長期性能與可靠度所採用的關鍵品管程序與測試技術。
什麼是裸板?
未搭載元件的 PCB 通常稱為裸板。那它到底包含什麼?屬於哪種 PCB?這些都是常見疑問。它具備 銅導線、導通孔、焊墊 與介電層,這些都是支撐並連接電子元件所需。因此我們可以說,裸板是一塊已完成製程但尚未焊接任何元件的印刷電路板。所有電子組裝都以裸板為基礎,其製程中導入的任何缺陷都可能導致最終產品出現機械弱點、電氣失效或功能異常。
為何品質管制在裸板製造中至關重要
PCB 製造流程包含壓合、鑽孔、電鍍、影像轉移、蝕刻、塗佈防焊與表面處理等複雜步驟。每個環節都可能產生斷路、短路或表面異常等缺陷。因此必須透過檢驗確保裸板符合所有設計規格,並滿足 IPC-6012(剛性 PCB)等產業標準及客戶期望。
裸板 6 大品質管制流程:
1) 進料檢驗
確保品質的第一步是選用高品質原物料。銅箔基板、預浸料、防焊油墨與表面處理化學品皆須符合特定材料規格與認證(如 UL、RoHS)。檢驗項目包含外觀、銅厚、裸板損傷及供應商證書。
2) 製程中檢驗
透過製程中檢驗,在每道工序即時監控品質,及早發現缺陷以降低報廢與重工成本。此階段會檢查鑽孔焊墊布局、防焊覆蓋及蝕刻異常。
3) 電性測試(導通與絕緣測試)
每片裸板完成後皆需進行電性測試,確認電路圖形完整:所有該連接的點確實導通(導通測試),不該連接的點確實隔離(絕緣測試),即開短路測試。
電性測試分為 針床測試 與 飛針測試。飛針利用可移動探針,不需治具,適合原型與小批量;針床則以彈簧針治具,適合大量生產。
4) 自動光學檢測(AOI)
AOI 系統利用攝影機與影像處理技術,檢查 PCB 微觀特徵如線寬、焊墊尺寸、缺件或近距短路。AOI 通常於影像轉移、蝕刻及防焊後執行,可發現銅面缺陷如斷線、銅缺失、防焊偏移或表面汙染。
5) 微切片(剖面)分析
將 PCB 切片後以樹脂封固,再於顯微鏡下觀察剖面,以評估內部品質,如孔銅厚度、分層或空洞。微切片常用於多層板或高可靠度應用。
6) 表面處理品質檢驗
裸板表面處理可選:
● ENIG(化鎳浸金)
● HASL(熱風整平)
● OSP(有機保焊膜)
依應用需求選擇。品管在組裝前須確保表面處理無氧化與汙染。
測試中常見的缺陷
PCB 品質相關產業標準
裸板廠商通常遵循 IPC-600(印刷板可接受性)與 IPC-6012(剛性 PCB 資格與性能規範)。這些標準將缺陷與工藝要求分為:
● 第 1 級:一般電子產品(消費性商品)
● 第 2 級:專用服務電子產品(工業設備)
● 第 3 級:高可靠度電子產品(醫療、航太與電信)
延伸閱讀:PCBA 測試指南:方法、流程與品質標準
結論
PCB 工程硬體製程複雜,須透過嚴謹的品質管制確保成品符合要求。自動光學檢測、X 光檢測與目檢等品管技術可確保板件無缺陷並達到所需性能。有效的品管可帶來更高可靠度與更低失效率等優勢,PCB 廠商必須將其列為首要任務。在 JLCPCB,我們實施嚴格的測試協議,確保每片裸板值得信賴並可直接進入組裝。更高的可靠度、更低的失效率和一致的品質,使強大的品質管制不僅重要——更是不可或缺。
持續學習
如何避免銅箔剝離
熱風整平(HASL)是在裸露的銅面上覆蓋一層錫合金,以防止氧化並為後續組裝提供良好的焊接表面。HASL 的基本流程是將 PCB 板短暫浸入高溫液態錫槽,在助焊劑與高溫錫的作用下形成銅錫合金(IMG);接著在導軌上將板子提起,同時以高壓氣體吹除非銅區域多餘的錫,並將焊盤上不平整的焊料整平。 HASL 製程能提供良好的可焊性,然而實際作業時容易發生銅箔剝離:單面板最常出現在電鍍孔,雙面板則常見於環形墊圈狹窄的導通孔焊盤,尤其是長槽孔。造成銅箔剝離的主要原因如下: 1. HASL 錫槽溫度 275–300°C 遠高於板材的玻璃轉移溫度(TG 點),板子在錫槽高溫與高壓氣體噴射下承受強大應力,若缺乏寬大表面焊盤的機械支撐,PTH 孔內的銅箔容易與孔壁分離。 2. HASL 過程中銅與錫結合形成銅錫合金,會腐蝕掉部分銅,降低與基材的附著力。 改善與優化策略 舉個例子,就像攀岩時若雙手都能抓住突出的岩面,且抓握面積越大,攀爬就越輕鬆。 孔壁內的銅面行為類似:當上下兩面都有焊盤(一般建議環形墊圈 ≥0.3 mm)時,附著力更強,銅箔剝離的機率大幅降低。 結論 對於焊盤較小的單面或雙面板,可考慮改為雙面板(焊盤 ......
預防 PCB 翹曲:設計與製造的最佳實務
在電子設備的設計與製造過程中,PCB(印刷電路板)翹曲是一個常見卻令人頭痛的問題。PCB 翹曲不僅會影響設備的性能與可靠性,還可能導致連接問題及其他嚴重後果。因此,了解如何預防與解決 PCB 翹曲至關重要。本文將探討設計與製造中的一些最佳實踐,幫助您有效預防 PCB 翹曲問題的發生。 什麼是 PCB 翹曲? PCB 翹曲指的是電路板的彎曲現象,也就是原本平整的電路板在放在桌面上時,兩端或中間會微微向上傾斜。 在實際生產中,大多數 PCB 都會有一定程度的彎曲,而非完全平整。如何衡量 PCB 的翹曲標準呢?通常透過測量其「翹曲度」來評估。 根據 IPC 標準,有表面貼裝元件的 PCB 板允許翹曲度為 0.75%,而無表面貼裝元件的 PCB 板則為 1.5%。然而,為了滿足高精度與高速貼裝的需求,部分電子組裝廠商對翹曲的要求更為嚴格,有些要求翹曲度為 0.5%,少數甚至要求 0.3%。 PCB 翹曲的危害 會阻礙 SMT 電子元件的安裝,導致元件(包括積體晶片)與 PCB 板焊點之間接觸不良。 增加電子元件的安裝難度,使引腳難以切斷。 在波峰焊過程中,部分焊盤可能因翹曲而無法有效與焊錫表面連接。 這些......
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銅箔基板 PCB 的常見缺陷與預防方法
銅箔基板 PCB 的常見缺陷與預防方法 通常所有 PCB,也就是全部,都使用 CCL(銅箔基板)。它提供電路正常運作所需的導電層。製造商與設計師若能更了解這些缺陷及其成因,就能強化管控與預防措施。銅箔基板缺陷會損害電氣性能,導致電子裝置過早失效。本文將探討最常見的銅箔基板缺陷及其預防方法。 什麼是銅箔基板 PCB? 銅箔基板 PCB 本質上由絕緣基材(如聚醯亞胺、FR4 或 CEM-1)製成,其上均勻覆蓋一層或多層銅箔。在 PCB 製程中經過蝕刻後,這些銅層形成電氣路徑。銅具有優異的導電性,因此非常適合此用途。若材料處理或加工不當,可能導致電阻升高、導電性下降等嚴重品質問題,進而干擾 PCB 的訊號傳輸。 銅箔基板 PCB 的 6 大常見缺陷 1) 分層: 分層通常由熱應力或壓合接著不良引起,即銅箔與絕緣基材分離。原因包括製程中過度溫度循環及基材內殘留濕氣。選用適當玻璃轉移溫度(Tg)的板材可防止分層;此外,在加工前以正確的預烘步驟排除濕氣也能有效預防。 2) 起泡(銅箔浮離): 起泡是指銅箔下方出現氣泡或隆起區域,通常因接著不良或氣體殘留所致。壓合時的高溫與 prepreg 固化不足為主因。保持......
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談到印刷電路板(PCB)時,確保其穩定且持續的功能性與可靠度是關鍵所在。PCB 測試在製造過程中扮演著至關重要的角色,能夠識別潛在問題並防止付出高昂代價的失效。在這份全方位指南中,我們將探討用於測試和特性分析 PCB 的不同方法,為工程師、製造商和電子愛好者提供有價值的見解。 如何測試 PCB 測試 PCB 涉及一套系統化的方法,以檢視其設計和功能的各個層面。以下是 PCB 測試的基本步驟: 目視檢測 PCB 測試的第一步是縝密的目視檢測。此過程包含檢查電路板是否有任何可見的瑕疵,例如焊接錯誤、元件偏移或物理損壞。目視檢測有助於識別可能影響 PCB 效能和可靠度的問題。 導通測試 導通測試旨在確保 PCB 上電氣連接的完整性。透過測量電阻或進行壓降測試,此方法可驗證是否存在可能阻礙電路板正常運作的開路或短路。 功能測試 功能測試是對 PCB 效能及其是否符合規格的綜合評估。此測試涉及將電路板置於實際應用場景中,驗證其功能性並確認其能力符合預期需求。 環境測試 環境測試評估 PCB 承受不同環境條件的能力。這包括將電路板暴露於溫度變化、濕度、震動和熱應力中。透過讓 PCB 經歷這些條件,製造商可以評......