线路板可靠性与微切片术语手册

2011-06-17 11:28:44来源: 互联网

1、Abrasion Resistance耐磨性
在电路板工程中,常指防焊绿漆的耐磨性。其试验方法是以 1 k g 重的软性砂轮,在完成绿漆的IP-B-25样板上旋转磨擦 50 次,其梳型电路区不许磨破见铜(详见电路板信息杂志第 54 期P.70),即为绿漆的耐磨性。某些规范也对金手指的耐磨性有所要求。又,Abrasive是指磨料而言,如浮石粉即是。Accelerrated Test(Aging)加速试验,加速老化也就是加速老化试验(Aging)。如板子表面的熔锡、喷锡或滚锡制程,其对板子焊锡性到底能维持多久,可用高温高湿的加速试验,仿真当板子老化后,其焊锡性劣化的情形如何,以决定其品质的允收与否。此种人工加速老化之试验,又称为环境试验,目的在看看完工的电路板(已有绿漆)其耐候性的表现如何。新式的"电路板焊锡性规范"中(ANSI/J- STD-003,本刊 57 期有全文翻译)已有新的要求,即高可靠度级CLASS 3的电路板在焊锡性(Solderability) 试验之前,还须先进行 8 小时的"蒸气老化"(Steam Aging),亦属此类试验。

2、Accuracy 准确度
指所制作的成绩与既定目标之间的差距。例如所钻成之孔位,有多少把握能达到其"真位"(True Position)的能力。

3、Adhesion 附着力
指表层对主体的附着强弱而言,如绿漆在铜面,或铜皮在基材表面,或镀层与底材间之附着力皆是。

4、Aging 老化
指经由物理或化学制程而得到的产物,会随着时间的经历而逐渐失去原有的品质,这种趋向成熟或劣化的过程即称之"Aging"。不过在别的学术领域中亦曾译为"经时反应"。

5、Arc Resistance 耐电弧性
指在高电压低电流下所产生的电弧,当此电弧在绝缘物料表面经过时,物料本身对电弧抗拒力或忍耐力谓之"耐电弧性"。其耐力品质的好坏,端视其被攻击而造成碳化物导电之前,所能够抵抗的时间久暂而定。

6、Bed-of-Nail Testing 针床测试
板子进行断短路(Open/Short)电性试验时,需备有固定接线的针盘(Fixture),其各探针的安插,需配合板面通孔或测垫的位置,在指定之电压下进行电性测试,故又称为"针床测试"。这种电性测试的正式名称应为 Continuity Test,即 "连通性试验"。

7、Beta Ray Backscatter 贝他射线反弹散射
是利用同位素原子不安定特性所发出的 β 射线,使透过特定的窗口,打在待测厚的镀层样本上,并利用测仪中具有的盖氏计数管,侦测自窗口反弹散射回来部份的射线,再转成厚度的资料。一般测金层厚度仪,例如 UPA 公司的 Micro-derm 即利用此原理操作。

8、Bond strength 结合强度
指积层板材中,欲用力将相邻层以反向之方式强行分开时(并非撕开),每单位面积中所施加的力量(LB/in2)谓之结合强度。

9、Breakdown Voltage 崩溃电压
造成板子绝缘材料(如基材或绿漆)失效的各种高压中,引发其劣化之最低最起码之电压即为"崩溃电压"或简称"溃电压"。或另指引起气体或蒸气达到离子化的电压。由于"薄板"日渐流行,这种基材的特性也将要求日严。此词亦常称为Dielectric Withstanding Voltage。

10、Burn-In 高温加速老化试验
完工的电子产品,出货前故意放在高温中,置放一段时间(如 7 天),并不断测试其功能的劣化情形,是一种加速老化试验,也称为高温寿命试验。

11、Chemical Resistance 抗化性
广义是指各种物质对化学品的忍耐或抵抗能力。狭义是指电路板基材对于溶剂或湿式制程中的各种化学品,以及对助焊剂等的抵抗性或忍耐性。

12、Cleanliness 清洁度
是指完工的板子,其所残余离子多寡的情形。由于电路板曾经过多种湿式制程,一旦清洗不足而留下导电质的离子时,将会降低板材的绝缘电阻,造成板面线路潜在的腐蚀危机,甚至在湿气及电压下点引起导体间(包含层与层之间)的电子迁移(Electromigration)问题。因而板子在印绿漆之前必须要彻底清洗及干燥,以达到最良好的清洁度。按美军规 MIL-P-55110E 之要求,板子清洁度以浸渍抽取液(75%异丙醇+25%纯水)之导电度(Conductivity)表示,必须低于2×10-6 mho,应在2×106 ohm以,才算及格。

13、Comb Pattern 梳型电路
是一种"多指状"互相交错的密集线路图形,可对板面清洁度及绿漆绝缘性等,进行高电压测试的一种特殊线路图形。

14、Corner Crack 通孔断角
通孔铜壁与板面孔环之交界转角处,其镀铜层之内应力(Inner Stress)较大,当通孔受到猛烈的热冲击时 (如漂锡),在 Z 方向的强力膨胀拉扯之下,其孔角。其对策可从镀铜制程的延展性加以改善,或尽量降低板子的厚度,以减少Z 膨胀的效应。

15、Crack 裂痕
在 PCB 中常指铜箔或镀通孔之孔铜镀层,在遭遇热应力的考验时,常出现各层次的局部或全部断裂,谓之 Crack。其详细定义可见 IPC-RB-276 之图 7。

16、Delamination 分层
常指多层板的金属层与树脂层之间的分离而言,也指"积层板"之各层玻纤布间的分开。主要原因是彼此之间的附着力不足,又受到后续焊锡强热或外力的考验,而造成彼此的分离。

17、Dimensional Stability 尺度安定性
指板材受到温度变化、湿度、化学处理、老化(Aging) 或外加压力之影响下,其在长度、宽度、及平坦度上所出现的变化量而言,一般多以百分率表示。当发生板翘时,其 PCB 板面距参考平面(如大理石平台) 之垂直最高点再扣掉板厚,即为其垂直变形量,或直接用测孔径的钢针去测出板子浮起的高度。以此变形量做为分子,再以板子长度或对角线长度当成分母,所得之百分比即为尺度安定性的表征,俗称"尺寸安定性"。本词亦常指多层板制做中其长宽尺寸的收缩情形,尤其在压合后,内层收缩最大,通常经向约万分之四,纬向约万分之三左右。

18、Electric Strength(耐)电性强度
指绝缘材料在崩溃漏电以前,所能忍受的最高电位梯度(Potential Gradient,即电压、电位差),其数值与材料的厚度及试验方法都有关。此词另有同义字为(1)Dielectric Strength介质强度(2)Dielectric Break Down介质崩溃(3)Dielectric Withstand Voltage介质耐电压等,一般规范中的正式用语则以第三者为多。

19、Entrapment 夹杂物
指不应有的外物或异物被包藏在绿漆与板面之间,或在一次铜与二次铜之间。前者是由于板面清除不净,或绿漆中混有杂物所造成。后者可能是在一次铜表面所加附的阻剂,发现施工不良而欲"除去"重新处理时,可能因清除未彻底留下残余阻剂,而被二次铜所包覆在内,此情形最常出现于孔壁镀铜层中。另外当镀液不洁时,少许带电固体的粒子也会随电流而镀在阴极上,此种夹杂物最常出现在通孔的孔口,下二图所示即是典型镀铜的 Entrap。

20、Fungus Resistance 抗霉性
电路板面若有湿气存在时,可能因落尘中的有机物而衍生出霉菌,此等菌类之新陈代谢产物会有酸类出现,将有损板材的绝缘性。故板面的导体电路或所组装的零件等,都要尽量利用绿漆及护形漆(Conformal Clating ,指组装板外所服贴的保护层)予以封闭,以减少短路或漏电的发生。

21、Hipot Test 高压电测
为 High Potential Test 的缩写,是指采用比在实际使用时更高的直流电压,去进行仿真通电的电性试验,以检查出可能漏失的电流大小。

22、Hole pull Strength 孔壁强度
指将"整个孔壁"从板子上拉下所需的力量,也就是孔壁与板子所存在的固着强度。其试验法可将一金属线押进孔中并在尾部打弯,经并经填锡牢焊在通孔中。如此经 5次焊锡及 4 次解焊, 然后去将整个通孔壁连同填锡焊点,一并往板面垂直方向用力拉扯,直到松脱所呈现的力量为止。其及格标准为 500 PSI,此种耐力谓之孔壁强度。

23、Ion Cleanliness 离子清洁度
电路板经过各种湿制程才完成,下游组装也要经过助焊剂的处理,因而使得板面上带有许多离子性的污染物,必须要清洗干净才能保证不致造成腐蚀,而清洗干净的程度如何,须用到异丙醇(75%)与纯水(25%)的混和液去冲洗后,再测其溶液的电阻值或导电度,称为离子清洁度,而由于离子所造成板面的污染,则称为"离子污染"(Ionic Contamination)。

24、Ionizable(Ionic)Contamination 离子性污染
在电路板制造及下游组装的过程中,某些参与制程的化学品,若为极性化合物而又能溶于水时,则其在板上的残迹,将很可能会因吸潮而溶解成导电性的离子,进而造成板材的漏电构成危害。此类化学品最典型者即为:助焊剂中之活性物质、电镀液或蚀刻液之残余、指印汗水等。皆需彻底洗净以达到规范所要求的清洁度或绝缘度。

25、Microsectioning 微切片
是对电路板之板材组织结构,与板材在各制程站的细部品质,以及零件组装情况等,在微观下做进一步深入了解的一种技术,是一种公认的品检方法。在正确拋光与小心微蚀后的切片试样上,于放大 100~400 倍下,各种细部详情均将一览无遗,而多数的问题根源也为之无所遁形。不过微切片正确判读所需的智识,却远超过其制作的技术,几乎是集材料、制程及品管等各种学理与规范于一身的应用。此种微切片法是源自金属材料,及矿冶科技的学问领域。

26、Moisture and Insulation Resistance Test 湿气与绝缘电阻试验
此试验原来的目的是针对电路板面的防焊绿漆,或组装板的护形漆(Conformal Coating)等所进行的加速老化试验,希望能藉助特殊的梳形线路,自其两端接点处施加外电压(100 VDC?0%)下,试验出此等皮膜"耐电性质"的可靠度如何,以 Class 2品级的板类而言,须在 50℃?℃ 及 90~98% RH的环境下,放置7天(168小时),且每8小时检测一次"绝缘电阻"。此试验现亦广用于板材、助焊剂,甚至锡膏等物料,以了解在恶劣环境中的可靠度到底如何。

27、Omega Meter 离子污染检测仪
待印绿漆的电路板,或完成装配与清洗的组装板,该整体清洁程度如何?是否仍带有离子污染物?其等情况都需加以了解,以做为清洗工程改善的参考。实际的做法是将待测的板子,浸在异丙醇(占25%)与纯水的混合液中,并使此溶液产生流动以便连续冲刷板面,而溶出任何可能隐藏的离子污染物,并以导电度计测出该测试溶液,是否因污染物不断溶入而使导电度增加,用以判断板子清洁程度。此种连续流动并连续监测溶液导电度的仪器,其商品之一的 Omega Meter 即为此中之佼佼者。此类商品另有Kenco公司的Omega 500型、Alpha Metal 公司的 Omega 600型,及杜邦的 Ionograph Meter 等。

28、Peel Strength抗撕强度
此词在电路板工业中,多指基板上铜箔的附着强度。其理念是指将基板上1吋宽的铜箔,自板面上垂直撕起,以其所需力量的大小来表达附着力的强弱。通常1 oz铜箔的板子其及格标准是 8 lb/in (1996年1月MIL-P-55110E之附录Spec. Sheet"4D"已将之降低为 4 lb/in)。此术语亦可用以表示各种电镀层的附着力。按中国国家标准(CNS)的正式译名应为"抗撕强度",其用词可谓望文生义简明清楚,无需再费唇舌解释。然而一般业者却不用此词,反而直接引用日文的"剥离强度",语意似有主客颠倒之嫌。在长期以讹传讹之下,劣币驱逐良币,正确术语竟不见流传,其是非不明的马虎随便,不免令人为之扼腕。

29、Porosity Test疏孔度试验
这是对镀金层所进行的试验。电路板金手指上镀金的目的是为了降低"接触电阻"(Contact Resistance),及防止氧化而保持其良好的接触性能。但却因镀层太薄而无法避免疏孔(Pores),致使底镀的镍层有机会与空气及水接近。又因黄金本身在化学性质上的高贵,在电化环境中会首先选择做为阴极,迫使底下的镍层扮演阳极的角色,造成底镍的加速腐蚀。其腐蚀的产物将会附着在疏孔附近,而降低了镀金层的优良接触性质,因而在品质规范中,常要求镀金层须通过Porosity Test。这种试验的做法很多,其中一种快速的做法,是取一张沾有镍试剂(Dimethyl-glyoxime)的试纸,将之打湿压在金手指表面,然后另取一条不锈钢片当成阴极压在试纸上,以试纸当成电解槽,将金手指当成阳极。在通入直流电一分钟后,有金层疏孔的底镍层,将被强迫氧化而产生镍盐,当其与"镍试剂"相遇时,将立即出现红色斑点。此试剂对镍浓度的敏感性可达一百六十万分之一,只要金层有疏孔存在,即逃不过这种试验的法力。不过疏孔度品质"允收标准",却始终不易制订。

30、Reliability可靠度,信赖度
是一种综合性的名词,表示当产品经过储存或使用一段时间后,对其品质再进行的一种"测量"(Measure),与新制品在交货时所实时测量的品质有所不同。换句话说,即是当产品在既定的环境中,历经一段既定时间的使用考验后,对其原有的"功能"(Function)是否仍可施展,或施展程度如何的一种测量。就电路板代表性规范 IPC-RB-276 而言,其 Class 3 即为"高可靠度"(简称Hi-Rel)之等级,如心脏调节器、飞航仪器或国防武器系统等电子品,其所用的电路板皆对Reliability相当讲究。

31、Rotary Dip Test摆动沾锡试验
是一种对电路板试样进行板面"焊锡性"试验的方法,按1992年 4 月所发布ANSI/J-STD-003 之"焊锡性规范",在其 4.2.2 节及图 4. 的说明中,可知这是一种慢速钟摆式运动的沾锡试验,但在国内业界中极少使用 (详见电路板资料杂志第57期 p.83)。

32、Rupture迸裂
对物料进行抗拉强度试验(Tensile Strength Test)或延伸率试验(Elongation Test)或展性试验时,其被拉裂的情形称为 Rupture(见电路板信息杂志第73期)

33、Surface Insulation Resistance (SIR)表面绝缘电阻
指电路板面各种导体之间,其基材表面的绝缘性质(程度)和何,是在特定的温湿环境中,又外加定额的电压下,长时间进行规律"定时性"的绝缘测试,而得到的一种监视制程或物料的"品质数据"。其实际的做法见 IPC-TM-650中2.6.3D的内容叙述。

34、Tape Test撕胶带试验
电路板上的各种镀层及有机涂装层,可利用一小段透明胶带在其表面上压附,然后瞬间用力的撕起,即可测知该等皮膜之附着力的品质如何。常用之透明胶带有 3M公司的#600及 #691等商品。

35、Thermal Cycling热循环,热震荡
当电路板或电路板组装品完成后,为测知其可靠度(Reliability)如何,可放置在高低温循环的设备中,刻意进行剧烈的热胀冷缩,以考验各个导体、零件,与接点的可靠度,是一种加速性环境试验,又称为Thermal Shock"热震荡"试验或"温度循环"试验。按 MIL-P-55110D 对完工 FR-4 材质的电路板,其一个完整周期的 Thermal Cycling试验,应按下述方式进行:室温中15分钟->2分内移入->高温125℃15分->2分内移入->室温15分->2分内移入->-65℃15分->2分内移入->室温15分55110D 规定 FR-4 板子须完成 100 个周期上述的试验后,其铜线路导体会发生劣化情形,从"电阻值"的增加上可以得知。 55110D 规定电阻值不能超过原测值的10%,且通孔切片后亦不能出现不允许的缺点。本法可考验出镀铜层及板材结构的耐用品质。请注意上述军规之E版,已将热循环中之保温部份取消,直接由高温125℃与低温-65℃之间振荡,条件更为苛刻。

36、Traceability追溯性,可溯性
军用电路板或 IPC-RB-276中所明定高可靠度的 Class 3板类,在制造过程中所用到的各种原物料、设备及检验过程等,其资料皆需详加纪录及保存,以备出品后三年中仍具可查考及可追踪的证据,谓之"追溯性"。

37、Wear Resistance耐磨度,耐磨性
此词与 Abrasion Resistance同义,有时也可称为Wearability。

38、Weatherability耐候性
指产品本身或表面处理层,在室外不同的环境中,由于各种保护措施之得宜,具有耐久能力减少功能故障的发生,称为耐候性。

关键字:线路板  微切片

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0617/article_10159.html
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