PCB短路控制方法

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PCB“线路短路”是各PCB生产厂家几乎每天都会遇到的问题，也是一个比较难解决的问题，此问题改善得好或坏，直接关系到生产成本的低或高，也关系到成品合格率的问题。1 P0 Z( C+ L8 j3 B, K+ o
我们首先对造成PCB短路的主要原因分为以下几个方面(鱼骨图分析)：; S1 L3 m# h. ?2 W6 j
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现将造成以上现象的原因分析和改善方法逐一列举如下：
一、跑锡造成的短路
1、在退膜药水缸里操作不当引起跑锡；/ v% ]: u* z, w: p( Q
" [9 |2 F5 c- b2、已退膜的板叠加在一起引起跑锡。
改善方法：4 t: Y! ~+ l, ?. W* }/ W+ X
6 \6 c; C% `+ _) q& t　　(1)退膜药水浓度高，退膜时间长，抗镀膜早已掉落，可板仍在强碱溶液中浸泡，部分锡粉附在铜箔表面上，蚀刻时有一层很薄的金属锡护着铜表面，起到抗蚀作用，造成要去除的铜未除干净，从而导致线路短路。所以我们需要严格控制好退膜药水的浓度、温度、退膜时间，同时退膜时用插板架插好，板与板之间不能层叠碰在一起。, d( g7 y2 [$ s' w8 m+ A6 @9 l1 U
* r) p/ o' u) t: e8 ^4 }0 P　　(2)已退膜的板未烘干便叠加在一起，使得板与板之间的锡浸在未烘干的退膜溶液中，部分锡层会溶解附在铜箔表面上，蚀刻时有一层很薄的金属锡护着铜表面，起到抗蚀作用，造成要去除的铜未除干净，从而导致线路短路。& w6 x  \4 u5 m  i9 W
$ |% }, P% K! ^二、蚀刻不净造成的短路' a5 b8 z$ j: A* q/ a
1、蚀刻药水参数控制的好坏直接影响到蚀刻质量，目前我司使用的是碱性蚀刻液，具体分析如下：& u; T/ p1 \; u' `5 R1 d: B
　　1.1 PH值：控制在8.3~8.8之间，如果PH值低了，溶液将变成粘稠状态，颜色偏白色，蚀板速率下降，这种情况容易引起侧腐蚀，主要通过添加氨水来控制PH值。
& M( k- L6 m$ J& y. d' Y% G1 Y& B, F% C　　1.2 氯离子：控制在190~210g/L之间，主要通过蚀刻盐对氯离子含量进行控制，蚀刻盐是由氯化铵和补充剂组成的。
　　1.3 比重：主要通过控制铜离子的含量来对比重进行控制，一般将铜离子含量控制在145~155g/L之间，每生产一小时左右进行检测一次，以确保比重的稳定性。
5 `5 o0 b8 u: S' J　　1.4 温度：控制在48~52℃，如果温度高了氨气挥发快，将造成pH值不稳定，且蚀刻机的缸体大部分都是由PVC材料制作的，PVC耐温极限为55℃，超过这个温度容易造成缸体变形，甚至造成蚀刻机报废，所以必须安装自动温控器对温度进行有效监控，确保其在控制范围之内。
　　1.5 速度：一般根据板材底铜的厚度调整合适的速度。9 Z$ R7 o9 o3 N, A+ p
　　建议：为了达到以上各项参数的稳定、平衡，建议配置自动加料机，以控制好子液的各项化学成份，使蚀刻液的成份处于比较稳定的状态。" i# g2 k4 u  _# P" j
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1 ]5 p6 e  X7 ^4 A& ^7 S2、整板电镀铜时电镀层厚薄不均匀，导致蚀刻不干净。
: n2 I4 N3 H+ k* ]! {+ K- e改善方法：2 r7 `- k8 X1 e' M+ N; l' P
　　(1)全板电镀时尽量实现自动线生产，同时根据孔面积的大小，调整好单位面积的电流密度(1.5~2.0A/dm2)，电镀时间尽量保持一致，飞巴保证满负荷生产，同时增加阴、阳极挡板，制定“电镀边条”的使用制度，以减少电位差。
　　(2)全板电镀如果是手动线生产，则板大的需要采用双夹棍电镀，尽量使单位面积的电流密度保持一致，同时安装定时报警器，确保电镀时间的一致性，减少电位差。; \6 c; f8 K5 q. l* o
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' \4 g3 U+ M9 j5 ^三、可视微短路! ~2 v8 m# }  y1 l
5 C% R6 _& g' [4 D) V) S+ [$ ^$ _1、曝光机上迈拉膜划伤造成的线路微短路；1 e' m( Q, n, e9 D! k0 t1 R
2、曝光盘上的玻璃划伤造成的线路微短路。% f- }+ n  m: L5 v% z3 J3 t9 A
; Q5 H" j2 p* N4 `! q改善方法：- s5 S8 F  C& ^1 N8 d. b& c
　　(1)曝光机上的迈拉膜因使用时间较长，膜面上有划伤现象，划痕积聚有灰尘形成黑色或不透明的“小线条”，在线路图形曝光时因黑色或不透明的“小线条”遮光，使得显影后在线路之间形成露铜点而造成短路，且板件上的铜箔越薄越容易短路，线间距越小越容易短路。所以当我们一经发现迈拉膜有划伤现象时，必须马上进行更换或用无水酒精清洁，保证迈拉膜的透明度，严格控制不透明的划痕存在。4 c5 m; X, Z9 C3 ]: s
　　(2)曝光机上曝光盘玻璃因使用时间长，玻璃表面上有划伤现象，划痕积聚有灰尘形成黑色印子或不透明的“小线条”，同样在线路图形曝光时因不透明的“小线条”遮光，显影后在线之间形成露铜点而造成短路。所以当我们一经发现有玻璃划伤现象时，必须马上进行更换或用无水洒精进行清洁，严格控制不透明的划痕存在。
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+ T; P: i$ L1 R1 K) d( U+ M: e四、夹膜短路, \9 o1 a8 C: z+ N4 u: F. E
" D: O) |" G& B: X1、抗镀膜层太薄，电镀时因镀层超出膜厚，形成夹膜，特别是线间距越小越容易造成夹膜短路。% j& h/ `8 B) h4 E% O+ G7 ~
2、板件图形分布不均匀，孤立的几根线路在图形电镀过程中，因电位高，镀层超出膜厚，形成夹膜造成短路。
改善方法：
" y$ j1 ]/ O6 N7 ]8 c　　(1)增加抗镀层的厚度：选择合适厚度的干膜，如果是湿膜可以用低网目数的网版印制，或者通过印制两次湿膜来增加膜厚度。/ T! i$ O& t* _! Z
　　(2)板件图形分布不均匀，可以适当降低电流密度(1.0~1.5A)电镀。在日常生产中，我们出于要保证产量的原因，所以我们对电镀时间的控制通常是越短越好，所以使用的电流密度一般为1.7~2.4A之间，这样在孤立区上得到的电流密度将会是正常区域的1.5~3.0倍，往往造成孤立区域上间距小的地方镀层高度超过膜厚度很多，退膜后出现退膜不净，严重者便出现线路边缘夹住抗镀膜的现象，从而造成夹膜短路，同时会使得线路上的阻焊厚度偏薄。1 y) k- P0 n! Z; `7 B: ~. f
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9 X5 x1 d0 M( Y( R五、看不见的微短路' x6 g" @' |$ M, z: U5 i+ U5 j  j
: r: E, x6 z4 P0 Q7 Y　　看不见的微短路对我司来说，是困扰最久也曾经是最难解决的问题，在测试出现问题的成品板中，50%左右是属于此类微短路的问题，其主要原因是线间距内存在着肉眼无法看见的金属丝或金属颗粒。0 ~* {/ ]! g2 R7 n9 m5 ]
2 M. N8 _0 v. Z+ v  J% o% @改善方法：
7 z8 L7 \: V. p* @/ a% |$ n　　1、因阻焊前磨板是采用物理粗化方式的，磨刷痕深度一般在0.3~1.5μm之间，磨板过程中由于板边沿有大量的金属碎屑附着板面，压力水洗时有部分未冲洗干净，附在水洗后面的海棉吸水辊表面，当后面再继续过板时，则金属碎屑就有可能附在板面上，从而造成成品板有许多肉眼看不见的短路现象，那么为了避免这类现象，我们必须定期对海棉吸水辊进行清洗，这一点非常重要，而且也非常容易被人疏忽！
0 W& }4 Y( F! P/ v& J　　2、磨板后面水洗水定期更换，确保水洗缸的水保持清洁。
　　3、磨板机定期清洁、保养(用3~5% NaOH溶液和3~5% H2SO4溶液分别清洗)，清洁水槽铜粉积聚物和水中的微生物体，风干段内部及风机过滤器定期清洁并保持干净。; k/ w" V) a- k' I# g
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2 H" M+ d) U& D$ \% ?" I六、固定位短路; @' c  i' ^* y: i+ w
　　主要原因是菲林线路有划伤或涂覆网版上有垃圾堵塞，涂覆的抗镀层固定位露铜导致短路。/ A! H/ h! h$ O, z
# v8 I) X" k; H/ L# p改善方法：, v2 w* Y: w+ O: d$ M/ s
　　1、菲林底片不得有沙眼、划伤等问题，放置时药膜面要朝上，不得和其它物体摩擦，拷片时药膜面对药膜面进行操作，用完后及时装入合适的菲林薄膜袋中保存。% \5 f3 b: m& n, W' j& y* U' ^7 Z
　　2、对位时药膜面对板面，取菲林时用双手对角拿起，不要碰到其它物体，避免药膜面划伤，每张菲林对板到一定数量时须停止对位进行专人检查或更换，用完后装入合适的菲林薄膜袋中保存。
/ E; o6 m* J3 k　　3、操作人员手上不得佩戴任何装饰物如戒指、手镯等，指甲要常修剪并保持园滑，对位台表面不得放任何杂物，台面保持干净平滑。
$ n% O/ ^( X6 \' b　　4、网版生产前一定要严格检查，确保网版无不通现象，涂覆湿膜时经常要抽检，检查是否有垃圾堵塞网版。当间隔一段时间没有印刷时，印刷前要空网先印刷几次，使油墨内的稀释剂充分溶解凝固的油墨，确保网版漏油畅通。5 C  i, }$ h1 r, c
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七、垃圾短路
: w0 _' E0 f; m& Z4 q5 t1、线路磨板机的海棉吸水辊有垃圾，磨板机风干段未清洁干净，风机滤网比较脏；* L  U' H* x' L. }; I$ k5 d  P
2、线路图形工作室不干净、卫生差；
3、涂覆油墨的工作台面有垃圾，使用的工具有垃圾，烤炉及其工作房卫生存在垃圾；
4、对位台面有垃圾，曝光盘存在垃圾；
5、阻焊前板面粘有金属碎屑垃圾横跨在两条导线之间造成短路。
改善方法：
　　(1)因线路磨板表面是采用物理粗化的，磨板过程中由于板边沿有大量的金属碎屑附着板面，在压力水洗时有部分未冲洗干净，附在水洗后面的海棉吸水辊表面，当后面再继续过板时，金属碎屑就有可能附在板面上，所以一定要定期对海棉吸水辊进行清洗。" T/ Z2 m) S. o. s
  \8 X- B8 p/ i, |　　(2)同样要对磨板后面水洗水定期更换，保持水质清洁度。
  @: L& g9 U( K6 G　　(3)定期清洁、保养磨板机，清洁水槽铜粉积聚物和水中的微生物体；风干段内部及风机过滤器定期清洁并保持干净。
9 w& `. V1 i0 S2 Y5 x2 \3 W1 N) d) \　　(4)图形线路车间采用无尘车间，并且按“5S”要求对车间严格管理，保持室内环境清洁卫生，进房穿着好防尘服并进行风淋10秒以上，特别是头发不能露出防尘服外面，预防头皮屑、头发丝掉到无尘房内。9 q% ~  @* N; k- {
0 E, w, T+ a1 s4 }* q. [* s3 ~' r　　(5)涂覆油墨的工作台面，使用的工具、烤炉、对位台面、曝光盘定期清理，确保无垃圾，保持清洁。) ^' R2 J; \2 X3 D" p
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八、渗镀短路
: V) D0 Q; g. Q3 z7 U1 s1、线路图形转移前，抗电镀层大部分都是采用湿膜涂覆或贴干膜的，涂覆湿膜或贴干膜前表面都要采取物理或化学粗糙，如果粗糙度不够，将会造成图形电镀时渗镀。# R; u" r$ F. K/ ^& F9 U. v
2、涂覆湿膜或贴干膜前板面如果有氧化、水印等也会造成图形电镀时渗镀。+ j; U  a, s# Y- h/ c- \1 G8 b& I4 |9 V
3、显影后在电镀前放置时间过长，电镀时也会造成电镀时渗镀。
4、锡光剂选择不适当时容易引起电镀时渗镀。; a( M" u, e8 A) ?9 |2 k- [
1 x& L# |( b1 N% j- m改善方法：' K/ E- X8 p9 I1 a7 G
　　(1)涂覆湿膜或贴干膜前的板面处理，采用2对500#的磨刷刷板，但由于磨板过程中，不是所有板大小、厚薄都一致的，板的大小也不可能全部跟刷辊一样大小，那么在磨板过程中板面的粗糙度就不能做到一致，如果粗糙度(≥0.2?m)达不到膜与板的一定结合力时，渗镀问题就出来了。为了达到合适的粗糙度，我们通过采用化学粗化方法，严格控制好各项工艺参数，问题就基本上可以得到有效的解决。- H" A( B' ?3 {% a4 c
7 t5 b) W1 r, i. Q  o4 q　　(2)已粗化好的板，在工作室放置时间不能太长，因磨板出来的板温度都较高(≥40℃)，而工作室的温度一般控制在21±3℃，温差较大，板面容易造成有水珠而导致氧化。工作室在搞卫生时，水滴不能溅到板面上；印制湿膜时，清理台面可能用到有机溶剂进行清洁，溶剂不能粘到板面上；印制前的板面杜绝粘到手指纹，否则将会引起渗镀。; L  R4 ^2 U! C& \; c  w. }
& W: Y3 r7 O: R4 v# m$ M　　(3)显影后在电镀前放置时间过长，因电镀车间的湿度过大，时间放长了(≥6小时)，将会降低抗镀膜与板面的结合力，电镀时将容易引起渗镀，那么在生产过程中，必须要按照板的先后顺序进行生产，班组主管/领班经常要沟通，确保生产板在电镀前停留时间不要超过6小时，如果有些板超过该时间范围，建议将板过UV机后或进行高温(150±5℃)烘烤20分钟后再电镀。
9 r+ v2 w; T# k: e; N( h9 _　　(4)选择合适的抗镀膜(湿膜或干膜)，以及与之兼容的锡光剂，否则有可能引起渗镀。' R8 a/ N/ T$ k3 O
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8 r( M/ f. B5 L1 c6 q/ Q; D! G( c九、划伤短路! I! Y) G1 x$ ]+ a: H& f  O. D
1、涂覆湿膜后划伤，对位时操作不当造成膜面划伤。, a9 _. t2 n* m. D
2、显影机出口接板忙不过来造成板与板之间碰撞划伤。
3、电镀时取板不当，上夹板时操作不当，手动线前处理过板时操作不当等造成划伤。
" ]  s: d6 s/ i7 D7 |& d4 x9 W' F改善方法：
　　(1)因涂覆湿膜后在插板时容易造成划伤，所以板与板之间最好间隔远一点，确保板面无划伤现象。对位时双手取、放板，严格避免板与板叠加在一起，或板与对位台面摩擦，避免划伤板面。. f# E1 G, y$ [& w1 f9 t
) t; N- R: `- w; K2 Y: U7 P# n　　(2)显影时根据板的大小及接板人的操作能力调整放板的间隔距离，出板口无人接板时机器入板处不得放板，接板时用双手卡板，避免板与板之间产生碰撞造成板面划伤。
　　(3)电镀时双手取、放板，避免两块板或多块板层叠在一起进行夹板，手动线上板时避免板与台面之间的摩擦，手动线前处理的板不能过多，过板时一夹一夹地过板避免碰撞。2 o7 ^. N/ ^& ^
　　
: {6 Q! v6 o( b; @' t* K, W十、结论：! o6 N+ u. K9 U3 O; n
5 l! W9 K2 u: p! a& `7 T6 V" a  Q　　我们通过上面的各种改善方法后，PCB短路问题得到了有效的改善，特别是跑锡短路、夹膜短路、肉眼看不见的微短路、渗镀短路、湿膜板渗镀短路等问题已得到有效的控制，约有半年多的时间里都没有出现过这几类的短路问题，当然，其它短路的问题还有待于提高整体管理水平、员工的操作技能、环境清洁度、工艺能力等才能得到有效的改善。5 w6 F( v& |9 ~! \/ a# ~
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