文章来源：SMT工程师之家

在制造、包装、运输以及组装过程中，通常会不可避免地产生缺陷。为了减少废品损失，不仅需要最大限度减少废板数量，而且应尽可能在最初的生产环节发现有缺陷的PCB板。   

在检查由制造或组装所造成的印制板缺陷时，你会惊讶地发现，很多印制板报废的原因仅仅是接地的缺陷。考虑到每块电路板生产所耗费的时间与精力，就会觉得这样的报废十分可惜。 

为避免不必要的废品，就必须了解在制造和组装PCB过程中会产生的缺陷。制造阶段缺陷包括低强度拐角（weak knee）、镀层空洞（plating void）、阻焊膜对位偏差（resist misalignment）、钻孔损伤、分层（de-lamination）、树枝状结晶组织（dendrite formation）、标记污染、弯角开裂（knee crack）以及内层剥落等。

一、制造缺陷   

低强度拐角，通常出现在锡/铅涂层的PCB组装、或电路制造者进行可焊性测试时。焊料整平（leveling）时，开孔边缘的涂层厚度可能会小于1μm，这样可焊性就会变差。焊接时，焊料在焊盘上就不会爬升流过通孔，而覆盖管脚。解决此类问题，可以藉由正确调整焊料整平系统，使锡/铅涂层厚度达到2至5μm。     

镀层空洞（图1）可产生于许多制程阶段，但通常大部份产生在化学镀铜场合。在镀铜之前，如果发现涂层没有很好地覆盖，便会有空洞产生。这类缺陷不藉由破坏性测试很难发现，因为它们对电气测试不会产生太多影响。空洞的产生也可能是由于不良钻孔而形成的粗糙表面、不良的扰动在孔中产生气泡、或者制程过程的杂质污染而引起。

图1：在组装工序焊接时，镀层气孔逸气导致焊点产生针气孔

阻焊膜的重叠及对位偏差，通常由于不良的设计造成焊盘周围没有足够空间而引起。建议在使用光致阻焊膜（photo-imaged resist）时，应使阻焊膜开口比焊盘大0.1至0.15mm；如果采用丝网印刷阻焊膜，其范围为0.3至0.36mm。我推荐不采用1：1的阻焊膜与焊盘设计。     

钻孔应在一个特定的制程流程中完成，而不要在生产过程的多个阶段中进行。如果在制造过程中已经用工具钻孔，而后在组装过程中重复使用，就有可能造成损伤或影响精度。   

在一定湿度及电压下，测试电路时就会产生树枝状结晶。树枝状结晶是在电路上施加电压时接触之间的铜组织生长，它们由印制板表面的离子杂质在电解作用下形成。杂质可能来自电镀溶液、回流或整平时没有从电路表面清洗掉的助焊剂。  

标记污染是另一种常见问题，它通常由于不当的电路设计规范引起。丝网印刷，特别是在大板面印刷时，不够精确。在印刷过程中，丝网具有弹性，因而精度不能保証。设计工程师往往在图形周围没有留下足够的空间，从而降低了容差水平。    

二、热应力缺陷     

在焊料整平、波峰焊或回流焊的制程中，常出现分层现象，这是由于印制板夹层中的潮气膨胀而使层间分离所致。 

目前，镀铜通孔拐角处开裂现象并不常见，但你应当了解它。在焊接或整平时，叠层发生膨胀，此膨胀主要发生在Z轴方向，如果铜的韧性不够，则产生断裂，这一问题与镀铜量有关。     

另一种由热应力产生的缺陷是多层印制板内部夹层分离（图2）。只要镀铜通孔的附着力不牢固，就会发生这一缺陷。因此，在金属化之前应确保通孔的清洁，以避免此类问题。 

图2：在清洗工序中，如果作业不当，就会发生内部夹层分离 

三、组装缺陷

由于表面黏着制程现在已成为组装中的重要部份，因此我们将其作为研究重点。缺陷包括接头晶体化和开裂、开焊、气孔（void）、器件抬起、可焊性问题、焊珠及吸锡（wicking）现象。       

无引线陶瓷芯片承载LCCC（leadless ceramic chip carrier）封装的接头处常有晶体化现象发生。这是一种焊点表面效应，可能是由于焊点部份液态时间过长而表面又无助焊剂引起的。但它不影响焊点质量，仅是一种外观缺陷。     

焊点开裂是由印制板组件的弯曲引起，可能是回流焊后，质控人员在检测过程中探测焊点而造成的，也可能是转包商在货物验收时造成的。 

令人惊讶的是，藉由对焊点进行拉力试验，发现探针所产生的力竟达到800至1000g。 

即使焊接作业是成功的，在组装过程中也可能发生开焊，它可造成引线与焊盘分离。在制造阶段电镀之前进行适当的清洗，就可避免开焊。 

在表面黏着焊点处也会有气孔，它是由于焊料固化之前易挥发气体或非金属材料未除去所致。我们常常在引脚下、弯脚根部和BGA端点处发现气孔，气孔的过度发展会减小焊点强度，但不一定会减小其可靠性。 

虽然焊膏供应商提供了相应焊接曲线，但生产中还必须对这些曲线进行适当的调整，以避免产生气孔、改善焊点表面外观和减少回流焊之后助焊剂的残留量。 

元件移位和抬起（图3）与焊接制程及印制板设计密切相关。如果一个端子先于另一个端子回流与润湿，就会产生转动或立起之类的表面移动。两个端子的可焊性不同也能造成这种结果。

图3：由于较厚焊膜造成的零配件抬起，回流焊过程中它就象一个支点把器件从焊盘表面拉起 

汽相焊比热风焊（convection）更容易产生位移，这是因为液体在印制板表面的流动而造成。由于被动部件尺寸的减小，元件抬起的可能性便会增加。 

润湿性差的焊盘通常出现在镍/金和铜PCB中 。相对于锡/铅镀层而言，它们是新型镀层，人们还不十分了解。镀铜焊盘的可焊性差，一般是因为老化、处理不当、过高的回流温度，否则，就是所提供的印制板本身可焊性不好。

引线的可焊性差导致润湿性差。焊膏在回流过程中能润湿焊盘，但不能沿引脚爬升。这种情形属于零配件问题，需要与供应商交涉。作为最低要求，引脚上应至少有5μm的锡/铅镀层，其可焊性才能维持较长时期。 

四、焊球与焊珠     

焊珠是指零配件边缘而非焊点表面的焊料球组织（图4），应避免与其它许多焊球现象相混淆。 

图4：焊珠通常由焊膏塌落引起，应注意预防这种可能性，以避免焊珠的产生

当印制板藉由回流焊炉进入回流焊区时，焊膏变成液体，焊料球凝聚成焊点。在组装过程中当焊膏进入零配件体下面时，就形成了焊球。一旦焊球在器件下面凝聚，焊料体积增大托起器件，从而使液体焊料逃逸。随后当零配件回落至印制板时，留下的焊料形成了焊珠。         

若要确认何种情形下焊膏会进入器件下面，就需检查焊膏印刷品质，即回流焊之前拿掉器件，检查焊膏。当检查结束时，再让完整的印制板藉由回流焊，并改变末端区域的温度以防止焊膏回流。藉由弄清焊膏进入器件下面的原因，我们便能消除这类问题。     

如果LCCC封装存在此类问题，就可能是由贴装引起。当把器件贴装在焊膏上时，焊膏便会被器件压下。LCCC端子与陶瓷体并不是绝对平整的，因此会产生焊膏的移位。     

另一种焊接问题是吸锡现象，是由于一端印制板表面可焊性差造成的，它使焊料优先向另一端流动。如果焊盘和引脚的回流焊温差很大，也会产生“吸锡”现象。采用正确的温度曲线，就可以消除这类问题。