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三、PCB十大质量问题与对策

如此漫长的生产流程，诸多的控制点，一招不慎，板子就坏。PCB的质量问题层出不穷也是业界一直头疼的问题，一片板子有问题，贴上去的绝大部分器件就得一起报废。可恨的是，这些问题通过进料检验（IQC)还发现不了。而更让人烦躁的是，很多问题供应商还能跟你东拉西扯，改善进展缓慢，交货问题不断。

笔者收集了PCB经常出现的一些质量问题，整理柏拉图如下：





除了上述问题外，还有一些潜在风险较大的问题，笔者一共整理了十大问题，在此列出并附上一些处理的经验，与诸君分享：

1.【分层】
      分层是PCB的老大难问题了，稳居常见问题之首。其发生原因大致可能如下：
  （1）包装或保存不当，受潮；
  （2）保存时间过长，超过了保存期，PCB板受潮；
  （3）供应商材料或工艺问题；
  （4）设计选材和铜面分布不佳。
      
受潮问题是比较容易发生的，就算选了好的包装，工厂内也有恒温恒湿仓库，可是运输和暂存过程是控制不了的。笔者曾“有幸”参观过一个保税仓库，温湿度管理是别指望了，房顶还在漏水，箱子是直接呆在水里的。不过受潮还是可以应对的，真空导电袋或者铝箔袋都可以不错地防护水汽侵入，同时包装袋里要求放湿度指示卡。如果在使用前发现湿度卡超标，上线前烘烤一般可以解决，烘烤条件通常是120度，4H。

如果是供应商处材料或工艺发生问题，那报废的可能性就比较大了。常见的可能原因包括：棕（黑）化不良，PP或内层板受潮，PP胶量不足，压合异常等。为了减少这种情况的问题发生，需要特别关注PCB供应商对对应流程的管理和分层的可靠性试验。以可靠性试验中的热应力测试为例，好的工厂通过标准要求是5次以上不能分层，在样品阶段和量产的每个周期都会进行确认，而普通工厂通过标准可能只是2次，几个月才确认一次。而模拟贴装的IR测试也可以更多地防止不良品流出，是优秀PCB厂的必备。

当然设计公司本身的PCB设计也会带来分层的隐患。例如板材Tg的选择，很多时候是没有要求的，那PCB厂为了节约成本，肯定选用普通Tg的材料，耐温性能就会比较差。在无铅成为主流的时代，还是选择Tg在145°C以上的比较安全。另外空旷的大铜面和过于密集的埋孔区域也是PCB分层的隐患，需要在设计时予以避免。
   
2.【焊锡性不良】

      焊锡性也是比较严重的问题之一，特别是批量性问题。其可能发生原因是板面污染、氧化，黑镍、镍厚异常，防焊SCUM（阴影），存放时间过长、吸湿，防焊上PAD，太厚（修补）。

    污染和吸湿问题都比较好解决，其他问题就比较麻烦，而且也没有办法通过进料检验发现，这时候需要关注PCB厂的制程能力和质量控制计划。比如黑镍，需要看PCB厂是不是化金外发，对自己的化金线药水分析频率是否足够，浓度是否稳定，是否设置了定期的剥金试验和磷含量测试来检测，内部焊锡性试验是否有良好执行等。如果都能做好，那发生批量问题的可能性就非常小了。而防焊上PAD和修补不良，则需要了解PCB供应商对检修制定的标准，检验员和检修人员是否有良好的考核上岗制度，同时明确定义焊盘密集区域不能进行修补（如BGA和QFP）。

3.【板弯板翘】
      可能导致板弯板翘的原因有：供应商选材问题，生产流程异常，重工控制不良，运输或存放不当，折断孔设计不够牢固，各层铜面积差异过大等。最后2点设计上的问题需要在前期进行设计评审予以避免，同时可以要求PCB厂模拟贴装IR条件进行试验，以免出现过炉后板弯的不良。对于一些薄板，可以要求在包装时上下加压木浆板后再进行包装，避免后续变形，同时在贴片时加夹具防止器件过重压弯板子。

4.【刮伤、露铜】
    刮伤、露铜是最考验PCB厂管理制度和执行力的缺陷。这问题说严重也不严重，不过确实会带来质量隐忧。很多PCB公司都会说，这个问题很难改善。笔者曾经推动过多家PCB厂的刮伤改善，发现很多时候并不是改不好，而是要不要去改，有没有动力去改。凡是认真去推动专案的PCB厂，交付的DPPM都有了显著的改善。所以这个问题的解决诀窍在于：推、压。

5.【阻抗不良】
PCB的阻抗是关系到手机板射频性能的重要指标，一般常见的问题是PCB批次之间的阻抗差异比较大。由于现在阻抗测试条一般是做在PCB的大板边，不会随板出货，所以可以让供应商每次出货时付上该批次的阻抗条和测试报告以便参考，同时还要求提供板边线径和板内线径的对比数据。

6.【BGA焊锡空洞】
BGA焊锡空洞可能导致主芯片功能不良，而且可能在测试中无法发现，隐藏风险很高。所以现在很多贴片厂都会在贴件后过X-RAY进行检查。这类不良可能发生的原因是PCB孔内残留液体或杂质，高温后汽化，或者是BGA焊盘上激光孔孔型不良。所以现在很多HDI板要求电镀填孔或者半填孔制作，可以避免此问题的发生。

7.【防焊起泡/脱落】
    此类问题通常是PCB防焊过程控制出现异常，或是选用防焊油墨不适合（便宜货、非化金类油墨、不适合贴装助焊剂），也可能是贴片、重工温度过高。要防止批量问题发生，需要PCB供应商制定对应的可靠性测试要求，在不同阶段进行控制。

8.【塞孔不良】
    塞孔不良主要是PCB厂技术能力不足或者是简化工艺造成的，其表现为塞孔不饱满，孔环有露铜或者假性露铜。可能造成焊锡量不足，与贴片或组装器件短路，孔内残留杂质等问题。此问题外观检验就可以发现，所以可以在进料检验就可以控制下来，要求PCB厂进行改善。

9.【尺寸不良】
    尺寸不良的可能原因很多，PCB制作流程中容易产生涨缩，供应商调整了钻孔程序 / 图形比例 / 成型CNC程序，可能造成贴装容易发生偏位，结构件配合不好等问题。由于此类问题很难检查出来，只能靠供应商良好的流程控制，所以在供应商选择时需要特别关注。

10.【甲凡尼效应】
甲凡尼效应也就是高中化学中学习的原电池反应，出现在选择性化金板的OSP流程。由于金和铜之间的电位差，在OSP的处理流程中与大金面相连的铜焊盘会不断失去电子溶解成2价铜离子，导致焊盘变小，影响后续元器件贴装及可靠性。

这一问题虽然不常发生，在柏拉图中未曾出现，不过一旦出现就是批量性问题。手机PCB制作有经验的板厂都会通过电脑软件筛选出此部分焊盘，在设计时预先补偿，并且在OSP流程中设定特别的重工条件和限制重工次数，避免问题发生。所以这一问题可以在审核板厂时提前确认。

以上问题并没有把短路/开路列入，因为这个是PCB最基本问题，哪家板厂都避免不了，主要就是看谁的制程良率比较高，防错比较好，修补标准比较严，PPM控制得比较低了。笔者接触过很多PCB供应商，比较有趣的是，并不是设备很好、管理制度很严格的工厂交付的PPM就一定低，有些设备陈旧、工作气氛轻松的老厂表现说不定更好，看来操作人员的工作心情，对PCB的质量来说也是非常重要的。

四、国内PCB公司群英汇

全球PCB产业的产值近年来一直呈萎缩状态，不过国内倒是一直处于发展状态。国内大大小小数千家PCB工厂，竞争也是越来越激烈，正如三国时代名将林立，江山如画，一时多少豪杰。

众多的国内PCB厂，谁做手机PCB比较强？这可不是光查一下CPCA（中国印制电路板协会）的中国PCB百强排名就可以知道的。有些公司产值很高，质量较次；有些公司其他类型PCB不错，可是手机PCB做得一般。笔者在此依照技术能力和产品质量对其做一分级（未考虑价格因素），仅供参考，不负法律责任。



五、选择PCB合作供应商的一些建议

PCB板作为定制物料，在PCBA里面具有重要的作用，为了提高PCB板质量，需要和供应商建立长期稳定的合作关系，尽量选择业内口碑不错的供应商。

在供应商承认时，样品合格是前提，还需要去了解供应商的制程能力，流程关键控制点（可以参考第二节内容），检验能力，产品良率，问题解决能力。

设计沟通是非常重要的，特别是合作初期，最好就每个项目进行技术沟通，然后形成双方的一些特别合作规范，可以大幅度缩短工程提问周期，减少常见问题的发生。

与PCB厂沟通，设立合理的保质期。通常OSP板的有效期为6个月，而全化金板的有效期为1年。可是正如上文中提及的，因为保税的因素，很多PCB会在香港等地的仓库存放一段时间，由于环境控制不好，容易导致质量问题。所以推荐的有效期是OSP板3个月内使用，化金板6个月内使用。

由于缩短了PCB的保质期，更需要合理安排库存周期，避免PCB板在仓库积压。一旦出现存储超期，就会涉及到烘烤和重工，给双方的合作带来不必要的麻烦

faqiang186186

随着国内手机行业的不断发展，短短的10年间，手机行业已经从当初拥有丰厚利润的黄金时代逐步进入今天的透明化微利时代。为了提高收益，目前很多IDH企业纷纷从单纯的提供PCBA服务模式逐步转型成为可以提供完整方案的ODM企业。毕竟，整机20%甚至更高的利润率较之PCBA平均只剩5%不到的利润率，这巨大的诱惑是显而易见的。

不过ODM之路，可不会是什么康庄大道，既充满着相对丰厚利润之诱惑、也充满着荆棘。从标准器件整合到很多非标器件（外壳等）集成、整合，依照笔者经验来看，项目问题、难度、复杂度、跨部门跨地域的沟通协调等方面一定是做PCBA模式的几倍甚至几十倍。“巧妇难为无米之炊”，原料、器件带来的问题，将更大程度上地对项目造成各种影响。经笔者对很多整机项目质量情况进行统计后发现，有近一半的质量问题都是原器件造成的，其中非标件的质量事故占整个质量问题的七成以上，这也让很多ODM公司从上至下的管理人员焦头烂额、苦苦寻觅良方的之处。

器件如此重要，引无数英雄竞折腰。所以从本期开始，笔者将按照物料ABC(Activity Based Costing)分类原则.ABC法则告诉我们，即【A类物料数量占整个BOM物料总数10%左右，金额占总BOM成本的65%；B类物料数量占整个BOM物料总数25%左右，金额占总BOM成本的25%；C类物料数量占整个BOM物料总数65%左右，金额占总BOM成本的10%】与各位读者分享手机行业一些关键器件的质量管理知识和经验，希望能对读者在选择供应商、行业整体水准和处理质量问题时作为重要参考。

本期为大家介绍的手机的骨骼器件：印制线路板（PCB）的质量管理。

一、印制线路板（PCB）的介绍

印制线路板，全称Printed Circuit Board（下文统一简写为PCB），作为所有电子器件的载体，并通过线路确保各器件的导通，其重要性可谓首屈一指。一片板子只要有一根线路出了问题，很抱歉，那就得连累数百个贴片器件一起报废了。以前电脑和服务器的PCB主板英文名称是：Mother Board，笔者认为MOTHER这个词就能充分体现出印制线路板的价值了。

PCB按照层数分类，有单面板、双面板、多层板（4、6、8、…20以上层)。通常手机主板设计6、8层比较多，按键板以双面板居多。近年为了降低成本，很多设计公司也在尝试4层主板的设计，不过除了一些超低端平台外，鲜有成功的案例。

按照表面处理分类，有喷锡板、镀金板、化金板、选择性化金板（化金+OSP）、OSP板、化银板、化锡板。手机主板一般采用化金或者选择性化金设计，按键板则为化金板。喷锡和化锡由于其特性，不适用于手机贴片；而化银虽然能降低成本，但隐藏风险不小，使用的结果多是得不偿失，今年初国内手机行业龙头之一华为还特别行文给各供应商，禁止使用化银工艺的PCB。

按照材料耐温性分类，分类为普通Tg板、中等Tg板、高Tg板。Tg指玻璃态转化温度，是指板材在高温受热下的玻璃态转化温度，普通Tg的板材为140度，高Tg一般为大于等于170度，中等Tg约150度。Tg值越高，板材的耐温性能越好。因为近年无铅工艺的普及，手机板板材的首选是中等Tg，在保证耐温性能的情况下，成本也比H-Tg材料有明显优势。普通Tg的板材成本优势有限，在无铅工艺条件下爆板分层频发，正在逐步被中等Tg材料取代。高Tg板材一般则用于手机模块板的制作。

按照生产工艺分类，主要分为HDI板和通孔板。HDI全称为高密度互联板，通常指使用激光盲孔（直径150um以下）和埋孔进行各层线路导通的PCB。通孔板顾名思义，则是以机械方式制作的通孔来进行层间线路的连接。由于生产工艺流程的差异，两种PCB成本相差很大。智能和高端手机只能使用HDI板，而低端手机平台，已经有很多选择展讯芯片的设计公司具有了使用通孔板进行方案设计的技术。对于利润日渐稀薄的手机行业来说，这块蛋糕不可小觑，同时也成为展讯芯片的竞争优势之一。不过通孔板由于钻孔密度更大，容易发生离子迁移，可能会影响其使用耐久性。


特殊类型还包括RCC板、无卤素板、Anti-CAF（耐离子迁移）板等。这些特殊材料相对于普通的PCB板材来说，或者能提升主板的射频性能，或者能延长手机的使用寿命，也许是为了符合欧盟和美、日等国家对有害物质限制的要求。

二、PCB的生产流程及关键质量控制点

PCB生产流程很长，在所有的手机器件中，除了芯片外，复杂程度无出其右。下面就是HDI板的结构示意图：



PCB的生产流程很长，大的工序就有好几十个，而每个大工序下又有前处理、主加工、后处理、检验等若干小工序。下面将以6层HDI为例，简单对流程进行归纳后分成四个部分，以便大家了解：

A.内层制作1：
      基板裁切，图形转移，蚀刻，AOI，棕（黑）化，压合

B.内层制作2：
  钻孔，化学沉铜，电镀，图形转移，蚀刻，AOI，棕（黑）化，压合

C.外层制作：
  铣板，钻孔，镭射钻孔，化学沉铜，电镀，图形转移，蚀刻，AOI

D.表面处理及检验：
  防焊，化金，文字，成型，电性测试，成品检验，OSP，包装

  注：防焊也有很多工厂称为绿油，不过因为很多PCB可能是蓝、黄或其他色，本文统一命名为防焊；图形转移俗称干膜；成型也叫做铣板或锣板。

8层的二阶HDI板则比6层HDI还要再多走一次内层制作2的流程。6层的通孔板相对就要简单很多，不需要内层制作2的流程，而且在外层制作时也不需要进行镭射钻孔，因此在成本上有明显幅度的降低。不过降低成本付出的代价就是对走线的要求更高，同时在可靠性方面存在一定风险。

流程越长，PCB的质量就越难管理。因此需要对很多关键质量控制点进行，才能确保PCB的性能。本文篇幅有限，只摘录一些特别重要的控制点供各位读者参考：





除了以上这些控制点外，还有很多手机的可靠性测试项目也可以要求PCB供应商进行试验确认，如高温高湿、高低温冲击、绝缘性能测试等。

87600570

厚道之人

riang

好东西，谢谢了

davidzw

顶你顶你！

Michaelwang1573

楼主好人。

rockyrain

多谢了，支持免费
本文来自：我爱研发网(52RD.com) - R&D大本营
详细出处：http://www.52rd.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=59&id=197870&replyID=552769

ramchip

感谢免费资料，顶下楼主[em01]

lybxfans

thanks for share~~~

liulu

谢谢楼主了

chinashijun

非常感谢

hex313

感谢楼主分享啊 [em01]

nihaopeng2009

谢谢楼主的分享[em01]

a812681372

好的很啊！！！！！！！

a812681372

好东西啊！！！！！

a812681372

好的很啊！！！！！

a812681372

vb r 好的很啊！fhw 真的响, 楼主好人啊，学习了

yezi0611

谢谢ＬＺ分享

xmj7868

特别感谢楼主，尤其是免费的

Evan_lee

感谢楼主