1、 1 毕业设计 (论文 ) 题目 PCB生产质量检测与管理 题目： PCB生产质量检测与管理 摘要 ： 在印制电路板生产的整个工序中，质量检测对于生产的重要性。因为只有时刻追踪产品质量才可以保证最终产品的合格性，要达到时刻出现问题解决问题，这样才会达到更高的生产要求和产品的最高工艺性。本文主要关于印制电路板在整个生产中的质量追踪，通过不同的物理检测方法保证产品的质量 控制，以时刻检测作为产品的保证，通过发现问题解决问题的形式保证产品质量。通过论文的完成，加深对 PCB 生产质量检测与管理的理解，掌握一些专业技术性标准数据，锻炼解决实际问题的能力。 关键字： 质量 检测 管理 2 Title：
2、PCB production quality testing and management Abstract： In the printed circuit board production in the entire process, the importance of quality control for production. Because only moments to track product quality, can guarantee the final product eligibility, To achieve always a problem to solve th
3、e problem, so that will achieve higher production requirements and products of the highest technology. This paper is mainly on the printed circuit board production, the quality of the entire track, through different physical detection methods to ensure product quality control to time test as a produ
4、ct guarantee for finding problems and solving problems in the form of guaranteed product quality. Through the completion of papers to enhance production quality of the PCB testing and management to understand and grasp some of the professional technical standards for data, exercise to solve practica
5、l problems. Keywords： quality testing management 3 目 录 1 引言 2 质量管理的基本理论及重要性 2.1 质量检测理论 2.2 质量控制理论 2.3 质量保证理论 2.4 质量监督理论 3 物理实验室的基本检测 3.1 热负荷测试 3.1.1 漂锡 测试 3.1.2 TG 测量 (DSC) 3.1.3 Tg 和 Z轴膨胀系数（ TMA） 3.2 机械负荷测试 2.2.1 小 刀 测试 2.2.2 十字砍测试 2.2.3 铅笔 测试 2.2.4 簧秤测试 3.3 其他测试 3.3.1 X-Ray 测试 3.3.2 背光 测试 3.4 金相切片
6、 结论 致谢 4 参考文献 1 引言 现代质量管理在其生产和发展的历程中，吸收和借鉴了现代科学技术、应用数学及管理科学等内容，其理论日趋完善，实践日益丰富，已形成了比较完善的理论体系。 奥地利技术及系统技术公司（简称 AT&S）成立于 1987 年，是现今欧洲与印度最大的印刷电路板生产商，在高密度微通互联印刷电路板领域（ HDI） ， AT&S已经跻身世界顶尖行列，我们的目标是成为全球最佳的印刷电路板制造商，而所谓最佳主要体现在客户的成功。在通讯 /电子便携产品、汽车、工业以及医学等诸多产业中， AT&S 始终将自己视为客户强有力的合作伙伴，为其提供专业的技术支持。 作为全球知名的企业，质量保
7、证是其立根之本，因此时刻控制产品质量及对其时刻检测是十分重要。只有发现问题，才能更好的解决问题。我们物理及可靠性实验室属于质量部，更是其质量的保证，负责生产的检测与控制。我们通过实验结果告诉各个部门的工程师以便他们更好的管理好每个部门的生产。在此我通过介绍 我们整个实验的实验方法以便大家更好的理解我们的工作。 2 质量管理的基本理论及重要性 质量管理理论主要包括：质量检测理论，质量控制理论，质量保证理论，质量监督理论。 2.1 质量检测理论 5 质量检测理论的定义，现分述如下： （ 1）检测：通过观察与判断，适当结合测量、实验所进行的符合性评价。 （ 2）试验：按照程序确定一个或多个特性。 （
8、 3）验证：通过提供客观证据，对规定要求已得到满足的认定。 （ 4）确定：通过提供客观证据，对规定的预期用途或应用要求已得到满足的认定。 质量检测的功能体现在如下几个方面： （ 1）鉴 别功能。质量检测功能的结果要作出符合性的结论，以判定产品过程及体系是否符合检测准则的要求。 （ 2）“把关”功能。质量检测最重要的功能是把关，做到不合格的原材料不投产，不合格的零件不转序。 质量检测的功能是通过质量检测过程所形成的。质量检测的过程包括：定位、测量、比较、判断、处置和改进等六个步骤。 2.2 质量控制理论 组织的质量控制基于三个基本原理：质量控制就是控制和协调系统质量过程以及系统的输入与输出；确定
9、系统质量过程输出的控制标准：纠正系统质量过程实际输出与控制标准之间所谓偏差。 质量控制的类型主要包括 目标控制与过程控制，反馈控制与前馈控制，全面控制与重点控制，程序控制、追踪控制和自适应控制，内部控制与外部控制，统计控制、技术控制和管理控制。 2.3 质量保证理论 质量保证作为质量管理的一部分，致力于提供质量要求会得到满足的信任。当今世界，经济全球化进程的日益深入，各国建的经济交流与合作规模不断扩大，自然产生了质量保证的国际化标准。质量保证的产生和发展主要取决于三个方面：科学发展，市场需求的变化及经济的全球化。 质量保证的就是对实物产品的性能符合规定要求的承诺，即组织保证向顾客提供“合格产品
10、”。其目的最终 还是在于赢得顾客的信任。我们实验室所测量的基本数据都是顾客参考的标准。还有出货报告等等都是我们对于产品质量的产品与保障。 6 2.4 质量监督理论 激励和监督是管理学中两个基本的推动力。监督可以分为事前监督和事后监督。事前监督实际上就是控制，事后监督是对结果的评价。全面实施市场准入制度和建立完善的质量监督体制是为来的发展趋势。 质量监督理论是指为了确保满足规定的要求，对产品、过程或体系的状况进行连续的监视和验证，并记录进行分析。质量监督可以从不同的角度进行分类，如表 1所示。 表 1 质量监督分类表 项目 分类 监督范围 内部监督、外部监督 监督主体 国家监督，社会组织监督、消
11、费者监督 监督时间 事前监督、事后监督 监督方式 行政监督、技术监督、法律监督、舆论监督 3 物理实验室基本检测 理论与实践的结合才是实事求是的最基本准则。我们了解了质量管理的基本理论，其实更家的有助于工作的进行。物理实验室又称可靠性实验室。它要求我们严格遵守客观，真实，及时，有效的方针。只有这样我们才能更好的保证产品的质量。使顾客满意，达到生产利益的最大化。 物理实验室的主要工作内容：显微镜，检查和测量切片； X-RAY，测量镍厚和 金后厚； DSC/TMA，测量物料的玻璃转化温度；拉力测试，测试铜箔的附着力；MUST II，检查产品的可焊性；热循环测试，在一定的温度下，对产品施加一定应力电
12、压，持续数百次检查产品的可靠性。 由于检测工作就是辅助铜线的生产，做金相切片，检查铜厚，还有出货报告，来料检验。其中几乎每个试验都用到做金相切片，因此，金相切片是日常检测中最重要的工作。 3.1 热负荷测试 3.1.1 漂锡 测试 7 漂锡测试是为了验证 PCB 能否经受在后续封装，返工，修复工艺中的极高热应力影响。由于 电路板在进行表面贴装，焊接原器件时要经过 高温等环境，在进行漂锡测试检查产品在一定温度下是否会产生分层，导线断裂等影响产品质量的基本问题。 测试样品应包括至少 3 个通孔 /盲孔 /填盲孔。要求样品边缘到需要检验的孔边缘的距离为 2.54mm。我们基于以下原因更改为 1mm：
13、我们使用小型捞机捞下样品，此方法产生的机械应力很小。即使直接沿着孔中心捞下样品，也没有明显的机械应力损伤。 在 2.54mm 的距离下，要磨到一排所有孔的中心位置是非常困难的。 设备和辅助材料 包括以下： （ 1）锡炉。 需要电加热，可控温，足够尺寸的锡炉，可容纳至少 0.9kg 的锡。温度控制传感器应在 表面以下 (196.4)mm 的位置。对于新配的锡炉，推荐在锡炉中加入一些铜箔或铜球使锡炉中铜离子达到饱和的状态以减少对样品的蚀刻。 锡炉必须能保持温度在设定温度的 5 以内。但是基于以下原因，我们使用纯锡：我们的制程是无铅制程。在漂锡测试中，锡的作用是作为热传递的介质，不是装配。 （ 2）
14、显微镜。 可使用 50 倍、 100 倍、 200 倍、 500 倍的目镜。 （ 3）助焊剂。 松香助焊剂 Alpha100（在漂锡测试中，使用助焊剂的主要目的不是帮助焊锡，而是作为热传递的媒介）。 （ 4）秒表。 （ 5）取样铣床。 （ 6）钳子。 （ 7）纵切片制作辅助材料。 漂锡测试步骤： 首先，让锡炉加热并稳定在设定的温度。 用取样铣床制作样本。 用钳子将样品浸入助焊剂 ， 然后 让多余的助焊剂在垂直方向上流下。 除掉锡炉表面的残渣。 根据以下条件将样本漂在锡浴的表面。备注：不允许把样品浸入锡浴的表面以下，并精确地控制时间（ T=2885 , t=10-0/+1s）。然后，从锡炉上取下
15、样品并冷却至室温（至少 2 分钟）。制作切片并碾磨到通孔 /盲孔 /填盲孔8 的中心位置。抛光后，超声波清洗切片 2至 3 分钟。微蚀切片。 使用 显微镜 进行观察。 最后， 检查样品无材料分层情况；检查样品无铜 层断裂情况；检查样品 无内层连接分层情况。 3.1.2 TG 测量 (DSC) TG 测量的 应用方法为 DSC, 即动态差动扫描测热法 , 这是基于样本和参照物间温度差的测量 . 测量特性是热流动。 TG 测量的 设备和辅助材料 ： DSC 821e from Mettler Toledo， 实验室天平 ，斜口钳 ， 镊子 ， 铝制坩锅套 ， 坩锅套压工具 。 TG 测量的 参数主
16、要分为三情况，具体如下所示。 （ 1） 对于 Tg 在 130 到 140 之间的材料，使用低 Tg 程序 “AT&S 170” ： 50 170 20 /min 170 170 15.0min 170 50 -20 /min 50 170 20 /min （ 2）对于 Tg在 141 到 159之间的材料，使用中 Tg 程序 “AT&S 190”: 50 190 20 /min 190 190 15.0min 190 50 -20 /min 50 190 20 /min （ 3）对于 Tg在 160 到 190之间的材料，使用高 Tg 程序 “AT&S 2 20”: 50 220 20 /m
17、in 220 220 15.0min 220 50 -20 /min 50 220 20 /min 测试过程去样品重量为 15-25 mg；具体测试方法 :首先，将样品在 105条件下烘烤 2 小时。对于有金属覆层的层 压板和印制板，保留其金属覆层，去除其绿油覆层。用斜口钳小心地将样品按要求的重量剪下。用砂纸将样品边缘打磨平滑并保证无毛刺。然后，把样品放入坩锅利用压合器将锅底和锅盖压紧。用针将坩锅的盖子扎出两个透气孔。用小铁棒的头部或尾部将坩锅的盖子压扁平。根据9 材料的规范选择正确的测试程序，开始测试，最后， 测试结束根据得到的曲线计算出 Tg。 3.1.3 Tg 和 Z 轴膨胀系数（ TM
18、A） Tg 和 Z 轴膨胀系数测试是被用来以 TMA 测定玻璃转化温度 (Tg)和印刷线路板中介质层 Z轴热膨胀系数的。试验同样也是检测材料的质量，只有严格控制每个步骤才能更好的保证产品质量。 Tg 和 Z 轴膨胀系数测试的 设备和辅助材料 :梅特勒 TMA/SDTA840， 斜口钳 ，砂纸 ， 干燥器 ， 烘箱 ， 螺旋测微器。 Tg 和 Z 轴膨胀系数测试的参数主要分为三情况，具体如下所示。 （ 1） 对 Tg = 160 的材料 ， 选择程序 “ AT&S 220” ； （ 3） 对 CTE 测量 , 选择程序 “ AT&S-CTE” 。 Tg 和 Z 轴膨胀系数测试的 样品尺寸 为 6
19、.35 6.35mm， 样品厚度 为0.5-2.36mm (1.6mm 最佳 )。 Tg 和 Z 轴膨胀系数测试具体方法如下所示。 （ 1）样品准备： 首先应该在没有 金属涂覆的样品上测试。从多层板上取下的样品应该不含有内层金属层。如果样品有外层金属涂覆，需用砂纸打磨干净。用斜口钳小心地将样品剪下大约 6.35mm*6.35mm 的大小以将机械应力和热应力减小到最低。 测试样品的厚度最少为 0.51mm， 0.76mm 更好， 1.6mm 更佳。 如果被测材质的厚度小于 0.51mm，那就用样品叠合的方式达到最少 0.51mm 的厚度要求，即使这样会使测试的错误概率大幅度增加。样品的最大厚度不
20、能超过2.36mm0.093 in以避免在样品内部发生热度倾斜的可能性。用砂纸将样品边缘打磨平滑并保证无毛刺，必须小心的打磨以最小化对样品的机械应力和热应力。样品应该做如下预处理： 105 2下烘烤 2 0.25 小时，然后再干燥器中冷却至室温。 （ 2）测试步骤 :对 TMA 的位置和长度进行校零。将样品放入 TMA 的载物台，然后放下探头和箱体。根据材料的规范和测试目的选择正确的测试程序。 10 在本测试程序中 ， 第一个温度循环是为了去除测试样品内部应力的 ，所以我们在第二个温度循环中做数据测量。 从 TMA 的曲线上记录如下四点的温度（见图2）： A为 30、 B为 Tg-5、 C为 Tg+5、 D 为 250。 图 1 Tg 和 Z 轴膨胀系数测试 用“ TMA Glass Transition”命令计算出 Tg。 用 “ TMA Expans.Mean” 命令计算从 A点到 B点的 Tg 前的 CTE。 用 “ TMA Expans.Mean” 命令计算从 C点到 D点的 Tg 后的 CTE。 用 “ TMA Expans.Mean” 命令计算从 A点到 D点总的 CTE。（见图 2） 图 2 Tg 和 Z 轴膨胀系数测试 对于 Tg, 根据半固化片 ， 基材 ， 背胶铜箔技术资料和材料规范。 对于 CTE, 根据客户要求。
