PCB资料

3.20 面子出问题

1.白点的真相与其他

板材中破织布交织点处，其经纱束与纬纱束出现上下分离情形时，会产生不同程度的反光与折光，与周围结构实在的区域相比较之下，会呈现色泽较淡或白色点状者，称为"白点"（Measling)；是一种"次表面"（Sub-Surface)的缺陷。

当许多根玻璃丝（Glass Filament)扭合成玻织纱束（Glass Yarn)，或多股玻璃纱编织成玻织布（Glass Cloth)之前，其等原材料都需先做"上浆"（Sizing)处理，以减少编织动作中的相互磨擦而造成的损伤。系利用淀粉或PVA类化学品涂布于丝或纱外表以形成保护，织布完成后需另采高温焚化法将布料中的有机浆料做两次烧掉，称为"烧洁"（Fire Cleaning)。得到清洁的玻织布后，还需再做"矽烷偶合处理（Silane Coupling Treament),以增加树脂与玻璃之间的附著力。由于玻织布与树脂二者之物性相差很大，常会在高温过程中因膨胀系数不同而造成分离。"矽烷偶合处理"即可在其两者之间除物理接著之外再增加化学键（Chemical Bond)，以协助其接著而减少开脱分离。

因而玻织布外表与树脂之间的结合力非常紧密强固，反倒是纵横纱数之间的搭贴织点（Knule)处，因矽烷处理剂不易进入，其介面反显得附著力不够牢靠。一旦板材吸入较多水气（不可超过0.3％）及受到较大的热应力（Thermal Stress)时，即常出现分离而呈现白点。由于板材生产情况与品质的不同，某些品牌或某些批次常在受热后容易出现白点，可能是出自烧洁、矽烷或含浸中，某一环节出现瑕疵所致。

IPC-A-600E(1993）曾提到，此等缺点已经过军方与业界长期试验，结论是并无任何电子产品的故障是出自于白点的原因，也很难劣化到"铜迁移"（Copper Migration)的地步。因而认为不是构成"拒收"（Rejection)的严重缺点。但却是一种"制程警示"（Process Indicator)，显示制程已有某种失控的倾向。实际上一般业者出货时，这种有白点的板子多半还是遭到剔退。小厂出现此种麻烦时，经常是印黑漆遮掩，再印绿漆文字以求救回板子。

并按IPC-A-600E 的说法，当白点过密而聚在一起相互连通时，则称之为白斑（Crazing)，此种较严重问题主要是来自不当的机械应力所致。

与"白点"相似的异常尚有"织纹显露Weave Exposure"，以及问题较不严重的"织纹隐现Weave Texture".上述白点是一种"次表面"的缺点，而有关织纹的后二者则为"表面"上的缺点，也就是板材表面的"奶油层"厚度不足所致（此词专指板材表面玻织以外的胶层而言）。主要原因是压合时流胶太多，形成众多微小空洞，在板边出现者即白角白边。

2、板面导线的缺陷

笔者在本手册P.39曾提到高速电脑板面上的导线，事实上部份已成为“传输线”了。当“方波讯号”在传输线中传播时所遇到的阻力称为“特性阻抗”(Zo)，与DC/AC电流传导时之直流电阻，或交流阻抗的观念已大不相同。而目前电脑板面传输线中又以“微条线”(Microstrip)居多，现从理论公式中来检讨Zo的变化。

上式中的介质常数(现已改称为相对透电率εr了)变化很少，也非PCB业者或基板业者所能掌控。但其讯号线宽w，讯号线厚t，与介质层厚度h等，则是业者为达到客户所要求“欧姆值”的筹码。因而板面线路任何缺口、凹陷、针孔、突出等，以前认为无伤大雅的小毛病，在今日要求较严的传输线观念中，则会成为很大的故障。早期缺口低于线宽20%可允收的观念，此时应彻底加以扬弃，否则将无法通过特性阻抗值正负2.8Ω的严酷规格。

3.19 胶渣有余辜

由于FR-4环氧树脂的Tg约在1300C左右，而钻孔时钻针与板材强力摩擦所产生的温度甚高，又因玻纤树脂与碳化钨（Tungsten Carbide）均为不良导体，故所累积的热量常使得孔壁瞬间温度高达2000C以上，如此一来不免使得部份树脂被软化而成为胶糊，随着钻针的旋转而涂满孔壁，各内孔环的侧铜面也自不能幸免，冷却后变成胶渣(Smear)，形成了后

来孔环与铜壁在“互连”(Interconnection)方面的障碍，这就是名气很大业内人尽皆知，由Smear所造成的“Separation”。

此一无法避免的故障在镀通孔(PTH)之前必须将之除尽，才能让多层板在电性上拥有起码导通品质。不过IPC-6012在3.6.2.6节中对此制程也明文规定，那就是：过份除胶渣所造成的回蚀深度的不可超过1mil。

除胶渣制程数十年来一直为PCB业者所重视，国内厂商们更在这方面拥有极多的量产经验。然而以主机板为例，每片平均要钻5000孔，大排板湿制程连线处理时难免偶有闪失。以湿式或化学氧化法清除孔壁上的胶渣，从早年的浓硫酸法、重铬酸法，到目前的“膨松+

高锰酸钾”法，堪称各种配方都已发挥到了极致，在历经多年的磨练后，现埸的分析与管控技术也都找到了方向，那就是严密监视槽液，在其即将出问题不堪使之前，当机立断更换槽液以保证应有的良率。如此一来真正的胶渣的故障已经不多了。以下就是偶而发现的典型故障照片，特挑选其中之精采者说明于后：

图1.左二500X以低光率较长时间曝光所得之照相，可见到左图内层孔环与孔壁之间，确有未除尽的残余胶渣存在。右图的微蚀效果甚好，其环与壁之间呈现一种“虚无空洞”的情形，很可能两铜之间原本是相互卸接的，但因其附着力不够强固，在孔壁镀铜层的内应力影响下又被拉开了。这应属于“后分离”(Post-Separation))最早出现的一类，至少要是局部分离。

通孔直立切片上出现这种故障，并不表示其孔壁与内环间已出现“整圈性”(Circumferential)

的分离，此隐藏之真相可从本手册首篇“微切片技术介绍”的图14中得以认清，不过在“可靠度”(Reliability)方面仍不无瑕疵。右1000X更暗的画面中可再进一步看清“并非胶渣”的证据，而且从现埸显微中去观察，比照片更能清楚的自我说明，根本无需在此絮絮赘言。

图2.前图先行镀上的铜壁又被拉开之说法并非臆测，本处左图200X放大情形下已可看清楚。右500X画面则更为精采，甚至可以大胆的说是一面镀一面不断的拉开，这种“动态”自我证明，若无良好的微切片与摄影技术，如果能据以服人？上述现象是源自孔铜的内应力力于对铜箔环侧之附着力所致。

图3.左为500X切片之明视照片，可隐约看到孔环与孔壁之间的Separation有点像是“空虚”的裂沟，是否为胶渣颇有疑问，但其铜壁并无浮离的拉开微象。右500X暗视图仍无法有力证明为胶渣。此时不能只看相片的分身，必须详细观察物之“本尊”，或进一步再做水平切片才不致误判。