PCB开路的原因及改善

PCB开路的原因及改善
PCB线路开、短路是各PCB生产厂家几乎每天都会遇到的问题，一直困扰着生产、品质管理人员，造成出货数量不足而补料，影响准时交货，导致客户抱怨，是业内人士比较难解决的问题。

本人在PCB制造行业已经有20多年的工作经历，主要从事生产管理、品质管理、工艺管理和成本控制等方面的工作。

对于PCB开、短路问题的改善积累了一些经验，现形成文字以作总结，提供同行们讨论，并期待对于管理生产、品质的同行们能够作为参考之用。

我们首先将造成PCB开路的主要原因总结归类为以下几个方面（鱼骨图分析）：
现将造成以上现象的原因分析和改善方法分类列举如下：
一、露基材造成的开路：
1、覆铜板进库前就有划伤现象；
2、覆铜板在开料过程中的被划伤；
3、覆铜板在钻孔时被钻咀划伤；
4、覆铜板在转运过程中被划伤；
5、沉铜后堆放板时因操作不当导致表面铜箔被碰伤；
6、生产板在过水平机时表面铜箔被划伤；
改善方法：
1、覆铜板在进库前IQC一定要进行抽检，检查板面是否有划伤露基材现象，如有应及时与供应商联系，根据实际情况，作出恰当的处理。

2、覆铜板在开料过程中被划伤，主要原因是开料机台面有硬质利器物存在，开料时覆铜板与利器物磨擦而造成铜箔划伤形成露基材的现象，因此开料前必须认真清洁台面，确保台面光滑无硬质利器物存在。

3、覆铜板在钻孔时被钻咀划伤，主要原因是主轴夹咀被磨损，或夹咀内有杂物没有清洁干净，抓钻咀时抓不牢，钻咀没有上到顶部，比设置的钻咀长度稍长，钻孔时抬起的高度不够，机床移动时钻咀尖划伤铜箔而形成露基材的现象。

a、可以通过抓刀记录的次数或根据夹咀的磨损程度，进行更换夹咀；
b、按作业规程定期清洁夹咀，确保夹咀内无杂物。

4、板材在转运过程中被划伤：
a、搬运时搬运人员一次性提起的板量过多、重量太重，板在搬运时不是抬起，而是顺势拖起，造成板角和板面摩擦而划伤板面；
b、放下板时因没有放整齐，为了重新整理好而用力去推板，造成板与板之间摩擦而划伤板面；
5、沉铜后、全板电镀后堆放板时因操作不当被划伤：沉铜后、全板电镀后储存板时，由于板叠在一起再放下，板有一定数量时，重量也不轻，板角向下且加上有一个重力加速度，形成一股强大的冲击力撞击在板面上，造成板面划伤露基材。

6、生产板在过水平机时被划伤：
a、磨板机的挡板有时会接触到板面上，且挡板边缘又不平整有利器物凸起，过板时板面被划伤；
b、不锈钢传动轴，因损伤成尖状物体，过板时划伤铜面而露基材。

综上所述，对于在沉铜以后的划伤露基材现象，如果在线路上是以开路或线路缺口的形式表现出来，容易判断；如果是在沉铜前出现的划伤露基材，又是在线路上时，经沉铜后又沉上了一层铜，线条的铜箔厚度明显减小，后面开、短路测试时是难于检测出来的，这样客户使用时可能会因耐不住过大的电流而造成线路被烧断，潜在的质量问题和所导致的经济损失是相当大的。

二、无孔化开路：
1、沉铜无孔化；
2、孔内有油造成无孔化；
3、微蚀过度造成无孔化；
4、电镀不良造成无孔化；
5、钻咀烧孔或粉尘堵孔造成无孔化；
改善措施：
1、沉铜无孔化：
a、整孔剂造成的无孔化：是因整孔剂的化学浓度不平衡或失效，整孔剂的作用是调整孔壁上绝缘基材的电性，以利于后续吸附钯离子，确保化学铜覆盖完全，如果整孔剂的化学浓度不平衡或失效，会导致无孔化。

b、活化剂：主要成份是pd、有机酸、亚锡离子及氯化物。

孔壁要有金属钯均匀沉积上，就必须要控制好各方面的参数符合要求，以我们现用的活化剂为例：
①温度控制在35-44℃，温度低了造成钯沉积上去的密度不够，造成化学铜覆盖不完全；温度高了因反应过快，材料成本增加。

②、浓度比色控制在80%--100%，如果浓度低了造成钯沉积上去的密度不够，
化学铜覆盖不完全；浓度高了因反应过快，材料成本增加。

③在生产过程中要维护好活化剂的溶液，如果污染程度较严重，会造成孔壁沉积的钯不致密，导致后续化学铜覆盖不完全。

c、加速剂：主要成份是有机酸，是用以去除孔壁吸附的亚锡和氯离子化合物，露出后续反应的催化金属钯。

我们现在用的加速剂，化学浓度控制在0.35-0.50N，如果浓度高了把金属钯都去掉了，导致后续化学铜覆盖不完全。

如果浓度低了，去除孔壁吸附的亚锡和氯离子化合物效果不良，导致后续化学铜覆盖不完全。

d、化学铜参数的控制是关系到化学铜覆盖好坏的关键，以我司目前所使用的药水参数为例：
①温度控制在25--32℃，温度低了药液活性不好，造成无孔化；如果温度超过38℃时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。

②Cu2+控制在1.5—3.0g/L，Cu2+含量低了药液活性不好，造成孔化不良；
如果浓度超过3.5g/L时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。

Cu2+控制主要通过添加沉铜A液进行控制。

③NaOH控制在10.5—13.0g/L为宜，NaOH含量低了药液活性不好，造成孔化不良。

NaOH控制主要通过添加沉铜B液进行控制，B液内含有药液的稳定剂，正常情况下A液和B液是1：1进行补充添加的。

④HCHO控制在4.0—8.0g/L，HCHO含量低了药液活性不好，造成孔化不良，如果浓度超过8.0g/L 时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。

HCHO控制主要通过添加沉铜C液进行控制，A液内也含有HCHO的药液成分，所以添加HCHO时，先要计算好补充A液时的HCHO浓度升高量。

⑤沉铜的负载量控制在0.15—0.25ft2/L，负载量低了药液活性不好，造成孔化不良；如果负载量超过0.25ft2/L时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。

生产时第一缸板必须要用铜板进行拖缸，使沉铜药液的活性激活起来，便于后续沉铜产品的反应，确保孔内化学铜的致密度和提高覆盖率。

建议：为了达到以上各项参数的平衡和稳定，沉铜缸添加A、B液，应配置一台自动加料机，以更好地控制各项化学成份；同时温度也采用自动控制装置使沉铜线溶液的温度处于受控状态。

2、孔内残留有湿膜油造成无孔化：
a、丝印湿膜时印一块板刮一次网底，确保网底没有堆油现象存在，正常情况下就不会孔内有残留湿膜油的现象。

b、丝印湿膜时使用的是68—77T网版，如果用错了网版，如≤51T时，孔内有可能漏入湿膜油，显影时孔内的油有可能显影不干净，电镀时就会镀不上金属层而造成无孔化。

如果网目高了，有可能因油墨厚度不够，在电镀时抗镀膜被电流击破，造成电路间很多金属点甚至导致短路。

3、粗化过度造成无孔化：
a、线路前如果是采用化学粗化板面的话，对粗化溶液的温度、浓度、粗化时间等参数要控制好，否则有可能因板镀孔铜厚度薄，无法承受粗化液的溶铜力而造成无孔化。

b、为了加强镀层和基铜的结合力，电镀前处理都要经过化学粗化后再电镀，所以对粗化溶液的温度、浓度、粗化时间等参数要控制好，否则也有可能造成无孔化问题。

4、电镀无孔化：
a、电镀时厚径比较大（≥5：1）时孔内有气泡，是因为振动力不足，无法使孔内的空气逸出，无法实现离子交换，使得孔内没有镀上铜/锡，蚀刻时把孔内的铜蚀掉而造成无孔化。

b、厚径比较大（≥5：1），电镀前处理时由于孔内有氧化现象没有清除干净，电镀时会出现抗镀现象，没有镀上铜/锡或镀上去的铜/锡很薄，蚀刻时起不到抗蚀效果导致把孔内的铜蚀掉而造成无孔化。

5、钻咀烧孔或粉尘堵孔无孔化：
a、钻孔时钻咀使用寿命没有设置好，或者使用的钻咀磨损较严重，如缺口、不锋利，钻孔时磨擦力太大而发热，造成孔壁烧焦无法覆盖化学铜而造成无孔化。

b、吸尘机的吸力不够大，或者工程优化时没有做好，钻孔时孔内有粉尘堵塞，在化学铜时没有沉上铜而造成无孔化。

三、线路有“胶”开路（各类胶纸上的“胶”容易脱落或粘网胶溶解后形成“胶”）：
1、水平机传动辘上有“胶”粘到板面线路上造成开路；
2、放板台面上有“胶”粘到板面线路上造成开路；
3、粘网胶溶解在湿膜中涂覆在板面线路上造成开路；
4、用胶纸封网时，胶纸上的“胶”溶解在湿膜中，然后涂覆在板面线路上时造成开路；
改善方法：
1、水平机传动辘上有“胶”粘到板面线路上造成开路：
a、生产单面板时板面上有“胶”未清理干净，过水平磨板机时粘在传动辘上，后续过板时板面线路位置正好粘上胶，电镀时抗镀，蚀刻时蚀掉线路而造成开路。

b、生产金手指板时板面上贴着抗电镀的蓝胶，由于未贴紧使其在过水平磨板机时脱落，粘在传动辘上，蓝胶长时间高温下变成胶状，在后续过板时板面线路位置正好粘上胶迹，电镀时抗镀，蚀刻时蚀掉线路而造成开路。

2、放板台面上有“胶”粘到板面线路上造成开路：
磨板机后面接板台、丝印台、对位台、显影机后面的接板台、线路质检台、非金属化孔塞孔台等，这些要放置生产板的台面上有“胶”时，生产板放置台面上时线路上就有可能粘上“胶”，电镀时抗镀，蚀刻时蚀掉线路而造成开路。

3、粘网胶溶解在湿膜中涂覆在板面线路上造成开路：
a、粘网胶粘网版时不要把粘网胶粘在网版内，虽然在丝印区外，但因印制每一次板时必须刮一次网底油墨，这样在网版内的粘网胶多次被刮的情况下，粘网胶被溶在油墨中，然后被印在板面的线路上，在电镀时抗镀，蚀刻时线路被蚀掉而造成开路。

b、因在印制每一次板时都必须刮一次网底油墨，在靠近操作人员一边的网框封胶处用一块覆铜板的绝缘板封住，这样在靠近操作员一边的网框上的粘网胶就不会被刮到，避免粘网胶被溶在油墨中，从而避免电镀时抗镀，蚀刻时蚀掉线路形成开路。

4、用胶纸封网时，胶纸上的胶溶解在湿膜中，然后被涂覆在板面线路上时造成开路：
网印时规定不得使用胶纸封网印制，只能根据板的大小进行晒网生产，从而避免了胶纸封网时，胶纸上的胶溶解在湿膜中，然后涂覆在板面线路上时造成开路。

四、固定位开路：
1、对位菲林线路上划伤造成开路；
2、对位菲林线路上有沙眼造成开路；。

改善方法：
1、对位菲林线路上划伤造成开路，菲林药膜面与板面或垃圾磨擦而划伤膜面线路，造成透光，在显影后菲林划伤处的线路还被油墨盖住，造成电镀时抗镀，蚀刻时线路被蚀掉而开路。

2、对位时菲林药膜面线路上有沙眼，显影后菲林沙眼处的线路还被油墨盖住，造成电镀时抗镀，蚀刻时线路被蚀掉而开路。

五、显影不净开路：
1、曝光强度过大造成显影不净而开路；
2、板面上有垃圾曝光前赶气不良造成显影不净而开路；
3、显影药水失效导致显影不净而形成开路；
4、板面划痕过深导致显影不净而形成开路；
5、干膜起泡导致显影不净而形成开路；
改善方法：
1、曝光强度过大造成显影不净而开路，曝光时由于点光源是散射曝光的，油墨有一定的厚度，光通过折射的感光区域大于或等于线宽时，线路被油墨封盖住，显影不出来，电镀时抗镀，在退膜蚀刻后形成断线。

2、板面上有垃圾如干膜碎、碎胶带、铜屑等造成赶气不好导致显影不净而出现开路现象，这些垃圾都有一定高度，吸气时赶气不好，垃圾周围形成虚光区，显影时虚光区显影不净，电镀时抗镀退膜蚀刻后形成断线。

3、显影药水失效导致显影不净而形成开路。

显影药水浓度过低或显影药水过板量过多，显影速度大快等，达不到理想的显影效果，线路表面还有一层有机物附着，在电镀时抗镀，退膜蚀刻后而断路。

4、板面划痕过深导致显影不净形成开路，指贴膜前处理没有去除铜面划痕（或是机械磨刷板过重），划痕有一定的深度，划痕四周铜皮外翻并有一定高度。

贴膜时在一定压力下划痕处干膜会裂开，且划痕处高于板面的铜皮会在划痕周围形成虚光区，以致曝光后形成余胶，显影时线路显影不出来，线路表面还有一层余胶附着，在电镀时抗镀，退膜蚀刻后而断路。

5、干膜起泡形成开路：
a、贴干膜过程中，由于温度过高，贴膜压力过低或滚辘表面有损伤，容易出现干膜起泡的现象。

b、对位过程中，由于对位偏操作员重新提起菲林再对位，导致薄膜有鼓起现象。

以上的起泡部位以及周围区域在曝光过程中形成虚光区，使线路曝光不良，造成线路幼线甚至开路。

六、抗镀开路：
1、显影时干膜碎附着线路上造成开路；
2、线路表面附着有油墨造成开路；
改善方法：
1、干膜碎附着线路上造成开路：
a、菲林边或者菲林上的“钻孔尾孔”、“丝印孔”没有用挡光胶纸完全封好，曝光时板边缘该处的干膜被光固化死，显影时变成为干膜碎块，掉在显影液或水洗缸里，后续过板时干膜碎块附着板面线路上，在电镀时抗镀，在退膜蚀刻后形成开路。

b、用干膜掩孔的非金属化孔，在显影时由于压力过大或附着力不够，把孔内的掩孔干膜冲破成碎片，掉在显影液或水洗缸里，后续过板时干膜碎块附着线路上，在电镀时抗镀，在退膜蚀刻后形成开路。

2、线路表面附着有油墨造成开路，主要原因是油墨没有预烤干或显影液的油墨量过多时，油墨附在板面上，然后又粘在后面的传动轴上或海棉吸水辘上，后续过板时附着在线路上，在电镀时抗镀，退膜蚀刻后形成开路。

七、锡薄开路：
1、电镀锡镀层亮边开路；
2、酸水溶锡后造成开路；
改善方法：
1、电镀锡镀层亮边开路：
a、抗镀膜的有机溶剂过高、锡光剂和油墨有机溶剂不兼容，造成电镀锡时亮边，即锡薄，退膜蚀刻后形成开路。

b、电镀锡缸的阳极棒不足，各化学成分不平衡，如硫酸亚锡过低，硫酸含量过低，光剂含量大低等等，造成电镀锡时亮边，即锡薄，退膜蚀刻后形成开路。

2、酸水溶锡后造成开路：
a、锡缸后水洗缸的酸浓度过高，在水洗时摇摆力度不够，孔内溶液的酸浓度较高，到退膜蚀刻前停留时间又过长，酸溶液会溶锡，造成锡薄甚至露铜，退膜蚀刻后形成开路。

b、板在电镀锡后，由于放置的地方地面上有含酸溶液，员工在经过时踩踏到酸溶液而溅到板面线路上，酸溶液溶锡，造成锡薄甚至露铜，退膜蚀刻后形成开路。

八、划伤开路：
主要原因是电镀锡后，员工操作不认真，板与板之间碰撞，造成线路上的锡面被划伤，如果深度较深到接近露铜或露铜时，在退膜蚀刻后形成开路。

出现的地方主要是：
1、下板时多块板层叠在一起，插架逐块分开时，板与板之间的磨擦。

2、退膜后插板时，不留意造成板角碰伤线路锡面。

3、退膜后放入蚀刻机时，不留意造成板角碰伤线路锡面。

4、退膜后先烘干然后再蚀刻时，板转运或搬动过程中稍为不留意，就造成板角碰伤线路锡面。

九、撞断线开路：
主要原因是蚀刻后，员工操作不认真，烘干接板时接不过来，板角撞到前面板的线路上，有时甚至前面的板堆起来，后面出来的板以推移的力，使前面堆起来的板相互摩擦而造成开路。

出现的地方主要是蚀刻机、退锡机、阻焊磨板机等机器后面的接板员接板接不过来，或预先没有准备好插板架，转换插板架时转换的时间长，后面的板紧跟着又出来了撞到前面板的线路上。

结论：我们通过上面的各种改善方法后，PCB开路问题得到了有效的改善，特别是露基材开路、无孔化开路、线路有胶开路、抗镀开路、锡薄开路等问题已得到有效的控制，当然，其它开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更进一步的改善。