線路板可靠性與微切片術(shù)語手冊(cè)

線路板可靠性與微切片術(shù)語手冊(cè)

1、Abrasion Resistance耐磨性
在電路板工程中，常指防焊綠漆的耐磨性。其試驗(yàn)方法是以 1 k g 重的軟性砂輪，在完成綠漆的IP-B-25樣板上旋轉(zhuǎn)磨擦 50 次，其梳型電路區(qū)不許磨破見銅（詳見電路板信息雜志第 54 期P.70），即為綠漆的耐磨性。某些規(guī)范也對(duì)金手指的耐磨性有所要求。又，Abrasive是指磨料而言，如浮石粉即是。Accelerrated Test（Aging）加速試驗(yàn)，加速老化也就是加速老化試驗(yàn)（Aging）。如板子表面的熔錫、噴錫或滾錫制程，其對(duì)板子焊錫性到底能維持多久，可用高溫高濕的加速試驗(yàn)，仿真當(dāng)板子老化后，其焊錫性劣化的情形如何，以決定其品質(zhì)的允收與否。此種人工加速老化之試驗(yàn)，又稱為環(huán)境試驗(yàn)，目的在看看完工的電路板（已有綠漆）其耐候性的表現(xiàn)如何。新式的"電路板焊錫性規(guī)范"中（ANSI/J- STD-003，本刊 57 期有全文翻譯）已有新的要求，即高可靠度級(jí)CLASS 3的電路板在焊錫性（Solderability） 試驗(yàn)之前，還須先進(jìn)行 8 小時(shí)的"蒸氣老化"（Steam Aging），亦屬此類試驗(yàn)。

2、Accuracy 準(zhǔn)確度
指所制作的成績與既定目標(biāo)之間的差距。例如所鉆成之孔位，有多少把握能達(dá)到其"真位"(True Position)的能力。

3、Adhesion 附著力
指表層對(duì)主體的附著強(qiáng)弱而言，如綠漆在銅面，或銅皮在基材表面，或鍍層與底材間之附著力皆是。

4、Aging 老化
指經(jīng)由物理或化學(xué)制程而得到的產(chǎn)物，會(huì)隨著時(shí)間的經(jīng)歷而逐漸失去原有的品質(zhì)，這種趨向成熟或劣化的過程即稱之"Aging"。不過在別的學(xué)術(shù)領(lǐng)域中亦曾譯為"經(jīng)時(shí)反應(yīng)"。

5、Arc Resistance 耐電弧性
指在高電壓低電流下所產(chǎn)生的電弧，當(dāng)此電弧在絕緣物料表面經(jīng)過時(shí)，物料本身對(duì)電弧抗拒力或忍耐力謂之"耐電弧性"。其耐力品質(zhì)的好壞，端視其被攻擊而造成碳化物導(dǎo)電之前，所能夠抵抗的時(shí)間久暫而定。

6、Bed-of-Nail Testing 針床測試
板子進(jìn)行斷短路(Open/Short)電性試驗(yàn)時(shí)，需備有固定接線的針盤(Fixture)，其各探針的安插，需配合板面通孔或測墊的位置，在指定之電壓下進(jìn)行電性測試，故又稱為"針床測試"。這種電性測試的正式名稱應(yīng)為 Continuity Test，即 "連通性試驗(yàn)"。

7、Beta Ray Backscatter 貝他射線反彈散射
是利用同位素原子不安定特性所發(fā)出的 β 射線，使透過特定的窗口，打在待測厚的鍍層樣本上，并利用測儀中具有的蓋氏計(jì)數(shù)管，偵測自窗口反彈散射回來部份的射線，再轉(zhuǎn)成厚度的資料。一般測金層厚度儀，例如 UPA 公司的 Micro-derm 即利用此原理操作。

8、Bond strength 結(jié)合強(qiáng)度
指積層板材中，欲用力將相鄰層以反向之方式強(qiáng)行分開時(shí)(并非撕開)，每單位面積中所施加的力量(LB/in2)謂之結(jié)合強(qiáng)度。

9、Breakdown Voltage 崩潰電壓
造成板子絕緣材料(如基材或綠漆)失效的各種高壓中，引發(fā)其劣化之最低最起碼之電壓即為"崩潰電壓"或簡稱"潰電壓"?；蛄碇敢饸怏w或蒸氣達(dá)到離子化的電壓。由于"薄板"日漸流行，這種基材的特性也將要求日嚴(yán)。此詞亦常稱為Dielectric Withstanding Voltage。

10、Burn-In 高溫加速老化試驗(yàn)
完工的電子產(chǎn)品，出貨前故意放在高溫中，置放一段時(shí)間(如 7 天)，并不斷測試其功能的劣化情形，是一種加速老化試驗(yàn)，也稱為高溫壽命試驗(yàn)。

11、Chemical Resistance 抗化性
廣義是指各種物質(zhì)對(duì)化學(xué)品的忍耐或抵抗能力。狹義是指電路板基材對(duì)于溶劑或濕式制程中的各種化學(xué)品，以及對(duì)助焊劑等的抵抗性或忍耐性。

12、Cleanliness 清潔度
是指完工的板子，其所殘余離子多寡的情形。由于電路板曾經(jīng)過多種濕式制程，一旦清洗不足而留下導(dǎo)電質(zhì)的離子時(shí)，將會(huì)降低板材的絕緣電阻，造成板面線路潛在的腐蝕危機(jī)，甚至在濕氣及電壓下點(diǎn)引起導(dǎo)體間(包含層與層之間)的電子遷移(Electromigration)問題。因而板子在印綠漆之前必須要徹底清洗及干燥，以達(dá)到最良好的清潔度。按美軍規(guī) MIL-P-55110E 之要求，板子清潔度以浸漬抽取液(75％異丙醇＋25％純水)之導(dǎo)電度(Conductivity)表示，必須低于2×10-6 mho，應(yīng)在2×106 ohm以，才算及格。

13、Comb Pattern 梳型電路
是一種"多指狀"互相交錯(cuò)的密集線路圖形，可對(duì)板面清潔度及綠漆絕緣性等，進(jìn)行高電壓測試的一種特殊線路圖形。

14、Corner Crack 通孔斷角
通孔銅壁與板面孔環(huán)之交界轉(zhuǎn)角處，其鍍銅層之內(nèi)應(yīng)力(Inner Stress)較大，當(dāng)通孔受到猛烈的熱沖擊時(shí) (如漂錫)，在 Z 方向的強(qiáng)力膨脹拉扯之下，其孔角。其對(duì)策可從鍍銅制程的延展性加以改善，或盡量降低板子的厚度，以減少Z 膨脹的效應(yīng)。

15、Crack 裂痕
在 PCB 中常指銅箔或鍍通孔之孔銅鍍層，在遭遇熱應(yīng)力的考驗(yàn)時(shí)，常出現(xiàn)各層次的局部或全部斷裂，謂之 Crack。其詳細(xì)定義可見 IPC-RB-276 之圖 7。

16、Delamination 分層
常指多層板的金屬層與樹脂層之間的分離而言，也指"積層板"之各層玻纖布間的分開。主要原因是彼此之間的附著力不足，又受到后續(xù)焊錫強(qiáng)熱或外力的考驗(yàn)，而造成彼此的分離。

17、Dimensional Stability 尺度安定性
指板材受到溫度變化、濕度、化學(xué)處理、老化(Aging) 或外加壓力之影響下，其在長度、寬度、及平坦度上所出現(xiàn)的變化量而言，一般多以百分率表示。當(dāng)發(fā)生板翹時(shí)，其 PCB 板面距參考平面(如大理石平臺(tái)) 之垂直最高點(diǎn)再扣掉板厚，即為其垂直變形量，或直接用測孔徑的鋼針去測出板子浮起的高度。以此變形量做為分子，再以板子長度或?qū)蔷€長度當(dāng)成分母，所得之百分比即為尺度安定性的表征，俗稱"尺寸安定性"。本詞亦常指多層板制做中其長寬尺寸的收縮情形，尤其在壓合后，內(nèi)層收縮最大，通常經(jīng)向約萬分之四，緯向約萬分之三左右。

18、Electric Strength（耐）電性強(qiáng)度
指絕緣材料在崩潰漏電以前，所能忍受的最高電位梯度(Potential Gradient,即電壓、電位差），其數(shù)值與材料的厚度及試驗(yàn)方法都有關(guān)。此詞另有同義字為(1)Dielectric Strength介質(zhì)強(qiáng)度(2)Dielectric Break Down介質(zhì)崩潰(3)Dielectric Withstand Voltage介質(zhì)耐電壓等，一般規(guī)范中的正式用語則以第三者為多。

19、Entrapment 夾雜物
指不應(yīng)有的外物或異物被包藏在綠漆與板面之間，或在一次銅與二次銅之間。前者是由于板面清除不凈，或綠漆中混有雜物所造成。后者可能是在一次銅表面所加附的阻劑，發(fā)現(xiàn)施工不良而欲"除去"重新處理時(shí)，可能因清除未徹底留下殘余阻劑，而被二次銅所包覆在內(nèi)，此情形最常出現(xiàn)于孔壁鍍銅層中。另外當(dāng)鍍液不潔時(shí)，少許帶電固體的粒子也會(huì)隨電流而鍍?cè)陉帢O上，此種夾雜物最常出現(xiàn)在通孔的孔口，下二圖所示即是典型鍍銅的 Entrap。

20、Fungus Resistance 抗霉性
電路板面若有濕氣存在時(shí)，可能因落塵中的有機(jī)物而衍生出霉菌，此等菌類之新陳代謝產(chǎn)物會(huì)有酸類出現(xiàn)，將有損板材的絕緣性。故板面的導(dǎo)體電路或所組裝的零件等，都要盡量利用綠漆及護(hù)形漆(Conformal Clating ,指組裝板外所服貼的保護(hù)層)予以封閉，以減少短路或漏電的發(fā)生。

21、Hipot Test 高壓電測
為 High Potential Test 的縮寫，是指采用比在實(shí)際使用時(shí)更高的直流電壓，去進(jìn)行仿真通電的電性試驗(yàn)，以檢查出可能漏失的電流大小。

22、Hole pull Strength 孔壁強(qiáng)度
指將"整個(gè)孔壁"從板子上拉下所需的力量，也就是孔壁與板子所存在的固著強(qiáng)度。其試驗(yàn)法可將一金屬線押進(jìn)孔中并在尾部打彎，經(jīng)并經(jīng)填錫牢焊在通孔中。如此經(jīng) 5次焊錫及 4 次解焊， 然后去將整個(gè)通孔壁連同填錫焊點(diǎn)，一并往板面垂直方向用力拉扯，直到松脫所呈現(xiàn)的力量為止。其及格標(biāo)準(zhǔn)為 500 PSI，此種耐力謂之孔壁強(qiáng)度。

23、Ion Cleanliness 離子清潔度
電路板經(jīng)過各種濕制程才完成，下游組裝也要經(jīng)過助焊劑的處理，因而使得板面上帶有許多離子性的污染物，必須要清洗干凈才能保證不致造成腐蝕，而清洗干凈的程度如何，須用到異丙醇(75％)與純水(25％)的混和液去沖洗后，再測其溶液的電阻值或?qū)щ姸?，稱為離子清潔度，而由于離子所造成板面的污染，則稱為"離子污染"(Ionic Contamination)。

24、Ionizable(Ionic)Contamination 離子性污染
在電路板制造及下游組裝的過程中，某些參與制程的化學(xué)品，若為極性化合物而又能溶于水時(shí)，則其在板上的殘跡，將很可能會(huì)因吸潮而溶解成導(dǎo)電性的離子，進(jìn)而造成板材的漏電構(gòu)成危害。此類化學(xué)品最典型者即為：助焊劑中之活性物質(zhì)、電鍍液或蝕刻液之殘余、指印汗水等。皆需徹底洗凈以達(dá)到規(guī)范所要求的清潔度或絕緣度。

25、Microsectioning 微切片法
是對(duì)電路板之板材組織結(jié)構(gòu)，與板材在各制程站的細(xì)部品質(zhì)，以及零件組裝情況等，在微觀下做進(jìn)一步深入了解的一種技術(shù)，是一種公認(rèn)的品檢方法。在正確拋光與小心微蝕后的切片試樣上，于放大 100～400 倍下，各種細(xì)部詳情均將一覽無遺，而多數(shù)的問題根源也為之無所遁形。不過微切片正確判讀所需的智識(shí)，卻遠(yuǎn)超過其制作的技術(shù)，幾乎是集材料、制程及品管等各種學(xué)理與規(guī)范于一身的應(yīng)用。此種微切片法是源自金屬材料，及礦冶科技的學(xué)問領(lǐng)域。

26、Moisture and Insulation Resistance Test 濕氣與絕緣電阻試驗(yàn)
此試驗(yàn)原來的目的是針對(duì)電路板面的防焊綠漆，或組裝板的護(hù)形漆(Conformal Coating)等所進(jìn)行的加速老化試驗(yàn)，希望能藉助特殊的梳形線路，自其兩端接點(diǎn)處施加外電壓(100 VDC?0％)下，試驗(yàn)出此等皮膜"耐電性質(zhì)"的可靠度如何，以 Class 2品級(jí)的板類而言，須在 50℃?℃ 及 90~98％ RH的環(huán)境下，放置7天(168小時(shí))，且每8小時(shí)檢測一次"絕緣電阻"。此試驗(yàn)現(xiàn)亦廣用于板材、助焊劑，甚至錫膏等物料，以了解在惡劣環(huán)境中的可靠度到底如何。

27、Omega Meter 離子污染檢測儀
待印綠漆的電路板，或完成裝配與清洗的組裝板，該整體清潔程度如何？是否仍帶有離子污染物？其等情況都需加以了解，以做為清洗工程改善的參考。實(shí)際的做法是將待測的板子，浸在異丙醇(占25%)與純水的混合液中，并使此溶液產(chǎn)生流動(dòng)以便連續(xù)沖刷板面，而溶出任何可能隱藏的離子污染物，并以導(dǎo)電度計(jì)測出該測試溶液，是否因污染物不斷溶入而使導(dǎo)電度增加，用以判斷板子清潔程度。此種連續(xù)流動(dòng)并連續(xù)監(jiān)測溶液導(dǎo)電度的儀器，其商品之一的 Omega Meter 即為此中之佼佼者。此類商品另有Kenco公司的Omega 500型、Alpha Metal 公司的 Omega 600型，及杜邦的 Ionograph Meter 等。

28、Peel Strength抗撕強(qiáng)度
此詞在電路板工業(yè)中，多指基板上銅箔的附著強(qiáng)度。其理念是指將基板上1吋寬的銅箔，自板面上垂直撕起，以其所需力量的大小來表達(dá)附著力的強(qiáng)弱。通常1 oz銅箔的板子其及格標(biāo)準(zhǔn)是 8 lb/in (1996年1月MIL-P-55110E之附錄Spec. Sheet"4D"已將之降低為 4 lb/in)。此術(shù)語亦可用以表示各種電鍍層的附著力。按中國國家標(biāo)準(zhǔn)(CNS)的正式譯名應(yīng)為"抗撕強(qiáng)度"，其用詞可謂望文生義簡明清楚，無需再費(fèi)唇舌解釋。然而一般業(yè)者卻不用此詞，反而直接引用日文的"剝離強(qiáng)度"，語意似有主客顛倒之嫌。在長期以訛傳訛之下，劣幣驅(qū)逐良幣，正確術(shù)語竟不見流傳，其是非不明的馬虎隨便，不免令人為之扼腕。

29、Porosity Test疏孔度試驗(yàn)
這是對(duì)鍍金層所進(jìn)行的試驗(yàn)。電路板金手指上鍍金的目的是為了降低"接觸電阻"(Contact Resistance)，及防止氧化而保持其良好的接觸性能。但卻因鍍層太薄而無法避免疏孔(Pores)，致使底鍍的鎳層有機(jī)會(huì)與空氣及水接近。又因黃金本身在化學(xué)性質(zhì)上的高貴，在電化環(huán)境中會(huì)首先選擇做為陰極，迫使底下的鎳層扮演陽極的角色，造成底鎳的加速腐蝕。其腐蝕的產(chǎn)物將會(huì)附著在疏孔附近，而降低了鍍金層的優(yōu)良接觸性質(zhì)，因而在品質(zhì)規(guī)范中，常要求鍍金層須通過Porosity Test。這種試驗(yàn)的做法很多，其中一種快速的做法，是取一張沾有鎳試劑(Dimethyl-glyoxime)的試紙，將之打濕壓在金手指表面，然后另取一條不銹鋼片當(dāng)成陰極壓在試紙上，以試紙當(dāng)成電解槽，將金手指當(dāng)成陽極。在通入直流電一分鐘后，有金層疏孔的底鎳層，將被強(qiáng)迫氧化而產(chǎn)生鎳鹽，當(dāng)其與"鎳試劑"相遇時(shí)，將立即出現(xiàn)紅色斑點(diǎn)。此試劑對(duì)鎳濃度的敏感性可達(dá)一百六十萬分之一，只要金層有疏孔存在，即逃不過這種試驗(yàn)的法力。不過疏孔度品質(zhì)"允收標(biāo)準(zhǔn)"，卻始終不易制訂。

30、Reliability可靠度，信賴度
是一種綜合性的名詞，表示當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過儲(chǔ)存或使用一段時(shí)間后，對(duì)其品質(zhì)再進(jìn)行的一種"測量"(Measure)，與新制品在交貨時(shí)所實(shí)時(shí)測量的品質(zhì)有所不同。換句話說，即是當(dāng)產(chǎn)品在既定的環(huán)境中，歷經(jīng)一段既定時(shí)間的使用考驗(yàn)后，對(duì)其原有的"功能"(Function)是否仍可施展，或施展程度如何的一種測量。就電路板代表性規(guī)范 IPC-RB-276 而言，其 Class 3 即為"高可靠度"(簡稱Hi-Rel)之等級(jí)，如心臟調(diào)節(jié)器、飛航儀器或國防武器系統(tǒng)等電子品，其所用的電路板皆對(duì)Reliability相當(dāng)講究。

31、Rotary Dip Test擺動(dòng)沾錫試驗(yàn)
是一種對(duì)電路板試樣進(jìn)行板面"焊錫性"試驗(yàn)的方法，按1992年 4 月所發(fā)布ANSI/J-STD-003 之"焊錫性規(guī)范"，在其 4.2.2 節(jié)及圖 4. 的說明中，可知這是一種慢速鐘擺式運(yùn)動(dòng)的沾錫試驗(yàn)，但在國內(nèi)業(yè)界中極少使用 (詳見電路板資料雜志第57期 p.83)。

32、Rupture迸裂
對(duì)物料進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)(Tensile Strength Test)或延伸率試驗(yàn)(Elongation Test)或展性試驗(yàn)時(shí)，其被拉裂的情形稱為 Rupture(見電路板信息雜志第73期)

33、Surface Insulation Resistance (SIR)表面絕緣電阻
指電路板面各種導(dǎo)體之間，其基材表面的絕緣性質(zhì)(程度)和何，是在特定的溫濕環(huán)境中，又外加定額的電壓下，長時(shí)間進(jìn)行規(guī)律"定時(shí)性"的絕緣測試，而得到的一種監(jiān)視制程或物料的"品質(zhì)數(shù)據(jù)"。其實(shí)際的做法見 IPC-TM-650中2.6.3D的內(nèi)容敘述。

34、Tape Test撕膠帶試驗(yàn)
電路板上的各種鍍層及有機(jī)涂裝層，可利用一小段透明膠帶在其表面上壓附，然后瞬間用力的撕起，即可測知該等皮膜之附著力的品質(zhì)如何。常用之透明膠帶有 3M公司的#600及 #691等商品。

35、Thermal Cycling熱循環(huán)，熱震蕩
當(dāng)電路板或電路板組裝品完成后，為測知其可靠度(Reliability)如何，可放置在高低溫循環(huán)的設(shè)備中，刻意進(jìn)行劇烈的熱脹冷縮，以考驗(yàn)各個(gè)導(dǎo)體、零件，與接點(diǎn)的可靠度，是一種加速性環(huán)境試驗(yàn)，又稱為Thermal Shock"熱震蕩"試驗(yàn)或"溫度循環(huán)"試驗(yàn)。按 MIL-P-55110D 對(duì)完工 FR-4 材質(zhì)的電路板，其一個(gè)完整周期的 Thermal Cycling試驗(yàn)，應(yīng)按下述方式進(jìn)行：室溫中15分鐘->2分內(nèi)移入->高溫125℃15分->2分內(nèi)移入->室溫15分->2分內(nèi)移入->-65℃15分->2分內(nèi)移入->室溫15分55110D 規(guī)定 FR-4 板子須完成 100 個(gè)周期上述的試驗(yàn)后，其銅線路導(dǎo)體會(huì)發(fā)生劣化情形，從"電阻值"的增加上可以得知。 55110D 規(guī)定電阻值不能超過原測值的10%，且通孔切片后亦不能出現(xiàn)不允許的缺點(diǎn)。本法可考驗(yàn)出鍍銅層及板材結(jié)構(gòu)的耐用品質(zhì)。請(qǐng)注意上述軍規(guī)之E版，已將熱循環(huán)中之保溫部份取消，直接由高溫125℃與低溫-65℃之間振蕩，條件更為苛刻。

36、Traceability追溯性，可溯性
軍用電路板或 IPC-RB-276中所明定高可靠度的 Class 3板類，在制造過程中所用到的各種原物料、設(shè)備及檢驗(yàn)過程等，其資料皆需詳加紀(jì)錄及保存，以備出品后三年中仍具可查考及可追蹤的證據(jù)，謂之"追溯性"。

37、Wear Resistance耐磨度，耐磨性
此詞與 Abrasion Resistance同義，有時(shí)也可稱為Wearability。

38、Weatherability耐候性
指產(chǎn)品本身或表面處理層，在室外不同的環(huán)境中，由于各種保護(hù)措施之得宜，具有耐久能力減少功能故障的發(fā)生，稱為耐候性。