PCB生產(chǎn)質(zhì)量檢測與管理畢業(yè)設(shè)計論文

1、題目：pcb生產(chǎn)質(zhì)量檢測與管理摘要：在印制電路板生產(chǎn)的整個工序中，質(zhì)量檢測對于生產(chǎn)的重要性。因為只有時刻追蹤產(chǎn)品質(zhì)量才可以保證最終產(chǎn)品的合格性，要達到時刻出現(xiàn)問題解決問題，這樣才會達到更高的生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的最高工藝性。本文主要關(guān)于印制電路板在整個生產(chǎn)中的質(zhì)量追蹤，通過不同的物理檢測方法保證產(chǎn)品的質(zhì)量控制，以時刻檢測作為產(chǎn)品的保證，通過發(fā)現(xiàn)問題解決問題的形式保證產(chǎn)品質(zhì)量。通過論文的完成，加深對pcb生產(chǎn)質(zhì)量檢測與管理的理解，掌握一些專業(yè)技術(shù)性標準數(shù)據(jù)，鍛煉解決實際問題的能力。關(guān)鍵字：質(zhì)量 檢測 管理title：pcb production quality testing and manageme

2、nt 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 the problem, so that will achieve higher produ

3、ction 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 product guarantee for finding problems and solvin

4、g 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 practical problems.keywords：quality testing manageme

5、nt 目 錄1 引言2 質(zhì)量管理的基本理論及重要性2.1 質(zhì)量檢測理論2.2 質(zhì)量控制理論2.3 質(zhì)量保證理論2.4 質(zhì)量監(jiān)督理論3 物理實驗室的基本檢測3.1 熱負荷測試 3.1.1 漂錫測試3.1.2 tg測量 (dsc)3.1.3 tg和z軸膨脹系數(shù)（tma）3.2 機械負荷測試2.2.1 小刀測試2.2.2 十字砍測試 2.2.3 鉛筆測試 2.2.4 簧秤測試3.3 其他測試3.3.1 x-ray測試3.3.2 背光測試3.4 金相切片結(jié)論致謝參考文獻1 引言現(xiàn)代質(zhì)量管理在其生產(chǎn)和發(fā)展的歷程中，吸收和借鑒了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等內(nèi)容，其理論日趨完善，實踐日益豐富，已形成了

6、比較完善的理論體系。奧地利技術(shù)及系統(tǒng)技術(shù)公司（簡稱at&s）成立于1987年，是現(xiàn)今歐洲與印度最大的印刷電路板生產(chǎn)商，在高密度微通互聯(lián)印刷電路板領(lǐng)域（hdi），at&s已經(jīng)躋身世界頂尖行列，我們的目標是成為全球最佳的印刷電路板制造商，而所謂最佳主要體現(xiàn)在客戶的成功。在通訊/電子便攜產(chǎn)品、汽車、工業(yè)以及醫(yī)學(xué)等諸多產(chǎn)業(yè)中，at&s始終將自己視為客戶強有力的合作伙伴，為其提供專業(yè)的技術(shù)支持。作為全球知名的企業(yè)，質(zhì)量保證是其立根之本，因此時刻控制產(chǎn)品質(zhì)量及對其時刻檢測是十分重要。只有發(fā)現(xiàn)問題，才能更好的解決問題。我們物理及可靠性實驗室屬于質(zhì)量部，更是其質(zhì)量的保證，負責(zé)生產(chǎn)的檢測與控制。我們通過實驗結(jié)果

7、告訴各個部門的工程師以便他們更好的管理好每個部門的生產(chǎn)。在此我通過介紹我們整個實驗的實驗方法以便大家更好的理解我們的工作。2 質(zhì)量管理的基本理論及重要性質(zhì)量管理理論主要包括：質(zhì)量檢測理論，質(zhì)量控制理論，質(zhì)量保證理論，質(zhì)量監(jiān)督理論。2.1 質(zhì)量檢測理論質(zhì)量檢測理論的定義，現(xiàn)分述如下：（1）檢測：通過觀察與判斷，適當結(jié)合測量、實驗所進行的符合性評價。（2）試驗：按照程序確定一個或多個特性。（3）驗證：通過提供客觀證據(jù)，對規(guī)定要求已得到滿足的認定。（4）確定：通過提供客觀證據(jù)，對規(guī)定的預(yù)期用途或應(yīng)用要求已得到滿足的認定。質(zhì)量檢測的功能體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）鑒別功能。質(zhì)量檢測功能的結(jié)果要作出符合性

8、的結(jié)論，以判定產(chǎn)品過程及體系是否符合檢測準則的要求。（2）“把關(guān)”功能。質(zhì)量檢測最重要的功能是把關(guān)，做到不合格的原材料不投產(chǎn)，不合格的零件不轉(zhuǎn)序。質(zhì)量檢測的功能是通過質(zhì)量檢測過程所形成的。質(zhì)量檢測的過程包括：定位、測量、比較、判斷、處置和改進等六個步驟。2.2 質(zhì)量控制理論組織的質(zhì)量控制基于三個基本原理：質(zhì)量控制就是控制和協(xié)調(diào)系統(tǒng)質(zhì)量過程以及系統(tǒng)的輸入與輸出；確定系統(tǒng)質(zhì)量過程輸出的控制標準：糾正系統(tǒng)質(zhì)量過程實際輸出與控制標準之間所謂偏差。質(zhì)量控制的類型主要包括目標控制與過程控制，反饋控制與前饋控制，全面控制與重點控制，程序控制、追蹤控制和自適應(yīng)控制，內(nèi)部控制與外部控制，統(tǒng)計控制、技術(shù)控制和管理

9、控制。2.3 質(zhì)量保證理論質(zhì)量保證作為質(zhì)量管理的一部分，致力于提供質(zhì)量要求會得到滿足的信任。當今世界，經(jīng)濟全球化進程的日益深入，各國建的經(jīng)濟交流與合作規(guī)模不斷擴大，自然產(chǎn)生了質(zhì)量保證的國際化標準。質(zhì)量保證的產(chǎn)生和發(fā)展主要取決于三個方面：科學(xué)發(fā)展，市場需求的變化及經(jīng)濟的全球化。質(zhì)量保證的就是對實物產(chǎn)品的性能符合規(guī)定要求的承諾，即組織保證向顧客提供“合格產(chǎn)品”。其目的最終還是在于贏得顧客的信任。我們實驗室所測量的基本數(shù)據(jù)都是顧客參考的標準。還有出貨報告等等都是我們對于產(chǎn)品質(zhì)量的產(chǎn)品與保障。2.4 質(zhì)量監(jiān)督理論激勵和監(jiān)督是管理學(xué)中兩個基本的推動力。監(jiān)督可以分為事前監(jiān)督和事后監(jiān)督。事前監(jiān)督實際上就是控

10、制，事后監(jiān)督是對結(jié)果的評價。全面實施市場準入制度和建立完善的質(zhì)量監(jiān)督體制是為來的發(fā)展趨勢。質(zhì)量監(jiān)督理論是指為了確保滿足規(guī)定的要求，對產(chǎn)品、過程或體系的狀況進行連續(xù)的監(jiān)視和驗證，并記錄進行分析。質(zhì)量監(jiān)督可以從不同的角度進行分類，如表1所示。表1 質(zhì)量監(jiān)督分類表項目分類監(jiān)督范圍內(nèi)部監(jiān)督、外部監(jiān)督監(jiān)督主體國家監(jiān)督，社會組織監(jiān)督、消費者監(jiān)督監(jiān)督時間事前監(jiān)督、事后監(jiān)督監(jiān)督方式行政監(jiān)督、技術(shù)監(jiān)督、法律監(jiān)督、輿論監(jiān)督3 物理實驗室基本檢測理論與實踐的結(jié)合才是實事求是的最基本準則。我們了解了質(zhì)量管理的基本理論，其實更家的有助于工作的進行。物理實驗室又稱可靠性實驗室。它要求我們嚴格遵守客觀，真實，及時，有效的方

11、針。只有這樣我們才能更好的保證產(chǎn)品的質(zhì)量。使顧客滿意，達到生產(chǎn)利益的最大化。物理實驗室的主要工作內(nèi)容：顯微鏡，檢查和測量切片；x-ray，測量鎳厚和金后厚；dsc/tma，測量物料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度；拉力測試，測試銅箔的附著力；must ii，檢查產(chǎn)品的可焊性；熱循環(huán)測試，在一定的溫度下，對產(chǎn)品施加一定應(yīng)力電壓，持續(xù)數(shù)百次檢查產(chǎn)品的可靠性。由于檢測工作就是輔助銅線的生產(chǎn)，做金相切片，檢查銅厚，還有出貨報告，來料檢驗。其中幾乎每個試驗都用到做金相切片，因此，金相切片是日常檢測中最重要的工作。3.1 熱負荷測試3.1.1 漂錫測試 漂錫測試是為了驗證pcb能否經(jīng)受在后續(xù)封裝，返工，修復(fù)工藝中的極高熱應(yīng)

12、力影響。由于電路板在進行表面貼裝，焊接原器件時要經(jīng)過高溫等環(huán)境，在進行漂錫測試檢查產(chǎn)品在一定溫度下是否會產(chǎn)生分層，導(dǎo)線斷裂等影響產(chǎn)品質(zhì)量的基本問題。測試樣品應(yīng)包括至少3個通孔/盲孔/填盲孔。要求樣品邊緣到需要檢驗的孔邊緣的距離為2.54mm。我們基于以下原因更改為1mm：我們使用小型撈機撈下樣品，此方法產(chǎn)生的機械應(yīng)力很小。即使直接沿著孔中心撈下樣品，也沒有明顯的機械應(yīng)力損傷。在2.54mm的距離下，要磨到一排所有孔的中心位置是非常困難的。設(shè)備和輔助材料包括以下：（1）錫爐。需要電加熱，可控溫，足夠尺寸的錫爐，可容納至少0.9kg的錫。溫度控制傳感器應(yīng)在表面以下(196.4)mm的位置。對于新配

13、的錫爐，推薦在錫爐中加入一些銅箔或銅球使錫爐中銅離子達到飽和的狀態(tài)以減少對樣品的蝕刻。錫爐必須能保持溫度在設(shè)定溫度的5以內(nèi)。但是基于以下原因，我們使用純錫：我們的制程是無鉛制程。在漂錫測試中，錫的作用是作為熱傳遞的介質(zhì)，不是裝配。（2）顯微鏡。可使用50倍、100倍、200倍、500倍的目鏡。（3）助焊劑。松香助焊劑alpha100（在漂錫測試中，使用助焊劑的主要目的不是幫助焊錫，而是作為熱傳遞的媒介）。（4）秒表。（5）取樣銑床。（6）鉗子。（7）縱切片制作輔助材料。漂錫測試步驟：首先，讓錫爐加熱并穩(wěn)定在設(shè)定的溫度。用取樣銑床制作樣本。用鉗子將樣品浸入助焊劑，然后讓多余的助焊劑在垂直方向上流

14、下。除掉錫爐表面的殘渣。根據(jù)以下條件將樣本漂在錫浴的表面。備注：不允許把樣品浸入錫浴的表面以下，并精確地控制時間（t=2885, t=10-0/+1s）。然后，從錫爐上取下樣品并冷卻至室溫（至少2分鐘）。制作切片并碾磨到通孔/盲孔/填盲孔的中心位置。拋光后，超聲波清洗切片2至3分鐘。微蝕切片。使用顯微鏡進行觀察。最后，檢查樣品無材料分層情況；檢查樣品無銅層斷裂情況；檢查樣品無內(nèi)層連接分層情況。3.1.2 tg測量 (dsc)tg測量的應(yīng)用方法為dsc, 即動態(tài)差動掃描測熱法, 這是基于樣本和參照物間溫度差的測量. 測量特性是熱流動。tg測量的設(shè)備和輔助材料：dsc 821e from mett

15、ler toledo，實驗室天平，斜口鉗，鑷子，鋁制坩鍋套，坩鍋套壓工具。tg測量的參數(shù)主要分為三情況，具體如下所示。（1）對于tg在130到140之間的材料，使用低tg程序“at&s 170”：50 170 20/min170 170 15.0min170 50 -20/min50 170 20/min（2）對于tg在141 到159之間的材料，使用中tg程序“at&s 190”:50 190 20/min190 190 15.0min190 50 -20/min50 190 20/min（3）對于tg在160 到190之間的材料，使用高tg程序“at&s 220”:50 220 20/mi

16、n220 220 15.0min220 50 -20/min50 220 20/min測試過程去樣品重量為15-25 mg；具體測試方法:首先，將樣品在105條件下烘烤2小時。對于有金屬覆層的層壓板和印制板，保留其金屬覆層，去除其綠油覆層。用斜口鉗小心地將樣品按要求的重量剪下。用砂紙將樣品邊緣打磨平滑并保證無毛刺。然后，把樣品放入坩鍋利用壓合器將鍋底和鍋蓋壓緊。用針將坩鍋的蓋子扎出兩個透氣孔。用小鐵棒的頭部或尾部將坩鍋的蓋子壓扁平。根據(jù)材料的規(guī)范選擇正確的測試程序，開始測試，最后，測試結(jié)束根據(jù)得到的曲線計算出tg。3.1.3 tg和z軸膨脹系數(shù)（tma）tg和z軸膨脹系數(shù)測試是被用來以tma測

17、定玻璃轉(zhuǎn)化溫度(tg)和印刷線路板中介質(zhì)層z軸熱膨脹系數(shù)的。試驗同樣也是檢測材料的質(zhì)量，只有嚴格控制每個步驟才能更好的保證產(chǎn)品質(zhì)量。tg和z軸膨脹系數(shù)測試的設(shè)備和輔助材料:梅特勒tma/sdta840，斜口鉗，砂紙，干燥器，烘箱，螺旋測微器。tg和z軸膨脹系數(shù)測試的參數(shù)主要分為三情況，具體如下所示。（1）對tg = 160的材料，選擇程序“at&s 220”；（3）對cte 測量, 選擇程序 “at&s-cte”。tg和z軸膨脹系數(shù)測試的樣品尺寸為6.356.35mm，樣品厚度為0.5-2.36mm (1.6mm最佳)。待添加的隱藏文字內(nèi)容2tg和z軸膨脹系數(shù)測試具體方法如下所示。（1）樣品準

18、備：首先應(yīng)該在沒有金屬涂覆的樣品上測試。從多層板上取下的樣品應(yīng)該不含有內(nèi)層金屬層。如果樣品有外層金屬涂覆，需用砂紙打磨干凈。用斜口鉗小心地將樣品剪下大約6.35mm*6.35mm的大小以將機械應(yīng)力和熱應(yīng)力減小到最低。測試樣品的厚度最少為0.51mm，0.76mm更好，1.6mm更佳。 如果被測材質(zhì)的厚度小于0.51mm，那就用樣品疊合的方式達到最少0.51mm的厚度要求，即使這樣會使測試的錯誤概率大幅度增加。樣品的最大厚度不能超過2.36mm0.093 in以避免在樣品內(nèi)部發(fā)生熱度傾斜的可能性。用砂紙將樣品邊緣打磨平滑并保證無毛刺，必須小心的打磨以最小化對樣品的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。樣品應(yīng)該做如下

19、預(yù)處理：1052下烘烤20.25小時，然后再干燥器中冷卻至室溫。（2）測試步驟:對tma的位置和長度進行校零。將樣品放入tma的載物臺，然后放下探頭和箱體。根據(jù)材料的規(guī)范和測試目的選擇正確的測試程序。在本測試程序中，第一個溫度循環(huán)是為了去除測試樣品內(nèi)部應(yīng)力的，所以我們在第二個溫度循環(huán)中做數(shù)據(jù)測量。從tma的曲線上記錄如下四點的溫度（見圖2）：a為30、b為tg-5、c為tg+5、d為250。圖1 tg和z軸膨脹系數(shù)測試用“tmaglass transition”命令計算出tg。用“tmaexpans.mean”命令計算從a點到b點的tg前的cte。用“tmaexpans.mean”命令計算從c

20、點到d點的tg后的cte。用“tmaexpans.mean”命令計算從a點到d點總的cte。（見圖2）圖2 tg和z軸膨脹系數(shù)測試對于tg, 根據(jù)半固化片，基材，背膠銅箔技術(shù)資料和材料規(guī)范。對于cte, 根據(jù)客戶要求。3.2 機械負荷測試3.2.1 小刀測試小刀測試中不完全的涂層硬化導(dǎo)致了涂層的移位-脫離和/或污點。油墨是保護電路，防止氧化，保護電路連接。如果在進行涂覆油墨時出現(xiàn)問題，同樣會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，就會無法達到它本來的目的。因此質(zhì)量檢測控制很重要。小刀測試的設(shè)備和輔助材料:tu 刀，顯微鏡(6.4-40放大)。小刀測試測試方法:用tu 刀沿著導(dǎo)體的邊緣劃開一條最少25.4 mm長度

21、的口，使用顯微鏡的16倍進行觀察，質(zhì)量控制檢測，檢查產(chǎn)品涂層最大能在其左右兩邊有0.5 mm的變色和/或移位的規(guī)范要求。3.2.2 十字砍測試十字砍測試是檢查涂層的粘合度。油墨在涂覆于板面，如果粘合度不夠，就很容易脫落，尤其在高溫情況下，因此粘合度控制很重要。十字砍測試設(shè)備和輔助材料:帶有6邊的每邊為1 mm距離的多切口裝置刷子，放大鏡，顯微鏡 (6.4-40放大)。十字砍測試方法:格子切口測試被用于全部覆蓋銅表面的涂層。 使用切口設(shè)備能得到切口條紋, 帶有6邊的多切口裝置在橫縱兩邊接觸到地后, 得到了25個正方形的區(qū)域，切口必須有規(guī)律的按2-5 cm/sec的速度制成，切口必須接觸到地, 但

22、不要穿的太深, 可用放大鏡控制，切口設(shè)備必須應(yīng)用到其兩邊的點, 即邊緣的裝置, 以保證規(guī)律性，完成格子的切口后, 應(yīng)用刷子在其切口的區(qū)域上來回用輕微的力刷，使用放大鏡估量格子的切口。十字砍測試方法評價格子根據(jù)如表2所示。 (如果格子的切口介于兩張圖片的之間, 格子切口特性值能用附加的紙來表達,使用顯微鏡的16倍進行觀察)。表2 十字砍測試方法評價格子格子切口特性值描述圖片gt 0切口的邊緣是完全的平滑的, 沒有缺口的涂料 -gt 1在交叉點有小的涂料碎片是有缺口的, 有缺口的區(qū)域占總面積的5%gt 2有缺口的涂料沿著切口的邊緣和/或沿著交叉點, 有缺口的區(qū)域大約占總面積的15% gt 3有缺口

23、的涂料沿著切口的邊緣部分或全部的脫落, 和/或部分或全部的獨立的地方有缺口, 其有缺口的區(qū)域大約占總面積的35%gt 5chipped off area amounts to more than 65 % of the part有缺口的區(qū)域超過總面積的65%-3.2.3 彈簧秤測試當剝力測試儀 (at&s 編號 881022) 發(fā)生故障后, 彈簧秤將被用來作為應(yīng)急反應(yīng)行動, 任何背離此實驗的操作, 即使是短時間的, 必須經(jīng)實驗室主管的授權(quán)。剝力測試就是檢測銅箔與基材的黏合度，防止在進行生產(chǎn)時對質(zhì)量產(chǎn)生影響，分層等彈簧秤測試的設(shè)備和輔助材料:切斷剪床，丙烷燃氣，砂紙，尺。彈簧秤測試的測試步驟:樣

24、本條寬度為25.4100mm，將樣本的兩邊縱軸放在砂皮紙上磨平，將樣本用丙烷氣體燃燒一端至2cm的樹脂揮發(fā)并使其冷卻幾分鐘，把樣本放入彈簧秤內(nèi)并夾攏，從彈簧秤上讀出測試值f1，用力拉彈簧秤3至4cm, 在拉力的測試過程中, 銅箔應(yīng)保持不損壞的狀態(tài), 否則重復(fù)該測試。從彈簧秤上讀出測試值f2，測量樣本寬度w，根據(jù)公式計算剝力f。3.2.4 鉛筆測試鉛筆測試方法用來評估綠油表面的硬度和它的磨損抗力。這個測試主要檢查表面的硬度和它的磨損抗力，因為油墨作為電路板最外面的保護層，他要接受各種環(huán)境的要求。顧而質(zhì)量控制十分必要，如果硬度或磨損抗力不夠，嚴重、影響產(chǎn)品質(zhì)量。鉛筆測試設(shè)備和輔助材料:標準硬度鉛筆

25、 (由軟至硬，分別為4b, 3b、2b、b、b、h、2h、3h、4h、5h、6h)，測試板。鉛筆測試的方法:將測試板置于牢固的水平面上，由最硬的鉛筆開始, 將鉛筆呈45度角度牢固的置于綠油上，使用一致的向下, 向前的力, 推動鉛筆在表面劃出大約6.4mm的痕跡，繼續(xù)用下一個軟度的鉛筆進行測試, 直至不能進入或刻出痕跡在綠油上，記錄鉛筆測試的硬度值 (即不能進入或刻出痕跡在綠油上的值)。3.3 其他測試3.3.1 x-ray測試x-ray測試非破壞的測量au、ni、pd、ag或其他表面金屬鍍層的厚度。x-ray測試設(shè)備和輔助材料:fischer x-ray xdvm-w，fischer x-ra

26、y xdvm-px-ray測試測試步驟：樣品板/卡應(yīng)該平整, 無翹屈。選擇一個直徑大于0.30毫米的適當測試區(qū)域，將此點對準紅外線測試點進行檢測。根據(jù)表面處理的類型選擇對應(yīng)的測試程序（見表3）。表3 x-ray測試程序x-ray 類型表面處理類型測試程序x-ray i (xdvm-w)agag/(cu)/epoxyhigh phosphor ni/auau/nip/cu;br(high p)medium phosphor ni/auau/nip/cu;br(medium p)x-ray ii(xdvm-p)agag/(cu)/epoxyhigh phosphor ni/auau/nip/cu;

27、br(high p)medium phosphor ni/auau/nip9/cu;br(medium p)hard gold ni/auau/ni/cu;br(hard gold)ni/pd/auau/pdp4/nip9/cu;brsnsn;br將測試件放在測試平臺上, 測量試樣的中心位置.一般要求每個面要沿對角線測取三個點，兩面共六個點，取平均值，參考規(guī)范要求，判定是否合格。3.3.2 背光測試背光測試的目的是檢查通孔的無電鍍銅情況。背光測試是每次銅線進行生產(chǎn)時必須進行的測試，通孔的無電鍍銅情況，防止鍍液中有雜質(zhì)。背光測試設(shè)備和輔助材料:取樣銑床，碾磨機，顯微鏡(50-500倍)。背光測試

28、測試方法:用取樣銑床選取樣本，然后用碾磨機將一邊的通孔磨至中心位置處，最后將另一邊剪或碾磨至離通孔邊緣1-1.5 mm處，用顯微鏡50倍進行背光觀察（見圖3）。圖3 背光測試背光測試測試方法評價標準如圖4所示，其中圖中d10和d9符合要求，d1至d8不符合要求。圖4 背光測試測試方法評價標準3.4 金相切片金相切片是通過制作縱切片和平面切片可以得到極微小區(qū)域產(chǎn)品的質(zhì)量。金相切片是整個試驗室最基本的測量方法。這是技術(shù)員最基本的技能，整個流程都是要求每個人掌握，從切板，灌澆，到磨切片都要求我們?nèi)ゲ僮?，到測量，都是最基本的方法。金相切片設(shè)備和輔助材料:取樣銑床或沖床 ，金屬棒，埋入輔助材料，technovit 4004粉末和液體，壓力鍋，研磨機，砂紙60, 180和1200，顯微鏡 (6.4-40放大)，顯微鏡 (50-500 倍)，拋光機，拋光膏及其液體，雙面膠。（1）縱切片的制作打開取樣銑床，在指定的位置用取樣銑床取樣，利用金屬棒連接樣本并利用埋入輔助材料將其放入像皮內(nèi)，按1：2的比例混合technovit粉末和液體并埋入切片，