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印制电路板用化学镀镍金工艺探讨(一)
[摘要] 本文在简单介绍印制板化学镀镍金工艺原理的基础上, 对化学镍金之工艺流程、 化学镍金之工艺控制、 化学镍金之可焊性控制及工序常见问题分析进行了较为详细的论述。
[关键词] 印制电路板, 化学镍金, 工艺
1        前言
在一个印制电路板的制造工艺流程中, 产品最终之表面可焊性处理, 对最终产品的装配和使用起着至关重要的作用。
综观当今国内外, 针对印制电路板最终表面可焊性涂覆表面处理的方式, 主要包括以下几种: Electroless Nickel and Immersion Gold
( 1)        热风整平;
( 2)        有机可焊性保护剂;
( 3)        化学沉镍浸金;
( 4)        化学镀银;
( 5)        化学浸锡;
( 6)        锡 / 铅再流化处理;
( 7)        电镀镍金;
( 8)        化学沉钯。
其中, 热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺( SMOBC) 采用以来, 迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。
对一个装配者来说, 可能最重要的是容易进行元器件的集成。任何新印制电路板表面可焊性处理方式应当能担当N次插拔之重任。除了集成容易之外, 装配者对待处理印制电路板的表面平坦性也非常敏感。与热风整平制程所加工焊垫之较恶劣平坦度有关的漏印数量, 是改变此种表面可焊性涂覆处理方式的原因之一。
镀镍/金早在70年代就应用在印制板上。电镀镍/金特别是闪镀金、 镀厚金、 插头镀耐磨的Au-Co 、 Au-Ni等合金至今仍一直在带按键通讯设备、 压焊的印制板上应用着。但它需要”工艺导线”达到互连, 受高密度印制板SMT安装限制。90年代, 由于化学镀镍/金技术的突破, 加上印制板要求导线微细化、 小孔径化等, 而化学镀镍/金, 它具有镀层平坦、 接触电阻低、 可焊性好, 且有一定耐磨等优点, 特别适合打线( Wire Bonding) 工艺的印制板, 成为不可缺少的镀层。但化学镀镍/金有工序多、 返工困难、 生产效率低、 成本高、 废液难处理等缺点。
铜面有机防氧化膜处理技术, 是采用一种铜面有机保焊剂在印制板表面形成之涂层与表面金属铜产生络合反应, 形成有机物-金属键, 使铜面生成耐热、 可焊、 抗氧化之保护层。当前, 其在印制板表面涂层也占有一席之地, 但此保护膜薄易划伤, 又不导电, 且存在下道测试检验困难等缺点。
当前, 随着环境保护意识的增强, 印制板也朝着三无产品( 无铅、 无溴、 无氯) 的方向迈进, 今后采用化学浸锡表面涂覆技术的厂家会越来越多, 因其具有优良的多重焊接性、 很高的表面平整度、 较低的热应力、 简易的制程、 较好的操作安全性和较低的维护费。但其所形成之锡表面的耐低温性( -55℃) 尚待进一步证实。
随着SMT技术之迅速发展, 对印制板表面平整度的要求会越来越高, 化学镀镍/金、 铜面有机防氧化膜处理技术、 化学浸锡技术的采用, 今后所占比例将逐年提高。本文将着重介绍化学镀镍金技术。

2        化学镀镍金工艺原理
化学镀镍金最早应用于五金电镀的表面处理, 后来以次磷酸钠( NaH2PO2) 为还原剂的酸性镀液, 逐渐运用于印制板业界。中国港台地区起步较早, 而大陆则较晚, 于1996年前后才开始化学镀镍金的批量生产。
2.1   化学镀镍金之催化原理
作为化学镍的沉积, 必须在催化状态下, 才能发生选择性沉积。铜原子由于不具备化学镍沉积的催化晶种的特性, 因此需经过置换反应, 使铜面沉积所需要的催化晶种。
( 1) 钯活化剂
Pd2+ + Cu → Pd + Cu2+
( 2) 钌活化剂
Ru2+ + Cu → Ru + Cu2+
2.2 化学镀镍原理
化学镀镍是借助次磷酸钠( NaH2PO2) 在高温下( 85~100℃) , 使Ni2+ 在催化表面还原为金属, 这种新生的Ni 成了继续推动反应进行的催化剂, 只要溶液中的各种因素得到控制和补充, 便可得到任意厚度的镍镀层。完成反应不需外加电源。
以次磷酸钠为还原剂的酸性化学镀镍的反应比较复杂, 以下列四个反应加以说明:
H2PO2— + H2O → H + + HPO32— + 2 H
Ni2+ + 2 H → Ni + 2 H +
H2PO2— + H → H2O + OH— + P
H2PO2— + H2O → H + + HPO32— + H2
由上可见, 在催化条件下, 化学反应产生镍沉积的同时, 不但伴随着磷( P) 的析出, 而且产生氢气( H2) 的逸出。
另外, 化学镀镍层的厚度一般控制在4~5μm, 其作用同金手指电镀镍一样, 不但对铜面进行有效保护, 防止铜的迁移, 而且具备一定的硬度和耐磨性能, 同时拥有良好的平整度。
在镀件浸金保护后, 不但能够取代拔插不频繁的金手指用途( 如电脑内存条) , 同时还能够避免金手指附近连接导电线处斜边时所遗留之裸铜切口。
2.3 浸金原理
镍面上浸金是一种置换反应。当镍浸入含Au( CN) 2—的溶液中, 立即受到溶液的浸蚀抛出2个电子, 并立即被Au( CN) 2—所捕获而迅速在镍上析出Au:
2 Au( CN) 2— + Ni → 2 Au + Ni2+ + 4 CN —
浸金层的厚度一般在0.03~0.1μm之间, 但最多不超过0.15μm。其对镍面具有良好的保护作用, 而且具备很好的接触导通性能。很多需按键接触的电子器械( 如手机、 电子字典) , 都采用化学浸金来保护镍面。
另外需指出, 化学镀镍/金镀层的焊接性能是由镍层来体现的, 金只是为了保护镍的可焊性能而提供的。作为可焊镀层金的厚度不能太高, 否则会产生脆性和焊点不牢的故障, 但金层太薄防护性能变坏。

毛晓丽 (南京职业信息技术学院, 南京,210013)

印制电路板用化学镀镍金工艺探讨(二)
3 化学镀镍金工艺流程
作为化学镀镍金流程, 只要具备以下6个工作站就可满足其生产要求:
除油( 3~7min) → 微蚀( 1~2min) → 预浸( 0.5~1.5min) → 活化( 2~6min) → 沉镍( 20~30min) → 浸金( 7~11min)
3.1 安美特( Atotech) 公司的化学镀镍金Aurotech工艺流程
    Aurotech 是安美特公司开发的化学镀镍/金制程的商品名称。适用于制作阻焊膜之后的印制电路板的裸铜区域( 一般是焊脚或连接盘的导通孔) 进行选择性镀覆的化学法。
Aurotech 工艺能在裸露的铜表面和金属化孔内沉积均匀的化学镍/金镀层, 即使是高厚径比的小孔也如此。Aurotech 还特别用于超细线电路, 经过边缘和侧壁的最佳覆盖达到完全抗蚀保护, 同热风整平相比较, Aurotech 没有特别高的温度, 印制板基材不会产生热应力变形。另外, 热风整平对通孔拐角处的覆盖较差, 而化学镀镍/金却很好。
与有机可焊涂层相比较, 除了熔焊性能之外, Aurotech 镀层还具有好的搭接焊、 接触导通和散热功能。Aurotech 的工艺流程及操作参数见表1。
表1  Aurotech 之工艺流程及操作参数
  工序号  工序名称   药品名称 配制浓度 PH值 温度 处理时间
1 酸性清洁剂 CupraprosH2SO4( d=1.84)  100ml/L10ml/L <1 35~40°C 4~6¢
 3级逆流水洗 自来水    3~4¢
2 微蚀 Na2S2O8H2SO4( d=1.84)  100g/L20ml/L <1 25~35°C 2~3¢
 3级逆流水洗 自来水    3~4¢
3 预浸 H2SO4( d=1.84)  50ml/L <1 22~32°C 3~5¢
 活化 Aurotech-activatorH2SO4( d=1.84)  200ml/L50ml/L <1 23~25°C 1~2¢
 3级逆流水洗 去离子水    3~4¢
4 化学镀镍 Aurotech CNN Mod配制液Aurotech CNN A 补充剂浓NH3水 150ml/L60ml/L15~20ml/L 4.8~5.3 82~90°C 20~30¢
 化学镀镍 备用槽    
 3级逆流水洗 去离子水    3~4¢
5 化学浸金 Aurotech SF配制液Aurotech 起始液K[Au( CN) 2]( Au68.3%)  238ml/L2ml/L3g/L 4.0~5.0 72~80°C 10~15¢
 回收 去离子水    1~2¢
 2级逆流水洗 去离子水    2~3¢
 热水洗 去离子水    0.5~1¢
 烘干

4 化学镀镍/金之工艺控制
4.1 除油槽
一般情况下, 印制板化学镀镍/金采用酸性除油剂来处理待加工印制板, 其作用在于去除铜面之轻度油脂及氧化物, 达到铜面清洁及增加润湿效果的目的。它应当具备不伤阻焊膜、 低泡型及易水洗的特性。
4.2 微蚀槽
微蚀的目的, 在于清洁铜表面之氧化及前工序遗留残渣, 保持铜面新鲜及增加化学镀镍层的密着性。常见的微蚀液为酸性过硫酸钠溶液, 参见表1。
4.3 预浸槽
预浸槽在制程中没有特别的作用, 只是维持活化槽的酸度以及使铜面在新鲜状态下( 无氧化物) , 进入活化槽。
4.4 活化槽
活化的作用, 是在铜面析出一层钯, 作为化学镀镍起始反应之催化晶核。如前所述, 其形成过程为Pd与Cu的化学置换反应。
工艺控制需关心的问题有: 钯槽稳定性问题、 活化槽硝槽处理问题、 增加后浸处理问题和活化后水洗问题。
4.5 化学镀镍槽
化学镀镍是经过在Pd的催化作用下, NaH2PO2水解生成原子态H, 同时H原子在Pd催化条件下, 将Ni2+还原为单质Ni而沉积在裸铜面上的过程。
工艺控制需关心的问题有: 磷含量问题、 溶液PH值控制问题、 镍槽寿命控制问题、 溶液活性与稳定剂关系问题、 溶液负载量( Loading factor) 问题、 镀镍槽的配制问题、 程式选择问题和槽内壁镍层之去除问题。
4.6 化学浸金槽
 1) 金槽之Au络合剂、 PH值、 SG、 温度、 浸渍时间要控制好。
    在一般情况下, 浸金槽的浸渍时间设定在7~11分钟, 操作温度控制在80~90℃, 能够根据客户的要求, 经过调节温度来控制金厚。
    2) 沉积速率与浸金厚度问题
    以励乐公司”RONMERSE  SMT 药水”为例, 其沉积速率一般控制在0.05μm/ 5min, 使金层厚度最小为0.03μm, 最大为0.12μm, 此金层能防止镍底不被氧化。
    3) 使用寿命问题
    由于化学浸金是一个置换式反应过程, 随着金不断在镍底基上沉积, 其反应速度逐渐下降, 因而需注意浸金液的寿命, 对于励乐公司”RONMERSE  SMT 药水”体系, 大约在3MTO, 超过它要及时进行更换。
    4) 金回收处理问题
为了节省成本, 金槽后需加装回收水洗, 同时还能减轻对环境的污染。
5 化学镀镍/金可焊性控制
   5.1金层厚度对可焊性和腐蚀的影响
    在化学镀镍/金上, 不论是施行锡膏熔焊或随后的波峰焊, 由于金层很薄, 在高温接触的一瞬间, 金迅速与锡形成”界面合金共化物”( 如AuSn、 AuSn2 、 AuSn 3等) 而熔入锡中。故所形成的焊点, 实际上是着落在镍表面上, 并形成良好的Ni-Sn合金共化物Ni3Sn4, 而表现固着强度。换言之, 焊接是发生在镍面上, 金层只是为了保护镍面, 防止其钝化( 氧化) 。因此, 若金层太厚, 会使进入焊锡的金量增多, 一旦超过3%, 焊点将变脆性反而降低其粘接强度。
    据资料报导, 当浸镀金层厚度达0.1μm时, 没有或很少有选择性腐蚀; 金层厚度达0.2μm时, 镍层发生腐蚀; 当金层厚度超过0.3μm时, 镍层里发生强烈的不可控制的腐蚀。
  5.2镍层中磷含量的影响
    化学镀镍层的品质决定于磷含量的大小。磷含量较高时, 可焊性好, 同时其抗蚀性也好, 一般可控制在7~9%。当镍面镀金后, 因Ni-Au层Au层薄、 疏松、 孔隙多, 在潮湿的空气中, Ni为负极, Au为正极, 由于电子迁移产生化学电池式腐蚀, 又称焦凡尼式腐蚀, 造成镍面氧化生锈。严重时, 还会在第二次波峰焊之后发生潜伏在内的黑色镍锈, 导致可焊性劣化与焊点强度不足。原因是Au面上的助焊剂或酸类物质经过孔隙渗入镍层。如果此时镍层中磷含量适当( 最佳7%) , 情况会改进。
   5.3镍槽液老化的影响
    镍槽反应副产物磷酸钠( 根) 造成槽液”老化”, 污染溶液。镍层中磷含量也随之升高。老化的槽液中, 阻焊膜渗出的有机物量增高, 沉积速度减慢, 镀层可焊性变坏。这就需要更换槽液, 一般在金属追加量达4~5MTO时, 应更换。
  5.4 PH值的影响
    过高的PH, 使镀层中磷含量下降, 镀层抗蚀性不良, 焊接性变坏。对于安美特公司之Aurotech ( 酸性) 镀镍/金体系, 一般要求PH不超过5.3, 必要时可经过稀硫酸降低PH。
  5.5稳定剂的影响
    稳定剂可阻止在阻焊Cu焊垫之间的基材上析出镍。但必须注意, 太多时不但减低镍的沉积速度, 还会危害到镍面的可焊性。
  5.6不适当加工工艺的影响
    为了减少Ni/Au所受污染, 烘烤型字符印刷应安排在Ni/Au工艺之前。光固型字符油墨不宜稀释, 而且也应安排在Ni/Au工艺之前进行。
    做好Ni/Au之后, 不宜返工, 也不宜进行任何酸洗, 因为这些做法都会使镍层埋伏下氧化的危险, 危及可焊性和焊点强度。
   5.7两次焊接的影响
对低档卡板只做一次焊接, 一般不会有问题。但如笔记型电脑的主板、 手机或PC等高档板, 一般需两次焊接。
第一次焊接后, 助焊剂残余会浸蚀镍层。第二次焊接的高温会促使氧化甚至变黑, 其固有强度变坏, 无法经过振动试验。遇到这种情况, 只能从槽液管理上入手进行改进, 使镀镍层具有更好的抗蚀性能。
6 化学镀镍/金与其它表面镍金工艺
    化学镀镍/金除了一般所指之化学镀薄金外, 应打金线等需求, 又派生出化学厚金工艺; 出于耐磨导电等性能要求, 也派生出化学镀镍金后的电镀厚金工艺; 针对HDI板BGA位拉力要求, 也派生出选择性沉金工艺。
6.1 化学厚金工艺
1)  工艺流程
    除油®水洗®微蚀®水洗®预浸®活化®水洗®沉镍®水洗®化学薄金®回收®水洗 ®化学厚金®回收®水洗®干板
2)  化学厚金之特点
    化学厚金是指在还原条件下, 金离子被还原为金单质( 还原剂同化学镀薄金) , 均匀沉积在化学薄金上面, 在自催化作用下, 达到所需要的厚度。
    一般情况下, 印制板化学厚金的金厚控制在20μin左右。某些情况下, 也有超过30μin金厚的。
3) 工艺控制
    化学厚金最重要的是成本问题, 因此, 反应速度的控制尤为重要。络合剂、 还原剂、 稳定剂以及温度, 是影响反应速度的重要因素。
6.2 沉金金手指电镀工艺
1) 工艺流程
阻焊膜®沉镍金®干板®包胶纸®电镀金®去胶纸
其中, 电镀金为如下工艺流程:
酸洗®水洗®刷磨®水洗®活化®水洗®镀金®回收®水洗®干板
2) 沉金金手指电镀的特点
    沉金金手指这种类型的板, 在制作过程中, 先将整板的露铜部分, 包括金手指部分进行化学镀镍金。然后, 单独将金手指按客户要求之厚度进行电镀金。
这种工艺流程简单, 性能可靠, 既能满足客户元件粘贴要求, 又能满足插接性能。
3) 工艺控制
    包蓝胶纸时, 一定要防止药水渗漏, 避免金药水污染。另外, 电镀厚金前, 一定要将被镀表面磨刷干净, 否则会引起分层。刷磨时, 不可吝啬沉金层的浪费, 刷磨效果越好, 电镀金层的结合力越牢固。
6.3 选择性沉金工艺
1) 工艺流程
阻焊膜®干菲林®曝光®显影®干板®沉镍金®褪菲林®干板®有机保焊涂敷
2) 选择性沉金的特点
    选择性沉金既具有元件粘贴平整的特点, 又具有良好的装配焊接性能。同时, 针对HDI板BGA位等小型Pad位采用有机保焊涂覆( 如Cu106) , 避免因Pad位太小而造成镍金拉力不足的缺点。而且, 选择性沉金的成本低于整板沉金, 是一种很有发展潜力的工艺。
3) 工艺控制
干菲林是专用于沉镍金的类型, 它不但应具有耐高温药液能力, 且须具备良好的掩孔能力。由于沉镍金疏孔的局限性, 其表面对微蚀药水非常敏感, 极易造成镍层腐蚀。因此, 在有机保焊涂覆制程中, 微蚀率应在保证铜面清洁的前提下, 控制的越低越好。能够采用贴红胶纸的制板, 最好能象喷锡板那样, 贴红胶纸加以保护。
作者: 毛晓丽

印制电路板用化学镀镍金工艺探讨(三)
7 化学镀镍/金常见问题分析
由于化学镍/金制程敏感, 化学镍/金板的用途多种多样, 且对表观要求极严, 因此化学镀镍/金生产中所遇到的问题很多。其中常见的一些问题及解决方法参见下表2。

表2 化学镀镍/金常见问题及解决
问题
原因
解决方法
可焊性差
1) 金层太厚或太薄;
2) 沉金后受多次热冲击;
3) 最终水洗不干净;
4) 镍槽生产超过6MTO。
1) 调整参数, 使厚度在: 0.05~0.15μm;
2) 出板前用酸及DI水清洗;
3) 更换水洗槽;
4) 保持4~5MTO生产量。
Ni/Cu结合力差
1) 前处理效果差;
2) 一次加入镍成分太高
1) 检查微蚀量及更换除油槽;
2) 用光板拖缸20~30min
Au/Ni结合力差
1) 金层腐蚀;
2) 金槽、 镍槽之间水洗PH>8
3) 镍面钝化
1) 升高金槽PH值;
2) 检查水的质量;
3) 控制镀镍后沉金前打气及停留时间
漏镀
1) 活化时间不足;
2) 镍槽活性不足
1) 提高活化时间;
2) 使用校正液, 提高镍槽活性
渗镀
1) 蚀刻后残铜;
2) 活化后镍槽前水洗不足;
3) 活化剂温度过高;
4) 钯浓度太高;
5) 活化时间过长;
6) 镍槽活性太强
1) 反馈前工序解决;
2) 延时水洗或加大空气搅拌;
3) 降低温度至控制范围;
4) 降低浓度至控制范围;
5) 降低活化时间;
6) 适当使用稳定剂
镍厚偏低
1) PH 太低;
2) 温度太低;
3) 拖缸不足;
4) 镍槽生产超6MTO
1) 调高PH值;
2) 调高温度;
3) 用光板拖缸20~30min;
4) 更换镍槽
金厚偏低
1) 镍层磷含量高;
2) 金槽温度太低;
3) 金槽PH值太高;
4) 开新槽时起始剂不足
1) 提高镍槽活性;
2) 提高温度;
3) 降低PH值;
4) 适当加入起始剂

作者: 毛晓丽

多种不同工艺的PCB流程简介
*单面板工艺流程 
下料磨边→钻孔→外层图形→( 全板镀金) →蚀刻→检验→丝印阻焊→( 热风整平) →丝印字符→外形加工→测试→检验
*双面板喷锡板工艺流程 
下料磨边→钻孔→沉铜加厚→外层图形→镀锡、 蚀刻退锡→二次钻孔→检验→丝印阻焊→镀金插头→热风整平→丝印字符→外形加工→测试→检验 
*双面板镀镍金工艺流程 
下料磨边→钻孔→沉铜加厚→外层图形→镀镍、 金去膜蚀刻→二次钻孔→检验→丝印阻焊→丝印字符→外形加工→测试→检验
*多层板喷锡板工艺流程 
下料磨边→钻定位孔→内层图形→内层蚀刻→检验→黑化→层压→钻孔→沉铜加厚→外层图形→镀锡、 蚀刻退锡→二次钻孔→检验→丝印阻焊→镀金插头→热风整平→丝印字符→外形加工→测试→检验
*多层板镀镍金工艺流程 
下料磨边→钻定位孔→内层图形→内层蚀刻→检验→黑化→层压→钻孔→沉铜加厚→外层图形→镀金、 去膜蚀刻→二次钻孔→检验→丝印阻焊→丝印字符→外形加工→测试→检验
*多层板沉镍金板工艺流程 
下料磨边→钻定位孔→内层图形→内层蚀刻→检验→黑化→层压→钻孔→沉铜加厚→外层图形→镀锡、 蚀刻退锡→二次钻孔→检验→丝印阻焊→化学沉镍金→丝印字符→外形加工→测试→检验

印制电路板的可制造性--地线设计
当前电子器材用于各类电子设备和系统依然以印制电路板为主要装配方式。实践证明, 即使电路原理图设计正确, 印制电路板设计不当, 也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如, 如果印制板两条细平行线靠得很近, 则会形成信号波形的延迟, 在传输线的终端形成反射噪声。因此, 在设计印制电路板的时候, 应注意采用正确的方法。
    地线设计
    在电子设备中, 接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用, 可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、 机壳地( 屏蔽地) 、 数字地( 逻辑地) 和模拟地等。在地线设计中应注意以下几点:
1.正确选择单点接地与多点接地
    　　在低频电路中, 信号的工作频率小于1MHz, 它的布线和器件间的电感影响较小, 而接地电路形成的环流对干扰影响较大, 因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时, 地线阻抗变得很大, 此时应尽量降低地线阻抗, 应采用就近多点接地。当工作频率在1～10MHz时, 如果采用一点接地, 其地线长度不应超过波长的1/20, 否则应采用多点接地法。
2.将数字电路与模拟电路分开
    　　电路板上既有高速逻辑电路, 又有线性电路, 应使它们尽量分开, 而两者的地线不要相混, 分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。
3.尽量加粗接地线
    　　若接地线很细, 接地电位则随电流的变化而变化, 致使电子设备的定时信号电平不稳, 抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗, 使它能经过三位于印制电路板的允许电流。如有可能, 接地线的宽度应大于3mm。
4.将接地线构成闭环路
     　　设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时, 将接地线做成闭环路能够明显的提高抗噪声能力。其原因在于: 印制电路板上有很多集成电路元件, 特别遇有耗电多的元件时, 因受接地线粗细的限制, 会在地结上产生较大的电位差, 引起抗噪声能力下降, 若将接地结构成环路, 则会缩小电位差值, 提高电子设备的抗噪声能力

印制电板路设计中的工艺缺陷
一、 焊盘的重叠 
1、 焊盘( 除表面贴焊盘外) 的重叠, 意味孔的重叠, 在钻孔工序会因为在一处多次钻孔导致断钻头, 导致孔的损伤。 
2、 多层板中两个孔重叠, 如一个孔位为隔离盘, 另一孔位为连接盘( 花焊盘) , 这样绘出底片后表现为隔离盘, 造成的报废。
　　 二、 图形层的滥用
1、 在一些图形层上做了一些无用的连线, 原来是四层板却设计了五层以上的线路, 使造成误解。 
2、 设计时图省事, 以Protel软件为例对各层都有的线用Board层去画, 又用Board层去划标注线, 这样在进行光绘数据时, 因为未选Board层, 漏掉连线而断路, 或者会因为选择Board层的标注线而短路, 因此设计时保持图形层的完整和清晰。 
3、 违反常规性设计, 如元件面设计在Bottom层, 焊接面设计在Top, 造成不便。 
　　三、 字符的乱放
1、 字符盖焊盘SMD焊片, 给印制板的通断测试及元件的焊接带来不便。 
2、 字符设计的太小, 造成丝网印刷的困难, 太大会使字符相互重叠, 难以分辨。 
　　四、 单面焊盘孔径的设置 
1、 单面焊盘一般不钻孔, 若钻孔需标注, 其孔径应设计为零。如果设计了数值, 这样在产生钻孔数据时, 此位置就出现了孔的座标, 而出现问题。 
2、 单面焊盘如钻孔应特殊标注。 
　　五、 用填充块画焊盘 
用填充块画焊盘在设计线路时能够经过DRC检查, 但对于加工是不行的, 因此类焊盘不能直接生成阻焊数据, 在上阻焊剂时, 该填充块区域将被阻焊剂覆盖, 导致器件焊装困难。 
　　六、 电地层又是花焊盘又是连线 
因为设计成花焊盘方式的电源, 地层与实际印制板上的图像是相反的, 所有的连线都是隔离线, 这一点设计者应非常清楚。 这里顺便说一下, 画几组电源或几种地的隔离线时应小心, 不能留下缺口, 使两组电源短路, 也不能造成该连接的区域封锁( 使一组电源被分开) 。 
　　七、 加工层次定义不明确 
1、 单面板设计在TOP层, 如不加说明正反做, 可能制出来的板子装上器件而不好焊接。 
2、 例如一个四层板设计时采用TOP mid1、 mid2 bottom四层, 但加工时不是按这样的顺序放置, 这就要求说明。 　
　　 八、 设计中的填充块太多或填充块用极细的线填充 
1、 产生光绘数据有丢失的现象, 光绘数据不完全。 
2、 因填充块在光绘数据处理时是用线一条一条去画的, 因此产生的光绘数据量相当大, 增加了数据处理的难度。 
　　九、 表面贴装器件焊盘太短 
这是对通断测试而言的, 对于太密的表面贴装器件, 其两脚之间的间距相当小, 焊盘也相当细, 安装测试针, 必须上下( 左右) 交错位置, 如焊盘设计的太短, 虽然不影响器件安装, 但会使测试针错不开位。 
　　十、 大面积网格的间距太小组成大面积网格线同线之间的边缘太小( 小于0.3mm) , 在印制板制造过程中, 图转工序在显完影之后容易产生很多碎膜附着在板子上, 造成断线。 
　　十一、 大面积铜箔距外框的距离太近 
大面积铜箔距外框应至少保证0.2mm以上的间距, 因在铣外形时如铣到铜箔上容易造成铜箔起翘及由其引起的阻焊剂脱落问题。 
　　十二、 外形边框设计的不明确 
有的客户在Keep layer、 Board layer、 Top over layer等都设计了外形线且这些外形线不重合, 造成pcb生产厂家很难判断以哪条外形线为准。 
　　十三、 图形设计不均匀在进行图形电镀时造成镀层不均匀, 影响质量。 
　　十四、 异型孔太短异形孔的长/宽应≥2: 1, 宽度应>1.0mm, 否则, 钻床在加工异型孔时极易断钻, 造成加工困难, 增加成本

PCB电测技术分析
一、 电性测试
PCB板在生产过程中, 难免因外在因素而造成短路、 断路及漏电等电性上的瑕疵, 再加上PCB不断朝高密度、 细间距及多层次的演进, 若未能及时将不良板筛检出来, 而任其流入制程中, 势必会造成更多的成本浪费, 因此除了制程控制的改进外, 提高测试的技术也是能够为PCB制造者提供降低报废率及提升产品良率的解决方案。
在电子产品的生产过程中, 因瑕疵而造成成本的损失, 在各个阶段都有不同的程度, 越早发现则补救的成本越低。" The Rule of 10's "就是一个常被用来评估PCB在不同制程阶段被发现有瑕疵时的补救成本。举例而言, 空板制作完成后, 若板中的断路能实时检测出来, 一般只需补线即可改进瑕疵, 或者至多损失一片空板; 可是若未能被检测出断路, 待板子出货至下游组装业者完成零件安装, 也过炉锡及IR重熔, 然而却在此时被检测发现线路有断路的情形, 一般的下游组装业者会向让空板制造公司要求赔偿零件费用、 重工费、 检验费等。若更不幸的, 瑕疵的板子在组装业者的测试仍未被发现, 而进入整体系统成品, 如计算机、 手机、 汽车零件等, 这时再作测试才发现的损失, 将是空板及时检出的百倍、 千倍, 甚至更高。因此, 电性测试对于PCB业者而言, 为的就是及早发现线路功能缺陷的板子。
下游业者一般会要求PCB制造厂商作百分之百的电性测试, 因此会与PCB制造厂商就测试条件及测试方法达成一致的规格, 因此双方会先就以下事项清楚的定义出来:
1、  测试资料来源与格式
2、  测试条件, 如电压、 电流、 绝缘及连通性
3、  设备制作方式与选点
4、  测试章
5、  修补规格
在PCB的制造过程中, 有三个阶段必须作测试:
1、  内层蚀刻后
2、  外层线路蚀刻后
3、  成品
每个阶段一般会有2~3次的100%测试, 筛选出不良板再作重工处理。因此, 测试站也是一个分析制程问题点的最佳资料收集来源, 经由统计结果, 能够获得断路、 短路及其它绝缘问题的百分比, 重工后再行检测, 将数据资料整理之后, 利用品管方法找出问题的根源, 加以解决。
二、 电测的方法与设备
电性测试的方法有: 专用型(Dedicated)、 泛用型(Universal Grid)、 飞针型(Flying Probe)、 非接触电子束(E-Beam)、 导电布(胶)、 电容式(Capacity)及刷测(ATG-SCAN MAN), 其中最常使用的设备有三种, 分别是专用测试机、 泛用测试机及飞针测试机。为了更了解各种设备的功能, 以下将分别比较三种主要设备的特性。
1、 专用型(Dedicated)测试
专用型的测试之因此为专用型, 主要是因为其所使用的治具(Fixture, 如电路板进行电性测试的针盘)仅适用于一种料号, 不同料号的板子就无法测试, 而且无法回收使用。测试点数方面, 单面板在10,240点、 双面各8,192点以内均可作测试, 在测试密度方面, 由于探针头粗细的关系, 较适合运用于 pitch以上的板子。
2、 泛用型(Universal Grid)测试
泛用型测试的基本原理是PCB线路的版面是依据格子(Grid)来设计, 一般所谓线路密度就是指grid的距离, 也就是以间距(Pitch)来表示(部份时候也可用孔密度 来表示), 而泛用测试就是依据此一原理, 依据孔位置以一G10的基材作Mask, 只有在孔的位置探针才能穿过Mask进行电测, 因此治具的制作简易而快速, 而且探针可重复使用。泛用型测试具有极多测点的标准Grid固定大型针盘, 可分别按不同料号而制作活动式探针的针盘, 量产时只要改换活动针盘, 就能够对不同料号量产测试。另外, 为保证完工的PCB板线路系统通畅, 需在使用高压电(如250V)多测点的泛用型电测母机上, 采用特定接点的针盘对板子进行Open/Short电性测试, 此种泛用型的测试机称之为「自动化测试机」 (ATE, Automatic Testing Equipment)。
泛用型测试点数一般在1万点以上, 测试密度在 或是 的测试称为on-grid测试, 若是运用于高密度板, 由于间距太密, 已脱离on-grid设计, 因此属于off-grid测试, 其治具就必须要特殊设计, 一般泛用型测试的测试密度可达 QFP。
3、 飞针(Flying Probe)测试
飞针测试的原理很简单, 仅仅需要两根探针作x、 y、 z的移动来逐一测试各线路的两个端点, 因此不需要另外制作昂贵的治具。可是由于是端点测试, 因此测速极慢, 约为10~40 points/sec, 因此较适合样品及小量产; 在测试密度方面, 飞针测试可适用于极高密度板( ), 如MCM。

内层线路油墨水平滚涂工业
A无尘室要求 

    无尘室含尘量控制在1万级( 每一立方米里面有一万个尘埃) , 湿度控制在45-
55%, 温度控制在.19-21℃, 地面必须能抗腐蚀且不导电。

B内层线路油墨的设备   

    全自动电脑控制的热风烘干的涂布线.(WKK代理的systronic系列滚涂线)

    7KW全自动或半自动非平行光曝光机.(志聖、 AP-30、 美国ORC等机型)

    DES拉要求用2M长的显影缸,不要显影后新药水清洗段,3M长的水洗段,不带烘干
段, 3.0M长的褪膜段。(宇宙PCB、 TCM等机型)

前处理用磨板机或用化学清洗线(IS、 宇宙PCB、 TCM等机型)。

C物料

油墨(WKK代理的HTP-120、 Shipley公司的SN-50系列油墨)。

    板子必须用除油剂除出铜表面的油污,再用过硫酸钠或研磨(磨痕在10MM)清洁、
粗化铜面,经过酸洗后不但使铜面活化,而且能够确保后面的循环水洗的PH值在7-8之
间,使涂油前的铜面是中性或碱性,使油墨与铜面有更好的附着力, 前处理后的板子必
须在1小时内生产完。

涂油

粘尘→涂油墨→四段遂道烘干→两段冷却→收板。

    板子出前处理后, 必须经过两级粘尘进入涂油机, 当板子进入涂油机后会随着机
器斜制的送板滚轮自动靠设置有涂油感应器的固定边将板子送入涂布轮, 板子走进涂
布轮时, 感应器感应到板子上的铜面后上涂布轮自动下压, 将需要涂油的板子夹在上
下涂布轮之间进行涂油, 涂好的板子由烘干段的滚动链条上的夹子夹住送入烘干段,
当板子完成涂油后上涂布轮会自动松开来涂下一块板子。在生产中有灰尘和垃圾由板
子带入油墨中, 为了确保没有垃圾和油墨一起涂到板子上, 在油墨缸与涂布轮之间加
装5UM的过滤芯循环过滤油墨缸泵到涂布上的油墨。油墨新开缸时用新PMA清洗油膜
缸, 待PMA倒出来后用干净的无尘纸抹干净缸里残留的PMA后加入新油墨, 搅拌30分钟
后用4号粘度杯来测量粘度在160-200秒(HTP-120油墨), 10号杯测量粘度在40-60秒
(SN-50油墨),当粘度超出控制范围时,用低挥发性的PMA来调整油墨粘度,已经设置好
的粘度感应器会自动添加PMA来稀释油墨,保证粘度在控制范围内.在此粘度时用42TPI
滚轮(1inch内有46条V型刻纹的涂布轮)涂油,干燥后的油墨厚度在8-10UM之间,此厚度
能提供足够的解像度1mil/1mil和抗酸性蚀刻。

干燥

    涂好油的板子由烘干段滚动链条夹子夹住送入烘干段, 经过一段PMA挥发、 一段
预烘两段固化、 两段冷却后完成整个干燥过程; 在涂好油的板子入干燥段进行干燥
时, 油墨里面的PMA会释出表面挥发, 使油墨不能有效的干燥。为了使油墨能有效干
燥, 至少提供风量为600M3/Hr, 且板面温度不能超过90℃, 因此必须提供良好的温度
曲线使油墨在45秒钟内完成干燥。

冷却

    为防止干燥后带高温的板子进入低温的冷却段进行冷却时有水气结于板面应用湿
度为45-55%的空气给板冷却。

收板

    把从冷却后的板子用双手接板,并检查板子两面涂油墨的质量, 有无垃圾及其它
品质状况, 再把板子叠放在30度角的放板车上, 每60块为一叠, 叠得太多会压坏油
墨。叠板时不要板子与板子之间产生磨擦, 板与板的四边要在同一位置, 注意防止油
墨擦花。

曝光

    干燥冷却后的板子能够直接曝光不须静置, 用非平行光曝光机进行曝光, 因非平
行光曝光机用点光源在曝光时不但能够穿透Mylar、 板子上的灰尘, 而且还能够克服
位于光阻表层的尘埃, 减少线路的缺口或开路。操作条件如下:

设备用5000-7000W非平行曝光机。

曝光能量在75-150mj/m2, 用21格曝光尺曝光格数为6格残膜。

抽真空度>650Hg/m3。

曝光太面