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PCB/PCBA孔不通不良分析

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關鍵詞】斷孔、孔銅斷裂、 PCB孔破、孔銅異常

【摘要】某PCBA產品SMT上件后出現功能測試不合格,電性測試發現有開路現象,失效網絡的導通孔電阻不良。通過導通電阻確認,斷面金相觀察, SEM觀察,EDS分析,TG測試等手段查找失效原因。

1、案例背景

失效樣品為某多層PCBA板,該PCB板經過2次回流焊后,出現功能測試不合格現象,鎖定失效網絡,發現導通電阻不良。樣品的失效率大概在百分之一左右。

2、分析方法簡述

2.1電阻確認

對失效樣品的失效網絡(圖1)進行電阻確認(圖2),發現導通孔電阻異常;外觀確認,未看到明顯的異常(表面露銅現象為阻值確認時刮開油墨形成)。

        image.png

                      圖1失效網絡

                                  A面                                                                      B面

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                   圖2導通電阻確認

2.2 導通電阻異常孔斷面金相觀察

對電阻異常的孔進行斷面金相觀察,發現孔銅斷裂位置的基材有開裂,并且發現孔壁銅薄現象(與相鄰孔對比);孔壁銅斷裂發生在芯板層。(圖2~圖5)

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               圖2金相觀察 

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圖3去除孔內阻焊油墨后孔壁底部外光圖片

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          圖4基材裂紋金相圖片

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         圖5基材裂紋金相圖片

2.3導通電阻異常孔斷面SEM觀察

對電阻異常的孔進行斷面觀察,發現孔銅斷裂位置的基材有分層開裂,并且發現孔壁銅薄現象(與相鄰孔對比),除孔內阻焊油墨后SEM觀察孔底部未發現有銅結晶;孔壁銅斷裂發生在芯板層。(圖6~圖9)

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        圖6 SEM整體圖片 

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圖7去除孔內阻焊油墨后孔壁底部外光圖片

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            圖8 SEM整體圖片

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     圖9斷孔底部處SEM放大圖片

2.4導通電阻異常孔相鄰孔斷面觀察

對導通電阻異常的孔相鄰孔進行斷面SEM觀察(圖10),發現有基材開裂現象;孔壁銅厚在11.28-21.45μm之間,粗糙度:18.21μm。

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圖10導通電阻異常孔相鄰孔斷面SEM觀察

2.5銅厚&孔壁粗糙度測量

對異常孔和相鄰孔進行斷面觀測(圖11),異常孔銅厚最小為7.23μm,孔壁粗糙度最大為33.92μm。

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圖11銅厚&孔壁粗糙度測量

2.6 TG測試

對測試樣品進行TG測試,測試結果:Δt=Δ t2-Δt1=128.5-123.3=5.2℃。 (圖12)

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圖12 TG測試

4、結論

1. 網絡導通電阻異常解析為:網絡中的導通孔的孔銅薄,并且芯板層的受熱基材分層將孔壁銅拉開導致斷裂。

2. 對孔壁銅薄電鏡SEM分析為:孔壁銅是在芯板層受熱膨脹,孔內的阻焊油墨拉裂出現裂縫,后工序加工蝕刻藥液殘留將孔壁銅腐蝕。

3. 對失效PCBA的芯板【將外層PP除去】進行TG測試,其TG測試是:Δt=Δt2-Δt1=128.5-123.3=5.2℃,(Δt值偏大,按照行業內規格一般<5℃)。

因此,推測導致本次導通孔電阻異常是芯板層的基材TG值變化大,孔內阻焊油墨被拉裂,加工過程中腐蝕藥液殘留將孔壁銅腐蝕出現異常開路。

5、建議

1. PCB芯板更換為TG值變化小的。


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