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【關(guān)鍵詞】斷孔、孔銅斷裂、 PCB孔破、孔銅異常
【摘要】某PCBA產(chǎn)品SMT上件后出現(xiàn)功能測試不合格,電性測試發(fā)現(xiàn)有開路現(xiàn)象,失效網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通孔電阻不良。通過導(dǎo)通電阻確認(rèn),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(jīng)過2次回流焊后,出現(xiàn)功能測試不合格現(xiàn)象,鎖定失效網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)導(dǎo)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(rèn)
對失效樣品的失效網(wǎng)絡(luò)(圖1)進行電阻確認(rèn)(圖2),發(fā)現(xiàn)導(dǎo)通孔電阻異常;外觀確認(rèn),未看到明顯的異常(表面露銅現(xiàn)象為阻值確認(rèn)時刮開油墨形成)。
圖1失效網(wǎng)絡(luò)
A面 B面
圖2導(dǎo)通電阻確認(rèn)
2.2 導(dǎo)通電阻異??讛嗝娼鹣嘤^察
對電阻異常的孔進行斷面金相觀察,發(fā)現(xiàn)孔銅斷裂位置的基材有開裂,并且發(fā)現(xiàn)孔壁銅薄現(xiàn)象(與相鄰孔對比);孔壁銅斷裂發(fā)生在芯板層。(圖2~圖5)
圖2金相觀察
圖3去除孔內(nèi)阻焊油墨后孔壁底部外光圖片
圖4基材裂紋金相圖片
圖5基材裂紋金相圖片
2.3導(dǎo)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(fā)現(xiàn)孔銅斷裂位置的基材有分層開裂,并且發(fā)現(xiàn)孔壁銅薄現(xiàn)象(與相鄰孔對比),除孔內(nèi)阻焊油墨后SEM觀察孔底部未發(fā)現(xiàn)有銅結(jié)晶;孔壁銅斷裂發(fā)生在芯板層。(圖6~圖9)
圖6 SEM整體圖片
圖7去除孔內(nèi)阻焊油墨后孔壁底部外光圖片
圖8 SEM整體圖片
圖9斷孔底部處SEM放大圖片
2.4導(dǎo)通電阻異常孔相鄰孔斷面觀察
對導(dǎo)通電阻異常的孔相鄰孔進行斷面SEM觀察(圖10),發(fā)現(xiàn)有基材開裂現(xiàn)象;孔壁銅厚在11.28-21.45μm之間,粗糙度:18.21μm。
圖10導(dǎo)通電阻異??紫噜徔讛嗝鍿EM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。
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(jié)果:Δt=Δ t2-Δt1=128.5-123.3=5.2℃。 (圖12)
圖12 TG測試
4、結(jié)論
1. 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)通電阻異常解析為:網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)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(dǎo)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(nèi)的阻焊油墨拉裂出現(xiàn)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(yè)內(nèi)規(guī)格一般<5℃)。
因此,推測導(dǎo)致本次導(dǎo)通孔電阻異常是芯板層的基材TG值變化大,孔內(nèi)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(xiàn)異常開路。
5、建議
1. PCB芯板更換為TG值變化小的。
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