黃振倫 靳 婷 胡夢(mèng)海

（廣州興森快捷電路科技有限公司，廣東 廣州 510663）

（深圳市興森快捷電路科技股份有限公司，廣東 深圳 518057）

0 前言

如今人們對(duì)電子產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來(lái)越高，因此電子產(chǎn)品生產(chǎn)商在產(chǎn)品出貨前往往會(huì)進(jìn)行各種各樣的檢測(cè)，通過各種可靠性試驗(yàn)的考核和失效分析手段，暴露和分析組件所隱含的缺陷以及造成缺陷的根本原因[1]。產(chǎn)品在常規(guī)檢測(cè)中無(wú)法檢查出缺陷，卻在可靠性試驗(yàn)過程出現(xiàn)問題，即使觀察到了失效現(xiàn)象，也不明確為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，因此其失效機(jī)理就十分重要。接下來(lái)本文將通過機(jī)理分析角度來(lái)分享一篇可靠性試驗(yàn)后導(dǎo)致PCBA（印制板組件件）開路的失效分析，為同行分析該類型案例提供參考。

1 失效分析

1.1 失效信息

樣品為進(jìn)行可靠性試驗(yàn)后的PCBA，試驗(yàn)順序?yàn)殡S機(jī)振動(dòng)→溫度循環(huán)→高溫老煉→高（低）溫工作試驗(yàn)，反饋在可靠性試驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)信號(hào)傳輸異常，將器件拆除后測(cè)量阻值偏大甚至無(wú)窮大，即該樣品出現(xiàn)了微開或開路現(xiàn)象。

1.2 過程分析

1.2.1 開路位置分析

使用萬(wàn)用表對(duì)失效板開路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分段阻值確認(rèn)，確認(rèn)具體開路點(diǎn)，然后直接觀察開路段的導(dǎo)體連接情況，未發(fā)現(xiàn)異常（見圖1）。

由于表面存在阻焊油墨，無(wú)法直接觀察其表面情況，因此褪去表層阻焊油墨，使用立體顯微鏡、掃描電鏡對(duì)開路段導(dǎo)體連接情況進(jìn)行再次觀察，結(jié)果如圖2所示。

圖1 開路段觀察

圖2 開路段PCB導(dǎo)體連接情況

褪去阻焊后，開路段線路未出現(xiàn)明顯的導(dǎo)體斷裂，而線路與焊接環(huán)連接處疑似存在導(dǎo)體連接異常，通過掃描電鏡的觀察發(fā)現(xiàn)焊接環(huán)與導(dǎo)體存在結(jié)合不良現(xiàn)象，并存在微裂紋現(xiàn)象。正常焊接環(huán)焊料平整，孔環(huán)與線路連接良好，推測(cè)焊接環(huán)與線路連接處導(dǎo)體斷裂造成了網(wǎng)絡(luò)的（微）開路現(xiàn)象。

1.2.2 開路點(diǎn)確認(rèn)

對(duì)觀測(cè)到的疑似開路位置制作垂直切片，觀察該位置的導(dǎo)體連接情況，結(jié)果如圖3所示。

圖3 開路孔垂直切片

如圖3開路孔垂直切片研磨的觀察結(jié)果，可明顯看出PTH孔出現(xiàn)了孔壁分離、孔環(huán)斷裂、PTH孔孔口位置基材拉裂的現(xiàn)象，孔環(huán)底部基材開裂后向孔環(huán)延伸導(dǎo)致孔環(huán)與線路連接處斷裂，引發(fā)PTH孔環(huán)翹起，造成（微）開路。

1.2.3 其它因素排查

對(duì)失效PCBA進(jìn)行常規(guī)因素排查，結(jié)果如表1所示，未發(fā)現(xiàn)異常結(jié)果。

表1 常規(guī)因素排查結(jié)果

2 失效機(jī)理分析

根據(jù)以上失效分析的現(xiàn)象，對(duì)失效機(jī)理進(jìn)行推測(cè)，如圖4所示。

圖4 失效機(jī)理

3 驗(yàn)證

為了驗(yàn)證失效機(jī)理的準(zhǔn)確性，取電測(cè)合格的庫(kù)存板進(jìn)行不同處理?xiàng)l件的試驗(yàn)，并對(duì)PTH孔進(jìn)行垂直切片觀察，結(jié)果如圖5所示。

4 總結(jié)

過高的熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的樹脂內(nèi)縮，削弱孔銅與樹脂的結(jié)合力，在可靠性試驗(yàn)的高低溫沖擊、振動(dòng)的機(jī)械沖擊下，樹脂出現(xiàn)裂紋而引起線路開裂現(xiàn)象。

圖5 驗(yàn)證結(jié)果

從以上結(jié)果可以看出3次無(wú)鉛回流測(cè)試+3次350℃模擬返工+客戶可靠性試驗(yàn)的PCB出現(xiàn)了開路現(xiàn)象，PTH孔環(huán)底部出現(xiàn)明顯裂紋及孔環(huán)起翹現(xiàn)象，與機(jī)理一致。即孔壁分離是誘因，在后續(xù)重復(fù)返工的熱沖擊作用下會(huì)加劇孔壁分離，增大孔環(huán)底部基材拉裂的風(fēng)險(xiǎn)，在可靠性試驗(yàn)中缺陷被放大，裂紋延伸至孔環(huán)時(shí)，將有可能導(dǎo)致開路現(xiàn)象的發(fā)生。