PCB板通孔孔铜断裂失效分析案例

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PCB板通孔孔铜断裂失效分析案例

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【摘要】针对某PCB板通孔孔铜断裂的情况，本文通过剖面分析、热性能分析、吸水率验证等分析手段查找分析失效原因，分析结果显示，导致该失效样品通孔孔铜断裂的原因为：板材的耐热性不足，加之通孔在电镀铜工艺存在问题，使铜晶粒异常，导致孔铜的抗拉强度和延伸能力严重不足，在焊接组装受热过程中，孔铜易受应力开裂。

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【关键词】通孔孔铜断裂，耐热性，铜晶粒异常

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1. 案例背景送检样品为某款PCBA，该板经回流焊和波峰焊组装器件后，在终端客户发现有1%左右的失效，表现为通孔阻值变大，经客户切片分析，发现PCB板的通孔孔铜存在断裂现象。

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2.分析方法简述通过剖面分析可知，造成通孔阻值变大的直接原因为孔铜存在断裂现象，都在板材中间位置（其他位置孔铜也存在裂纹），同时孔铜断裂处基材发生开裂现象，断口表现为脆性延晶断裂。

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图1. NG样品通孔切片的显微放大图片


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图2. NG样品通孔的SEM显微图片
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图3. NG样品通孔的金相显微图片

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通过对铜组织晶粒进行观察，可发现，二次铜晶粒呈明显的柱状晶结构，且晶界间隙较大，且存在细小孔洞。

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失效样品和基板的Tg、Z-CTE均满足要求，T260偏低，失效样品的热分解温度Td也偏低，而通过对基板的吸水率进行验证，基板的吸水率合格，表明板材开裂非PCB吸潮所致，是由于PCB板本身耐热性存在不足。

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图4. 失效样品PCBA的T260测试曲线
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图5. 基板的T260测试曲线
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图6. 失效样品PCBA的热裂解温度Td的测试曲线

3. 结果与讨论造成该失效样品通孔孔铜断裂的原因为板材的耐热性不足，加之通孔在电镀铜工艺存在问题，使铜晶粒异常，导致孔铜的抗拉强度和延伸能力严重不足，在焊接组装受热过程中，孔铜易受应力开裂。

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板材的耐热性不足确实会引起很多问题。