PCBA开路导致电路板失效分析

sugarbabysu

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板面情况

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某型号的平板电脑主板在组装完成后发现存在批次性功能失效问题， 经故障定位和电路分析， 确定部分导通孔存在阻值增大甚至开路的现象。对失效导通孔进行外观检查， 失效位置 PCB 板面未见失效机理分析腐蚀、 烧毁等异常现象。

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分析原因

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对失效导通孔区域的分析结果表明：

（1）失效导通孔及其附近位置导通孔均呈环形断裂。孔铜断裂位置铜层存在缺口， 最薄处的厚度仅约为 6 μm， 明 显 地 偏 薄 ， 远 小 于 IPC -6012D 的 最 小 要 求（18 μm）。

而孔壁断裂处铜层偏薄， 会使得其抗拉强度差， 在受热膨胀形变过程中发生断裂而导致导通孔不通；

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（2）失效导通孔为油墨塞孔，孔口一端塞满绿油，一端没有塞满，未被阻焊膜覆盖的孔壁铜层普遍可见被咬蚀形成的凹坑， 孔壁铜层断裂位置亦呈现明显的咬蚀形貌， 且位于孔壁中间油墨未覆盖位置，而被阻焊膜覆盖的孔壁铜层则未发现咬蚀现象且铜层厚度均在 20 μm 以上。

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结合导通孔形貌特征及 PCB 制造工艺，可知在 PCB 在阻焊工艺之后表面处理过程中孔内残留微蚀液未被清洗干净，从而导致孔铜被咬蚀变薄；

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3）失效品板材热分析结果显示失效样品板材 α1-CTE 为 65.7×10-6/℃， α2-CTE 为 358.9×10-6/℃， PTE 为 5.51%， 均较高，超出了一般基材的规范上限， 对于一般的基材 Tg 温度为 110～150℃， IPC-4101C 规定 α1-CTE 上限 为 60×10-6/℃， α2-CTE 上限为 300×10-6/℃， PTE 上 限为 4.0％；

同时部分孔铜断裂位置也存在基材开裂现象，孔壁其他位置铜层也发现断裂界面能够吻合的裂纹，由此表明基材在焊接受热时膨胀较大 。

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分析结果

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孔壁铜层被咬蚀使得孔铜偏薄或开裂， 降低了孔铜的抗拉能力， 从而在焊接热应力的作用下导致完全断开， 咬蚀是由于PCB 制造工艺不良所导致的；

PCB 的 Z 轴的热膨胀系数较高， 进一步地加剧了孔铜断裂现象的发生。

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很多的 PCB 来料检验只简单地做了电路通断测试， 而未进行严格的批次性可靠性检验，类似孔铜被咬蚀和基材热膨胀系数偏大的问题必须通过切片和 TMA才能发现。

此次孔断失效为批次性失效， 在组装成成品主板后无法进行返修，给企业造成了很大的损失。因此，建立完善的 PCB 管控体系对于整机制造企业来说至关重要 ，为影响PCB可靠性的项目建立批次性检测体系，才能保证高质量的 PCB 来料， 从而制造出具有高可靠性的产品 。

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铜箔断了可还行