pcb失效原因与案例分析

《pcb失效原因与案例分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

PCB失效原因与案例分析本文由thinknowhow贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。2009PCB市场发展和企业管理论坛支持单位：CPCA中国印制电路行业协会、HKPCA香港线路板协会主办单位：SPCA深圳市线路板行业协会、TPCA台湾电路板协会、深圳市环保产业协会协办单位：中国覆铜板行业协会(CCLA)、CPCA基材分会承办单位：深圳市泰漠印制电路资讯有限公司特别赞助：（排名不分先后）维嘉数控科技（苏州）有限公司（钻孔机）深圳市柳鑫实业有限公司（钻孔垫板）TigerbuilderConsultantLtd.(管理公司)深圳市容大电子材料有限公司（油墨）联能科技（深圳）有限公司（板厂）南京协力多层电路板有限公司（飞针测试）确信电子—乐思化学（化学药水）日地期：2009年7月24日(星期五)点：深圳明华国际会议中心（深圳市蛇口工业区龟山路8号）www.vega-tech.com.cnwww.szliuxin.comwww.chinabuilder.comwww.szrd.comwww.unimicron.comwww.xielitest.comwww.enthone.cn安徽省铜陵经济技术开发区PCB产业园（产业园）www.tetda.com.cn议程表时间主题深圳市环保局深圳市贸工局经济运行处CPCA张瑾副秘书长俞金炉总经理--欣强电子(清远)公司洪庆昌总经理--台耀科技(常熟)有限公司卢耀普总经理--苏州悦虎电路有限公司朱民总经理--罗奇泰克（中国）电子有限公司讲师09:30-10:00创新管理，加强服务，促进企业优化升级10:00-10:30电路板企业如何获得政策支持10:30~10:40CoffeeBreak10:40-11:20中国电子电路产业未来发展趋势11:20-12:00 台湾电路板产业现况与发展趋势12:00-13:30Lunch13:30-14:10危机笼罩下PCB企业挑战与商机14:10-14:50破产企业的重整,历尽艰难的成功14:50-15:30危机时期的PCB企业管理哲学15:30-15:4015:40-16:20PCB失效原因与案例分析16:20-17:00电镀铜原理与实战及失效分析17:00-17:30交流讨论CoffeeBreak罗道军主任--赛宝实验室可靠性分析中心陈宪昌亚洲区工程部经理--罗门哈斯2009年7月24日2009PCB产业论坛PCB失效分析技术与案例罗道军中国赛宝实验室（工业和信息化部电子第五研究所）0086-2087237883,luodj@ceprei.com演讲者单位简介IntroductiontoCeprei赛宝Ceprei成立于1955年，又名工业和信息化部电子第五研究所，工业和信息化部直属的专业技术支撑机构，获得包括IECQ在内的国内外资质与授权30多项。是电子产品的质量与可靠性领域的权威技术研究机构，提供的专业服务包括从材料、元器件、PCB、组件、设备到系统，软件到硬件系统的测试、分析、评价、认证，以及工艺咨询与环保技术（RoHS测试、环境监测与清洁生产审核）等。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com74深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛演讲者自我介绍工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）副主任/高级工程师/清洁生产审核师信息产业部电子信息产品污染防治标准工作组‘限量与检测方法’项目组牵头负责人 国家有害物质检测方法标准委员会（TC297/SC-3）副主任委员中国电子学会SMT专家咨询委员会委员国家焊接标委会委员（TC55/SC2）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com主要内容PCB面临的挑战（3）PCB的失效分析技术（9）PCB的失效案例研究（8）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会752009年7月24日2009PCB产业论坛1PCB面临的挑战PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com1.1无铅化带来的挑战高热容（高温与长时间，热损伤）小窗口（工艺窗口急剧变小，工艺控制难度？）低润湿性（润湿性能严重下降，焊接质量更难保证？）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com76深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛1.2无卤化带来的挑战电气性能（SIR、CAF、介电）硬度脆度增加（可加工艺性能）剥离强度（分层剥离增加）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com2 PCB失效分析技术1.外观检查VisualInspection2.X射线透视检查X－RayInspection3.金相切片分析MicrosectionInspection4.扫描超声显微镜检查C－SAMInspection5.红外显微镜分析FT－IRMicroscopy6.扫描电镜分析SEM7.能谱分析EDAX8.光电子能谱XPS9.热分析技术ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会772009年7月24日2009PCB产业论坛2.1外观检查VisualInspection外观检查，就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性，如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com主要工具：?立体显微镜（×3～80）?金相显微镜（×50～2000）外观检测分析的案例ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com78深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛2.2X射线透视检查X-RayInspection1.焊点内部缺陷检查2.通孔内部缺陷 3.密集封装BGA、CSP缺陷焊点定位4.PCB缺陷定位主要设备：FXS-160.40，3DX检测，分辨率～1微米ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com2.3金相切片分析方法与步骤取样镶嵌切片抛磨腐蚀观察（IPC－TM－6502.1.1）获得焊点界面结构的信息ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会792009年7月24日2009PCB产业论坛金相切片制作过程－取样注意：最好使用专用工具(取样机或慢锯)，过程小心！以免制样造成原来失效现场破坏，产生新的失效。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com金相切片制作过程：镶嵌－切片－磨抛－腐蚀环氧树脂ReliabilityMakesClassic金相显微镜Ceprei-Racwww.rac.ceprei.com抛磨机80深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛金相切片分析举例（1）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com金相切片分析举例（2）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会 812009年7月24日2009PCB产业论坛2.4扫描超声显微镜分析方法ChipPCB的分层开裂等非破坏性的分析ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com2.5红外显微镜分析用途：失效原因分析FT－IRMicroscopy金手指有机沾污原理与直接用途：利用不同有机物对红外光谱不同吸收的原理，分析有机物成分，结合显微镜可使可见光与红外光同光路，就可以分析微量的有机污染物。?焊点表面（有机）污染物分析（分析腐蚀失效原因）?可焊性不良的焊盘表面有机污染物分析（分析焊点开路或虚焊的深层次原因）ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com82深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛红外显微镜分析PCBA污染分析案例1）PCBA1838样品2处白雾状物质2）PCBA1837样品2处白雾状物质3）PCBA1838样品1处白雾状物质4）锡线焊后残留物15/12/200515/12/200513/12/200513/12/2005ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com2.6扫描电子显微镜分析SEM用途：失效机理分析可焊性镀层分析?焊点金相组织观察?金属间化物（IMC），锡须分析测量IMCReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com 深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会832009年7月24日2009PCB产业论坛SEM的应用举例－01Pad分析NiCoatingAuCoatingENIGFinishofPadReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.comSEM的应用举例－022.60μm1.51μm3.34μmIMC分析ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com84深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛2.7能谱分析主要用途焊盘表面或截面成分分析?可焊性不良的焊盘表面污染物的元素分析FPC－pad镍镀层开裂分析SEMNi层EDSReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com2.8光电子能谱（XPS）分析样品受X射线照射时，表面原子的内壳层电子会脱离原子核的束缚而逸出固体表面形成电子，测量其动能Ex，可得到原子的内壳层电子的结合能Eb， Eb因不同元素和不同电子壳层而异，它是原子的“指纹”标识参数，形成的谱线即为光电子能谱（XPS）。XPS可以用来进行样品表面浅表面（几个纳米级）的元素的定性和定量分析。特点：此外，还可根据结合能的化学位移，获得有关元素化学价态的信息。能给出表面层原子价态与周围元素键合等信息；入射束为X射线光子束，因此可进行绝缘样品分析，不损伤被分析样品快速多元素分析；还可以在氩离子剥离的情况下对多层进行纵向的元素分布分析（可参见后面的案例），且灵敏度远比能谱（EDS）高。XPS在PCB的分析方面主要用于焊盘镀层质量的分析、污染物分析和氧化程度的分析，以确定可焊性不良的深层次原因。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会852009年7月24日2009PCB产业论坛2.9热分析技术TGA热重分析DSC示差扫描热分析TMA热机械分析ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com2.9.1TGA热重分析热重法(Thermogravimeter)是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系的一种方法。TGA通过精密的电子天平可监测物质在程控变温过程中发生的细微的质量变化。根据物质质量随温度(或时间)的变化关系，可研究分析材料的物理化学及热力学性能。在电子行业中则主要用于分析各类封装材料以及PCB板材的物理化学及热力学性能，以及分层爆板的失效分析。TG/%100%温度查找:98.00%225.7℃%温度查找:95.00%262.1℃95908580 75PCB基材的热分解温度70[2]6550100150200温度/℃250ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com30086深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛2.9.2DSC示差扫描热分析差示扫描量热法(DifferentialScanningCalorimetry)是在程序控温下，测量输入到物质与参比物质之间的功率差与温度(或时间)关系的一种方法。DSC在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差ΔT时，可通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，而使两边热量平衡，温差ΔT消失，并记录试样和参比物下两只电热补偿的热功率之差随温度(或时间)的变化关系。根据功率差与温度(或时间)的变化关系，可研究分析材料的物理化学及热力学性能。在电子行业中则主要用于分析无铅或有铅焊料的熔点或液固相范围、封装材料的固化程度以及PCB失效分析等。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.comDSC应用的例子DSC/(mW/mg)↑放热0.0PCB基材玻璃化转变-0.2-0.4-0.6玻璃化转变:起始点:125.4℃中点:128.3℃拐点:130.8℃终止点:131.2℃ -0.8[1]DSC/(mW/mg)[1.1]↓放热4060文件DNETZSCHb11181d380100温度/℃120140160环氧树脂（未完全固化）样品称重：10.44mg升温速率：10K/min气氛：N2坩埚：Al，加盖扎孔测试仪器：DSC200PC主窗口2008-11-1814:44用户:NETZSCH仪器NETZSCHDSC204F10.20第二次升温0.15玻璃化转变:起始点:93.6℃中点:98.9℃比热变化*:0.128J/(g*K)0.10固化峰：面积:峰值:起始点:终止点:-25.44J/g177.8℃140.7℃208.0℃0.05玻璃化转变:起始点:50.7℃中点:57.8℃比热变化*:0.135J/(g*K)第一次升温0.00 -0.056080100120140温度/℃160180200220ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会872009年7月24日2009PCB产业论坛2.9.3TMA热机械分析热机械分析技术(ThermalMechanicalAnalysis)用于程序控温下，测量固体、液体和凝胶在热或机械力作用下的形变性能，常用的负荷方式有压缩、针入、拉伸、弯曲等。测试探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑，通过马达对试样施加载荷，当试样发生形变时，差动变压器检测到此变化，并连同温度、应力和应变等数据进行处理后可得到物质在可忽略负荷下形变与温度(或时间)的关系。根据形变与温度(或时间)的关系，可研究分析材料的物理化学及热力学性能。在电子行业中则主要用于各种无机、有机材料的热膨胀性能、应力应变关系及PCB失效分析等领域。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.comTMA的应用dL/Lo/%3.5PCB基材热膨胀系数[1]温度./℃T.α/(1/K)169.8,259.9:287.4496E-063.02.52.0烧结段:3.471.51.0温度./℃T.α/(1/K)49.9,140.0:27.6353E-060.50.0 50主窗口100文件\150温度/℃2002502008-12-0415:18用户:NETZSCH仪器dL/Lo*10-3[5]35PCB基材玻璃化转变分层时间分析30252015105142.5℃ReliabilityMakesClassic200250050主窗口2008-12-0916:38100文件DNETZSCHi812042l2 150温度/℃Ceprei-Racwww.rac.ceprei.com用户:NETZSCH仪器NETZSCHTMA20288深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛3PCB失效分析案例研究FA-01:热风整平处理的焊盘可焊性不良原因分析?FA-02：电镀镍金焊盘的可焊性不良分析?FA-03：典型黑镍焊点/焊盘分析?FA-04：典型ENIG富磷层问题?FA-05：典型电迁移失效案例?FA-06：爆板案例分析?FA-07：CAF案例分析?FA-08：PCB爆板案例?FA-09:镀层质量案例?FA-10:异常爆板案例1）特别提示：本课程案例均来自中国赛宝实验室的技术服务中的实际案例，没有客户的允许，不得公开擅自使用，因此相关资料此处不能提供，请各位包涵。2）特别鸣谢我们的客户！是他们提供了我们共同研究与学习的机会。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com案例1HASL的焊盘拒焊原因分析润湿不良的PCBA与PCB裸板ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会892009年7月24日2009PCB产业论坛案例1（续）HASL的焊盘表面分析RepresentativeSEMViewsandEDSSpectrumofthePads(AfterCleaning)ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com 案例1（续）HASL的PCB焊盘SEM/EDS分析结论（可焊性不良的原因？）：…ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com90深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛无铅HSALPCB的类似案例ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com案例2电镀镍金焊盘的可焊性不良分析10080WeightPercent/wt％Au60402000246810121416NiCOP-20EtchTime/minPCB空焊盘表面元素含量随蚀刻时间变化图（离子束蚀刻速度约5nm/min）不良的原因？ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会912009年7月24日2009PCB产业论坛案例3典型黑镍焊点/焊盘分析黑带与纵向裂纹腐蚀发生位置 ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com案例4典型的ENIG的富磷层问题ENIG中的镍磷最佳比例？使用方问题还是PCB供应商的问题？ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com92深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛案例5典型电迁移案例阳极(+)阴极(-)ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com案例6爆板原因分析Td、Tg、ΔTg均合格，爆板原因？ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会932009年7月24日2009PCB产业论坛案例7CAF生长导致手机自动拨号7号键8号键6号键失效模式：6、7、8号键自动拨号ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com通过电路分析进行失效定位R3667号键R366与6、7、8号键电气电路图（整体）与R366相连与6、7、8号键相连与R366及D15总线相连与6、7、8号键及KPD_3总线相连R366与6、7、8号键电气电路图局部 ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com94深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛失效机理：铜的CAF导致通孔间绝缘性下降与R366相连与6、7、8键相连与R366号键相连横截面与6、7、8号键相连ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com案例8主板爆板失效分析案例基材面泛白外部铜层突起ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会952009年7月24日2009PCB产业论坛切片与剥离分析正常处基材面爆板处基材面ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com热应力试验与Tg测试预处理热应力条件288℃，10秒，漂锡1次。150℃，烘2小时260℃，10秒，漂锡1次。接收态材料名称爆板处PP层粘接材料（1）爆板处PP层粘接材料（2）260℃，10秒，漂锡1次。66试样数量6外观检查结果6个试样全部爆板，外观表现与上件失效样品相同。6个试样中仅1个爆板。爆板外观表现与上件失效样品相同。6个试样中全部爆板，外观表现与上件失效样品相同。ΔTg（℃）2.77.9DSC图//Tg测试结果（℃）TgITgFTgITgF172.9175.6168.3176.2 备注TgI：初始Tg值；TgF：最终Tg值，提供的技术资料要求ΔTg＜5℃，测试前的对样品进行了150℃，2小的烘烤。试验参照标准：IPC-TM-6502.4.25。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com96深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛剥离强度测试预处理导线方向横向未作烘烤径向横向150℃，2小的烘烤径向12121212剥离强度（lb/in）3.478.572.895.903.445.853.374.64剥离强度均值（lb/in）6.024.404.654.01备注通常的要求：导线剥离强度≥5lb/in，参照IPC-TM-6502.4.8，选用该批次的PCB半成品作剥离强度测试ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com案例8分析结论1）PCB板吸潮是导致严重爆板的主要因素。2）PP层粘接材料的局部固化不足，外层铜箔与PP层树脂结合力不足是导致严重爆板的次要因素ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会972009年7月24日2009PCB产业论坛案例9PCB镀层质量导致的掉件案例PadLeadReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com PCB镀层质量导致的掉件案例（续）掉件后Pad中央的截面ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com98深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛案例10异常爆板分析ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com试验与分析过程热应力试验:对与失效样品相同周期的PCB空板，0836周期的PCB空板作288℃、10秒的热应力试验，发现经过预处理及未经过预处理的PCB空板样品均未发生爆板失效，增加连续漂焊次数至6次仍然未发现有爆板失效发生。烘烤的目的主要是去除板内的潮气，烘烤前后PCB空板样品的热应力实验结果表明PCB空板在生产和存储过程中吸收的潮气不足以导致PCB板发生爆板失效。热应力实验结果表明PCB板样品耐焊接热性能达到委托单位提供的外观无起泡分层的技术规范大于等于60s的要求。模拟工艺试验:参考典型的无铅回流焊接程序，将0836周期的PCB空板样品过5次回流。峰值温度达到243℃，217℃以上的焊接时间达到72s。5次回流焊后样品均未发生爆板失效。表明同周期的PCB样品满足典型无铅回流焊接工艺的要求。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会992009年7月24日2009PCB产业论坛试验与分析过程Tg=130℃,△Tg=1.5℃,Td=312℃,td=9.8min均合格DSC/(mW/mg)↑[1.1]放热-0.8TG/% 100-1.095-1.29095.00%312.6℃85-1.4-1.6玻璃化转变:起始点:126.2℃中点:131.6℃拐点:130.2℃终止点:135.3℃玻璃化转变:起始点:123.6℃中点:130.1℃拐点:130.8℃终止点:134.7℃[1.1]8075[1.4][1]-1.840主窗口2008-12-2216:49用户:NETZSCH6080100温度/℃12014016050100150200温度/℃ 250300350ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com试验与分析过程dL/Lo/%5[1]温度./℃T.α/(1/K)200.0,250.0:322.8151E-0643烧结段:4.8421T.α/(1/K)温度./℃50.0,100.0:65.7908E-06050主窗口100150温度/℃2002502008122309:54用户:NETZSCH检测结果样品α1-CTEPCB无铜区备注65.79ppm/℃Z-CTEα2-CTE322.82ppm/℃PTE（%）4.841.α1-CTE：Tg以内的热膨胀系数；<60IPC4101B(Tg:110-150)2.α2-CTE：Tg以上的热膨胀系数；<3003）PTE：Z轴膨胀百分比（50℃～260℃）。4.0%ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com100 深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛案例10异常爆板分析应力方向焊接前树脂应力集中升温段降温段焊接后轴向应力大于铜箔与树脂的粘合力时发生爆板失效PCB爆板的过程及应力分析图爆板原因:1)…..2)…..ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com总结PCB是电子电气产品中最关键的部件，发展快速，同时面临许多挑战；PCB的失效问题越来越普遍，因此进行失效分析和掌握失效分析技术非常重要；失效分析是寻找失效故障原因和避免再次发生类似质量事故的最佳手段；本讲义介绍了9项常用的分析技术和10个典型案例，希望能为PCB行业的质量提升和进步提供参考。ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会1012009年7月24日2009PCB产业论坛谢谢各位！中国赛宝实验室可靠性研究分析中心Http://rac.ceprei.comTEL:020-87236986FAX:020-87237185本讲义使用的仪器资料均来自中国赛宝实验室可靠性分析中心；本讲义中的案例资料均来自中国赛宝实验室可靠性分析中心的测试分析服务，未经本中心与客户的许可不可擅自使用；ReliabilityMakesClassicCeprei-Racwww.rac.ceprei.com102深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会 2009年7月24日2009PCB产业论坛新世纪走向成熟的中国覆铜板工业中国覆铜板协会--刘天成前言由2007年美国次贷危机引发的全球金融危机，到2009年已经对全球实体经济产生重创。中国覆铜板工业也面临着巨大的挑战，所有企业都感受到了全球经济衰退带来的威胁，业界被笼罩在一片悲观和迷茫的气氛中。本文拟从几个方面说明本世纪以来，中国覆铜板（一般指大陆地区，下同）工业正在不断走向成熟，而且这种进步正在加速，这次金融危机的影响并不能改变这一总的发展态势。一21世纪初，中国已成为无可争议的全球覆铜板大国中国覆铜板工业发展了60多年，从二十世纪九十年代进入快速发展期，到二十一世纪，在电子信息产业高速发展的拉动下，2003年刚性板总产量首次突破1亿平方米，达到1.0591【2】【】[1]2005年突破2亿平方米，达到2.05亿平方米，2008年达到2.915亿平方米3。亿平方米，表1是按照Prismark统计的全球覆铜板总产量和CCLA统计的中国覆铜板总产量的数据，显示中国覆铜板2005年已占有全球总量的51.9%，2008年已高达68.1%。Prismark对中国大陆覆铜板总产量的数据，略低于CCLA的统计数据，如2008年Prismark的数据为2.507亿平方米，即使依此数据，中国大陆覆铜板2008年也已占全球总量的58.6%。从数量方面看，中国覆铜板已成为无可争议的全球覆铜板制造大国。另外按CCLA和国家有关部门统计的进、出口数据计算，2008年中国大陆覆铜板的总消费量已达到3.2093亿平方米，表明中国不仅是全球覆铜板的制造大国，也是全球覆铜板的消费大国。表1中国覆铜板总产量及占全球覆铜板总量比例年份全球产量（亿m）中国产量（亿m）22【1】20053.950020064.03320074.357 20084.28【3】2.05002.39302.70002.915051.959.362.068.1中国占全球比例（%）注：【1】Prismark数据【2】CCLA数据中国大陆近五年中成为全球覆铜板制造和消费大国，首先是中国近十年中，电子信息产业的高速发展促成；其次由于中国电子信息产业发展的巨大空间和市场，加之从上世纪八十年代开始对来华投资者实行各种优惠政策，吸引了全球各地电子产业链上的诸多公司来华投资，从电子整机到PCB到CCL及上游原材料，例如目前在华东、华南甚至西南就有几十家港、台、日、美等外资或中外合资覆铜板制造公司，为在中国大陆的下游PCB公司供货或出口全球各地，成为大陆覆铜板制造业的主力，其中更以港、台资为主。也正是因为中国覆铜板业投资结构的这种特点，在2006年，由于中国开始对国民经济实行整体的调整战略，业界曾担心中国的外资覆铜板公司，是否有可能移师东南亚其他地区，从而动摇中国覆铜板全球第一的地位。笔者认为，上述担心在2006年时尚有一定道理。因为在当时已经有一些实际的迹象表明，一些公司已在为“移师”而开始工作。但是，2007年开始的美国次贷危机，到2008年发展成为全球空前的金融危机，2008年下半年始，对全球消费和实体经济的影响已开始显性化，2009年更是成为全球经济的灾难之年，而且对未来的恢复判断也不甚乐观。在这种背景下，中国政府举三十年改革开放累积的实力，全力救市。在宏观政策方面，与2006年相比，做出了很大修正，其举措和效果对全球的正面影响得到了世界各国的肯定，加之中国电子信息产业发展的空间仍然巨大，消费发展前景仍然乐观。所以本人认为，至少在中国第十二个五年计划期间（2011年～2015年）中国覆铜板业在全球的大国地位，，不会有所改变。132深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛 二中国的覆铜板业已完全融入国际化的竞争体系中国大陆从上世纪进入快速发展期后，由于上述的投资结构的特点，其产品销售历来表现为大进大出（大量进口、大量出口）。表2是有关部门统计的从2001年以来覆铜板的进出口数据，充分表明这种大进大出完全置身于国际消费的格局。表2中国覆铜板历年进出口情况年份进口量（万吨）进口额（亿美元）出口量（万吨）出口额（亿美元）200110.02413.77285.27672.1073200214.13004.98357.0002.18962.7939200318.55656.74529.04362.88203.8632200422.79339.863913.19535.39654.467420052006200720088年平均递增（%）8.720.013.319.520.621.563522.263221.943418.012410.706713.840215.537813.522412.937614.858814.115812.67255.70185.00497.64186.20028.00727.53067.33216.1904贸易逆差（亿美元）1.6655从表2可见，2003年以前，进口量一直为出口量的2倍左右，但从2004年开始，该比例一直在下降，到2008年，下降到1.5倍左右，由于进口价格大大高于出口，连年国际贸易一直呈巨额贸易逆差状态。正是因为中国覆铜板工业多年来这种大进大出的状态，所以在中国加入世界贸易组织时，并未像有些行业那样引起大的震动和不适应。近年来，尤其2008年以来全球经济受到金融危机的巨大冲击后，中国覆铜板业由于历来出口占总销量的比例较高，受到的冲击更为巨大。面对困境，业界关于“国际化”的认识也在重新界定。现在较主流的看法是，国际化不一定必然与“出口”联系在一起，也不一定在国外。中国大陆众多的外资和中外合资的PCB公司，为其供货实际上完全是在参与国际竞争，即使纯内资企业的市场，能够提升其进口产品的替代率，当然也是国际竞争的结果。这种新的认识，也可以认为是中国覆铜板业走向成熟的一种表现。三环保和节能问题得到空前重视，成效显著长期以来，覆铜板业界外部甚至部分政府官员，对覆铜板工业的环保和能耗问题有一 定的误解。这个问题一方面是覆铜板制造过程中有废气排放问题，另一方面，在中国改革开放的卅多年中，也存在有些高污染、高能耗的制造业移师中国的实例。但是笔者认为，覆铜板业的大批外资在中国投资，主要目的在于就近向已经在大陆地区投资的下游PCB客户供货，以及大陆地区吸引外资的优惠政策，还有大陆地区相对廉价的劳动力市场等促成。至于覆铜板制造过程的废气排放和能耗问题，从上世纪九十年代开始，尤其是近几年来，至少出于降低成本考虑，绝大多数公司都采用了废气回收燃烧技术，第一解决了废气中的有机气体排放，第二，废气燃烧的热能重新用于上胶机烘箱的加热，有些废气焚烧炉当上胶机达到一定的车速后，可以完全不向焚烧炉中投入其他燃料。去年以来，又出现了新型焚烧设备，可以使排放气体的温度进一步降低，更加有利于环保。据CCLA对部分企业数据的测算，2008年覆铜板的万元能耗约为0.1225吨标准煤/万元主营业务收入。其中玻璃布基覆铜板制造公司的能耗较纸基覆铜板制造公司的能耗更低一些。这一数据远远低于目前中国GDP的万元能耗。关于液体废弃物排放问题，对于环氧玻璃布基覆铜板而言，除了冷却水外，基本不存在液体废弃物。特别是近年来覆铜板的压制工序一般都抛弃了蒸汽加热、水冷却系统，代之以油循环系统，既保证了层压系统的温度稳定控制，又解决了蒸汽不可回收等一系列能耗问题。对于酚醛纸基覆铜板而言，有些公司的酚醛树脂由专业公司供货，有些公司即使自己合成，其母液均采用集中回收，供给专业公司回收利用。现在中国大陆的大部分覆铜板制造大公司，已经远非二、三十年前覆铜板制造厂的旧貌。不可否认，有些地方仍然存在问题，但问题的根源不是不可解决，而是与当地的监管不深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会1332009年7月24日2009PCB产业论坛力相关。最近，国家环保部正在制定包括覆铜板在内的电子专用材料气体、液体废弃物排放新标准，从指标体系和指标值都提出了更高的要求。四处理国际纠纷的能力在不断提高随着中国覆铜板工业成为大国和大进大出的国际贸易状况，进入本世纪后，国际贸易 纠纷也开始出现。2002年，印度覆铜板制造商GPEL公司对亚洲数个国家（地区）其中包括中国覆铜板公司在内的对印出口提出反倾销申请，2007年美国Isola向美国国际贸易委员会（ITC）申请，对包括中国广东生益科技有限公司在内的数家覆铜板制造公司发起“337”调查。对印度的反倾销案，当时业界涉案企业多以印度市场太小而未应诉，致使印度商工部2003年6月做出了对中国大陆出口印度覆铜板征收高达43.92%的反倾销税的初裁。在此之后的复审环节，上海南亚覆铜板有限公司提出复审要求，2003年12月印商工部撤销对该司的反倾销税，上海南亚最后胜诉。上海南亚在2003年时进入覆铜板行业的时间并不长，规模也不是很大，在业界属于新公司、小公司之列，但其应对国际纠纷的胆识和气魄很大，为业界处理国际贸易纠纷起到了带头和榜样的作用。美国Isola公司的诉讼，是动用美国单边制定的所谓“337条款”，极具杀伤力，我行业广东生益科技有限公司从一开始就积极应诉，最后以Isola公司撤诉而终结，生益科技对美“337调查”案的胜诉，是我国涉及“337条款”调查后，为数不多的胜诉案例之一，在全国引起广泛的关注，被媒体誉之为“样板”，为业界在科技开发、赶超先进的过程中，如何注意尊重知识产权，制订知识产权战略，以及如何应对类似诉讼案件等许多方面，积累了丰富的经验。五行业协会在经济运行中发挥了越来越大的作用在世界市场经济发达的国家或地区，据悉将企业、行业组织、政府称作经济运行的三大支柱。说明行业组织在经济运行中是否能发挥重要作用，也是一个经济体、一个行业是否成熟和完善的标志之一。中国因为建国以来几十年的计划经济体制，造就了大政府一统经济的机制。改革开放后，确定了社会主义市场经济的体制，政府职能在逐渐转变，各行各业普遍建立了行业协会，其宗旨目前界定为——为政府、为行业、为企业服务。这一界定，本身已与市场经济发达国家的行业协会职能界定有很大差距。另外中国的行业协会存在各种情况，有些协会是政府机构撤销后所谓的“翻牌”协会，有些是挂靠在某个企业，无真正“独立”意义的协会。而中国覆铜板行业的协会——中国电子材料行业协会覆铜板材料分会（CCLA），则是无挂靠、完 全独立运作的所谓“草根”协会，除了为政府、为行业、为企业服务之外，别无其他权利和诉求。CCLA只有通过服务，积极有效的、热情的服务，为协会的生存和发展创造条件。所以协会历来秉承努力为行业发展办实事的服务宗旨，开展各项工作。本世纪以来，由于协会的努力，现在国家有些部门和有些地方政府，在制订有些政策、标准，审批有些项目，授予企业某种资质、称号、荣誉时，CCLA正在发挥着不可替代的作用，而CCLA也总是站在同时维护国家和行业利益的立场上，努力实事求是地反映行业意见。有些企业遇到了某些困难时，也总是想到向协会咨询，协会则是最大努力地收集各种信息，力所能及地帮助企业解决问题。协会还利用会议、网络、杂志等各种平台，实现行业市场、技术、政策等各种信息的交流。CCLA在中国覆铜板业的发展中，已经发挥着越来越大的作用。笔者认为，这是一个行业市场化运作走向成熟的表现。当然，协会要发挥更大的作用，除了自身的努力外，更重要的前提是国家进一步的改革。六中国覆铜板大而不强的状况正在改变1大而不强的表现134深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会2009年7月24日2009PCB产业论坛中国虽然已经成为全球最大的覆铜板制造、消费大国，但是中国目前还绝不是制造强国。这种大而不强的表现，笔者认为有如下几方面：首先是中国的覆铜板目前大多数是中、低档产品。在大陆投资的外资公司，一般只将中低档产品在大陆工厂生产，而将高档产品留在本国工厂生产。目前有几类制约电子整机产品发展的覆铜板如封装基板用覆铜板、高频微波用覆铜板、高阶HDI覆铜板、高可靠性挠性覆铜板、高性能金属基覆铜板等等，有的近乎空白，有的才处于研制阶段，这些高技术的覆铜板所需的原材料和有些制造设备，也处于不能满足要求的状态；相关的标准和检测手段不配套。其次在中国同时拥有研发人才、研发手段、研发机构、研发资金的大公司，为数极少。据Prismark统计的2008年占全球覆铜板产值81%的13家公司，属于中国内资控股的企业只有一家。 由于中国覆铜板高技术、高附加值产品的缺少，使中国覆铜板在全球所占的数量比例和产值比例很不相称，如按Prismark统计的全球覆铜板总量和总产值，与CCLA统计的中国覆铜板数量和产值数据计算，2008年中国覆铜板数量占全球比例为68.1%，而产值仅占50.5%。另外如表2所示，我国覆铜板国际贸易连年呈巨额逆差，也与进口产品中含有大量高附加值的产品相关。2大而不强的状况正在改变本世纪以来，特别是在目前的第十一个五年计划期间，中国覆铜板在高Tg、高耐热、多层PCB芯板、适应欧盟环保指令的用于无铅焊接PCB的覆铜板、无溴无锑覆铜板等方面，都已在一些大公司批量化生产。前面提到的几类高技术覆铜板，目前只在个别公司开始研制，CCLA也正努力使这些研制项目列入国家电子材料第十二个五年计划（2011年～2015年）的科技发展规划中，相信在“十二五”期间，这些项目将会取得突破性进展。从前边提到的中国覆铜板公司2008年涉案美国“337条款”看，一般认为是美国动用“337条款”的案例，正是表明在美国之外，已经有了接近其高技术的产品，这也是中国覆铜板开始改变技术弱国的一种征兆。不过笔者认为，要想使上述几类高技术覆铜板的水平接近世界几家著名公司的水平，绝非易事。如果不能将这一举措上升为国家的计划行为，在市场经济运作的机制下协调动员全国许多领域、学科的力量，单靠目前覆铜板行业个别公司的力量，是很难达到目标的。但不管有多少阻力和困难，这一进程已经启动，相信中国覆铜板一定会在不久的将来跻身世界强国之林。深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会1352009年7月24日2009PCB产业论坛136深圳市线路板行业协会--台湾电路板协会1