第五章 PCB质量保证及失效案例分析

《第五章 PCB质量保证及失效案例分析》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。

1、第五章PCB质量保证及案例分析5.1PCB可靠性概述•PCB可靠性问题概述•PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成•无铅喷锡润湿不良失效机理及控制方法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。•PCB分层爆板失效控制方法•PCB化学镍金黑焊盘失效极力及控制要求•典型失效案例分析无铅化带来的挑战典型无铅焊接工艺曲线分析•高热容目前回流焊接的特点：（高温与长时间，热损伤）•小窗口1）无铅焊料需要50-70秒的再流时（工艺窗口急剧变小，工艺控制难度？）间来保证

2、充分铺•低润湿性展。（润湿性能严重下降，焊接质量更难保证？）2）无铅焊接的最高温度可能达到255度。3）可能需要更快主要问题为热损伤的冷却速度（器件、PCB）在回流焊接条件下，PCB板内的水蒸气压力远高于传统的锡铅焊接---目前PCB问题的根源之一无卤化带来的挑战PCB主要质量问题汇总•电气性能•PCB镀层的可焊性问题—润湿不良（SIR、CAF、介电）•PCB工艺缺陷•硬度脆度增加•PCB绝缘可靠性问题（可加工艺性能）•PCB通孔疲劳可靠性•剥离强度（分层剥离增加）15.2PCB典型工艺缺陷案例分析金相切片分析案例1

3、电镀不良—孔破热参数分析分析结论截取2小块试样并将表面的绿油及表1）PCB电镀工艺不良是过孔开路的主要原因。层铜去除，进行Z轴热膨胀系数测试2）PCB基材（包含外层粘接材料和内层芯板粘接材热膨胀系数比较高（一般要求为3，料）PTE偏大，会进一步加剧过孔开路。不能超过4）测试结果试样名称Z-CTEPTE（%）α1-CTEα2-CTE试样168.59ppm/℃278.46ppm/℃4.15试样265.89ppm/℃287.14ppm/℃4.221.α1-CTE：Tg以下的热膨胀系数；备注2.α2-CTE：Tg以上的热膨胀

4、系数；3）PTE：Z轴膨胀百分比（30℃～260℃）。案例2PCB短路开路2外观检查1样品描述：所送5种型号的PCB有开路和短路现象。相邻导线由于铜箔相连造成短路22外观检查案例3器件脱落失效案例--FPC1样品描述：委托单位反映该样品FPC焊盘表面处理为化学镍金（ENIG），在过完SMT后，连接器、电阻、LED焊接元件容易脱落，且脱落后焊盘表面为金色。器件脱落后焊盘表面炭膜相连导致短路导线断开－开路3分析结论该批PCB样品存在下列缺陷和不合格项目，是造成短路、漏电、开路的主要原因：①相邻的不该相连的铜箔导带互连造成

5、短路；②按键键盘由于两指状导电碳膜电极互连造成短路；③铜箔导线断缺形成开路外观检查金相切片3金相切片分析：焊料熔融良好，焊料对元件引脚均润湿良好且形成了2外观检查：在立体显微镜下观察样品的失效部位（元件已脱落），发连续、均匀的金属间化合物（IMC）。FPC焊盘端焊料对焊盘形成的现FPC焊盘端呈现金黄色，且表面平整。随机选取样品上的一个电阻元IMC层较薄。件，将其从FPC上机械剥离，在立体显微镜下观察，发现一端FPC焊盘断裂面同样呈现微黄色外观为黄色或略带黄色SEM&EDS分析SEM&EDS分析失效案例18失效案例18

6、在焊盘的铜基材上存在两个镀镍层，两镀镍层中间存在一层很薄的镀金层.Ni镀层Ni镀层元件和PCB断裂面的主要元素均为NiAuP元素。3SEM&EDS分析SEM&EDS分析失效案例18失效案例18焊盘表面（镍层）晶瘤结构不平整，晶粒大小不一，且存在大量的气孔。镀镍层P含量正常综合分析分析结论失效案例18失效案例181焊料和器件焊端润湿良好，合金层为SnCu合金•造成元件脱落的根本原因是FPC焊盘的镀层结构异常。2器件断裂面的主要元素为NiAuP，说明断裂不是发生在焊料中•导致FPC焊盘镀层结构异常的原因是化学镍金工艺控制

7、不或者IMC和焊盘之间。当。3焊点的SEM&EDS分析表明，焊盘的ENIG结构异常。断裂界面4焊点开裂发生在焊盘镀层中间。案例4电镀镍金焊盘上锡不良分析外观及金相分析PCB焊盘镀镍层中存在麻污染物麻点1）外观呈现明显的不润湿点，该麻点周围存在污2）金层未溶解染物4上锡不良焊盘不润湿区域普遍存在麻点，且麻点周围均存在污染物可焊性验证试验---特征类似分析结论PCB样品焊盘镍镀表面层普遍麻点及周围的污染物是导致焊盘上锡不良的原因PCB典型工艺缺陷控制方法5.3PCB润湿不良失效机理润湿是物质固有的性质PCB结构完整性测试

8、润湿是实现良好焊接的首要条件外观检查/尺寸测量润湿角θ热应力金相切片分析θ=焊料和母材之间的界面与焊料表面切线之间的夹角PCB关键性能测试可焊性测试焊点的最佳润湿角热冲击试验Cu-Pb/Sn15～45°当θ=0°时，完全润湿；当θ=180°时，完全不润湿。5润湿的重要性润湿状态照片润湿良好和润湿不良照片示意图良好的润湿是形成良好焊点的基础润湿条