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PCB分层起泡失效案例分析

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发表于 2020-11-30 16:22 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 zxcvbvbnmn 于 2020-11-30 16:24 编辑 : s6 N/ V6 S% A9 {+ Y8 J  c: \, ^

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1 背景

PCBA板在回流后发现SS面出现内层发白分层现象,现对其进行原因分析,样品外观如图1所示:

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如图1所示,PCBA上图标记位置有分层起泡现象。

2 失效点位置确认2.1分层界面确认

从以上分层位置取样制作垂直切片,观察分层区域的截面形貌,结果如图2所示:

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如图2中的垂直切片观察,发现不良PCBA的分层均发生在控深钻孔区域,且分层界面主要集中在L6/L7层PP片的玻纤与树脂之间以及L7/L8层芯板的玻纤与树脂之间。

2.2 分层起泡点确认

制作不良板的分层位置的水平切片与垂直切片,分析不良PCBA分层的起爆点,如下图3所示:


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如图3所示,分层起泡区主要集中在控深钻孔区域,且该区域的孔壁铜层厚度不均匀;通过垂直切片,发现L7层附近的孔壁铜厚较薄的位置有微裂纹存在,且裂纹逐渐扩展延伸至L7/L8层芯板的玻纤和树脂界面之间,在外观上形成发白分层现象,说明分层起爆点位于控深钻孔孔壁铜厚较薄的区域。

3 原因分析3.1 孔壁铜厚和树脂塞孔气泡确认

用金相显微镜观察分层位置的垂直切片,并测量孔壁铜厚,如图4所示:


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由图4可知,树脂塞孔内的树脂填充少于60%(IPC-A-600G要求树脂填孔至少填满60%),存在塞孔气泡,靠近L7层的孔壁铜厚只有9~11μm,不符合工艺要求的最小孔壁铜厚20μm,即此处孔壁铜厚偏薄。控深钻孔的塞孔树脂填充不饱满,在回流焊的高温条件下,孔内残留的气体体积剧烈膨胀,产生较大的内应力,导致孔铜偏薄的位置被拉断,最终造成分层的现象。

4 验证实验

为确认导致该款板分层的根本原因,取PCBA设计以下两组实验:

(1) 取未分层的无控深钻孔区域进行热应力测试;

(2) 取未分层的有控深钻孔区域进行热应力测试。

热应力测试结果如下图5所示:


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由上图5可知,无控深钻孔的区域热应力后无分层起泡现象,而有控深钻孔的区域经过热应力测试后出现白斑,且分层出现在控深钻孔周围的区域,进一步表明有控深钻孔的区域,其孔内存在气泡,在高温下气体体积膨胀大,使得孔壁铜厚偏薄区域容易发生分层。

5 分析结论

该板的控深钻孔周围区域分层的原因是:控深钻孔的塞孔树脂填充不饱满,在回流焊的高温条件下,孔内残留的气体体积剧烈膨胀,产生较大的内应力,导致孔铜偏薄的位置被拉断,最终造成分层的现象。


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该用户从未签到

2#
发表于 2020-11-30 18:44 | 只看该作者
来学习一下

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3#
发表于 2020-12-1 10:19 | 只看该作者
写的很好,赞一个

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4#
发表于 2020-12-17 17:11 | 只看该作者
这个分析没到位,孔铜薄那么多没讲清楚,现象有点怪异
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