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一、背景
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某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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+ z# F6 Z5 @/ Z+ A二、失效点位置确认0 V0 i2 G5 ]* [! M
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/ j0 Y+ l. n7 l( d" r# ~; n2.1 分层界面确认8 Q: G$ s& M) t* d* d' b
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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: - b# ?/ p: |6 ]3 n0 b7 c0 U
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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。. F& T6 m5 S% T, m L; Y9 _
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5 P4 ~# H4 G. T3 K8 H1 E L2.2 分层起泡点确认
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3 a( _: M6 t0 N: V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。
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, I, h& v# G5 B \7 {% W! r2 g三、原因分析
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$ f: O s, ]9 S3 p, D2 k3.1 孔壁铜厚和树脂塞孔气泡确认# r* j) s" \' b& v" t4 |" O
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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:% E6 _+ u" }2 _% k2 n1 ~' n6 f) ~
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" }( }0 ~1 \" k2 K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。* D" K, \0 N+ h
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四、验证实验
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; f6 o7 B- j5 F% }, d$ U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。 9 P# l& d; @7 N/ `4 M$ l! ?! d
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! d2 ^: l! K* h; X+ D# _( V五、分析结论7 }5 \4 ?. M% Z" Y% o
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. b4 m& T/ Z% I4 m, c D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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