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一、背景
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* T7 ?1 }* g: i, @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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8 M; |; T+ ?6 Z0 p* h1 R二、失效点位置确认
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! _' x# ?* N0 m* [+ @0 }3 T2.1 分层界面确认
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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: \ e* T! k2 ]8 n/ J* L
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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。5 h, A# O6 Q1 @
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0 n' R: `, s# v, W2.2 分层起泡点确认
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) _* x6 j/ _/ z; a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。, w1 k9 X7 w3 J3 w$ K! E" W* D2 O
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W9 L0 r5 S; _) o+ b5 ?三、原因分析: c% e7 j# [6 C- F2 m
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2 K$ n- h; N/ `, Y6 R# G& L( B$ x3.1 孔壁铜厚和树脂塞孔气泡确认" Z: s3 q+ t6 {0 a- D8 l' }
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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:
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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。0 J* `) w4 V3 V8 g' f
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四、验证实验; |7 g5 \& g" A7 o- w
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, n2 e: F% \, U0 G4 _: d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: $ X7 N/ t _9 D( D$ A( ] c
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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。
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五、分析结论
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; ^# h- ~: z, E8 t9 z' w0 g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。. I5 f9 R7 q; P8 D
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