PCB/PCBA导通失效分析

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什么是PCB/PCBA导通失效

PCB是为电子组件中各元件提供电气互联的载体，如果其本身存在导通不良的情况，会直接导致互联的元器件功能失效。PCB/PCBA导通失效在指在电子产品组装测试过程中或使用一段时间后，有时会发现PCB的互联导通性能丧失而导致电子组件的功能性失效，直接导致设备故障。

/ o5 X4 |$ g1 C1 vPCB/PCBA导通失效的意义
1 l6 P, o$ s" d0 P
) t6 p5 o5 O, i; U印刷线路板PCB由绝缘板、金属导线、连通不同层导线的金属化孔，以及连接元器件的连接盘组成，其主要作用是支撑电子元器件之间的信号联通。理解PCB的导通失效机理、找出失效原因，并进行不断改善变得尤为重要。
; @5 @  j1 B. E- w9 YPCB/PCBA导通失效机理

* X" \% e0 W0 t: n' P2 A0 h1 P" s( [铜是目前实现PCB导通功能的主要材质,按照制作工艺,主要有3种来源:一是原材料覆铜板蚀刻后的线路图形,二是药水的自催化化学沉积,三是电解沉积。PCB导通性能的优劣在很大程度上取决于制作工艺控制。
9 I% {+ [$ ?9 d# u8 T覆铜板蚀刻图形的缺口、毛刺,自催化沉铜的背光不良,电解沉积铜层的质量差,以及在加工过程中对制程控制不当等,都会使最终产品产生导通性方面的失效。
5 f* O1 Q% Q1 |- D- `) E对于PCB,线路导通介质附着于绝缘介质之上。在使用过程中,PCB往往需要经受各种环境应力(如热应力、不同温湿度等),应力过大或作用时间过长就会引起PCB中的导通介质出现开裂的情况,从而导致PCB或PCBA导通失效。
7 z0 s- E8 Y) e/ q9 h* P4 iPCB/PCBA导通失效常用分析手段
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3 ?- E6 |* y" R' t6 o& u/ W% o* Y9 x外观检测：金相观察或者SEM分析失效模式确认：X射线测试厚度和XPS、微观形貌观察(SEM)、切片分析、TMA分析污染物分析: 元素分析（EDS)和FTIR光谱分析
PCB/PCBA导通失效类型案例分析

4 h9 l8 ?; \( \形成PCB各层互连导通的主要是孔和线路,其中孔又分为通孔、盲孔和埋孔。根据互连导通的位置不同,可以将导通失效分为线路开路、孔开路和内层互连失效3种类型。分别如下：
7 Q$ S, _; C$ y; D# x1.线路开路线路开路通常包括两种情况,一是线路缺损导致的开路,二是线路开裂。前者多为线路形成过程中异物附着而出现线路过度蚀刻,导致局部位置线路偏细,在长期使用后发生开路;后者通常由于导线结晶形态异常,无法承受较大的应力而出现开路。

+ ^# ^- y/ L: U4 X" P2.孔开路根据孔的类型和发生位置不同,孔开路可能发生在通孔、盲孔或孔口。这通常是孔铜结晶形态异常、孔铜偏薄等而无法承受较大的应力,或者板材热膨胀系数CTE偏大导致孔铜断裂所致。

2 _9 o. d/ z9 I7 q! H9 Z3.内层互连失效内层互连失效是指孔壁与内层接合部失效,包括盲孔底部与内层焊盘接合部连接不良、通孔孔壁与内层线路接合部连接不良。内层互连失效通常是钻孔参数问题导致残胶过多、除胶不净、杂物残留、电镀槽液问题等引起的。

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PCB是为电子组件中各元件提供电气互联的载体