李靜+姜旭菊+丁麗

[摘 要] 本文利用顯微紅外光譜法測(cè)試線路板上異物，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析線路板失效原因。實(shí)驗(yàn)確認(rèn)該黑色異物主成分與線路板上周邊墨綠色油漆一致，異物來源于線路板制作使用防焊油墨，為干燥不良的“預(yù)烤”工藝后殘留物。為減少線路板上異物，可以改善“預(yù)烤”工藝和修改防焊油墨的特性。

[關(guān)鍵詞] 顯微紅外光譜；線路板失效；防焊油墨

中圖分類號(hào)：O657 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B 文章編號(hào)：2095-5200（2015）06-120-02

DOI：10.11876/mimt201506048

通常，電子組件是將器件焊接在印制電路板（PCB板）上，PCB板不但是電子元器件的支撐體，而且是電子元器件線路連接提供者，其中任何一部分出現(xiàn)問題都將直接導(dǎo)致電子組件失效，并最終影響整機(jī)質(zhì)量和可靠性[1]。目前，大量新型器件使用高密度PCB板，由于工藝控制不當(dāng)、設(shè)計(jì)等導(dǎo)致PCB板絕緣性失效和焊點(diǎn)疲勞失效，已成為影響電子組件可靠性主要因素。因此，準(zhǔn)確判斷失效機(jī)理和原因，成為避免失效關(guān)鍵[2-3]。

傅里葉變換紅外顯微鏡通常用于固體樣品微區(qū)分析[4]，也是電子及工業(yè)產(chǎn)品失效分析有力工具[5-6]。本文通過紅外顯微鏡測(cè)試線路板上微小異物，迅速判斷導(dǎo)致焊接不良原因。

1 儀器與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

VERTEX 70傅里葉變換紅外光譜儀由德國布魯克公司生產(chǎn)。儀器光譜范圍：8000～50 cm-1；分辨率：優(yōu)于0.16 cm-1；波數(shù)精度：優(yōu)于0.01cm-1；透光率精度：優(yōu)于0.1%T。LUMOS 智能型紅外顯微鏡德國布魯克公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

失效線路板上異物平面示意圖見圖1，如圖1（a）所示線路板主體由銅金屬鍍層和墨綠色油漆面組成，微小黑色異物在金屬鍍層上；圖1（b）為黑色異物在顯微鏡下放大50倍后圖像。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本文被測(cè)物質(zhì)面積250μm×260μm。以紅外顯微衰減全反射（ATR）模式測(cè)量。ATR 棱鏡材料選用紅外折射率最高的鍺單晶材料，晶體尺寸為100μm，ATR視場(chǎng)從30μm ×30μm 變化到1.3mm ×1.3mm。

操作軟件自動(dòng)控制樣品臺(tái)移動(dòng)，自動(dòng)選擇最佳壓力測(cè)試位置。首先，采集可見光圖像。然后，依次測(cè)量背景及樣品信息。測(cè)量范圍為4000～600 cm-1 ，MCT檢 測(cè) 器，分 辨 率為4 cm-1，掃描次數(shù)為 64 次。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用目鏡選取線路板上兩個(gè)圓點(diǎn)測(cè)試區(qū)域，分別在黑色異物區(qū)域選取一點(diǎn)；在線路板上墨綠色油漆面區(qū)域選取一點(diǎn)，具體測(cè)試位置如圖2所示。

對(duì)比黑色異物與周邊墨綠色油漆面測(cè)試譜圖，可見兩者譜峰基本吻合，從而得出黑色異物主體成分與周邊墨綠色油漆面一致。檢索測(cè)試黑色異物紅外光譜，對(duì)應(yīng)譜圖3，得出含有聚乙烯丙酸酯、硫酸鋇、硅酸鎂。

3 結(jié)論

在線路板制作過程中為留出線路板上待焊通孔等位置，將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時(shí)造成短路，節(jié)省焊錫用量，一般要用到防焊工藝涂防焊漆。防焊漆為液態(tài)防焊油墨，該油墨主成分含有樹脂、填料、溶劑等。

防焊工藝流程包括銅面處理、印墨、預(yù)烤、曝光、顯影、后烤。預(yù)考目的是趕走油墨中溶劑，使油墨部分硬化，不致在后一步“曝光”時(shí)粘板子。經(jīng)紅外顯微鏡檢測(cè)，該線路板上黑色異物主體成分與線路板上周邊墨綠色油漆面一致，說明該黑色異物可能是由于“預(yù)烤”工藝干燥不良造成。

建議確認(rèn)“預(yù)烤”條件，并測(cè)量預(yù)烤烘箱作業(yè)過程中各區(qū)域之升溫曲線，增加預(yù)烤維持時(shí)間，修改防焊油墨特性，減少線路板焊接不良現(xiàn)象，避免線路板失效發(fā)生。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 邱寶軍，羅道軍，汪洋，等.軍用電子組件（PCBA）失效分析技術(shù)與案例[J].環(huán)境技術(shù)，2010，（5）：44-49.

[2] 楊振國.印制電路板失效分析[J].金屬熱處理，2011，S1：17.

[3] 陶劍磊，方培源，王家楫，等.由版圖引起的CMOS ESD保護(hù)電路失效的分析[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2007，32（11）：1003-1006.

[4] 黃濤宏，吳天明，F(xiàn)TIR 顯微鏡/ATR物鏡法檢測(cè)圓珠筆跡研究，光譜學(xué)與光譜分析，2007，27（11）：2200-2202

[5] 曹珍年，黃洪，黎淑平，等.柔性電路粘法失效研究[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，28（3）：39.

[6] 黃洪，黎永津，楊卓如，等.顯微紅外技術(shù)研究微型馬達(dá)上的污染物[J].廣東化工，2001，29（2）：26-34.