黃振倫 靳 婷 胡夢海

（廣州興森快捷電路科技有限公司，廣東 廣州 510663）

（深圳市興森快捷電路科技股份有限公司，廣東 深圳 518057）

0 前言

如今人們對電子產品的品質要求越來越高，因此電子產品生產商在產品出貨前往往會進行各種各樣的檢測，通過各種可靠性試驗的考核和失效分析手段，暴露和分析組件所隱含的缺陷以及造成缺陷的根本原因[1]。產品在常規(guī)檢測中無法檢查出缺陷，卻在可靠性試驗過程出現(xiàn)問題，即使觀察到了失效現(xiàn)象，也不明確為什么會出現(xiàn)這樣的問題，因此其失效機理就十分重要。接下來本文將通過機理分析角度來分享一篇可靠性試驗后導致PCBA（印制板組件件）開路的失效分析，為同行分析該類型案例提供參考。

1 失效分析

1.1 失效信息

樣品為進行可靠性試驗后的PCBA，試驗順序為隨機振動→溫度循環(huán)→高溫老煉→高（低）溫工作試驗，反饋在可靠性試驗過程發(fā)現(xiàn)信號傳輸異常，將器件拆除后測量阻值偏大甚至無窮大，即該樣品出現(xiàn)了微開或開路現(xiàn)象。

1.2 過程分析

1.2.1 開路位置分析

使用萬用表對失效板開路網絡進行分段阻值確認，確認具體開路點，然后直接觀察開路段的導體連接情況，未發(fā)現(xiàn)異常（見圖1）。

由于表面存在阻焊油墨，無法直接觀察其表面情況，因此褪去表層阻焊油墨，使用立體顯微鏡、掃描電鏡對開路段導體連接情況進行再次觀察，結果如圖2所示。

圖1 開路段觀察

圖2 開路段PCB導體連接情況

褪去阻焊后，開路段線路未出現(xiàn)明顯的導體斷裂，而線路與焊接環(huán)連接處疑似存在導體連接異常，通過掃描電鏡的觀察發(fā)現(xiàn)焊接環(huán)與導體存在結合不良現(xiàn)象，并存在微裂紋現(xiàn)象。正常焊接環(huán)焊料平整，孔環(huán)與線路連接良好，推測焊接環(huán)與線路連接處導體斷裂造成了網絡的（微）開路現(xiàn)象。

1.2.2 開路點確認

對觀測到的疑似開路位置制作垂直切片，觀察該位置的導體連接情況，結果如圖3所示。

圖3 開路孔垂直切片

如圖3開路孔垂直切片研磨的觀察結果，可明顯看出PTH孔出現(xiàn)了孔壁分離、孔環(huán)斷裂、PTH孔孔口位置基材拉裂的現(xiàn)象，孔環(huán)底部基材開裂后向孔環(huán)延伸導致孔環(huán)與線路連接處斷裂，引發(fā)PTH孔環(huán)翹起，造成（微）開路。

1.2.3 其它因素排查

對失效PCBA進行常規(guī)因素排查，結果如表1所示，未發(fā)現(xiàn)異常結果。

表1 常規(guī)因素排查結果

2 失效機理分析

根據(jù)以上失效分析的現(xiàn)象，對失效機理進行推測，如圖4所示。

圖4 失效機理

3 驗證

為了驗證失效機理的準確性，取電測合格的庫存板進行不同處理條件的試驗，并對PTH孔進行垂直切片觀察，結果如圖5所示。

4 總結

過高的熱應力會導致嚴重的樹脂內縮，削弱孔銅與樹脂的結合力，在可靠性試驗的高低溫沖擊、振動的機械沖擊下，樹脂出現(xiàn)裂紋而引起線路開裂現(xiàn)象。

圖5 驗證結果

從以上結果可以看出3次無鉛回流測試+3次350℃模擬返工+客戶可靠性試驗的PCB出現(xiàn)了開路現(xiàn)象，PTH孔環(huán)底部出現(xiàn)明顯裂紋及孔環(huán)起翹現(xiàn)象，與機理一致。即孔壁分離是誘因，在后續(xù)重復返工的熱沖擊作用下會加劇孔壁分離，增大孔環(huán)底部基材拉裂的風險，在可靠性試驗中缺陷被放大，裂紋延伸至孔環(huán)時，將有可能導致開路現(xiàn)象的發(fā)生。