手機用印制電路板開裂盲孔與失效焊點的表征分析及研究.pdf

1、電子元器件二級封裝載板——印制電路板(PCB，Prined Circuit Board)廣泛用于各類電子產(chǎn)品，以實現(xiàn)元器件間的電氣導通和信號傳輸。然而，在表面貼裝器件時或使用過程中，常會因電路設計、板件選材、組裝工藝、服役環(huán)境等因素造成PCB失效。常見失效模式有三種，即信號傳送終止、信號中斷和信號改變，導致整個產(chǎn)品無法正常使用。因此，對失效PCB進行系統(tǒng)分析非常必要，不僅可提高電子產(chǎn)品的電氣可靠性，而且對保證其結構完整性具有重要的參考價

2、值。
　　本論文首先介紹了電子產(chǎn)品失效分析的基本概念、失效類型和失效起因；闡述了PCB的研究背景，包括制造和結構；系統(tǒng)總結了常見的缺陷及表征分析方法，并進一步綜述了PCB盲孔與焊點的研究現(xiàn)狀；重點對兩種不同型號的手機用PCB進行了細致的失效分析。通過自動光學檢測(AOI，Automatic opticalinspection)發(fā)現(xiàn)，本案例中PCB的故障主要為開路和短路兩類，即：盲孔開裂引起的開路和不明物散落引起的電氣短路。為進一步

3、探明其失效起因，特采用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、熱失重分析儀(TGA)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、聚焦離子束(FIB)、超聲掃描顯微鏡(SAM)、熱循環(huán)試驗等近十種宏微觀測試方法和表征手段，對失效部位進行了系統(tǒng)分析。
　　盲孔(Blind Via)失效是引起PCB開路故障的主因之一。金相觀察發(fā)現(xiàn)，盲孔鍍層界面存在明顯的開裂缺陷。對開裂界面進行進一步檢驗與分析，結果表明，因清洗不徹底及鍍液成分配比不當引起的硫雜

4、質殘留是引起盲孔開裂的主因，盲孔位置設計的不恰當是造成其扭曲拉裂的另一重要因素。此外，板材翹曲對其可靠性也會產(chǎn)生一定影響。同時輔以有限元方法(FEM)，對含缺陷的盲孔進行了熱循環(huán)模擬，進一步驗證了服役時盲孔結構中最易開裂的區(qū)域。最后，首次從化學角度提出可能的盲孔開裂失效機理，并運用疲勞開裂理論解釋了裂紋的擴展。
　　球柵陣列焊點(BGA，Ball Grid Array)的質量優(yōu)劣對于半導體封裝中芯片功能的正常實現(xiàn)具有至關重要的作用

5、，一個焊點的失效就有可能造成器件整體失效。通過材質檢驗、熱性能測試、宏觀形貌觀察、微區(qū)形貌與成分分析等方法，對PCB的失效焊點與散落焊珠進行了系統(tǒng)的表征分析。結果表明，表面貼裝回流焊工藝參數(shù)控制不當是失效的主要起因；焊膏質量不佳及回流焊工藝與其不匹配是導致焊點和焊塊失效的另一重要原因。同時，還淺析了該PCB存在的BGA焊點和焊塊塌陷、錫珠飛濺、墓碑效應及綠油開裂等其它缺陷的起因。
　　最后，針對上述問題和存在的隱患，對預防盲孔開裂