PCBA可靠性试验后线路开裂的失效案例分析

黄振伦 靳 婷 胡梦海

（广州兴森快捷电路科技有限公司，广东 广州 510663）

（深圳市兴森快捷电路科技股份有限公司，广东 深圳 518057）

0 前言

如今人们对电子产品的品质要求越来越高，因此电子产品生产商在产品出货前往往会进行各种各样的检测，通过各种可靠性试验的考核和失效分析手段，暴露和分析组件所隐含的缺陷以及造成缺陷的根本原因[1]。产品在常规检测中无法检查出缺陷，却在可靠性试验过程出现问题，即使观察到了失效现象，也不明确为什么会出现这样的问题，因此其失效机理就十分重要。接下来本文将通过机理分析角度来分享一篇可靠性试验后导致PCBA（印制板组件件）开路的失效分析，为同行分析该类型案例提供参考。

1 失效分析

1.1 失效信息

样品为进行可靠性试验后的PCBA，试验顺序为随机振动→温度循环→高温老炼→高（低）温工作试验，反馈在可靠性试验过程发现信号传输异常，将器件拆除后测量阻值偏大甚至无穷大，即该样品出现了微开或开路现象。

1.2 过程分析

1.2.1 开路位置分析

使用万用表对失效板开路网络进行分段阻值确认，确认具体开路点，然后直接观察开路段的导体连接情况，未发现异常（见图1）。

由于表面存在阻焊油墨，无法直接观察其表面情况，因此褪去表层阻焊油墨，使用立体显微镜、扫描电镜对开路段导体连接情况进行再次观察，结果如图2所示。

图1 开路段观察

图2 开路段PCB导体连接情况

褪去阻焊后，开路段线路未出现明显的导体断裂，而线路与焊接环连接处疑似存在导体连接异常，通过扫描电镜的观察发现焊接环与导体存在结合不良现象，并存在微裂纹现象。正常焊接环焊料平整，孔环与线路连接良好，推测焊接环与线路连接处导体断裂造成了网络的（微）开路现象。

1.2.2 开路点确认

对观测到的疑似开路位置制作垂直切片，观察该位置的导体连接情况，结果如图3所示。

图3 开路孔垂直切片

如图3开路孔垂直切片研磨的观察结果，可明显看出PTH孔出现了孔壁分离、孔环断裂、PTH孔孔口位置基材拉裂的现象，孔环底部基材开裂后向孔环延伸导致孔环与线路连接处断裂，引发PTH孔环翘起，造成（微）开路。

1.2.3 其它因素排查

对失效PCBA进行常规因素排查，结果如表1所示，未发现异常结果。

表1 常规因素排查结果

2 失效机理分析

根据以上失效分析的现象，对失效机理进行推测，如图4所示。

图4 失效机理

3 验证

为了验证失效机理的准确性，取电测合格的库存板进行不同处理条件的试验，并对PTH孔进行垂直切片观察，结果如图5所示。

4 总结

过高的热应力会导致严重的树脂内缩，削弱孔铜与树脂的结合力，在可靠性试验的高低温冲击、振动的机械冲击下，树脂出现裂纹而引起线路开裂现象。

图5 验证结果

从以上结果可以看出3次无铅回流测试+3次350℃模拟返工+客户可靠性试验的PCB出现了开路现象，PTH孔环底部出现明显裂纹及孔环起翘现象，与机理一致。即孔壁分离是诱因，在后续重复返工的热冲击作用下会加剧孔壁分离，增大孔环底部基材拉裂的风险，在可靠性试验中缺陷被放大，裂纹延伸至孔环时，将有可能导致开路现象的发生。