手機(jī)用印制電路板開裂盲孔與失效焊點(diǎn)的表征分析及研究.pdf

1、電子元器件二級(jí)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(shí)現(xiàn)元器件間的電氣導(dǎo)通和信號(hào)傳輸。然而，在表面貼裝器件時(shí)或使用過程中，常會(huì)因電路設(shè)計(jì)、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(hào)傳送終止、信號(hào)中斷和信號(hào)改變，導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品無法正常使用。因此，對(duì)失效PCB進(jìn)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(duì)保證其結(jié)構(gòu)完整性具有重要的參考價(jià)

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(jié)構(gòu)；系統(tǒng)總結(jié)了常見的缺陷及表征分析方法，并進(jìn)一步綜述了PCB盲孔與焊點(diǎn)的研究現(xiàn)狀；重點(diǎn)對(duì)兩種不同型號(hào)的手機(jī)用PCB進(jìn)行了細(xì)致的失效分析。通過自動(dòng)光學(xué)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(jìn)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(yàn)等近十種宏微觀測試方法和表征手段，對(duì)失效部位進(jìn)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(duì)開裂界面進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)與分析，結(jié)果表明，因清洗不徹底及鍍液成分配比不當(dāng)引起的硫雜

4、質(zhì)殘留是引起盲孔開裂的主因，盲孔位置設(shè)計(jì)的不恰當(dāng)是造成其扭曲拉裂的另一重要因素。此外，板材翹曲對(duì)其可靠性也會(huì)產(chǎn)生一定影響。同時(shí)輔以有限元方法(FEM)，對(duì)含缺陷的盲孔進(jìn)行了熱循環(huán)模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了服役時(shí)盲孔結(jié)構(gòu)中最易開裂的區(qū)域。最后，首次從化學(xué)角度提出可能的盲孔開裂失效機(jī)理，并運(yùn)用疲勞開裂理論解釋了裂紋的擴(kuò)展。
　　球柵陣列焊點(diǎn)(BGA，Ball Grid Array)的質(zhì)量優(yōu)劣對(duì)于半導(dǎo)體封裝中芯片功能的正常實(shí)現(xiàn)具有至關(guān)重要的作用

5、，一個(gè)焊點(diǎn)的失效就有可能造成器件整體失效。通過材質(zhì)檢驗(yàn)、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(duì)PCB的失效焊點(diǎn)與散落焊珠進(jìn)行了系統(tǒng)的表征分析。結(jié)果表明，表面貼裝回流焊工藝參數(shù)控制不當(dāng)是失效的主要起因；焊膏質(zhì)量不佳及回流焊工藝與其不匹配是導(dǎo)致焊點(diǎn)和焊塊失效的另一重要原因。同時(shí)，還淺析了該P(yáng)CB存在的BGA焊點(diǎn)和焊塊塌陷、錫珠飛濺、墓碑效應(yīng)及綠油開裂等其它缺陷的起因。
　　最后，針對(duì)上述問題和存在的隱患，對(duì)預(yù)防盲孔開裂