| PCB層間異物，有多可怕
某車載視頻成像系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)約1年的使用時(shí)間后出現(xiàn)視頻信號(hào)輸出故障，導(dǎo)致系統(tǒng)的顯示器上無(wú)圖像顯示。
1 背景
經(jīng)過(guò)對(duì)視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逐步排查發(fā)現(xiàn)，該車載應(yīng)用的PCBA板上一個(gè)通孔阻值不穩(wěn)定。除去該通孔孔口的阻焊后，利用立體顯微鏡可觀察到該處孔環(huán)存在明顯翹起。
2 切片分析
2.1 失效現(xiàn)象確認(rèn)
將失效的通孔從樣品上切下并制作成垂直切片，研磨至失效通孔（A孔）的中間，使用顯微鏡觀察其垂直截面，結(jié)果如圖2所示：
如圖2所示，不良孔的孔環(huán)已經(jīng)嚴(yán)重起翹；在孔環(huán)與線路相連的一側(cè)，可以看到孔壁的銅層與線路在孔口處已明顯折斷。在PCB板的內(nèi)部，通孔周圍出現(xiàn)了明顯的分層顯現(xiàn)象，結(jié)合該板的疊層結(jié)構(gòu)與金相切片觀察可以判斷分層主要發(fā)生L3層與L4層中間的兩張PP片之間。PCB的分層導(dǎo)致孔環(huán)翹起，以及孔壁銅層與線路之間出現(xiàn)裂紋，從而造成阻值不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
2.2 分層起爆點(diǎn)確認(rèn)
對(duì)于PCB分層問(wèn)題，第一步是要確認(rèn)起爆點(diǎn)。使用自動(dòng)取樣機(jī)從分層位置取1個(gè)15*15mm的樣片，使用物理方式將該樣片沿分層界面剝開(kāi)，結(jié)果如圖3所示：
如圖3所示，起泡位置的兩側(cè)界面上均存在焦黃色異物，而分層則發(fā)生兩張PP片之間，由此可推斷異物在PCB層壓制程的預(yù)疊過(guò)程中便已掉落到PP片上。
3 異物來(lái)源排查
3.1 異物的表面微觀形貌與元素組成分析
使用SEM&EDS對(duì)樣品分層界面上的異物進(jìn)行微觀形貌觀察與元素分析，結(jié)果如下圖4所示：
由上圖4可知，異物主要由粗細(xì)均勻的“纖維狀”細(xì)絲組成，并且從成分相上來(lái)看，其與玻璃纖維布明顯不同。異物表面的主要含有C、O、Cu、S、Br等元素。
3.2 異物來(lái)源驗(yàn)證
在PCB層壓制程的預(yù)疊過(guò)程中，微觀上為纖維狀的物料主要為牛皮紙、新聞紙等，因此推斷該異物可能為新聞紙或牛皮紙，將牛皮紙和新聞紙的表面微觀形貌和組成元素做對(duì)比分析，結(jié)果如圖5所示：
從圖5可知，相對(duì)于新聞紙而言，牛皮紙表面的纖維粗細(xì)更為均勻，而且填料含量較少。牛皮紙主要包含C、O、S、Cu、Ca等元素，與不良板分層界面的異物具有相似的形貌和元素組成；而新聞紙主要包含C、O、Si、S、Cu、Ca等元素。因此，推斷不良板內(nèi)部的異物為牛皮紙。
4 分析結(jié)論
PCB內(nèi)層層壓雜物是導(dǎo)致其分層的主要原因，分層后基材急劇膨脹使孔環(huán)受到向外的應(yīng)力作用而發(fā)生翹起和彎折，造成失效孔兩端的電阻值不穩(wěn)定甚至是開(kāi)路等現(xiàn)象，導(dǎo)致視頻系統(tǒng)功能失效。
附：《PCB失效分析技術(shù)》書籍簡(jiǎn)介（點(diǎn)此跳轉(zhuǎn)）
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