PCB板中芯片焊點(diǎn)開(kāi)路失效分析

引言

某PCBA在組裝完成后測(cè)試存在功能異常，經(jīng)初步定位，為板上失效芯片的部分焊點(diǎn)發(fā)生開(kāi)路不良，且已定位到具體的焊點(diǎn)位置，現(xiàn)進(jìn)行失效分析，查找失效原因。

測(cè)試分析

1 外觀檢查

對(duì)NG PCB板上失效芯片進(jìn)行外觀檢查，未發(fā)現(xiàn)失效芯片表面有明顯異常現(xiàn)象。

圖1 NG PCB板上失效芯片焊點(diǎn)X-ray圖片

2 切片分析

對(duì)NG PCB板上失效芯片焊點(diǎn)進(jìn)行切片分析，如圖2所示，失效焊點(diǎn)成型良好，失效焊盤埋孔銅層與底部銅層界面疑似存在開(kāi)裂失效，且OK焊點(diǎn)亦存在相同的失效現(xiàn)象，如圖3所示。

圖2 失效芯片NG焊點(diǎn)切片金相圖片

圖3 失效芯片OK焊點(diǎn)切片金相圖片

對(duì)NG焊點(diǎn)和OK焊點(diǎn)疑似開(kāi)裂位置進(jìn)行放大觀察，確認(rèn)埋孔銅層與底部銅層界面存在開(kāi)裂現(xiàn)象，且在開(kāi)裂界面位置存在少量異物，成分分析結(jié)果顯示，異物的主要成為為C、O、Mg、Al、Br等雜質(zhì)元素。

圖4 失效芯片NG焊點(diǎn)切片SEM圖片

表1 失效芯片NG焊點(diǎn)切片EDS結(jié)果（wt%）

3 機(jī)械剝離后表面分析

對(duì)NG PCB板上失效芯片失效位置的分離界面進(jìn)行表面分析，發(fā)現(xiàn)失效焊點(diǎn)和大部分正常焊點(diǎn)的焊盤被拔起，且在焊盤埋孔銅層和底部走線銅層界面發(fā)生開(kāi)裂，與切片結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖5 NG PCB板機(jī)械剝離后外觀圖片

對(duì)分離界面進(jìn)行表面觀察，失效焊點(diǎn)PCB端和芯片端分離界面均存在少量異物，通過(guò)成分分析發(fā)現(xiàn)，異物主要成分為C、O、Al、Si、S、Br、K、Ca、Fe等異常元素，對(duì)比PCB基材的成分，異物主要來(lái)源應(yīng)來(lái)自PCB基材。另外，部分OK焊點(diǎn)分離界面也存在少量異物。

圖6 NG焊點(diǎn)芯片端剝離界面SEM圖片

表2 NG焊點(diǎn)芯片端剝離界面EDS結(jié)果（wt%）

圖7 OK焊點(diǎn)芯片端剝離界面SEM圖片

4 AES分析

對(duì)NG PCB板中機(jī)械剝離后的界面進(jìn)一步進(jìn)行表層深度成分分析，發(fā)現(xiàn) NG焊點(diǎn)和OK焊點(diǎn)的焊盤埋孔銅層分別在表面到25nm位置處和20nm位置處，C、N、O含量明顯偏高，且存在異常的S元素。

表3 NG焊點(diǎn)芯片端剝離界面深度成分結(jié)果（Atomic%）

表4 OK焊點(diǎn)芯片端剝離界面表面深度成分結(jié)果（Atomic%）

結(jié)論

導(dǎo)致失效PCB板中芯片焊點(diǎn)開(kāi)路的直接原因?yàn)椋号c焊盤相連的埋孔銅層和底部走線銅層之間界面發(fā)生開(kāi)裂。

其根本原因應(yīng)為：埋孔在電鍍銅前清洗不干凈，在該界面處存在污染，致使兩界面結(jié)合強(qiáng)度弱，在后續(xù)的組裝受熱過(guò)程中，該界面發(fā)生開(kāi)裂失效。

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