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掉效剖析案例:激光盲孔底部裂纹掉效案例剖析

三分彩   1配景形貌

  电子设计在赓续前进零件性能的同时,也在起劲镌汰其尺寸。从手机到智能武器的小型便携式产物中,"轻、薄、小"是永世稳固的追求。而PCB制造工艺中的高密度集成(HDI)技巧可使终端产物设计加倍小型化,同时知足电子性能和效力的更高尺度。HDI技巧现在普遍应用于手机、数码(摄)像机、条记本电脑、汽车电子和其他数码产物等,其中以手机的应用最为普遍。

  接纳激光盲孔作为主要的微导通孔是HDI要害技巧之一。激光盲孔孔径小而孔数多的特点是完成HDI板高布线密度的有用蹊径,是以,激光盲孔的可靠性直接决议到产物的可靠性。从业内现有的研究效果来看,激光盲孔的可靠性主要取决于制程工艺流程和介质层质料。通俗来讲,惹起盲孔掉效的主要缘由包罗:(1)由于盲孔孔铜与底铜的结协力不良,产物在应用历程当中盲孔孔铜与底铜泛起划分;(2)由于盲孔脚部孔铜较薄,产物在应用历程当中盲孔脚部孔铜断裂。本文以一例HDI产物激光盲孔底部裂纹掉效案例为切入点,谈论辩说了盲孔与底铜结协力不良的掉效机理。

三分彩   2盲孔底部裂纹案例剖析

  2.1化铜层针孔招致盲孔底部裂纹

  2。1。1案例配景

  某型号的光电通讯装备在可靠性测试历程当中的高平和高温状态时,均发现零件不克不及稳固使命。经终究排查确认,是PCBA的激光盲孔电阻值泛起异常,掉效情形为:常温下,误差搜集上测得的阻值为367.68mΩ;将PCBA放入125℃恒温条件下的高温实验箱外部一段时间后,阻值逐步增大至882.65mΩ,终究发生开路误差。再从125℃的恒温条件冷却至室温后,误差搜集上的阻值为395.41mΩ。

  2。1。2误差定位

  对误差搜集施加一个巨细为0。4A的直流恒定电流,凭证焦耳定律Q=I2*R*t可知,阻值偏大的区域发烧量也越大。应用红外热成像仪对误差搜集阻止发烧量探测,凭证PCBA上发烧量崎岖的漫衍情形,来定位出阻值偏大的点,剖析效果以下图2所示:

  从上图2中可知,随着恒电流通电时间越长,误差搜集上焊接点A处发烧量最大,表不雅温度最高,而且随通电时间延伸,热量逐步上升,并疏散至全板,诠释A点处阻值偏大,且有能够是招致误差搜集电阻值不稳固的主要缘由。

  2.1.3切片剖析

  经由历程微切片法对A点职位阻止剖析,经离子研磨抛光处置赏罚后,应用扫描电镜SEM对其金相不雅察,剖析效果以下图3所示:

  经由历程上述切片图3可以显着的不雅察到,A点盲孔底部存在微裂痕,裂痕发生在化学沉铜层界面,微裂痕的存在招致盲孔与底部的机械埋孔之直接触不良。当PCBA在高温下受热时,基材缩短,使得裂纹逐步扩大,从而招致电阻值逐步增大,直至开路的情形。激光盲孔的制造流程为:激光钻孔→等离子→化学洗濯→AOI扫描→沉铜→电镀填孔,盲孔底部的裂痕发生在沉铜层与外部机械埋孔的团结界面。

  2.1.4机械拔孔实验及盲孔底部不雅察

  将盲孔中的孔铜直接拉拔出来,应用扫描电镜不雅察盲孔底部和孔铜底部的情形,剖析效果以下图4所示:

三分彩   由图4中对盲孔孔铜底部的SEM不雅察可知,拔孔历程所形成的断裂界面为盲孔孔铜与内层铜的团结界面,这诠释盲孔的孔铜与内层铜之间结协力较弱。此外,盲孔底部的化学沉铜层外面存在有大量针孔,招致盲孔孔铜与内层铜面之间的有用团结面积减小,影响结协力。是以,在前期的热处置赏罚历程当中,PCB基材受热缩短发生内应力,而盲孔孔铜与内层铜面的结协力较弱,盲孔被拉扯招致泛起裂痕的掉效情形。

  2.1.5小结

  激光盲孔与内层铜之间发生裂纹的缘由主若是由于孔底化铜层存在针孔弱点,招致盲孔孔铜和内层铜团结强度削弱,不克不及反抗一再回流高温所带来的攻击,从而形成盲孔孔铜与内层铜之间被拉裂。

  2.2孔底余胶招致盲孔底部裂纹

  盲孔在制备历程当中需经由激光钻孔、等离子等要害处置赏罚历程,其中激光钻孔的主要作用是将盲孔内的树脂烧蚀,但在此历程当中能够由于激光钻孔能量缺乏或树脂的返群集作用,盲孔底部有大批的树脂残留,在后续的等离子除胶或化学除胶处置赏罚历程当中,处置赏罚不充实,会招致盲孔底部基铜上缺乏胶,形成盲孔与内层铜层之间结协力缺乏。

  2.2.1切片剖析

  对激光盲孔职位阻止切片剖析,剖析效果如图5所示,可见盲孔底部存在裂痕。

  2.2.2盲孔底部门析

  将盲孔拉拔出来,对其底部进一步剖析,发现存在玄色的物质,类似树脂胶渣,如图6。对玄色物质阻止元素剖析,其含有C、O、Si、Ca和Br元素,为树脂因素。是以,盲孔底部存在树脂胶渣,招致盲孔与基铜的结协力较弱,在前期的热处置赏罚历程当中,基材受热发生缩短,盲孔被拉扯从而泛起底部裂纹的情形。

  2。2。3小结

  在电镀填孔流程前,盲孔底部存在有大批余胶,招致盲孔孔铜与底部铜面之间的结协力较弱,在前期的热处置赏罚历程当中,基材受热发生缩短,盲孔孔铜与底部铜面的结协力较弱,盲孔被拉扯招致泛起裂痕

  3结论

  (1)HDI板激光盲孔可靠性掉效的情形常体现为线路搜集中阻值不稳固或导通不良,且阻值受温变的影响较大,是以,在老例的电测试工序,很难阻止有用检测和阻挡;

  (2)激光盲孔底部化铜针孔弱点或孔底余胶等品行不良均会形成盲孔底部发生裂纹开路,招致产物泛起可靠性掉效。

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