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PCB板中芯片焊点开路失效分析

2024-02-22  浏览量:92

 

PCB板中芯片焊点开路失效分析

 

引言

 

某PCBA在组装完成后测试存在功能异常,经初步定位,为板上失效芯片的部分焊点发生开路不良,且已定位到具体的焊点位置,现进行失效分析,查找失效原因。

 

测试分析

 

1 外观检查

 

对NG PCB板上失效芯片进行外观检查,未发现失效芯片表面有明显异常现象。

 

NG PCB板上失效芯片焊点X-ray图片

图1 NG PCB板上失效芯片焊点X-ray图片

 

2 切片分析

 

对NG PCB板上失效芯片焊点进行切片分析,如图2所示,失效焊点成型良好,失效焊盘埋孔铜层与底部铜层界面疑似存在开裂失效,且OK焊点亦存在相同的失效现象,如图3所示。

 

失效芯片NG焊点切片金相图片

图2 失效芯片NG焊点切片金相图片

 

失效芯片OK焊点切片金相图片

图3 失效芯片OK焊点切片金相图片

 

对NG焊点和OK焊点疑似开裂位置进行放大观察,确认埋孔铜层与底部铜层界面存在开裂现象,且在开裂界面位置存在少量异物,成分分析结果显示,异物的主要成为为C、O、Mg、Al、Br等杂质元素。

 

失效芯片NG焊点切片SEM图片

图4 失效芯片NG焊点切片SEM图片

 

表1 失效芯片NG焊点切片EDS结果(wt%)

失效芯片NG焊点切片EDS结果

 

3 机械剥离后表面分析

 

对NG PCB板上失效芯片失效位置的分离界面进行表面分析,发现失效焊点和大部分正常焊点的焊盘被拔起,且在焊盘埋孔铜层和底部走线铜层界面发生开裂,与切片结果相对应。

 

NG PCB板机械剥离后外观图片

图5 NG PCB板机械剥离后外观图片

 

对分离界面进行表面观察,失效焊点PCB端和芯片端分离界面均存在少量异物,通过成分分析发现,异物主要成分为C、O、Al、Si、S、Br、K、Ca、Fe等异常元素,对比PCB基材的成分,异物主要来源应来自PCB基材。另外,部分OK焊点分离界面也存在少量异物。

 

NG焊点芯片端剥离界面SEM图片

图6 NG焊点芯片端剥离界面SEM图片

 

表2 NG焊点芯片端剥离界面EDS结果(wt%)

NG焊点芯片端剥离界面EDS结果

 

OK焊点芯片端剥离界面SEM图片

图7 OK焊点芯片端剥离界面SEM图片

 

4 AES分析

 

对NG PCB板中机械剥离后的界面进一步进行表层深度成分分析,发现 NG焊点和OK焊点的焊盘埋孔铜层分别在表面到25nm位置处和20nm位置处,C、N、O含量明显偏高,且存在异常的S元素。

 

表3 NG焊点芯片端剥离界面深度成分结果(Atomic%)

NG焊点芯片端剥离界面深度成分结果

 

表4 OK焊点芯片端剥离界面表面深度成分结果(Atomic%)

OK焊点芯片端剥离界面表面深度成分结果

 

结论

 

导致失效PCB板中芯片焊点开路的直接原因为:与焊盘相连的埋孔铜层和底部走线铜层之间界面发生开裂。

其根本原因应为:埋孔在电镀铜前清洗不干净,在该界面处存在污染,致使两界面结合强度弱,在后续的组装受热过程中,该界面发生开裂失效。

 

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