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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。
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。
图2 失效芯片ng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。
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%)
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。
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。
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%)
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%)
表4 ok焊点芯片端剥离界面表面深度成分结果(atomic%)
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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