| PCB層間異物，有多可怕
某車載視頻成像系統，經過約1年的使用時間后出現視頻信號輸出故障，導致系統的顯示器上無圖像顯示。
1 背景
經過對視頻網絡系統逐步排查發(fā)現，該車載應用的PCBA板上一個通孔阻值不穩(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 失效現象確認
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，結果如圖2所示：
如圖2所示，不良孔的孔環(huán)已經嚴重起翹；在孔環(huán)與線路相連的一側，可以看到孔壁的銅層與線路在孔口處已明顯折斷。在PCB板的內部，通孔周圍出現了明顯的分層顯現象，結合該板的疊層結構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的分層導致孔環(huán)翹起，以及孔壁銅層與線路之間出現裂紋，從而造成阻值不穩(wěn)定的現象。
2.2 分層起爆點確認
對于PCB分層問題，第一步是要確認起爆點。使用自動取樣機從分層位置取1個15*15mm的樣片，使用物理方式將該樣片沿分層界面剝開，結果如圖3所示：
如圖3所示，起泡位置的兩側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層壓制程的預疊過程中便已掉落到PP片上。
3 異物來源排查
3.1 異物的表面微觀形貌與元素組成分析
使用SEM&EDS對樣品分層界面上的異物進行微觀形貌觀察與元素分析，結果如下圖4所示：
由上圖4可知，異物主要由粗細均勻的“纖維狀”細絲組成，并且從成分相上來看，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 異物來源驗證
在PCB層壓制程的預疊過程中，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比分析，結果如圖5所示：
從圖5可知，相對于新聞紙而言，牛皮紙表面的纖維粗細更為均勻，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，推斷不良板內部的異物為牛皮紙。
4 分析結論
PCB內層層壓雜物是導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)定甚至是開路等現象，導致視頻系統功能失效。
附：《PCB失效分析技術》書籍簡介（點此跳轉）
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