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PCB微短路失效深度分析：華南檢測技術案例研究
發布時間：2024-12-23 點擊次數：9272
一、PCB微短路失效分析案例背景
在電子制造領域，PCB板的可靠性至關重要。廣東省華南檢測技術有限公司接到PCB微短路失效分析，其產品中的PCB微短路導致燈具無法正常亮起。客戶指出，R4電阻開路，而芯片Pin6與Pin9之間存在短路現象。這一挑戰要求我們深入分析微短路的原因，并提供有效的解決方案。
二、PCB微短路失效分析過程
外觀檢查
首先，我們在微光顯微鏡下對NG（不合格）和OK（合格）樣品進行了外觀檢查。結果顯示，兩者在外觀上均無明顯異常，這表明問題可能隱藏在PCB板的內部結構中。
電性能測試
通過電性能測試，我們發現NG樣品中R4電阻確實開路，而Q6晶體管的漏極與柵極之間存在低阻抗，表明存在短路。進一步測試發現，芯片U1的Pin6與Pin9之間也存在短路現象。這一發現排除了元件故障的可能性，將問題指向了PCB板本身。
X-ray分析
為了進一步確認問題，我們對相關電路進行了X-ray檢查。結果顯示，NG和OK樣品在外觀上均無明顯異常，這意味著問題可能與PCB板的內部結構或材料有關。
現象復現
通過現象復現，我們確認了不良品上除了R4，U1和T1，D4之間線路與R8，ZD1之間的內層線路之間的漏電以外沒有其他故障。這兩層線路之間的漏電正是引發R4開路和U1擊穿的根本原因。
切片分析
為了深入分析，我們對NG樣品進行了切片分析。發現表層銅膜下面有變色黑點且有熔銅殘留，下面對應區域有黑色小孔且小孔邊緣也有殘留高含量銅的異常雜質。這一發現指向了CAF（導電陽極絲）現象，這是PCB微短路的常見原因。
1. 表層銅膜剝層檢查
在這一步驟中，我們對NG樣品的表層銅膜進行了剝層檢查。使用精密工具小心地撕開銅膜，以便觀察銅膜下方的情況。我們發現在銅膜下面存在變色黑點和熔銅殘留，這表明可能存在局部過熱或電化學反應。此外，對應區域有一個黑色小孔，小孔邊緣也有高含量銅的異常雜質殘留。通過成分分析，我們發現環氧樹脂中含有C、O、Si、N、Br、Ca、Cu等元素，這些元素的異常分布可能與CAF現象有關。
2. 銅膜下面的擊穿區域切片分析
進一步的切片分析集中在銅膜下面的擊穿區域。我們對不同切片深度的黑色異物分布和小孔形貌進行了觀察，發現有黑色異物沿玻纖管遷移擴散。這一現象表明放電現象可能在距離表層銅膜約50μm的區域發生。異常位置的成分分析結果顯示含有C、O、Si、K、Br、Ca等元素，這些元素的分布進一步證實了CAF現象的存在。
3. 水平切片
為了全面了解故障區域，我們對NG樣品進行了從表面向下的水平切片。切片結果顯示，在第一層與第二層銅膜交叉點之間存在裂痕和小孔。異常位置的成分分析結果顯示含有C、O、Si、Na、Mg、Al、Ca、Br等元素。這些元素的分布和裂痕的存在表明，PCB板的絕緣材料可能因CAF現象而退化，導致銅膜間的絕緣性能下降。
開封分析
開封分析是對芯片進行物理開封，以檢查芯片內部結構和可能的損壞。以下是開封分析的詳細介紹：
1. 化學解封裝光學顯微鏡檢測
我們對NG芯片進行了化學解封裝，然后使用光學顯微鏡進行檢測。結果顯示，芯片Pin6與Pin9（地）之間的短路是由于芯片承受過電壓擊穿所致。這一發現與我們之前的分析結果一致，即PCB板的內部漏電導致了芯片的損壞。相比之下，OK芯片在開封后未發現異常，進一步證實了問題的根源在于PCB板。
2. 異常放大圖分析
通過對開封后的NG樣品進行放大觀察，我們能夠更清晰地看到芯片內部的損壞情況。這些圖像為我們提供了關于芯片損壞程度和性質的直觀信息，有助于我們理解故障的嚴重性和可能的修復措施。
3. 對比分析
將NG樣品與OK樣品的開封結果進行對比，我們可以更準確地識別出導致微短路的具體原因。OK樣品的開封結果顯示芯片內部結構正常，沒有短路現象，這進一步排除了元件本身的問題，確認了PCB板是故障的根源。
三、PCB微短路失效分析結果
綜合以上分析，我們得出結論：不良品故障的發生與元器件無關，而是由PCB內部漏電產生。PCB漏電的原因是由于陽極導電絲在電場作用下沿著玻纖管生長和沉積，致使兩層銅膜間的絕緣間距縮小，最終在高電壓的作用下被擊穿，導致PCB失效。
四、PCB微短路失效分析建議
針對此案例，我們提出以下建議：
加強PCB生產物料和流程管控：盡量使用不含或少含鹵素的物料，減少污染。
增強PCB生產的可靠性品質監控：定期進行電性能測試和X-ray檢查，確保PCB板的內部結構和材料符合標準。
采用耐CAF板材：評估并采用耐CAF能力更強的板材，以提高PCB板的可靠性。
五、廣東省華南檢測技術服務優勢
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廣東省華南檢測技術有限公司專注于失效分析、材料分析、成分分析、可靠性測試、配方分析等檢測分析服務，擁有CMA和CNAS資質。公司坐落于東莞大嶺山鎮，鄰近松山湖高新技術產業開發區，配備了行業內先進的測試設備和專業技術團隊。華南檢測技術有限公司的客戶涵蓋多個行業，包括半導體、電子元件、納米材料、通信、新能源、汽車、航空航天、教育和科研等領域。
