印制板及其组件(PCB&PCBA)是电子产品的核心部件,PCB&PCBA的可靠性直接决定了电子产品的可靠性。为了保证和提高电子产品的质量和可靠性,对失效进行全面的理化分析,确认失效的内在机理,从而有针对性地提出改善措施。
电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象,分辨其失效模式和失效机理,确认最终的失效原因,提出改进设计和制造工艺的建议,防止失效的重复出现,提高元器件可靠性。
集成电路复杂度与性能要求的持续攀升,叠加设计、制造、封装及应用环节的潜在风险,导致短路、开路、漏电、烧毁、参数漂移等关键失效模式频发。这不仅造成昂贵的器件报废与系统宕机,更常引发设计方、代工厂、封测厂与终端用户间的责任争议,带来重大经济损失与信誉风险。
高分子材料性能要求持续提升,而客户对高要求产品及工艺的理解差异,导致断裂、开裂、腐蚀、变色等典型失效频发,常引发供应商与用户间的责任纠纷及重大经济损失。
金属构件服役环境日益苛刻,对材料性能和结构可靠性提出更高要求。然而,设计缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不当使用等因素,极易引发疲劳断裂、应力腐蚀开裂、氢脆、蠕变、磨损、过载变形等典型失效。
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三次回流焊没事,PCB返修却鼓包异常?

发布时间: 2025-06-19 00:00
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铝基板作为一种具备优异散热性能的金属基覆铜板,在LED照明产品中应用广泛。其典型结构由三层组成:电路层(铜箔)、绝缘层以及金属基层。提高铝基板可靠性,可保障产品质量、降低成本、提升品牌形象,对电子行业发展和用户安全意义重大。


三次回流焊没事,PCB返修却鼓包异常?


然而,近期在生产过程中发现,某批次铝基板在经过三次回流焊后虽无异常,但在返修阶段却出现了局部鼓包现象。本文将详细阐述这一问题的分析过程,并提出相应的改善措施。


1.外观分析

NG样品多个位置发现鼓包异常现象,鼓包异常主要发生在LED透镜固定点周围。

外观分析

2.切片分析

2.1 金相观察

不良样品NG1、NG2截面:鼓包分层均发生在铝基板与绝缘层之间。

正常样品OK1截面:绝缘层与铝基板之间结合未见明显异常。

切片分析-金相观察

切片分析-金相观察

2.2 SEM+EDS分析

NG1截面分析显示:鼓包分层发生在铝基板阳极氧化层与绝缘层之间,分离界面未见异物存在,NG2失效现象与NG1一致。

OK1截面分析显示:基板结构为铝基板+铝基板阳极氧化层+绝缘层+铜层+白油层;各层界面结构良好,未见明显异常。

切片分析-SEM+EDS分析

切片分析-SEM+EDS分析

3.剥离分析

1) NG鼓包分层位置剥离后,剥离两侧脱落界面完整,铝基板侧几乎无绝缘层残留,说明绝缘层与铝基板结合存在异常。经EDS分析,铝基板侧界面含Al、O、C、S元素,绝缘层侧界面含有C、Al、O 元素,未发现异常元素存在,初步排除界面污染对分层的影响。

2) OK1正常位置剥离绝缘层后铝基板界面残留大量的绝缘层材料,说明绝缘层与铝基板结合良好;经EDS分析,铝基板侧界面含Al、O、C、S元素。


剥离分析

剥离分析

4.红外光谱分析

不良品其他批次&不良品NG批次的绝缘层成分均为双酚A型环氧树脂,且固化程度高,两个批次间固化度无明显差异。

红外光谱分析

5.热应力测试

未烘烤样品:经过三次漂锡试验后,不良品NG批次PCB出现异常鼓包,现象与不良失效品一致,切片显示鼓包分层发生在绝缘层与铝基板之间;而不良品其他批次未见鼓包等明显异常,切片显示绝缘层与铝基板之间结合未见异常。

烘烤后样品:经过三次漂锡试验后,不良品NG批次和不良品其他批次样品均未见鼓包等明显异常,且切片显示绝缘层与铝基板之间结合未见异常。

综上所述,光板不良品NG批次出现鼓包异常的原因与PCB受潮直接相关。

热应力测试

热应力测试

热应力测试

6.讨论与分析

通常影响绝缘层与铝基板之间界面结合强度的因素有以下几点:

①分层界面存在污染;

②PCB受潮;

③绝缘层固化不完全。


通过剥离分析,分层界面未发现异常元素存在,故排除界面存在污染;热应力分析结果,证明PCB鼓包与板材受潮直接相关;红外光谱分析结果,说明绝缘层固化良好;故不良品出现鼓包异常的原因与PCB受潮直接相关。

PCB吸潮后容易鼓包分层的原因推测为:PCB受潮后,绝缘层吸收水汽膨胀,弱化绝缘层与铝基板之间界面结合状态,返修高温时,内应力增加,最终导致界面脱开而出现鼓包分层异常。


综上所述,铝基板返修过程出现局部鼓包异常的原因与PCB受潮直接相关。

建议:返修前进行预烘烤处理。



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