PCB板SMT后通孔失效？这份晶界缺陷避坑攻略请收好

发布时间： 2025-08-21 00:00

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PCB板SMT后通孔失效

我们收到某批次PCB板在SMT加工后，出现了通孔阻值变大的现象。5片NG样品（含标记NG孔位）及5片PCB光板进行失效分析查明其失效原因。接下来将详细解析这一失效案例的分析过程，帮助大家理解背后的技术原因。

1.外观检查&电性能检查

外观检查显示NG样品和PCB光板表面未发现明显异常。

阻值测试发现NG通孔确实存在阻值变大甚至开路的现象；PCB光板中，相同位置的过孔阻值表现为正常。

外观检查&电性能检查

2.无损检测

对通孔进行透视观察，并与PCB光板通孔进行对比发现：NG样品NG通孔未发现孔铜缺失、断裂等明显异常现象。

无损检测

3.切片分析

NG样品：所有通孔孔铜均存在开裂，且孔铜的晶粒明显存在异常，且晶粒之间存在晶格缺陷。

PCB光板：PCB光板样品通孔孔铜良好，且孔铜晶粒成型正常。

综上可知，导致NG样品通孔阻值变大的直接原因为：通孔孔铜存在开裂异常。

除NG通孔外，NG样品中其他位置通孔孔铜亦存在断裂现象，该通孔孔铜断裂应与孔铜晶粒组织异常相关。

切片分析

4.SEM+EDS

NG通孔：NG通孔孔铜的铜厚约为26.0~31.4μm，晶界缺陷严重，开裂位置表现为沿晶界开裂。

OK通孔：OK通孔孔铜的铜厚约为20.8~27.2μm，通孔孔铜晶粒良好。

综上可知，NG样品通孔表现为沿晶界开裂，晶界缺陷严重。NG通孔相比OK通孔，其抗拉强度和延展性严重降低，致使在焊接组装过程中，孔铜受应力发生开裂。

SEM+EDS

5.热应力分析

为确认PCB光板的耐热冲击能力是否符合要求，参考IPC-TM-650 2.4.13.1 层压板热应力测试方法，对PCB光板样品进行热应力测试，测试后发现PCB光板样品表面未发现明显异常且热应力测试后通孔良好，未发现孔铜断裂现象，且孔铜晶粒成型良好。

综上可知，该批次的PCB光板耐热性良好。

热应力分析

6.热性能分析

为确认样品NG是否与板材本身的热膨胀系数过大有关，对NG样品、PCB光板分别进行Z轴膨胀系数Z-CTE测试，结果如下所示：

Z轴膨胀系数Z-CTE：在NG样品和PCB光板样品相同位置取测试样品，参考IPC TM-650 2.4.24C玻璃化转变温度和Z轴膨胀（TMA法）测量其Z-CTE。

对比NG样品与PCB光板的Z-CTE，发现两样品的Tg前以及Tg后的Z-CTE都相差不大，故样品失效应与板材本身的膨胀系数无关。

热性能分析

图11.Z轴线性膨胀系数测试结果曲线图片

7.分析与总结

分析：PCB板在SMT后出现通孔阻值变大。电性能检测确认失效通孔阻值异常甚至开路，但外观和X-Ray检查未发现明显异常。

切片分析揭示：失效样品（包括失效孔及其他孔）均存在孔铜开裂，且晶粒异常（晶界间隙大、缺陷严重），导致抗拉强度与延展性不足，受SMT热应力易开裂。相比之下，PCB光板孔铜结构良好、晶粒正常，热应力测试后也无开裂。两板材的Z轴热膨胀系数（Z-CTE）相近，排除基材膨胀影响。

综上，孔铜开裂失效的根本原因在于电镀工艺异常导致的晶粒组织缺陷。

总结：导致NG样品通孔阻值变大的直接原因为：通孔孔铜存在开裂现象。导致孔铜开裂的根本原因为：通孔孔铜的电镀铜工艺存在问题，致使铜晶粒异常，导致孔铜的抗拉强度和延伸能力严重不足，在焊接组装受热过程中，孔铜易受应力发生开裂。

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