| PCB层间异物，有多可怕

某车载视频成像系统，经过约1年的使用时间后出现视频信号输出故障，导致系统的显示器上无图像显示。

1 背景

经过对视频网络系统逐步排查发现，该车载应用的PCBA板上一个通孔阻值不稳定。除去该通孔孔口的阻焊后，利用立体显微镜可观察到该处孔环存在明显翘起。

2 切片分析

2.1 失效现象确认

将失效的通孔从样品上切下并制作成垂直切片，研磨至失效通孔（A孔）的中间，使用显微镜观察其垂直截面，结果如图2所示：

如图2所示，不良孔的孔环已经严重起翘；在孔环与线路相连的一侧，可以看到孔壁的铜层与线路在孔口处已明显折断。在PCB板的内部，通孔周围出现了明显的分层显现象，结合该板的叠层结构与金相切片观察可以判断分层主要发生L3层与L4层中间的两张PP片之间。PCB的分层导致孔环翘起，以及孔壁铜层与线路之间出现裂纹，从而造成阻值不稳定的现象。

2.2 分层起爆点确认

对于PCB分层问题，第一步是要确认起爆点。使用自动取样机从分层位置取1个15*15mm的样片，使用物理方式将该样片沿分层界面剥开，结果如图3所示：

如图3所示，起泡位置的两侧界面上均存在焦黄色异物，而分层则发生两张PP片之间，由此可推断异物在PCB层压制程的预叠过程中便已掉落到PP片上。

3 异物来源排查

3.1 异物的表面微观形貌与元素组成分析

使用SEM&EDS对样品分层界面上的异物进行微观形貌观察与元素分析，结果如下图4所示：

由上图4可知，异物主要由粗细均匀的“纤维状”细丝组成，并且从成分相上来看，其与玻璃纤维布明显不同。异物表面的主要含有C、O、Cu、S、Br等元素。

3.2 异物来源验证

在PCB层压制程的预叠过程中，微观上为纤维状的物料主要为牛皮纸、新闻纸等，因此推断该异物可能为新闻纸或牛皮纸，将牛皮纸和新闻纸的表面微观形貌和组成元素做对比分析，结果如图5所示：

从图5可知，相对于新闻纸而言，牛皮纸表面的纤维粗细更为均匀，而且填料含量较少。牛皮纸主要包含C、O、S、Cu、Ca等元素，与不良板分层界面的异物具有相似的形貌和元素组成；而新闻纸主要包含C、O、Si、S、Cu、Ca等元素。因此，推断不良板内部的异物为牛皮纸。

4  分析结论

PCB内层层压杂物是导致其分层的主要原因，分层后基材急剧膨胀使孔环受到向外的应力作用而发生翘起和弯折，造成失效孔两端的电阻值不稳定甚至是开路等现象，导致视频系统功能失效。

附：《PCB失效分析技术》书籍简介（点此跳转）

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