PCB微短路失效深度分析：华南检测技术案例研究

一、PCB微短路失效分析案例背景

在电子制造领域，PCB板的可靠性至关重要。广东省华南检测技术有限公司接到PCB微短路失效分析，其产品中的PCB微短路导致灯具无法正常亮起。客户指出，R4电阻开路，而芯片Pin6与Pin9之间存在短路现象。这一挑战要求我们深入分析微短路的原因，并提供有效的解决方案。

二、PCB微短路失效分析过程

外观检查

首先，我们在微光显微镜下对NG（不合格）和OK（合格）样品进行了外观检查。结果显示，两者在外观上均无明显异常，这表明问题可能隐藏在PCB板的内部结构中。

电性能测试

通过电性能测试，我们发现NG样品中R4电阻确实开路，而Q6晶体管的漏极与栅极之间存在低阻抗，表明存在短路。进一步测试发现，芯片U1的Pin6与Pin9之间也存在短路现象。这一发现排除了元件故障的可能性，将问题指向了PCB板本身。

X-ray分析

为了进一步确认问题，我们对相关电路进行了X-ray检查。结果显示，NG和OK样品在外观上均无明显异常，这意味着问题可能与PCB板的内部结构或材料有关。

现象复现

通过现象复现，我们确认了不良品上除了R4，U1和T1，D4之间线路与R8，ZD1之间的内层线路之间的漏电以外没有其他故障。这两层线路之间的漏电正是引发R4开路和U1击穿的根本原因。

切片分析

为了深入分析，我们对NG样品进行了切片分析。发现表层铜膜下面有变色黑点且有熔铜残留，下面对应区域有黑色小孔且小孔边缘也有残留高含量铜的异常杂质。这一发现指向了CAF（导电阳极丝）现象，这是PCB微短路的常见原因。

1. 表层铜膜剥层检查

在这一步骤中，我们对NG样品的表层铜膜进行了剥层检查。使用精密工具小心地撕开铜膜，以便观察铜膜下方的情况。我们发现在铜膜下面存在变色黑点和熔铜残留，这表明可能存在局部过热或电化学反应。此外，对应区域有一个黑色小孔，小孔边缘也有高含量铜的异常杂质残留。通过成分分析，我们发现环氧树脂中含有C、O、Si、N、Br、Ca、Cu等元素，这些元素的异常分布可能与CAF现象有关。

2. 铜膜下面的击穿区域切片分析

进一步的切片分析集中在铜膜下面的击穿区域。我们对不同切片深度的黑色异物分布和小孔形貌进行了观察，发现有黑色异物沿玻纤管迁移扩散。这一现象表明放电现象可能在距离表层铜膜约50μm的区域发生。异常位置的成分分析结果显示含有C、O、Si、K、Br、Ca等元素，这些元素的分布进一步证实了CAF现象的存在。

3. 水平切片

为了全面了解故障区域，我们对NG样品进行了从表面向下的水平切片。切片结果显示，在第一层与第二层铜膜交叉点之间存在裂痕和小孔。异常位置的成分分析结果显示含有C、O、Si、Na、Mg、Al、Ca、Br等元素。这些元素的分布和裂痕的存在表明，PCB板的绝缘材料可能因CAF现象而退化，导致铜膜间的绝缘性能下降。

开封分析

开封分析是对芯片进行物理开封，以检查芯片内部结构和可能的损坏。以下是开封分析的详细介绍：

1. 化学解封装光学显微镜检测

我们对NG芯片进行了化学解封装，然后使用光学显微镜进行检测。结果显示，芯片Pin6与Pin9（地）之间的短路是由于芯片承受过电压击穿所致。这一发现与我们之前的分析结果一致，即PCB板的内部漏电导致了芯片的损坏。相比之下，OK芯片在开封后未发现异常，进一步证实了问题的根源在于PCB板。

2. 异常放大图分析

通过对开封后的NG样品进行放大观察，我们能够更清晰地看到芯片内部的损坏情况。这些图像为我们提供了关于芯片损坏程度和性质的直观信息，有助于我们理解故障的严重性和可能的修复措施。

3. 对比分析

将NG样品与OK样品的开封结果进行对比，我们可以更准确地识别出导致微短路的具体原因。OK样品的开封结果显示芯片内部结构正常，没有短路现象，这进一步排除了元件本身的问题，确认了PCB板是故障的根源。

三、PCB微短路失效分析结果

综合以上分析，我们得出结论：不良品故障的发生与元器件无关，而是由PCB内部漏电产生。PCB漏电的原因是由于阳极导电丝在电场作用下沿着玻纤管生长和沉积，致使两层铜膜间的绝缘间距缩小，最终在高电压的作用下被击穿，导致PCB失效。

四、PCB微短路失效分析建议

针对此案例，我们提出以下建议：

加强PCB生产物料和流程管控：尽量使用不含或少含卤素的物料，减少污染。

增强PCB生产的可靠性品质监控：定期进行电性能测试和X-ray检查，确保PCB板的内部结构和材料符合标准。

采用耐CAF板材：评估并采用耐CAF能力更强的板材，以提高PCB板的可靠性。

五、广东省华南检测技术服务优势

广东省华南检测技术有限公司，作为您身边的失效分析专家，我们拥有业界先进的测试设备和专业的技术团队。我们的优势在于：

强大的可靠性测试标准解读能力：确保测试过程符合国际标准。

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广东省华南检测技术有限公司专注于失效分析、材料分析、成分分析、可靠性测试、配方分析等检测分析服务，拥有CMA和CNAS资质。公司坐落于东莞大岭山镇，邻近松山湖高新技术产业开发区，配备了行业内先进的测试设备和专业技术团队。华南检测技术有限公司的客户涵盖多个行业，包括半导体、电子元件、纳米材料、通信、新能源、汽车、航空航天、教育和科研等领域。