PCB板SMT后通孔失效？這份晶界缺陷避坑攻略請收好

發布時間： 2025-08-21 00:00

分享至：

PCB板SMT后通孔失效

我們收到某批次PCB板在SMT加工后，出現了通孔阻值變大的現象。5片NG樣品（含標記NG孔位）及5片PCB光板進行失效分析查明其失效原因。接下來將詳細解析這一失效案例的分析過程，幫助大家理解背后的技術原因。

1.外觀檢查&電性能檢查

外觀檢查顯示NG樣品和PCB光板表面未發現明顯異常。

阻值測試發現NG通孔確實存在阻值變大甚至開路的現象；PCB光板中，相同位置的過孔阻值表現為正常。

外觀檢查&電性能檢查

2.無損檢測

對通孔進行透視觀察，并與PCB光板通孔進行對比發現：NG樣品NG通孔未發現孔銅缺失、斷裂等明顯異常現象。

無損檢測

3.切片分析

NG樣品：所有通孔孔銅均存在開裂，且孔銅的晶粒明顯存在異常，且晶粒之間存在晶格缺陷。

PCB光板：PCB光板樣品通孔孔銅良好，且孔銅晶粒成型正常。

綜上可知，導致NG樣品通孔阻值變大的直接原因為：通孔孔銅存在開裂異常。

除NG通孔外，NG樣品中其他位置通孔孔銅亦存在斷裂現象，該通孔孔銅斷裂應與孔銅晶粒組織異常相關。

切片分析

4.SEM+EDS

NG通孔：NG通孔孔銅的銅厚約為26.0~31.4μm，晶界缺陷嚴重，開裂位置表現為沿晶界開裂。

OK通孔：OK通孔孔銅的銅厚約為20.8~27.2μm，通孔孔銅晶粒良好。

綜上可知，NG樣品通孔表現為沿晶界開裂，晶界缺陷嚴重。NG通孔相比OK通孔，其抗拉強度和延展性嚴重降低，致使在焊接組裝過程中，孔銅受應力發生開裂。

SEM+EDS

5.熱應力分析

為確認PCB光板的耐熱沖擊能力是否符合要求，參考IPC-TM-650 2.4.13.1 層壓板熱應力測試方法，對PCB光板樣品進行熱應力測試，測試后發現PCB光板樣品表面未發現明顯異常且熱應力測試后通孔良好，未發現孔銅斷裂現象，且孔銅晶粒成型良好。

綜上可知，該批次的PCB光板耐熱性良好。

熱應力分析

6.熱性能分析

為確認樣品NG是否與板材本身的熱膨脹系數過大有關，對NG樣品、PCB光板分別進行Z軸膨脹系數Z-CTE測試，結果如下所示：

Z軸膨脹系數Z-CTE：在NG樣品和PCB光板樣品相同位置取測試樣品，參考IPC TM-650 2.4.24C玻璃化轉變溫度和Z軸膨脹（TMA法）測量其Z-CTE。

對比NG樣品與PCB光板的Z-CTE，發現兩樣品的Tg前以及Tg后的Z-CTE都相差不大，故樣品失效應與板材本身的膨脹系數無關。

熱性能分析

圖11.Z軸線性膨脹系數測試結果曲線圖片

7.分析與總結

分析：PCB板在SMT后出現通孔阻值變大。電性能檢測確認失效通孔阻值異常甚至開路，但外觀和X-Ray檢查未發現明顯異常。

切片分析揭示：失效樣品（包括失效孔及其他孔）均存在孔銅開裂，且晶粒異常（晶界間隙大、缺陷嚴重），導致抗拉強度與延展性不足，受SMT熱應力易開裂。相比之下，PCB光板孔銅結構良好、晶粒正常，熱應力測試后也無開裂。兩板材的Z軸熱膨脹系數（Z-CTE）相近，排除基材膨脹影響。

綜上，孔銅開裂失效的根本原因在于電鍍工藝異常導致的晶粒組織缺陷。

總結：導致NG樣品通孔阻值變大的直接原因為：通孔孔銅存在開裂現象。導致孔銅開裂的根本原因為：通孔孔銅的電鍍銅工藝存在問題，致使銅晶粒異常，導致孔銅的抗拉強度和延伸能力嚴重不足，在焊接組裝受熱過程中，孔銅易受應力發生開裂。

上一條：警惕！這個隱蔽的EOS過電壓機制，可能正在摧毀你的產品

下一條：符合IPC標準仍失效？90%工廠都忽視的OSP膜厚耐受漏洞

相關案例

CPU焊點異常脫落？小心“枕頭效應”這個隱形殺手!

如果你發現BGA封裝的CPU焊點在輕微機械應力下發生脫落，尤其在振動或溫度循環后大面積失效，而電氣測試卻能正常通過——那么你很可能遇到了典型的"枕頭效應"（Head-in-Pillow, HIP）。

鍍層完好，內部卻"生銹"？這款五金件的失效真相，90%的人都猜錯了！

一款材質為冷軋鋼、表面鍍底銅的鉸鏈，在使用2-3個月后出現了生銹現象，生銹位置呈紅褐色，明顯是鐵基發生了腐蝕。

殘余應力如何引發塑料開裂？一文讀懂失效機理及應對策略

車輛在正常行駛數千至一萬公里后，后門氛圍燈外殼側邊出現肉眼可見的裂紋，且裂紋位置高度一致，均集中在側邊同一區域。

波簧斷裂位置驚人一致，拆開電鏡一看，層狀斷口里全是“料”！

某批次65Mn波簧用了一段時間后，出現了批量斷裂。失效件有個明顯的共同點：斷裂位置高度一致，全部集中在與軸承接觸的磨損區域。從受力來看，波簧受壓時，接觸面承受壓應力，背面（非接觸面）則承受拉應力——而裂紋恰恰是從受拉應力的背面開始萌生的，這是典型的疲勞斷裂特征。

涂層開裂只是表象？問題出在你看不見的分子層！

以車鑰匙外殼為例：基材選用高強度聚碳酸酯（PC），中間復合聚酯（PET）夾層，表層包覆聚氨酯（PU）涂層。這套多層復合體系，理論上足以應對日常使用場景。然而，這套“馬甲”卻在服役中意外翻車——涂層出現大面積分層開裂。失效區域還觀察到疑似高溫熔融后重新凝固的堆積物；拆開按鍵組件后，密閉的按鍵倉內壁竟附著一層淺紅色結晶，倉內金屬螺絲也出現了不同程度的銹蝕。

連氮氣都“救”不了的器件立碑虛焊，工程師該如何應對？

回流焊升溫熔錫階段，若元件兩端錫膏熔融節奏不一致：一端焊錫率先融化潤濕、產生表面張力，另一端焊盤仍未充分熔錫浸潤，單側張力便會將器件一端掀起，外觀形似墓碑，行業俗稱 “立碑”。