裂纹产生的机理:由于热胀冷缩原理,PCB板在回流焊和波峰焊时受高温膨胀,由于PCB板材的选择与表面处理工艺不匹配,板材便会给孔环一个向上的应力,将孔环向上顶起,造成孔环发生向两边翘起的形变,导致孔环出现裂纹。
改善方案:①更换CTE更小的板材;②更换表面处理工艺。
③ PTH孔电化学腐蚀失效
2017年,某型号的8层PCB板,客户反馈该整机产品在海面及沿海地区使用3年后,出现视频信号不通的现象,在信号异常网络的PTH孔孔口位置有黑色异物残留 ,需查找根因,定位失效点。
对异物覆盖的PTH孔进行分析发现,塞孔的孔口位置处,阻焊与孔铜之间有明显裂缝,且裂缝位置处的孔铜已被腐蚀,部分孔铜缺失。
同时,对比PCB上无异物覆盖的正常PTH孔,发现正常孔内阻焊与孔壁结合良好,无裂缝,孔铜未被腐蚀,信号导通良好。
根据研究表明,在沿海高盐、高湿的环境中,物体表面会形成薄薄的一层水膜,且当相对湿度在65%-80%的空气中,物体上的水膜厚度为0.001~0.1μm,在PCB带电工作时,水膜与孔铜等共同构成了电解槽,发生电化学反应,最终生成黑色腐蚀物,如下图:
结论:当阻焊塞孔不饱满或阻焊塞孔有裂纹时,未被阻焊完好覆盖的PTH孔孔铜会形成电解池,发生电化学反应,孔铜被腐蚀,对PCB可靠性将带来严重的风险。
改善方案:提升塞孔的饱满度,提高塞孔的质量。