圖1 樣品外觀

1.1 初步分析

對于失效板漏電流超標情況,也就是PCB絕緣性能偏低的情況,該類絕緣電阻的問題一般需分兩方面考慮:

①內層絕緣電阻方面。影響該方面的因素有:板材的體電阻率及內層導體間距、PCB吸潮情況;

②外層絕緣電阻方面。影響該方面的因素有:板材的表電阻率及外層導體間距、阻焊介電能力。

1.2 絕緣電阻測試方法

圖2 測試點示意

經觀察,該板各點所在網絡均通過字符標示,所以實驗采用在相鄰兩網絡間加電的方式測試絕緣電阻。如,在上圖左側所示的“01”大金面相連孔環以及右側所示的“02”孔環兩端加電,以此測試“01”網絡與“02”網絡間的絕緣電阻。

測試均采用100V電壓,充電時間300s。

1.3 干燥前后的絕緣電阻分析

樣品接收后,進行了150℃、2h烘烤,除去水分后進行了“11”-“20”網絡的絕緣電阻測試,測試所得數據如表1所示:

表1 干燥后測試結果(單位:Ω)

測試結果如表1所示,在除去水分后測試各點均漏電流超標,因而排除PCB吸潮情況導致絕緣電阻下降的可能。

1.4 絕緣性較差位置定位分析

從外觀上分析,如下圖3所示該板有兩個位置存在絕緣性較差的風險,一個是左側的各個大焊盤區域,另一個是右側的孔列區域。針對這兩個位置的分析,將左側大焊盤以及與其相連孔環間的導線用小刀割斷(萬用表確認完全斷開),然后進行絕緣電阻測試,由于大焊盤與其相連孔環的斷開,此時測試結果即為右側的密集孔列區域的絕緣電阻,測試結果見表2(考慮到絕緣電阻測試結果的波動性,19-20位置引線并未處理,測試結果作為參照):

圖3 分析點示意

表2 割斷引線后絕緣電阻測試結果(單位:Ω)

如表2所示,將測試網絡與大焊盤間引線割斷后,絕緣電阻測試結果均沒有出現較大變化,各點均漏電流超標。由此可確定,絕緣性能較差部位為圖3所示的孔列區域。

1.5 孔間絕緣電阻影響因素分析

圖4 孔間絕緣電阻的組成

一般情況下,孔間絕緣電阻組成如圖4所示,由此孔間的絕緣電阻可視為阻焊面電阻、阻焊體電阻以及板材體電阻三者的并聯電阻(此時由于阻焊保護,板材面電阻未得到體現)。以上電阻值均由材料本身電阻率以及此時的導體間距決定。

1.6 孔列區域分析

對孔列區域進行取樣,并制作縱向切片,效果圖如下:

圖5 切片分析

如圖5所示,孔列區域孔的孔壁質量較好,明場下未能觀察到明顯的燈芯現象。另外,測得孔壁間距約780μm,而表層孔環間距約236μm。

1.7 孔壁間距影響分析

采用如圖6所示的串聯孔鏈結構試板進行不同孔壁間距孔陣列的絕緣電阻測試,絕緣電阻測試數據如表3所示:

圖6 試板外觀

表3 不同孔壁間距絕緣電阻測試數據

如表3所示,孔鏈的絕緣電阻隨著孔壁間距的減小而減小,當達到間距0.4mm以上時其漏電流值即可滿足要求。而失效板孔壁間距為0.78mm,因而判斷該板的絕緣性能差不是由于內層導體間距(即孔壁間距)過小導致。

1.8 驗證板與失效板比較

驗證板相關特征信息與失效板比較見表4:

表4 驗證板相關特征信息與失效板比較

如表4所示,對比驗證板與失效板,可發現主要的差異點在于阻焊開窗工藝。由于孔環的間距(236μm)較小受到該板制作時的阻焊橋工藝能力的限制,在一定開窗后出現了掉橋的情況。

1.9 無阻焊情況絕緣電阻組成分

圖7 無阻焊情況孔間絕緣電阻的組成

在無阻焊情況下,孔間絕緣電阻組成如圖7所示,由此孔間的絕緣電阻可視為板材面電阻以及板材體電阻兩者的并聯電阻(此時由于沒有阻焊保護,板材面電阻得到體現)。而一般情況下,板材的面電阻率小于阻焊的體電阻率以及面電阻率。由并聯電阻的一般規律可知,并聯電阻阻值更接近于各并聯電阻中阻值最小者。因而,在失去阻焊保護的情況下,板材面電阻參與并聯,孔間絕緣電阻下降。

1. 失效板經150℃烘烤2h干燥后,測試絕緣電阻,測試結果顯示均不滿足設計的漏電要求。因而排除板吸潮導致絕緣性能下降的可能;

2. 通過對比大焊盤與孔列間引線切斷前后絕緣電阻的測量,由于處理前后變化不大,因而判斷絕緣性能較差位置出現在孔列位置;

3. 針對孔列位置進行了以下排查:

①內層導體間距:經切片分析發現,孔列位置孔壁質量較好,未觀察到明顯燈芯現象。孔壁間距約0.78mm,通過相關等效實驗確認該間距下絕緣性能良好,且因而排除內層導體間距過小導致絕緣性下降的可能;

②外層導體間距:切片分析發現,失效板孔環間的阻焊橋多數已脫落,由于失去阻焊保護,阻值較低的板材面電阻參與絕緣電阻并聯而使得孔間的絕緣電阻下降,最終導致了漏電超標的情況。

1. 失效板制作時受到阻焊橋工藝能力的限制,孔環間阻焊橋脫落,孔環間基材裸露,最終導致該板絕緣性能較差,漏電超標;

2. 建議可通過放大孔環間距或者提高阻焊工藝能力來保證阻焊橋的制作,從而提高板的絕緣性能。