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一例PCB短路原因分析案例分享

编辑: pcb 2018-06-04


GJB 7548-2012《挠性印制板通用规范》要求:绝缘测试时,相邻导体间的绝缘电阻应大于100 MΩ”,可进行如下定义:绝缘不良指绝缘电阻值大于100 Ω而小于100 MΩ之情况。绝缘电阻不大于10Ω视为完全短路,绝缘电阻大于10Ω(含10Ω)视为微短,完全短路和微短统称为短路。


01

不良板信息描述

某型号的4层刚性PCB样品在电子测试时被检测到存在短路现象,不良样品数量仅为1块。不良板外观图如下:

1 不良板外观图

   如图1所示,AB两点即为短路点。

02

数据分析

2.1 阻值确认

使用万用表对AB两个短路点之间的电阻值进行测量,结果如图2所示:

2  短路点的阻值确认

通过万用表测得AB两点之间的电阻值仅为0.2Ω,表明两个标记点之间已经短路。


2.2 网络图确认

通过查询该板的CAM文件,确认到AB两点分别处于不同的2个网络中。短路点AB分别所属的网络的具体分布情况如图3所示:


3路点所在网络确认


通过对不良位置的网络分布进行分析,发现A点所在的a网络中,L1层、L2层和L4层的导电图形为大铜皮,L3层分布有大量起着层间导通作用的PTH孔;在B点所在的b网络中,L1层和L4层的导电图形主要为焊盘或孔环,L2层、L3层的导电图形分别为孤立孔和大铜皮。

 

2.3 网络分割确认

L1层,b网络的图形相对简单且分散,可对b网络进行切割分析:使用自动取样机对目标区域进行切割取样,对各模块上b网络中的表层焊盘与大铜皮之间的电阻值进行测量,直至找到切割后依然存在短路现象的模块。分割位置示意图与短路模块的电阻测量结果如图4所示:


4 短路模块分割与电阻测量

在切割得到的4个模块中,4#模块上b网络的焊盘与a网络的表层大铜皮之间的电阻值为0.001Ω,表明此模块中的ab两个网络之间依然短路。另一方面,在切除4#模块以后,用万用表测得不良板剩余部分的b网络的表层焊盘与a网络的表层铜皮之间的电阻值为;表明切除4#模块后,不良板剩余部分的ab两个网络之间的不存在短路。而且,褪去表层的阻焊后,在CS面和SS面均未发现蚀刻不良现象。

 

2.4 水平切片确认

将短路的4#模块制备成水平切片,从L1层逐层向下研磨,过程中逐层对比切片观察图与对应位置的CAM文件,直至找到异常位置。结果如图5所示:

5 水平切片确认与文件对比

    从图5 中可以看出,在短路模块的L2层未发现明显异常;但水平切片的L3层观察结果显示:a网络的过孔与b网络的大铜皮之间存在残铜,从外观判断,该处的残铜是蚀刻不净造成的。经过测量,孔与铜皮之间的电阻值仅为 0.002Ω,表明此处的过孔与铜皮已经短路。

 

03

综合分析

(1)通过查询CAM文件和电阻值测量可知,客户反馈的A点、B点所在的网络为2个不同的网络,并且两个网络之间存在短路现象;

(2)观察样品外观,未发现阻焊层存在明显异物,褪去表层的阻焊后,在CS面和SS面均未发现蚀刻不良;

(3)CAM文件可知,CS面上有很多焊盘与B点属同一网络,将这些网络初步划分为4个模块,将这些模块依次切下,然后使用通过万用表测量这些焊盘与大铜皮的电阻值,发现仅有4#模块上a网络、b网络之间的电阻为0.001Ω,而剩下的不良板上a网络、b网络之间的电阻值为

(4)4#模块进行水平切片分析,通过立体显微镜逐层观察切片截面形貌并对比CAM文件,发现在L3层中a网络的通孔与b网络的铜皮之间存在由于蚀刻不净造成的残铜,导致样品短路。

04

分析结论

L3层蚀刻不净是导致该不良PCB板发生短路的主要原因。

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