1 背景描述

電子設計在不斷提高整機性能的同時，也在努力縮小其尺寸。從(cong) 手機到智能武器的小型便攜式產(chan) 品中，＂輕、薄、小＂是永遠不變的追求。而PCB製造工藝中的高密度集成（HDI）技術可以使終端產(chan) 品設計更加小型化，同時滿足電子性能和效率的更高標準。HDI技術目前廣泛應用於(yu) 手機、數碼（攝）像機、筆記本電腦、汽車電子和其他數碼產(chan) 品等，其中以手機的應用最為(wei) 廣泛。

采用激光盲孔作為(wei) 主要的微導通孔是HDI關(guan) 鍵技術之一。激光盲孔孔徑小而孔數多的特點是實現HDI板高布線密度的有效途徑，因此，激光盲孔的可靠性直接決(jue) 定到產(chan) 品的可靠性。從(cong) 業(ye) 內(nei) 現有的研究成果來看，激光盲孔的可靠性主要取決(jue) 於(yu) 製程工藝流程和介質層材料。一般來說，引起盲孔失效的主要原因包括：（1）由於(yu) 盲孔孔銅與(yu) 底銅的結合力不良，產(chan) 品在使用過程中盲孔孔銅與(yu) 底銅出現分離；（2）由於(yu) 盲孔腳部孔銅較薄，產(chan) 品在使用過程中盲孔腳部孔銅斷裂。本文以一例HDI產(chan) 品激光盲孔底部裂紋失效案例為(wei) 切入點，討論了盲孔與(yu) 底銅結合力不良的失效機理。

2 盲孔底部裂紋案例

分析

2．1 化銅層針孔導致盲孔底部裂紋

2．1．1 案例背景

某型號的光電通訊設備在可靠性測試過程中的高溫和低溫狀態時，均發現整機不能穩定工作。經最終排查確認，是PCBA的激光盲孔電阻值出現異常，失效現象為(wei) ：常溫下，故障網絡上測得的阻值為(wei) 367．68 mΩ；將PCBA放入125℃恒溫條件下的高溫試驗箱內(nei) 部一段時間後，阻值逐漸增大至882．65mΩ，最終發生開路故障。再從(cong) 125℃的恒溫條件冷卻至室溫後，故障網絡上的阻值為(wei) 395．41mΩ。

2．1．2故障定位

對故障網絡施加一個(ge) 大小為(wei) 0．4A的直流恒定電流，根據焦耳定律Q ＝ I2＊R＊t可知，阻值偏大的區域發熱量也越大。使用紅外熱成像儀(yi) 對故障網絡進行發熱量探測，根據PCBA上發熱量高低的分布情況，來定位出阻值偏大的點，分析結果如下圖2所示：

從(cong) 上圖2中可知，隨著恒電流通電時間越長，故障網絡上焊接點A處發熱量最大，表觀溫度最高，而且隨通電時間延長，熱量逐漸上升，並擴散至全板，說明A點處阻值偏大，且有可能是導致故障網絡電阻值不穩定的主要原因。

2．1．3切片分析

通過微切片法對A點位置進行分析，經離子研磨拋光處理後，使用掃描電鏡SEM對其金相觀察，分析結果如下圖3所示：

通過上述切片圖3可以明顯的觀察到，A點盲孔底部存在微裂縫，裂縫發生在化學沉銅層界麵，微裂縫的存在導致盲孔與(yu) 底部的機械埋孔之間接觸不良。當PCBA在高溫下受熱時，基材膨脹，使得裂紋逐漸擴大，從(cong) 而導致電阻值逐漸增大，直至開路的現象。激光盲孔的製作流程為(wei) ：激光鑽孔→等離子→化學清洗→AOI掃描→沉銅→電鍍填孔，盲孔底部的裂縫發生在沉銅層與(yu) 內(nei) 部機械埋孔的結合界麵。

2．1．4機械拔孔試驗及盲孔底部觀察

將盲孔中的孔銅直接拉拔出來，使用掃描電鏡觀察盲孔底部和孔銅底部的情況，分析結果如下圖4所示：

由圖4中對盲孔孔銅底部的SEM觀察可知，拔孔過程所造成的斷裂界麵為(wei) 盲孔孔銅與(yu) 內(nei) 層銅的結合界麵，這說明盲孔的孔銅與(yu) 內(nei) 層銅之間結合力較弱。另外，盲孔底部的化學沉銅層表麵存在有大量針孔，導致盲孔孔銅與(yu) 內(nei) 層銅麵之間的有效結合麵積減小，影響結合力。因此，在後期的熱處理過程中，PCB基材受熱膨脹產(chan) 生內(nei) 應力，而盲孔孔銅與(yu) 內(nei) 層銅麵的結合力較弱，盲孔被拉扯導致出現裂縫的失效現象。

2．1．5小結

激光盲孔與(yu) 內(nei) 層銅之間產(chan) 生裂紋的原因主要是由於(yu) 孔底化銅層存在針孔缺陷，導致盲孔孔銅和內(nei) 層銅結合強度減弱，不能抵抗多次回流高溫所帶來的衝(chong) 擊，從(cong) 而造成盲孔孔銅與(yu) 內(nei) 層銅之間被拉裂。

2．2 孔底餘(yu) 膠導致盲孔底部裂紋

盲孔在製備過程中需經過激光鑽孔、等離子等關(guan) 鍵處理過程，其中激光鑽孔的主要作用是將盲孔內(nei) 的樹脂燒蝕，但在此過程中可能由於(yu) 激光鑽孔能量不足或樹脂的返沉積作用，盲孔底部有少量的樹脂殘留，在後續的等離子除膠或化學除膠處理過程中，處理不充分，會(hui) 導致盲孔底部基銅上有餘(yu) 膠，造成盲孔與(yu) 內(nei) 層銅層之間結合力不足。

2．2．1切片分析

對激光盲孔位置進行切片分析，分析結果如圖5所示，可見盲孔底部存在裂縫。

2．2．2盲孔底部分析

將盲孔拉拔出來，對其底部進一步分析，發現存在黑色的物質，類似樹脂膠渣，如圖6。對黑色物質進行元素分析，其含有C、O、Si、Ca和Br元素，為(wei) 樹脂成分。因此，盲孔底部存在樹脂膠渣，導致盲孔與(yu) 基銅的結合力較弱，在後期的熱處理過程中，基材受熱發生膨脹，盲孔被拉扯從(cong) 而出現底部裂紋的現象。

2．2．3小結

在電鍍填孔流程前，盲孔底部存在有少量餘(yu) 膠，導致盲孔孔銅與(yu) 底部銅麵之間的結合力較弱，在後期的熱處理過程中，基材受熱發生膨脹，盲孔孔銅與(yu) 底部銅麵的結合力較弱，盲孔被拉扯導致出現裂縫

3  結論

（1） HDI板激光盲孔可靠性失效的現象常表現為(wei) 線路網絡中阻值不穩定或導通不良，且阻值受溫變的影響較大，因此，在常規的電測試工序，很難進行有效檢測和攔截；

（2） 激光盲孔底部化銅針孔缺陷或孔底餘(yu) 膠等品質不良均會(hui) 造成盲孔底部產(chan) 生裂紋開路，導致產(chan) 品出現可靠性失效。