PCB的CAF测试失效分析案例
PCB的CAF（Conductive Anodic Filament）测试是一种用于评估电子产品印刷电路板的可靠性的测试方法，它能够检测到可能导致电子设备损坏或故障的潜在问题。然而，有时候CAF测试可能会失效，即不能准确地检测到问题，导致缺陷产品被误判为合格产品。本文将通过一个实际案例来分析PCB的CAF测试失效原因。
在家电子制造公司的生产线上，制造商对所有PCB进行CAF测试以确保其可靠性。CAF测试是通过将电流注入PCB中，将其浸泡在盐溶液中，并检查是否存在电流泄漏的现象来进行的。在测试过程中，如果有电流泄漏，说明可能存在导电的异物，导致电路损坏。
然而，在一批PCB中，CAF测试出现了失效现象。虽然这些PCB在CAF测试之前都经过了完整的制造流程，并通过了其他各项测试，但在CAF测试阶段仍然出现了电流泄漏。制造商决定对此进行详细调查，以找出问题所在。
首先，制造商对可能的失效原因进行了分析。他们注意到，电流泄漏现象主要发生在焊盘附近，并且与焊盘和PCB表面涂覆的保护层之间有一层薄膜。制造商怀疑这可能是导致CAF测试失效的主要原因之一
为了验证这一猜测，并找到具体的原因，制造商进行了实验。他们选择了几个有电流泄漏的PCB，并将它们切割成小块进行进一步分析。通过显微镜观察，制造商发现在焊盘和薄膜之间存在一些微小的裂纹。这些裂纹可能形成了导电通道，并导致了电流泄漏现象。 为了进一步验证，制造商还进行了材料分析。通过对薄膜的成分进行分析，制造商发现薄膜中掺有一种对电导率较敏感的材料。这些材料可能在制造过程中被不慎混入，导致了薄膜在CAF测试中失效。
综合以上分析结果，制造商得出结论，PCB的CAF测试失效是由于焊盘附近的薄膜存在裂纹，并含有导电材料引起的。制造商进一步调整了制造过程，增强了焊盘附近薄膜的耐压性，并加强了对材料的筛选和控制，以确保不会再次出现类似问题。
助焊剂腐蚀失效案例分析
中国赛宝实验室可靠性研究分析中心 邱宝军 邹雅冰
1 前 言
随着国内外环保要求的不断提高，电子产品正全速向低毒、低碳方向前进，由此也引发产品制造业向
无铅、无卤方向快速发展。由于无铅焊料的焊接温度范围受到PCB和元器件耐温要求的限制，特别是无铅
焊料本身的润湿性较锡铅焊料差，无铅焊接工艺的难度大大得提高，由此导致大量的焊接工艺缺陷。为了
客服无铅工艺焊接能力较差的问题，人们纷纷开发了更加适合无铅焊接的焊接辅助材料，其中新型无铅助
焊剂在提高无铅焊接能力上起到了很大的作用。但是，助焊剂要起到助焊作用，必然要添加很多化学材料
以除去焊料和焊接材料的氧化物，同时降低焊料的表面张力。在利用无铅助焊剂的强去除氧化物，提高焊
接质量的同时，必须注意其带来的副作用，如对铜的腐蚀、焊接残留物的腐蚀迁移等。本文以案例的形
式，介绍了无铅助焊剂使用不但导致PCB腐蚀的案例，给广大的读者以参考。
2 案例背景
某电视整机制造单位反映其PCBA过完一次回流后，人工在PCB焊接面刷了一层助焊剂，而且这批板
子中有些板子还放置了2-3天的时间，然后进行波峰焊接的，焊接后发现大量的铜出现腐蚀现象，严重腐
蚀处焊盘铜全部腐蚀，腐蚀比例搞到80%以上。
3 分析过程
显然，从失效样品描述的信息看，样品失效比例很高，且失效位置均位于PCB刷助焊剂一面，由此导
致PCB腐蚀的原因可能与预涂助焊剂有关，为了进一步确认失效的原因，必须对失效样品的失效位置，失
效特征等进行详细分析。
3.1 外观检查
对失效品进行外观检查，仅发现在裸露的孔环、表贴焊盘及板面上的导线均有缺失现象，铜层缺失位置还残留有锡珠，基板未见明显变色，无爆板分层，代表照详见图1。
图1 PCB焊盘腐蚀外观形貌
3.2 金相切片分析
对出现裸铜脱落的表贴和插装元器件焊点作金相切片分析，发现裸铜脱落位置的基材上零星还残留一些铜在基材中，在铜层尚还有保留的位置也可明显观察到铜层明显逐渐变薄的痕迹，详见图2；对外观裸铜缺失 裸铜缺失 表现为无裸铜脱落位置的元器件焊点作金相切片分析，发现良好焊锡下的铜焊盘局部铜层也有缺失，就是尚存的铜层厚度也在6-8μm，个别地方不足4μm，而绿油下的铜层厚度在30μm左右，详见图3。
沉锡焊盘上锡不良是什么因素致使？沉锡焊盘上锡失效分析
1. 案例背景
送检样品为某PCBA板，该PCB板通过SMT后，发现少量焊盘出现上锡不良现象，样品的失效率可能在千分之三左右。该PCB板焊盘表面处置工艺为化学沉锡，该PCB板为双面贴片，出现上锡不良的焊盘均位于第二贴片面，失效分析。
2. 分析方式简述
2.1 样品外观观察
如图1所示，通过对失效焊盘进行显微放大观察，焊盘存在不上锡现象，焊盘表面未发现明显变色等异样情况。
图一、失效焊盘图片
2.2 焊盘表面SEM+EDS分析
如图2~4所示，对NG焊盘、过炉一次焊盘、未过炉焊盘别离进行表面SEM观察和EDS成份分析，未过炉焊盘表面沉锡层成型良好，过炉一次焊盘和失效焊盘表面沉锡层出现重结晶，表面均未发现异样元素；
图2. NG焊盘的SEM照片及EDS能谱 图3.过炉一次焊盘的SEM照片+EDS能谱图
图4.未过炉焊盘的SEM照片+EDS能谱图
2.3 焊盘FIB制样剖面分析
如图5~7所示，利用FIB技术对失效焊盘、过炉一次焊盘及未过炉焊盘制作剖面，对剖面表层进行成份线扫描，发现NG焊盘表层已经出现Cu元素，说明Cu已经扩散至锡层表面；过炉一次焊盘表层在0.3μm左右深度出现Cu元素，说明过炉一次焊盘后，纯锡层厚度约为0.3μm；未过炉焊盘的表层在0.8μm左右深度出现Cu元素，说明未过炉焊盘的纯锡层厚度约为0.8μm。鉴于EDS测试精度较低，误差相对较大，接下来采用AES对焊盘表面成份进行进一步分析。
图5. NG焊盘剖面的SEM照片及EDS能谱
图6.过炉一次焊盘剖面的SEM照片+EDS能谱图
图7.未过炉焊盘剖面的SEM照片+EDS能谱图
2.4 焊盘表面AES成份分析
对NG焊盘和过炉一次焊盘的极表面成份进行分析， NG焊盘在0~200nm深度范围内，主要为Sn、O元素，200~350nm深度范围内，为铜锡合金，几乎不存在纯锡层；过炉一次焊盘在0~140nm深度范围内主要为锡层，以后出现元素Cu（金属化合物），如图12~15所示。
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