3
當(dāng)前位置：優(yōu)爾鴻信檢測技術(shù)（深圳）有限公司>>技術(shù)文章>>【失效分析】汽車儀表盤閃爍
【失效分析】汽車儀表盤閃爍
失效分析案例
01問題描述
客戶反饋其生產(chǎn)的汽車儀表盤整裝出貨使用一段時間后出現(xiàn)屏幕閃屏的現(xiàn)象，故送測4個不良品和1個良品進(jìn)行分析，以期找到失效的原因。
儀表盤主板
02不良信息確認(rèn)
給不良品儀表盤通12V電壓，儀表盤屏幕不停閃爍，符合客戶所述之失效現(xiàn)象。
03失效現(xiàn)象分析
經(jīng)客戶排查為背光芯片的Fault線路異常，該線路正常電壓為3.3V，不良品電壓偏低。Fault線路一端連接背光芯片，經(jīng)R242電阻后，連通MCU芯片。客戶對失效產(chǎn)品與良品進(jìn)行了交叉替換驗證，發(fā)現(xiàn)不良跟隨PCB走。
1、交叉替換驗證背光芯片，不良仍然存在；
2、交叉驗證R242電阻，不良仍然存在；
3、交叉替換驗證MCU芯片，不良品上的芯片換到良品板后未出現(xiàn)不良，良品芯片替換到不良品上后未出現(xiàn)不良，將替換后樣品進(jìn)行高溫高濕測試，不良PCB加良品芯片重新出現(xiàn)不良；
4、不良板烘烤或過爐后，不良不穩(wěn)定，高溫高濕后，不良會重現(xiàn)。電壓偏低，說明該線路上某個位置漏電，導(dǎo)致電流變小，將不良品（NG2#）的R242(10KΩ)電阻更換為1KΩ電阻，通電后電流增加不良消失。
通過分析客戶提供的Layout圖，發(fā)現(xiàn)fault線路（圖中白線）上MCU芯片一端存在電氣間距過小的通孔，孔距約0.3mm（11.8mil），有發(fā)生CAF的風(fēng)險。結(jié)合不良現(xiàn)象不穩(wěn)定，高溫高濕后可能會恢復(fù)的特點，懷疑通孔位置發(fā)生了CAF導(dǎo)致漏電。
04紅外熱點偵測
取NG1#，NG2#，NG3#，NG4#及OK品，給Fault線路單獨通電（3.3V），用紅外熱發(fā)射顯微鏡檢測后：
OK品，F(xiàn)ault線路上未發(fā)現(xiàn)漏電點；
NG2#，因?qū)242更換為1KΩ電阻，不良消失，未發(fā)現(xiàn)漏電點。
其它不良樣品，在懷疑的通孔位置均發(fā)現(xiàn)了漏電點：
NG1#，MCU連接的通孔與旁邊的通孔間異常發(fā)熱，存在漏電；
NG3#，MCU連接的通孔與旁邊的通孔間異常發(fā)熱，存在漏電；
NG4#，MCU連接的通孔異常發(fā)熱，存在漏電。
05冷拔＋阻值量測
將OK品及NG1#，NG2#，NG3#的MCU芯片冷拔下來，之后割開兩個通孔的線路，使兩個通孔處于獨立狀態(tài)，用萬用表量測阻值。
NG1#，兩孔間電阻為2.8KΩ左右，兩孔間微短路。
OK品，NG2#，NG3#量測兩孔間阻值為OL，未發(fā)現(xiàn)兩孔間短路。因為不良不穩(wěn)定，冷拔芯片，PCB受力可能會導(dǎo)致不良消失。
將冷拔后的NG2#，NG3#做高溫高濕，短路重新出現(xiàn)（5KΩ左右），OK品做高溫高濕，未發(fā)現(xiàn)短路。
06切片＋成分分析
對NG1#的兩個短路通孔進(jìn)行切片測試：
從切片結(jié)果可知，兩孔間有疑似銅絲的存在，存在短路風(fēng)險；但是EDS測試沒有檢測到銅元素。因為銅元素處于玻璃纖維縫隙中，玻璃纖維的阻擋作用，以及EDS檢測厚度為1-2微米左右，導(dǎo)致較難檢測到銅元素。
07絕緣阻抗測試
將OK品（冷拔后），NG2#（冷拔后），NG3#（冷拔后），NG4#通電后，放在高溫高濕柜中，隨時監(jiān)測電阻。
NG4#不良不穩(wěn)定，未進(jìn)行冷拔。
測試條件：
OK品，通50V偏壓，100V測試電壓；
NG2#，通3.3V電壓；
NG3#，通3.3V電壓；
NG4#，通12V電壓；
高溫高濕：85℃，85%RH。
測試結(jié)果：
OK品，高溫高濕通電96h左右，兩孔間阻值一直是OL。
NG2#，高溫高濕通電48h左右，阻值為3KΩ左右，斷電后半小時，阻值恢復(fù)OL。繼續(xù)高溫高濕通電24h，其阻值穩(wěn)定在5KΩ左右。
NG3#，高溫高濕通電60h后，阻值為KΩ級別，斷電后不久，阻值恢復(fù)為OL；改為常溫高濕（80%RH）繼續(xù)通電192h，期間量測兩次阻值，阻值均為OL。
NG4#，高溫高濕通電42h左右，閃屏現(xiàn)象穩(wěn)定存在。
測試結(jié)果顯示：此PCBA板對水汽及電壓比較敏感，當(dāng)嫌疑兩孔間一直保持高溫高濕及通電的狀態(tài)，兩孔間會發(fā)生微短路。
導(dǎo)電陽極絲（CAF）為極細(xì)的銅絲，不穩(wěn)定，當(dāng)冷拔受力后可能會造成斷裂，阻值不穩(wěn)定。當(dāng)遇到高電壓或者再次通電的時候可能會燒斷，因此斷電再測試阻值容易恢復(fù)OL。
08結(jié)論與建議
結(jié)論：
1.Thermal熱點分析發(fā)現(xiàn)，NG1#，NG3#，NG4#Fault線路上與MCU相連的通孔存在漏電現(xiàn)象；
2.NG1#切片測試，在兩漏電的通孔間發(fā)現(xiàn)了疑似銅絲；
3.高溫高濕通電結(jié)果顯示，此PCBA板對水汽及電壓比較敏感，當(dāng)嫌疑兩孔間一直保持高溫高濕及通電的狀態(tài)，兩孔間會發(fā)生微短路。
建議：
1.優(yōu)化失效區(qū)域的孔設(shè)計，對孔距<14mil（0.35mm）的通孔可增大間距，或者采用錯位排列的孔設(shè)計方式；
耐CAF性能由強(qiáng)到弱的次序為：錯位排列＞緯向排列＞經(jīng)向排列
（1）CAF的發(fā)生主要是沿著玻璃紗束的方向進(jìn)行，錯位排列可以對CAF的產(chǎn)生形成迂回作用，從而不容易發(fā)生CAF失效。
（2）緯向玻璃紗相比經(jīng)向扁平疏松，樹脂的浸潤性更好，同時鉆孔的裂傷也會比經(jīng)向的輕微，所以其耐CAF性能也好一些。
2.針對孔距<14mil（0.35mm）的通孔，當(dāng)孔距無法調(diào)整時，應(yīng)進(jìn)行CAF實驗（參照IPC或JIS標(biāo)準(zhǔn)），根據(jù)實驗結(jié)果選用合適的板材，并嚴(yán)格管控鉆孔工藝。
3.根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，玻纖裂紋是形成CAF的首要條件，因此裂紋長度決定其耐CAF性能。影響玻纖裂紋長度的主要有：1、PCB板材；2、鉆孔工藝；3、疊板結(jié)構(gòu)等。
當(dāng)面臨小孔距，有CAF風(fēng)險時，需選用耐CAF的板材（最好選擇開纖布壓制成的板材），并對PCB疊板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化（減少7628的使用），嚴(yán)格控制鉆刀速度和鉆刀打磨次數(shù)。
