陕西长岭电子科技有限责任公司 陕西宝鸡 721006
摘要：本文描述了某产品常温出现输出高度无效故障问题，并进行了分析排查，对问题进行准确定位，通过机理分析进一步阐述了故障产生的原因，并采取了有效的措施。
关键词：开路 印制线 热风整平
1概述
某型号产品在测试时出现故障，故障现象为进行20m高度测试时，产品输出高度为0m。后续测试时，在20m、500m和1000m各测试高度，高度表输出高度数据均为0m，高度有效位为无效状态，不满足技术指标规定。
2故障定位
分析认为引起高度表输出高度无效的原因为：产品自检报故造成。当产品自检报故时表明产品不能正常测高，此时默认输出数据保持，有效位无效。
通过排查测量发现，集成电路D11的6脚到D9的9脚处于开路状态。通过分析，因D11的6脚到D9的9脚连线之间还有两个过孔连接，用三用表测量两个过孔之间的通路，结果为开路状态。由于这两只过孔分别位于集成电路D6和D9下面，无法直接目测到元件面印制线及过孔的具体状况，为了验证故障定位的准确性，采用从背面将这两只过孔用导线连接起来，通过测试高度表故障消失，测试高度表各项性能指标合格，因此可以排除产品灵敏度降低的可能，产品故障原因为唯一的印制线开路。
为了进一步确认该段印制线情况，将集成电路D9、D11从印制板上解焊拆除，观察发现D11下面的过孔外观正常，而D9下面的过孔处有少量黑色物，小心清除黑色物，在高倍放大镜观察，如图1，靠近印制线处焊盘有损伤痕迹，且焊盘连接印制线处有少量缺损，因此，该产品输出高度无效故障定位为微处理器板上的印制线开路所致。
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图1 高倍放大镜照片
造成印制线断开的原因如图2。
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图2 印制线开路故障树
2.1设计欠缺
断开的印制线为D4数据信号线，印制板版图设计线宽为0.3048mm，设计承受电流大于400mA，工作时的最大电流为20mA，因此印制线设计容量不存在缺陷，且其他同类型信号线设计宽度相同，此前从未出现过此类信号线烧断问题。
2.2印制线缺陷
该印制板生产厂家为成都719厂，印制线的缺陷问题我厂无能力进行有效判别，按照618所对我厂的质量走访和专题讨论会意见，要求我厂将印制板送广州5所进行失效分析，7月29日得到结论为：该印制板印制线的开路失效主要是由于导线铜层被腐蚀开裂导致，PCB制作不良形成导线漏铜为导线被腐蚀提供了有利条件，而腐蚀源因现场被破坏污染仍无法查证。
因此，该印制板印制线的开路失效主要原因是印制线缺陷。
2.3异常电应力
对集成电路D11、D9、D12、D14和D6的输入输出进行测试，这几个集成电路工作性能未见异常，不存在集成电路D11、D9、D12、D14和D6性能异常导致过电流应力。
集成电路D11、D9、D12、D14和D6工作电压均为+5V，D4数据信号线在实际工作中不可能接触到±15V等其他高电压。
D΄4数据信号线为产品内部数据线。该信号线没有通过插头等引到产品外部。产品不开盖的情况下，不会形成静电放电的通路，因此不存在静电放电电流烧毁的可能。
测量D΄4数据信号线对地无短路现象。对D΄4数据信号线相关部位进行检查，也未发现有多余物搭接等异常现象。因此，不存在D΄4数据信号线短路造成过电流应力。在扩展数据总线上，集成电路D11、D9的信号流向为双向、而D12、D14和D6的信号流向为单向，因此D΄4短路对D12、D14和D6无影响，对与D11、D9输出电流会分别箝位到20mA，因此，即使在D΄4短路时电流仍远低于印制线的设计电流。
根据以上分析，不存在异常电应力导致印制线烧断的可能。
2.4异常温度应力
按照工艺文件要求，231高度表微处理器板板上所有元器件均为波峰焊接。波峰焊接设备为生产线通用设备，管理符合工厂各相关规定，没有出现质量问题。波峰焊接过程温度、时间可控，不存在人工焊接的差异性。因此在印制板装配环节不存在过温度应力导致印制线烧断的可能。
3 机理分析
根据印制线开路机理分析，导致此次印制线开路的故障原因是因为印制板制作过程中，热风整平前处理不良，导致焊盘表面多余物或氧化层未去除干净，出现焊盘漏铜现象。且后续受到外来离子污染，在复杂环境下形成电解质溶液，由于故障点与附近网络存在电位差，在通电时铜层逐步被电解腐蚀，最终导致印制线被腐蚀断裂，形成了开路现象。
外来离子存在于印制板波峰焊接时所使用的助焊剂，波峰焊接时，印制板先接触助焊剂后，助焊剂从印制板底面穿过该故障过孔，残留在印制板正面故障过孔附近。焊接完成后，采用无水乙醇手工清洗方法对该印制板进行2遍清洗，由于该过孔的位置在集成电路D9的正下方，清洗过程中稍有疏忽就会对该过孔清洗不良，造成了助焊剂残留，在通电时与露出的铜层发生电化学反应，最终造成了印制线被腐蚀断裂，形成了开路现象。
4 落实措施
4.1在生产过程中，更新了热风整平前处理设备，新设备增加了自动收板和自动放板的功能。采用自动收板装置后能够将清洗完成后的印制板整齐的插放在收板架上，避免产品清洗后直接与台面接触，从而减少了手工操作过程中产品多区域存放现象，降低了板面清洗后接触放板台面附着异物的可能性。此外，也重新规定了每日热风整平操作前需检查收板段感应探头处是否有异物或助焊剂，同时需清洁操作台面，避免台面上附着异物，从而提高产品质量。
4.2采购了AVI外观检查机，加强印制板外观检验，能够有效识别露铜现象。
4.3更改《清洗工艺细则》中关于手工清洗印制板的要求，将原来要求的2遍清洗更改为3遍清洗。
5 结论
综合以上分析，某产品输出高度无效问题的原因为印制板制作过程中，热风整平前处理不良，导致焊盘表面多余物或氧化层未去除干净，出现焊盘漏铜现象。且后续受到外来离子污染，在复杂环境下形成电解质溶液，由于故障点与附近网络存在电位差，在通电时铜层逐步被电解腐蚀，最终导致印制线被腐蚀断裂。
参考文献
[1]罗道军.电子组装工艺可靠性技术与案例研究. 北京：电子工业出版社，2015.
[2]张怀武.现代印制电路原理与工艺.北京：机械工业出版社，2010
[3]李晓麟.整机装联工艺与技术.北京：电子工业出版社，2011