PCB 过孔开裂根源何在？失效分析与结构设计改进路径

二、核心技术解析：过孔开裂的三大核心根源

2.1 失效判断标准

2.2 根源拆解

1. 结构设计缺陷：过孔孔径过小（＜0.15mm）、板厚孔径比＞10:1（超出 IPC 标准上限），导致电镀时孔铜厚度不均（＜18μm）；焊盘与过孔衔接处无圆角（夹角＜135°），应力集中易开裂。
2. 工艺参数失控：层压温度梯度过大（＞5℃/min）、固化不完全，导致 PCB 内部应力残留；电镀电流波动超 10%，孔铜厚度偏差＞20%，薄弱区域易断裂。
3. 材料选型不当：基板 TG 值过低（＜150℃），温度循环时热膨胀系数（CTE）过大，与铜镀层 CTE 不匹配，产生热应力导致开裂。

三、实操方案：过孔失效分析与改进步骤

3.1 失效分析流程

1. 外观与尺寸检测：用龙门二次元测量仪（LC-7060-CNC）检测过孔孔径、板厚，判断是否超出设计范围；通过显微镜观察孔口是否有裂纹。
2. 内部检测：采用切片分析（Leica D700M 显微镜），观察孔铜厚度、镀层剥离情况；用剥离强度测试仪检测铜箔与基板的结合力。
3. 应力测试：通过 MU 可程式恒温恒湿试验机进行 - 40℃~85℃温度循环测试（100 次），模拟实际使用场景，定位应力集中区域。

3.2 改进方案

1. 结构设计优化：
   • 过孔设计：多层板最小内径≥0.15mm，板厚孔径比≤10:1（捷配加工极限 10:1）；焊盘与过孔衔接处设置 0.2mm 圆角，分散应力。
   • 捷配免费 DFM 审核服务可自动识别过孔设计缺陷，提供智能优化方案，如扩大孔径、调整板厚等。
2. 工艺优化：
   • 层压工艺：采用文斌科技自动压合机，温度梯度控制在 3℃/min，固化温度 180℃（保温 120min），自然冷却减少应力；
   • 电镀工艺：全自动沉铜（PTH）设备，电流波动≤5%，孔铜厚度精准控制在 18-100μm，确保均匀性。
3. 材料选型：选用高 TG 基板（TG≥170℃，如生益 S1130），降低热膨胀系数，与铜镀层 CTE 匹配度提升 40%；捷配免费打样支持高 TG 基板，助力设计验证。