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在这个专栏中，我们已经研究了几种不同类型的互连故障。第三种互联故障可能被形容为薄膜裂纹最恰当。这种故障模式成为我的克星已经有35年了。

早在20世纪80年代，我们经常面临高层数电路板内部第二层和N-1层（从电路板底部开始的第一层）薄膜裂纹的问题。这中故障显然是锡铅回流或融化后产生的。问题是棘手的、无法预测的，并且是季节性的。烘烤对于降低薄膜裂纹影响很小，尽管它确实有助于降低锡/铅回流的气泡和分层。

图1，具有轻微负凹蚀PTH的薄膜裂纹。

RoHS的要求焊料不含铅，这看来似乎是薄膜裂纹日益增多的推动力。RoHS要求制造商从230°C 起，在260°C下装配电路板。额外的30°C看来是薄膜裂纹增加的诱因。

薄膜裂纹主要出现在第二层、第三层、第N-1层和第N-2层上。裂纹厚度通常是内部铜箔厚度的一半到3/4。看来在这个位置发生过弯曲。结果是，经常在电路板微区中观察到的焊点旋转被暴露在260°C温度下。焊点旋转越剧烈，PWB越容易出现薄膜裂纹。因此，层数越高，环氧树脂含量越高，以及装配和返工温度越高，PWB就越容易产生薄膜裂纹。

材料制造商使用的铜的质量是薄膜裂纹故障的主要因素之一。问题是，我们不能有效地在PWB中衡量像伸长率和拉伸强度这样的参数。这些参数在微区观察中不可见。

在微区中可见的是铜膜的晶粒结构。如果你检查薄膜的晶粒结构，你经常会发现铜晶体很大，穿过整个薄膜的厚度。裂纹偶尔产生在晶界中。许多坚实的PWB有着同样的更大的铜晶体，但是这样一个在铜薄膜中的大型铜箔的结晶结构绝不代表确定的指标可靠性。大的晶体是一个令人关注的条件，如果被发现的话。

结构对于薄膜裂纹发展倾向有影响。为了努力改善内部互连的可靠性，有一些公司需要主动制造一个凹蚀。钻孔通过移除电介质材料的方式进行处理，达到内部焊点的铜暴露在焊点顶部、尾部和底部的程度。这种情况被称为三点接触：在垂直微区平分孔柱，铜包住焊点顶部、尾部和底部。这样的结构这样封锁了内部焊点的内缘，铜箔是坚固的，可以抵抗z轴膨胀产生的变形。

原来当使用热循环测试进行评估时，三点连接通常是内部互连结构最薄弱的环节。当电路板以这种方式制造时，我们没有发现后分离。主要的问题是薄膜裂纹内部发展的倾向。

图2，图片描绘了薄膜裂纹。点击这里看动画。

有两个主要影响薄膜裂纹故障的结构。其一是，三点接触有效地锁定了内部薄膜，孔壁崎岖不平。PTH中的粗糙程度的影响和锡罐的褶皱相似。孔壁变成的更强大、坚固，柔性降低。粗糙孔的效果是孔不会在热膨胀过程中压缩，合成力被转移到外层。看来，平滑的孔在某种程度上会在热偏移过程中产生，不易于产生薄膜裂纹。

考虑到内部互联的三种情况：这是一个具有内部唇缘（焊点）的桶形，向电介质材料延伸。当内部焊点被z轴膨胀所取代，这个取代是PTH周围所有方式。焊点由平面变得扭曲，在热偏移过程中变成漏斗形。位移是不平均的，因为玻璃纤维的经纬向在电介质材料中以直角相互作用。由于结构的坚固，三点接触可能会诱导出更多薄膜中的力。

虽然这是违反直觉的，但是在热循环测试中，光滑的孔在互联牢固方面由于粗糙孔。互联结构的坚固性在内层，内层肯定是比互联层坚固，互联层有一个小的负凹蚀（凹进电介质中），三点连接往往是最弱的。

不过，要知道通过今天的化学加工方法，所有的三种互联都是很稳固的，只要处理妥当，它们很少会产生故障。