PCBA的失效分析怎么做？掌握分析技巧方法

PCBA是由PCB和各種電子元件組成的系統(tǒng)。PCB的主要材料是玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的復合材料，分為單面板，雙面板和多層板。眾所周知，產品的失效會造成較嚴重的經濟損失和品質影響，然而PCB失效的模式多種多樣，失效根因也各不相同，例如PTH孔銅的腐蝕失效、HDI盲孔底部裂紋導致的開路失效、分層爆板失效、ENIG產品孔環(huán)裂紋和PCB板短路起火等。

PCBA 故障特征

1. 機械損傷

由于受到彎曲，扭曲等應力作用，可能會使元件損壞。對于SMD 組件，可能使一些元件焊點處開裂或者元件損壞，在有通孔的 PCB 上，元件的封裝可能被破裂，或引腳從元件主體上脫落。

2. 熱損傷

- 施加到線路板上的電壓過高造成過大的電流，對于較小的線路或元件，它們的功耗消耗能力，導致過電損傷（EOS）；

- 設備外部熱源導致的損傷；

- 元件故障引起熱損壞（長時間的高溫導致環(huán)氧樹脂將碳化變黑）

3. 污染

- 助焊劑沒有清洗干凈；

- 處理時留下指紋，塵土或清洗液；

- 來自裝配時的金屬碎片或焊料搭橋；

- 在貯存，設備安裝或運行期 間遭遇被污染的大氣；

- 環(huán)境中的濕氣或鹽分。環(huán)境中的污染物能 夠導致銅線路的侵蝕，使絕緣性下降。污染物

可引起銅線路的侵 蝕，經過長時間，污染物可能引起金屬遷移現(xiàn)象，有兩種形式：晶須生長和枝晶生長。

鑒別污染物時，最常用顯微鏡和 SEM ，EDX，或者用FTIR，SIMS，XPS 之類的技術。

4. 熱膨脹失配

當把具有不同的熱膨脹系數(shù)材料物理連接在一起時，它們的尺寸隨著溫度而變化，尤其是溫度巨變時，會引起機械故障。

5. PCB 上的組件互聯(lián)故障

互聯(lián)故障多發(fā)生在焊點上，多層板間的分界面上以及焊盤連接處。若干層與通孔之間的氣孔以及線路中的裂縫等導致連接失效。焊料中的污染物也能造成焊點不牢固，可引起焊點裂縫。熱應力，機械應力和工藝問題都能引起互聯(lián)故障。另外揮發(fā)性有機物VOC 受熱膨脹可造成氣孔或開裂， 進而引起連接故障。

PCB 失效分析方法

該方法主要分為三個部分，將三個部分的方法融匯貫通，不僅能幫助我們在實際案例分析過程中能夠快速地解決失效問題，定位根因；還能根據(jù)我們建立的框架對新進工程師進行培訓，方便各部門借閱學習。

下面就分析思路及方法進行講解，首先是分析思路；

第一步：失效分析的“五大步驟”

失效分析的過程主要分為5個步驟：“①收集不良板信息→②失效現(xiàn)象確認→③失效原因分析→④失效根因驗證→⑤報告結論，改善建議”。其中，第①步主要是了解不良PCB板的失效內容、工藝流程、結構設計、生產狀況、使用狀況、儲存狀況等信息，為后續(xù)分析過程展開作準備；第②步是根據(jù)失效信息，確定失效位置，判斷失效模式；第③步是針對失效模式展開分析，根據(jù)失效根因故障樹來逐一排查根因，倘若在已有的故障樹中還無法確認原因，則需要通過專題立項等方式研究這類失效問題，并將研究結論加入到原有故障樹中，使故障樹不斷豐富完善，窮盡根因，形成反復迭代升級的有效循環(huán)模式；再通過第④步進行復現(xiàn)性實驗，驗證根因；最終輸出失效分析報告，對失效根因給出針對性的改善方案。

第二步：失效根因故障樹建立

以化學沉鎳金板金面可焊性不良為例，闡述建立失效分析故障樹的方法：

針對PCB/PCBA的常見板級失效現(xiàn)象，我們通過建立各種失效模式的根因故障樹，并在實戰(zhàn)中持續(xù)積累、提煉、更新，從深度和廣度上，迭代上升，從而形成相對較完善的分層起泡、可焊性不良、鍵合不良、導通不良和絕緣不良等高頻失效模式的根因故障樹分析流程，能夠幫助大家在后續(xù)實戰(zhàn)中，跟隨故障樹的失效分析流程，快速的定位失效根因，解決問題，事半功倍。

第三步：建立標準庫

通過對故障樹的各項根因進行驗證，從而形成標準庫文件。根因判定標準庫的來源主要有幾個方面：①IPC、GJB、行業(yè)標準等文件；②正常產品與異常產品對比庫；③研發(fā)項目經驗、生產經驗文件庫等。同時，對故障樹中每個失效根因涉及到的評判方法和評判標準進行總結歸類，將PCB常見的標準和各類異常數(shù)據(jù)匯總整理，形成PCB失效分析標準庫，供后續(xù)案例開展進行參照。

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