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(fù)合材料，分為單面板，雙面板和多層板。眾所周知，產(chǎn)品的失效會造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和品質(zhì)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(dǎo)致的開路失效、分層爆板失效、ENIG產(chǎn)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(yīng)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(dǎo)致過電損傷（EOS）；

- 設(shè)備外部熱源導(dǎo)致的損傷；

- 元件故障引起熱損壞（長時間的高溫導(dǎo)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(shè)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?qū)е裸~線路的侵蝕，使絕緣性下降。污染物

可引起銅線路的侵 蝕，經(jīng)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(shù)。

4. 熱膨脹失配

當(dāng)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(dǎo)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(yīng)力，機械應(yīng)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(xùn)，方便各部門借閱學(xué)習(xí)。

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(rèn)→③失效原因分析→④失效根因驗證→⑤報告結(jié)論，改善建議”。其中，第①步主要是了解不良PCB板的失效內(nèi)容、工藝流程、結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)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(zhǔn)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(rèn)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(jié)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(fù)迭代升級的有效循環(huán)模式；再通過第④步進行復(fù)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(xué)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)庫

通過對故障樹的各項根因進行驗證，從而形成標(biāo)準(zhǔn)庫文件。根因判定標(biāo)準(zhǔn)庫的來源主要有幾個方面：①IPC、GJB、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等文件；②正常產(chǎn)品與異常產(chǎn)品對比庫；③研發(fā)項目經(jīng)驗、生產(chǎn)經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)進行總結(jié)歸類，將PCB常見的標(biāo)準(zhǔn)和各類異常數(shù)據(jù)匯總整理，形成PCB失效分析標(biāo)準(zhǔn)庫，供后續(xù)案例開展進行參照。

分析PCB失效案例和方法還有DFM，給廣大電子工程師規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、提高設(shè)計效率，推動企業(yè)縮短研發(fā)周期、降低制造成本。華秋DFM是一款貼心PCB健康體檢醫(yī)生，是PCB工程師、硬件工程師、PCB工廠、SMT工廠、PCB貿(mào)易商必備的桌面工具。目前有20萬+工程師使用的實用可制造性分析軟件。

核心特點：

1、分析設(shè)計隱患項目23+

2、警示影響價格項目，并針對隱患和影響價格項給出優(yōu)化方案

3、支持一鍵解析Allegro、PADS、Altium、Protel、Gerber 文件類型

4、多層板自動匹配疊層結(jié)構(gòu)

5、智能阻抗工具，結(jié)合生產(chǎn)因素，計算阻抗數(shù)據(jù)或反推算。

6、個性化拼板，秒殺規(guī)則板或異形板，可添加郵票孔。

7、開短路分析（IPC網(wǎng)絡(luò)分析）

8、一鍵輸出生產(chǎn)工具（Gerber、坐標(biāo)文件、BOM清單）

上述就是此次創(chuàng)芯檢測帶來的“PCBA的失效分析”相關(guān)內(nèi)容，希望對大家有幫助，我們將在后期帶來更多精彩內(nèi)容。我們的檢測服務(wù)范圍包括：電子元器件測試驗證、IC真假鑒別產(chǎn)品設(shè)計選料、失效分析，功能檢測、工廠來料檢驗以及編帶等多種測試項目。熱忱歡迎來電，我們將竭誠為您服務(wù)。