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(shù)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(huì)造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(kāi)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(jī)械損傷

由于受到彎曲，扭曲等應(yīng)力作用，可能會(huì)使元件損壞。對(duì)于SMD 組件，可能使一些元件焊點(diǎn)處開(kāi)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(guò)高造成過(guò)大的電流，對(duì)于較小的線路或元件，它們的功耗消耗能力，導(dǎo)致過(guò)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(zhǎng)時(shí)間的高溫導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂將碳化變黑）

3. 污染

- 助焊劑沒(méi)有清洗干凈；

- 處理時(shí)留下指紋，塵土或清洗液；

- 來(lái)自裝配時(shí)的金屬碎片或焊料搭橋；

- 在貯存，設(shè)備安裝或運(yùn)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間，污染物可能引起金屬遷移現(xiàn)象，有兩種形式：晶須生長(zhǎng)和枝晶生長(zhǎng)。

鑒別污染物時(shí)，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(shí)，它們的尺寸隨著溫度而變化，尤其是溫度巨變時(shí)，會(huì)引起機(jī)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(diǎn)上，多層板間的分界面上以及焊盤(pán)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(diǎn)不牢固，可引起焊點(diǎn)裂縫。熱應(yīng)力，機(jī)械應(yīng)力和工藝問(wèn)題都能引起互聯(lián)故障。另外揮發(fā)性有機(jī)物VOC 受熱膨脹可造成氣孔或開(kāi)裂， 進(jìn)而引起連接故障。

PCB 失效分析方法

該方法主要分為三個(gè)部分，將三個(gè)部分的方法融匯貫通，不僅能幫助我們?cè)趯?shí)際案例分析過(guò)程中能夠快速地解決失效問(wèn)題，定位根因；還能根據(jù)我們建立的框架對(duì)新進(jìn)工程師進(jìn)行培訓(xùn)，方便各部門(mén)借閱學(xué)習(xí)。

下面就分析思路及方法進(jìn)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(guò)程主要分為5個(gè)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(yàn)證→⑤報(bào)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(jì)、生產(chǎn)狀況、使用狀況、儲(chǔ)存狀況等信息，為后續(xù)分析過(guò)程展開(kāi)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(duì)失效模式展開(kāi)分析，根據(jù)失效根因故障樹(shù)來(lái)逐一排查根因，倘若在已有的故障樹(shù)中還無(wú)法確認(rèn)原因，則需要通過(guò)專題立項(xiàng)等方式研究這類失效問(wèn)題，并將研究結(jié)論加入到原有故障樹(shù)中，使故障樹(shù)不斷豐富完善，窮盡根因，形成反復(fù)迭代升級(jí)的有效循環(huán)模式；再通過(guò)第④步進(jìn)行復(fù)現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證根因；最終輸出失效分析報(bào)告，對(duì)失效根因給出針對(duì)性的改善方案。

第二步：失效根因故障樹(shù)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(shù)的方法：

針對(duì)PCB/PCBA的常見(jiàn)板級(jí)失效現(xiàn)象，我們通過(guò)建立各種失效模式的根因故障樹(shù)，并在實(shí)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(duì)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(shù)分析流程，能夠幫助大家在后續(xù)實(shí)戰(zhàn)中，跟隨故障樹(shù)的失效分析流程，快速的定位失效根因，解決問(wèn)題，事半功倍。

第三步：建立標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

通過(guò)對(duì)故障樹(shù)的各項(xiàng)根因進(jìn)行驗(yàn)證，從而形成標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件。根因判定標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的來(lái)源主要有幾個(gè)方面：①I(mǎi)PC、GJB、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等文件；②正常產(chǎn)品與異常產(chǎn)品對(duì)比庫(kù)；③研發(fā)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)文件庫(kù)等。同時(shí)，對(duì)故障樹(shù)中每個(gè)失效根因涉及到的評(píng)判方法和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行總結(jié)歸類，將PCB常見(jiàn)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(kù)，供后續(xù)案例開(kāi)展進(jìn)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)、提高設(shè)計(jì)效率，推動(dòng)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(wàn)+工程師使用的實(shí)用可制造性分析軟件。

核心特點(diǎn)：

1、分析設(shè)計(jì)隱患項(xiàng)目23+

2、警示影響價(jià)格項(xiàng)目，并針對(duì)隱患和影響價(jià)格項(xiàng)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(dòng)匹配疊層結(jié)構(gòu)

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

6、個(gè)性化拼板，秒殺規(guī)則板或異形板，可添加郵票孔。

7、開(kāi)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(cè)帶來(lái)的“PCBA的失效分析”相關(guān)內(nèi)容，希望對(duì)大家有幫助，我們將在后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。我們的檢測(cè)服務(wù)范圍包括：電子元器件測(cè)試驗(yàn)證、IC真假鑒別產(chǎn)品設(shè)計(jì)選料、失效分析，功能檢測(cè)、工廠來(lái)料檢驗(yàn)以及編帶等多種測(cè)試項(xiàng)目。熱忱歡迎來(lái)電，我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。