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九种常用的PCB失效分析技术,质量问题不再难解决

发布日期:2024-01-17阅读量:69
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  • PCB(Printed Circuit Board),又称印刷电路板或印刷线路板,是一种重要的电子部件,扮演着电子元器件的支撑体和电气相互连接的载体的角色。



    失效分析介绍


    失效分析是一种用于确定导致系统、设备或组件失效的原因的方法。通过分析失效情况,可以识别问题的根本原因,并采取相应的措施来预防或修复失效事件。失效分析通常包括以下步骤:

    1.收集失效数据:收集关于失效事件的相关信息,包括失效时间、失效模式、失效发生的环境条件等。

    2.归纳失效模式:对失效数据进行分类和整理,找出共性的失效模式,并将其归纳为靠谱的分类。

    3.确定失效原因:通过分析失效模式和相关数据,找出导致失效的可能原因。这可能涉及到使用材料、设计问题、制造缺陷等方面。

    4.提出解决方案:根据确定的失效原因,提出相应的解决方案。这可能包括改进设计、更换材料、加强制造流程等。

    5.预防措施:采取措施来预防类似失效事件的再次发生。这包括加强检测、更新维护计划、改进质量控制等。

    PCB失效分析

    通过失效分析,可以帮助组织识别和解决系统或设备的潜在问题。这有助于提高系统的可靠性和稳定性,并减少生产停工和维修成本。失效分析也可以用于产品的质量控制和故障诊断。




    PCB失效分析技术


    1. PCB失效分析-外观检查

    利用高倍率显微镜进行观察,寻找失效部位和相关物证,主要目的是进行失效定位和初步判断PCB的失效模式。主要检查内容包括PCB的污染、腐蚀、爆板位置、电路布线以及失效的规律性,例如是否为批次性问题或个别出现,是否总是集中在某个区域等等。

    PCB失效分析-外观检查


    2. PCB失效分析-X-Ray 检查

    该技术主要适用于那些无法直接观察到失效位置的样品,特别适用于金属材料、硅片、陶瓷体等出现明显异常情况的情况。该技术具有非常好的分析能力,能够有效地检测BGA组件的连焊、少焊、冷焊、空洞以及焊球形状异常,同时也能够分析PCB的孔壁镀层薄、孔断、断线和短路等问题。

    PCB失效分析-X-Ray 检查


    3. PCB失效分析-切片分析

    切片分析是获取PCB横截面结构的过程,使用取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等方法和步骤。通过切片分析可以获得关于PCB质量(如通孔、镀层等)的微观结构的丰富信息,为改进质量提供依据。然而,这种方法是破坏性的,一旦切片,样品就会被破坏;同时,制样要求高,制样耗时长,需要训练有素的技术人员来完成。关于详细的切片操作过程,可以参考IPC的标准IPC-TM-6502.1.1和IPC-MS-810规定的流程进行。

    PCB失效分析-切片分析



    4. PCB失效分析-超声波C-SAM分析

    它主要用于分析材料内部的缺陷,如分层和空洞等,常常被应用于潮敏器件的爆米花失效、陶瓷元件和PCB的分层等问题的研究中。

    PCB失效分析-超声波C-SAM分析


    5. PCB失效分析-3D X-RAY分析

    这种测量方法通常被用来测量共面度和精密尺寸,以获取PCB或元器件的翘曲信息以及壳体的尺寸信息。

    PCB失效分析-3D X-RAY分析


    6. PCB失效分析-扫描电镜SEM分析

    SEM在PCB或焊点失效分析方面发挥主要作用,用于分析失效机理。具体来说,它可以观察焊盘表面的形貌结构,分析焊点金相组织,测量金属间化物,分析可焊性镀层,并进行锡须分析测量等。与光学显微镜不同的是,扫描电镜所得图像是电子图像,只有黑白两色。此外,扫描电镜的样品需要具有导电性能,非导体和部分半导体需要进行喷金或碳处理,否则电荷会在样品表面积聚,影响观察结果。

    PCB失效分析-扫描电镜SEM分析



    7. PCB失效分析-电性能分析

    电性能测试涵盖了导线电阻、绝缘电阻、介质损耗角的正确值和电容等导体或绝缘材料的基本参数测试。对电缆工作电压的要求越高,电性能的要求也越严格。

    PCB失效分析-电性能分析


    8. PCB失效分析-能谱EDX分析

    可以使用EDX能谱进行焊点的污染物检查,其中可能导致焊点问题的污染物包括硫、氧、铜、铝和锌。焊点的破裂通常是由于污染物引起的,这种情况经常发生在元件引脚与焊料界面的金属间化合物中。

    PCB失效分析-能谱EDX分析




    9. PCB失效分析-红墨水测试

    红墨水试验是一种破坏性试验,也称为染色试验,常用于分析电子组装焊接质量的方法。通过该试验可以检测电子零件的焊接工艺是否存在虚焊、假焊、裂缝等缺陷。



    随着PCB高密度技术的发展以及对环保要求的提高,越来越多的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等各种失效问题。我们将在本文中介绍这些PCB失效分析技术在实际案例中的应用。通过获得PCB失效机理与原因的了解,有助于未来对PCB质量的控制,从而避免PCB失效类似问题再次发生。

    华南检测PCB失效分析:

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    失效分析案例

    一. 板电后图电前擦花




    1.断口处的铜表面光滑、没有被蚀痕迹。
    2.OPEN处的基材有或轻或重的被损伤痕迹(发白)。
    3.形状多为条状或块状。
    4.附近的线路可能有渗镀或线路不良出现。

    5.从切片上看,图电层会包裹板电层和底铜。


    二. 铜面附着干膜碎

    1.断口处沙滩位与正常线路一致或相差很小。
    2.断口处铜面平整、没有发


    三, 铜面附着胶或类胶的抗镀物

    1.断口处铜面不平整、发亮;有时成锯齿状。
    2.通常伴随短路或残铜出现。


    四,曝光不良

    1.断口呈尖形,没有沙滩位,除断口附近幼线外板面其它位置没有幼线。
    2.断口呈尖形或圆形,没有沙滩位,附近伴随线路不良出现。
    3.断口呈尖形,没有沙滩位,伴随曝光垃圾造成的残铜或短路出现。
    4.从切片上看,图电层会伸出一个弯钩状,有长有短。


    五. 擦花干膜

    1.面积较大、常伴随短路出现。
    2.形状不规则、但有方向性。


    六. 锡面擦花

    1.断口没有明显沙滩位,为较重的擦花导致;较轻时有沙滩位,或没有蚀穿。
    2.从切片上看,被蚀处较为圆滑,有平缓的坡度,沙滩位较大。
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