PCB/PCBA失效分析思路
- 分類：測試項目案例
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- 來源：PCB/PCBA失效分析思路
- 發布時間：2024-12-11 17:45:54
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PCB/PCBA失效分析思路
PCB在實際可靠性問題失效分析中，同一種失效模式，其失效機理可能是復雜多樣的，因此就如同查案一樣，需要正確的分析思路、縝密的邏輯思維和多樣化的分析手段，方能找到真正的失效原因。在此過程中，任何一個環節稍有疏忽，都有可能造成“冤假錯案”。
可靠性問題的一般分析思路
背景信息收集
背景信息是可靠性問題失效分析的基礎，直接影響后續所有失效分析的走向，并對最終的機理判定產生決定性影響。因此，失效分析之前，應盡可能地收集到失效背后的信息，通常包括但不僅限于：
（1）失效范圍：失效批次信息和對應的失效率
①若是大批量生產中的單批次出問題，或者失效率較低時，那么工藝控制異常的可能性更大；
②若是首批/多批次均有問題，或者失效率較高時，則不可排除材料和設計因素的影響；
（2）失效前處理：失效發生前，PCB或PCBA是否經過了一系列前處理流程。常見的前處理包括回流前烘烤、有/無鉛回流焊接、有/無鉛波峰焊接和手工焊接等，必要時需詳細了解各前處理流程所用的物料（錫膏、鋼網、焊錫絲等）、設備（烙鐵功率等）和參數（回流曲線、波峰焊參數、手焊溫度等）信息；
（3）失效情境：PCB或PCBA失效時的具體信息，有的是在前處理比如說焊接組裝過程中就已失效，比如可焊性不良、分層等；有的則是在后續的老化、測試甚至使用過程中失效，比如CAF、ECM、燒板等；需詳細了解失效過程和相關參數；
PCB/PCBA失效分析
一般來說失效品的數量是有限的，甚至僅有一塊，因此對于失效品的分析一定要遵循由外到內，由非破壞到破壞的逐層分析原則，切忌過早破壞失效現場：
（1）外觀觀察
外觀觀察是失效品分析的第一步，通過失效現場的外觀形態并結合背景信息，有經驗的失效分析工程師能夠基本判斷出失效的數個可能原因，并針對性地進行后續分析。但需要注意的是，外觀觀察的方式很多，包括目視、手持式放大鏡、臺式放大鏡、立體顯微鏡和金相顯微鏡等。然而由于光源、成像原理和觀察景深的不同，對應設備觀察出的形貌需要結合設備因素綜合分析，切忌貿然判斷形成先入為主的主觀臆測，使得失效分析進入錯誤的方向，浪費寶貴的失效品和分析時間。
（2）深入無損分析
有些失效單單采用外觀觀察，不能收集到足夠的失效信息，甚至連失效點都找不到，比如分層、虛焊和內開等，這時候需借助其他無損分析手段進行進一步的信息收集，包括超聲波探傷、3D X-RAY、紅外熱成像、短路定位探測等。
在外觀觀察和無損分析階段，需注意不同失效品之間的共性或異性特征，對后續的失效判斷有一定借鑒意義。在無損分析階段收集到足夠的信息后，就可以開始針對性的破壞分析了。
（3）破壞分析
失效品的破壞分析是不可少的，且是最關鍵的一步，往往決定著失效分析的成敗。破壞分析的方法很多，常見的如掃描電鏡&元素分析、水平/垂直切片、FTIR等，本節不作贅述。在此階段，失效分析方法固然重要，但更重要的是對缺陷問題的洞察力和判斷力，并對失效模式和失效機理有正確清楚的認識，方可找到真正的失效原因。
裸板PCB分析
當失效率很高時，對于裸板PCB的分析是有必要的，可作為失效原因分析的補充。當失效品分析階段得到的失效原因是裸板PCB的某項缺陷導致了進一步的可靠性失效，那么若裸板PCB有同樣的缺陷時，經過與失效品相同的處理流程后，應體現出與失效品相同的失效模式。若沒有復現出相同的失效模式，那只能說明失效品的原因分析是錯誤的，至少是不全面的。
復現試驗
當失效率很低且無法從裸板PCB分析中得到幫助時，有必要對PCB缺陷進行復現并進一步復現失效品的失效模式，使得失效分析形成閉環。
在面臨著PCB可靠性失效日益增多的今天，失效分析對于設計優化、工藝改善、材料選型提供了重要的第一手信息，是可靠性增長的起點。
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