PCBA的失效分析怎么做？掌握分析技巧方法

PCBA是由PCB和各种电子元件组成的系统。PCB的主要材料是玻璃纤维和环氧树脂的复合材料，分为单面板，双面板和多层板。众所周知，产品的失效会造成较严重的经济损失和品质影响，然而PCB失效的模式多种多样，失效根因也各不相同，例如PTH孔铜的腐蚀失效、HDI盲孔底部裂纹导致的开路失效、分层爆板失效、ENIG产品孔环裂纹和PCB板短路起火等。

PCBA 故障特征

1. 机械损伤

由于受到弯曲，扭曲等应力作用，可能会使元件损坏。对于SMD 组件，可能使一些元件焊点处开裂或者元件损坏，在有通孔的 PCB 上，元件的封装可能被破裂，或引脚从元件主体上脱落。

2. 热损伤

- 施加到线路板上的电压过高造成过大的电流，对于较小的线路或元件，它们的功耗消耗能力，导致过电损伤（EOS）；

- 设备外部热源导致的损伤；

- 元件故障引起热损坏（长时间的高温导致环氧树脂将碳化变黑）

3. 污染

- 助焊剂没有清洗干净；

- 处理时留下指纹，尘土或清洗液；

- 来自装配时的金属碎片或焊料搭桥；

- 在贮存，设备安装或运行期 间遭遇被污染的大气；

- 环境中的湿气或盐分。环境中的污染物能 够导致铜线路的侵蚀，使绝缘性下降。污染物

可引起铜线路的侵 蚀，经过长时间，污染物可能引起金属迁移现象，有两种形式：晶须生长和枝晶生长。

鉴别污染物时，最常用显微镜和 SEM ，EDX，或者用FTIR，SIMS，XPS 之类的技术。

4. 热膨胀失配

当把具有不同的热膨胀系数材料物理连接在一起时，它们的尺寸随着温度而变化，尤其是温度巨变时，会引起机械故障。

5. PCB 上的组件互联故障

互联故障多发生在焊点上，多层板间的分界面上以及焊盘连接处。若干层与通孔之间的气孔以及线路中的裂缝等导致连接失效。焊料中的污染物也能造成焊点不牢固，可引起焊点裂缝。热应力，机械应力和工艺问题都能引起互联故障。另外挥发性有机物VOC 受热膨胀可造成气孔或开裂， 进而引起连接故障。

PCB 失效分析方法

该方法主要分为三个部分，将三个部分的方法融汇贯通，不仅能帮助我们在实际案例分析过程中能够快速地解决失效问题，定位根因；还能根据我们建立的框架对新进工程师进行培训，方便各部门借阅学习。

下面就分析思路及方法进行讲解，首先是分析思路；

第一步：失效分析的“五大步骤”

失效分析的过程主要分为5个步骤：“①收集不良板信息→②失效现象确认→③失效原因分析→④失效根因验证→⑤报告结论，改善建议”。其中，第①步主要是了解不良PCB板的失效内容、工艺流程、结构设计、生产状况、使用状况、储存状况等信息，为后续分析过程展开作准备；第②步是根据失效信息，确定失效位置，判断失效模式；第③步是针对失效模式展开分析，根据失效根因故障树来逐一排查根因，倘若在已有的故障树中还无法确认原因，则需要通过专题立项等方式研究这类失效问题，并将研究结论加入到原有故障树中，使故障树不断丰富完善，穷尽根因，形成反复迭代升级的有效循环模式；再通过第④步进行复现性实验，验证根因；最终输出失效分析报告，对失效根因给出针对性的改善方案。

第二步：失效根因故障树建立

以化学沉镍金板金面可焊性不良为例，阐述建立失效分析故障树的方法：

针对PCB/PCBA的常见板级失效现象，我们通过建立各种失效模式的根因故障树，并在实战中持续积累、提炼、更新，从深度和广度上，迭代上升，从而形成相对较完善的分层起泡、可焊性不良、键合不良、导通不良和绝缘不良等高频失效模式的根因故障树分析流程，能够帮助大家在后续实战中，跟随故障树的失效分析流程，快速的定位失效根因，解决问题，事半功倍。

第三步：建立标准库

通过对故障树的各项根因进行验证，从而形成标准库文件。根因判定标准库的来源主要有几个方面：①IPC、GJB、行业标准等文件；②正常产品与异常产品对比库；③研发项目经验、生产经验文件库等。同时，对故障树中每个失效根因涉及到的评判方法和评判标准进行总结归类，将PCB常见的标准和各类异常数据汇总整理，形成PCB失效分析标准库，供后续案例开展进行参照。

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