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九種常用的PCB失效分析技術,質量問題不再難解決

發布日期:2024-01-17閱讀量:191
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  • PCB(Printed Circuit Board),又稱印刷電路板或印刷線路板,是一種重要的電子部件,扮演著電子元器件的支撐體和電氣相互連接的載體的角色。



    失效分析介紹


    失效分析是一種用于確定導致系統、設備或組件失效的原因的方法。通過分析失效情況,可以識別問題的根本原因,并采取相應的措施來預防或修復失效事件。失效分析通常包括以下步驟:

    1.收集失效數據:收集關于失效事件的相關信息,包括失效時間、失效模式、失效發生的環境條件等。

    2.歸納失效模式:對失效數據進行分類和整理,找出共性的失效模式,并將其歸納為靠譜的分類。

    3.確定失效原因:通過分析失效模式和相關數據,找出導致失效的可能原因。這可能涉及到使用材料、設計問題、制造缺陷等方面。

    4.提出解決方案:根據確定的失效原因,提出相應的解決方案。這可能包括改進設計、更換材料、加強制造流程等。

    5.預防措施:采取措施來預防類似失效事件的再次發生。這包括加強檢測、更新維護計劃、改進質量控制等。

    PCB失效分析

    通過失效分析,可以幫助組織識別和解決系統或設備的潛在問題。這有助于提高系統的可靠性和穩定性,并減少生產停工和維修成本。失效分析也可以用于產品的質量控制和故障診斷。




    PCB失效分析技術


    1. PCB失效分析-外觀檢查

    利用高倍率顯微鏡進行觀察,尋找失效部位和相關物證,主要目的是進行失效定位和初步判斷PCB的失效模式。主要檢查內容包括PCB的污染、腐蝕、爆板位置、電路布線以及失效的規律性,例如是否為批次性問題或個別出現,是否總是集中在某個區域等等。

    PCB失效分析-外觀檢查


    2. PCB失效分析-X-Ray 檢查

    該技術主要適用于那些無法直接觀察到失效位置的樣品,特別適用于金屬材料、硅片、陶瓷體等出現明顯異常情況的情況。該技術具有非常好的分析能力,能夠有效地檢測BGA組件的連焊、少焊、冷焊、空洞以及焊球形狀異常,同時也能夠分析PCB的孔壁鍍層薄、孔斷、斷線和短路等問題。

    PCB失效分析-X-Ray 檢查


    3. PCB失效分析-切片分析

    切片分析是獲取PCB橫截面結構的過程,使用取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等方法和步驟。通過切片分析可以獲得關于PCB質量(如通孔、鍍層等)的微觀結構的豐富信息,為改進質量提供依據。然而,這種方法是破壞性的,一旦切片,樣品就會被破壞;同時,制樣要求高,制樣耗時長,需要訓練有素的技術人員來完成。關于詳細的切片操作過程,可以參考IPC的標準IPC-TM-6502.1.1和IPC-MS-810規定的流程進行。

    PCB失效分析-切片分析



    4. PCB失效分析-超聲波C-SAM分析

    它主要用于分析材料內部的缺陷,如分層和空洞等,常常被應用于潮敏器件的爆米花失效、陶瓷元件和PCB的分層等問題的研究中。

    PCB失效分析-超聲波C-SAM分析


    5. PCB失效分析-3D X-RAY分析

    這種測量方法通常被用來測量共面度和精密尺寸,以獲取PCB或元器件的翹曲信息以及殼體的尺寸信息。

    PCB失效分析-3D X-RAY分析


    6. PCB失效分析-掃描電鏡SEM分析

    SEM在PCB或焊點失效分析方面發揮主要作用,用于分析失效機理。具體來說,它可以觀察焊盤表面的形貌結構,分析焊點金相組織,測量金屬間化物,分析可焊性鍍層,并進行錫須分析測量等。與光學顯微鏡不同的是,掃描電鏡所得圖像是電子圖像,只有黑白兩色。此外,掃描電鏡的樣品需要具有導電性能,非導體和部分半導體需要進行噴金或碳處理,否則電荷會在樣品表面積聚,影響觀察結果。

    PCB失效分析-掃描電鏡SEM分析



    7. PCB失效分析-電性能分析

    電性能測試涵蓋了導線電阻、絕緣電阻、介質損耗角的正確值和電容等導體或絕緣材料的基本參數測試。對電纜工作電壓的要求越高,電性能的要求也越嚴格。

    PCB失效分析-電性能分析


    8. PCB失效分析-能譜EDX分析

    可以使用EDX能譜進行焊點的污染物檢查,其中可能導致焊點問題的污染物包括硫、氧、銅、鋁和鋅。焊點的破裂通常是由于污染物引起的,這種情況經常發生在元件引腳與焊料界面的金屬間化合物中。

    PCB失效分析-能譜EDX分析




    9. PCB失效分析-紅墨水測試

    紅墨水試驗是一種破壞性試驗,也稱為染色試驗,常用于分析電子組裝焊接質量的方法。通過該試驗可以檢測電子零件的焊接工藝是否存在虛焊、假焊、裂縫等缺陷。



    隨著PCB高密度技術的發展以及對環保要求的提高,越來越多的PCB出現了潤濕不良、爆板、分層、CAF等各種失效問題。我們將在本文中介紹這些PCB失效分析技術在實際案例中的應用。通過獲得PCB失效機理與原因的了解,有助于未來對PCB質量的控制,從而避免PCB失效類似問題再次發生。

    華南檢測PCB失效分析:

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    失效分析案例

    一. 板電后圖電前擦花




    1.斷口處的銅表面光滑、沒有被蝕痕跡。
    2.OPEN處的基材有或輕或重的被損傷痕跡(發白)。
    3.形狀多為條狀或塊狀。
    4.附近的線路可能有滲鍍或線路不良出現。

    5.從切片上看,圖電層會包裹板電層和底銅。


    二. 銅面附著干膜碎

    1.斷口處沙灘位與正常線路一致或相差很小。
    2.斷口處銅面平整、沒有發


    三, 銅面附著膠或類膠的抗鍍物

    1.斷口處銅面不平整、發亮;有時成鋸齒狀。
    2.通常伴隨短路或殘銅出現。


    四,曝光不良

    1.斷口呈尖形,沒有沙灘位,除斷口附近幼線外板面其它位置沒有幼線。
    2.斷口呈尖形或圓形,沒有沙灘位,附近伴隨線路不良出現。
    3.斷口呈尖形,沒有沙灘位,伴隨曝光垃圾造成的殘銅或短路出現。
    4.從切片上看,圖電層會伸出一個彎鉤狀,有長有短。


    五. 擦花干膜

    1.面積較大、常伴隨短路出現。
    2.形狀不規則、但有方向性。


    六. 錫面擦花

    1.斷口沒有明顯沙灘位,為較重的擦花導致;較輕時有沙灘位,或沒有蝕穿。
    2.從切片上看,被蝕處較為圓滑,有平緩的坡度,沙灘位較大。

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