PCBA的失效分析怎么做?掌握分析技巧方法

日期:2021-12-03 12:00:23 瀏覽量:2101 標(biāo)簽: 失效分析 PCB/PCBA失效分析

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)品的失效會造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和品質(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. 機械損傷

由于受到彎曲,扭曲等應(yīng)力作用,可能會使元件損壞。對于SMD 組件,可能使一些元件焊點處開裂或者元件損壞,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高造成過大的電流,對于較小的線路或元件,它們的功耗消耗能力,導(dǎo)致過電損傷(EOS);

- 設(shè)備外部熱源導(dǎo)致的損傷;

- 元件故障引起熱損壞(長時間的高溫導(dǎo)致環(huán)氧樹脂將碳化變黑)

3. 污染

- 助焊劑沒有清洗干凈;

- 處理時留下指紋,塵土或清洗液;

- 來自裝配時的金屬碎片或焊料搭橋;

- 在貯存,設(shè)備安裝或運行期 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)過長時間,污染物可能引起金屬遷移現(xiàn)象,有兩種形式:晶須生長和枝晶生長。

鑒別污染物時,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,它們的尺寸隨著溫度而變化,尤其是溫度巨變時,會引起機械故障。

5. PCB 上的組件互聯(lián)故障

互聯(lián)故障多發(fā)生在焊點上,多層板間的分界面上以及焊盤連接處。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不牢固,可引起焊點裂縫。熱應(yīng)力,機械應(yīng)力和工藝問題都能引起互聯(lián)故障。另外揮發(fā)性有機物VOC 受熱膨脹可造成氣孔或開裂, 進而引起連接故障。

PCBA的失效分析怎么做?掌握分析技巧方法

PCB 失效分析方法

該方法主要分為三個部分,將三個部分的方法融匯貫通,不僅能幫助我們在實際案例分析過程中能夠快速地解決失效問題,定位根因;還能根據(jù)我們建立的框架對新進工程師進行培訓(xùn),方便各部門借閱學(xué)習(xí)。

下面就分析思路及方法進行講解,首先是分析思路;

第一步:失效分析的“五大步驟”

失效分析的過程主要分為5個步驟:“①收集不良板信息→②失效現(xiàn)象確認→③失效原因分析→④失效根因驗證→⑤報告結(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、生產(chǎn)狀況、使用狀況、儲存狀況等信息,為后續(xù)分析過程展開作準(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步是針對失效模式展開分析,根據(jù)失效根因故障樹來逐一排查根因,倘若在已有的故障樹中還無法確認原因,則需要通過專題立項等方式研究這類失效問題,并將研究結(jié)論加入到原有故障樹中,使故障樹不斷豐富完善,窮盡根因,形成反復(fù)迭代升級的有效循環(huán)模式;再通過第④步進行復(fù)現(xiàn)性實驗,驗證根因;最終輸出失效分析報告,對失效根因給出針對性的改善方案。

第二步:失效根因故障樹建立

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的方法:

針對PCB/PCBA的常見板級失效現(xiàn)象,我們通過建立各種失效模式的根因故障樹,并在實戰(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分析流程,能夠幫助大家在后續(xù)實戰(zhàn)中,跟隨故障樹的失效分析流程,快速的定位失效根因,解決問題,事半功倍。

第三步:建立標(biāo)準(zhǔn)庫

通過對故障樹的各項根因進行驗證,從而形成標(biāo)準(zhǔn)庫文件。根因判定標(biāo)準(zhǔn)庫的來源主要有幾個方面:①IPC、GJB、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等文件;②正常產(chǎn)品與異常產(chǎn)品對比庫;③研發(fā)項目經(jīng)驗、生產(chǎn)經(jīng)驗文件庫等。同時,對故障樹中每個失效根因涉及到的評判方法和評判標(biāo)準(zhǔn)進行總結(jié)歸類,將PCB常見的標(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,供后續(xù)案例開展進行參照。

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)計標(biāo)準(zhǔn)、提高設(shè)計效率,推動企業(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+工程師使用的實用可制造性分析軟件。

核心特點:

1、分析設(shè)計隱患項目23+

2、警示影響價格項目,并針對隱患和影響價格項給出優(yōu)化方案

3、支持一鍵解析Allegro、PADS、Altium、Protel、Gerber 文件類型

4、多層板自動匹配疊層結(jié)構(gòu)

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

6、個性化拼板,秒殺規(guī)則板或異形板,可添加郵票孔。

7、開短路分析(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)芯檢測帶來的“PCBA的失效分析”相關(guān)內(nèi)容,希望對大家有幫助,我們將在后期帶來更多精彩內(nèi)容。我們的檢測服務(wù)范圍包括:電子元器件測試驗證、IC真假鑒別產(chǎn)品設(shè)計選料、失效分析,功能檢測、工廠來料檢驗以及編帶等多種測試項目。熱忱歡迎來電,我們將竭誠為您服務(wù)。

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