PCBA故障特征_PCB失效分析步驟

　　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(shù)脂的復(fù)合材料，分為單面板，雙面板和多層板。

　　PCBA故障特征

　　1.機(jī)械損傷

　　由于受到彎曲，扭曲等應(yīng)力作用，可能會(huì)使元件損壞。對(duì)于SMD組件，可能使一些元件焊點(diǎn)處開(kāi)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(guò)高造成過(guò)大的電流，對(duì)于較小的線路或元件，它們的功耗消耗能力，導(dǎo)致過(guò)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(zhǎng)時(shí)間的高溫導(dǎo)致環(huán)氧樹(shù)脂將碳化變黑）

　　3.污染

　　助焊劑沒(méi)有清洗干凈；

　　處理時(shí)留下指紋，塵土或清洗液；

　　來(lái)自裝配時(shí)的金屬碎片或焊料搭橋；

　　在貯存，設(shè)備安裝或運(yùn)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間，污染物可能引起金屬遷移現(xiàn)象，有兩種形式：晶須生長(zhǎng)和枝晶生長(zhǎng)。

　　鑒別污染物時(shí)，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(shí)，它們的尺寸隨著溫度而變化，尤其是溫度巨變時(shí)，會(huì)引起機(jī)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(diǎn)上，多層板間的分界面上以及焊盤(pán)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(diǎn)不牢固，可引起焊點(diǎn)裂縫。熱應(yīng)力，機(jī)械應(yīng)力和工藝問(wèn)題都能引起互聯(lián)故障。另外揮發(fā)性有機(jī)物VOC受熱膨脹可造成氣孔或開(kāi)裂，進(jìn)而引起連接故障。

　　PCB失效分析步驟

　　1.目檢

　　基片上的裂縫表明存在彎曲等應(yīng)力，過(guò)熱或變色的線路是過(guò)流的一種標(biāo)志。破裂的焊點(diǎn)暗示可焊性的問(wèn)題或焊料的污染，若干焊點(diǎn)具有灰暗的表面或過(guò)多，過(guò)少的焊料，這些特征是存在焊接技術(shù)差，污染物或過(guò)熱的標(biāo)志，任何脫色都可能意味著過(guò)熱。焊料再流產(chǎn)生氣孔意味著高溫。

　　2.X射線

　　檢查任何斷開(kāi)/短接或線路的損壞，未完全填充的通孔，位置未對(duì)準(zhǔn)的線路或元件焊盤(pán)。

　　3.電測(cè)量

　　用于確認(rèn)開(kāi)裂和斷裂的焊點(diǎn)，由污染物引起的漏電，可以加電壓測(cè)電流，但要限制電壓在合理范圍。在測(cè)試過(guò)程中施加一些應(yīng)力可能發(fā)現(xiàn)一些間歇性異常。

　　4.斷面分析

　　對(duì)于焊點(diǎn)和多層板內(nèi)部的缺陷，可以用制備金相樣品的方法來(lái)檢查。

　　5.SEM和EDX

　　基片表面上的污染物可以應(yīng)用SEM來(lái)鑒別，污染物可能出現(xiàn)在板的表面或共形涂層的下面，有時(shí)必須先除去共形涂層而不要影響污染物，氯，氟，硫，和溴是關(guān)心的元素，溴是某些材料中起阻燃作用的阻燃劑成分。可以用EDX檢查焊點(diǎn)是否存在污染物，硫，氧，銅，鋁和鋅都是可能導(dǎo)致焊點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題的污染物，由污染物引起的焊點(diǎn)破裂，經(jīng)常發(fā)生在元件引腳與焊料界面處的金屬間化合物中。

　　除去共形層的方法：

　　1.用溶劑溶解，二甲苯，三氯乙烷，甲基乙醛酮和氯化亞甲基之類的溶劑可以去除共形層，但不要損傷板子或污染物。

　　2.熱分離，采用可控的低溫加熱方法，對(duì)厚涂層這種方法最好，熱直接加到涂層上使其與基底材料分離。

　　3.磨掉，用類似噴砂處理的噴射設(shè)備除去那些不可能用溶劑融掉的涂層。

　　4.等離子腐蝕，將板子放在真空室中，用低溫等離子體去除涂層，這種方法對(duì)聚對(duì)二甲苯的去除很有效。

　　絕緣電阻測(cè)試：

　　絕緣電阻的降低，可能是枝晶生長(zhǎng)，污染物和其他問(wèn)題造成的結(jié)果。根據(jù)絕緣測(cè)試規(guī)范進(jìn)行。PCB的絕緣性對(duì)于相對(duì)濕度極為敏感，尤其是已被污染的，一般絕緣故障都在1兆歐以下，以下是鑒別絕緣電阻問(wèn)題的一些指導(dǎo)方針：

　　進(jìn)行測(cè)量前，PCB應(yīng)當(dāng)暴露到它所經(jīng)受的濕度水平上。

　　一些電路可能需要物理隔離，以便脫離整個(gè)電路系統(tǒng)，這是為了使單個(gè)線路測(cè)量更準(zhǔn)確，復(fù)雜元件或電路區(qū)域可能需要移除，以便調(diào)查所關(guān)心的故障部位。

　　在顯微鏡下仔細(xì)檢查以確認(rèn)漏電或污染物的實(shí)際來(lái)源。

　　要用低電壓技術(shù)進(jìn)行測(cè)量以免損壞器件。