电路板PCB＆PCBA失效分析流程及分析方法

时间： 2024-05-31 来源：启威测官网

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无论您的产品是属于元器件级失效分析，需要评估来料器件质量，验证分析器件失效机理；还是产品是属于PCBA 板级失效分析，需要分析及验证焊接失效机理，评估焊接工艺及材料；又或者是系统级失效分析，需要分析功能，定位失效点。

图1 失效分析层级

无论哪种失效分析层级，分析的流程都是：

第一步，失效背景调查：产品失效现象？失效环境？失效阶段（设计调试、中试、早期失效、中期失效等等）？失效比例？失效历史数据？

第二步，系统电性能测试：示波器、网络分析仪器、万用表等；

第三步，非破坏分析：X射线透视检查、超声扫描检查、电性能测试、形貌检查、局部成分分析等；

第四步，理化分析（力学性能、结构分析等）、SEM/EDS分析、FTIR分析、可焊性分析等；

结构分析、力学分析、热学分析、环境条件、约束条件等综合分析。

第五步，使用条件分析：模拟验证实验：根据分析所得失效机理设计模拟实验，对失效机理进行验证。

图2 失效分析流程及分析手段（方法）

综上所述，需要这么多项目分析验证，对于失效分析样品的准备：

提供良品4PCS以上；提供不良品8PCS以上。

备注：如果不良品数量不够，会影响分析结果，如果提供的良品不是同一批次的，也会对分析结果的准确度有一定影响。

现实中的案例，客户发了一批货，几个月后有异常样品退回，需要分析异常，同一批次的货已经发完，只能到仓库里面找相同工艺不同批次的货品用于验证分析。测试结论也是有一定参考意义，当然，凭借工程师多年的分析经验，最终的结论也是找到了。

01 失效分析的最终目标

失效分析需要高精尖的分析设备，也需要分析工程师不仅会看电路图、懂工艺、懂研发设计，通过一系列分析验证，达到我们最终的目标：

1. 找出失效原因，确认失效模式、机理；

2. 明确引起失效的责任方，为仲裁提供依据；

3. 纠正设计和制造中的错误；

4. 改进生成工艺，提高产品可靠性；

5. 降低产品质量成本。

02 失效分析前需要确认事项

1. 需客户给出失效背景（失效现象、失效阶段、工艺参数、失效概率等);

2. 明确送检对象(供应商、生成商、购买商);

3. 是否涉及法律纠纷；

4. 提供以上信息，方能准确评估，给出失效分析方案。

当然，如果委托方有一定的失效分析能力，只需要高精尖的分析设备做测试，也可以委托我们做检测项目（见表1），单个的项目只给出测试结果，不做原因分析，不确认失效机理，不提供改进措施。

表1 PCB&PCBA失效分析项目及测试方法

03 失效分析案例（PCBA器件）

因失效分析案例报告内容较多，本次只展示部分内容。

(1) 外观检查

异常类型编号：Found1疑似镀层缺失， Found2疑似腐蚀形貌，Found3三防漆已破损，Found4疑似枝晶形貌。

(2) 防漆紫光灯检查结果

异常类型编号：Found5小气泡大面积分布， Found6疑似分层异常。

(3) SEM/EDS分析

分析结论：1#电阻端子之间PCB表面的10-B1金属异物含有P、S和Ni元素，且形成枝晶形貌，连接形成端子之间的通路。

在对应的三防漆10-B2处，也存在与10-B1相似的现象，异物含有P和Ni元素，且形成枝晶形貌，连接形成端子之间的通路。

(4) 解焊分析

解焊后，解焊分离发生端子陶瓷本体处，端子明显有严重的镀层缺失，并伴随腐蚀性形貌，对应PCB焊盘的残余焊料上也有腐蚀残留物。

(5) 阻值测量

1．对解焊后的电阻单体进行阻值测量，因其一端子镀层缺失，测试过程中，接触端子的大部分焊接位置均为开路，如下侧边的结果。

2．接触端子顶部极少量的镀层残留物位置才可测出阻值；其中4#和6#的阻值比正常值(845KΩ) 大，约1.9MΩ。以上结果说明，因其镀层缺失而阻值偏大，甚至在端子焊接位置处于开路状态。

省略后续

启威测实验室提供PCB&PCBA一站式失效分析服务，服务范围包括：

消费类电子产品：智能穿戴产品、移动终端、手机、平板通讯模块等。

电子元器件：电阻、电感、电容、晶振、LCD、IC、LED等。

工业/商业/医疗电子产品：投影仪、呼吸机、电子体温计等。

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