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PCBA 的失效分析

點擊數:1 發布日期:2020/6/28

　　PCBA 是由PCB 和各種電子元件組成的系統。PCB 的主要材料是玻璃纖維和環氧樹脂的復合材料，分為單面板，雙面板和多層板。

　　
　　PCBA 故障特征
　　
　　1. 機械損傷
　　
　　由于受到彎曲，扭曲等應力作用，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，導致過電損傷（EOS）；
　　
　　- 設備外部熱源導致的損傷；
　　
　　- 元件故障引起熱損壞（長時間的高溫導致環氧樹脂將碳化變黑）
　　
　　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，設備安裝或運行期間遭遇被污染的大氣；
　　
　　- 環境中的濕氣或鹽分。環境中的污染物能夠導致銅線路的侵蝕，使絕緣性下降。污染物
　　
　　可引起銅線路的侵蝕，經過長時間，污染物可能引起金屬遷移現象，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。
　　
　　4. 熱膨脹失配
　　
　　當把具有不同的熱膨脹系數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 上的組件互聯故障
　　
　　互聯故障多發生在焊點上，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。熱應力，機械應力和工藝問題都能引起互聯故障。另外揮發性有機物VOC 受熱膨脹可造成氣孔或開裂，進而引起連接故障。
　　
　　PCB 失效分析步驟
　　
　　1.目檢
　　
　　基片上的裂縫表明存在彎曲等應力，過熱或變色的線路是過流的一種標志。破裂的焊點暗示可焊性的問題或焊料的污染，若干焊點具有灰暗的表面或過多，過少的焊料，這些特征是存在焊接技術差，污染物或過熱的標志，任何脫色都可能意味著過熱。焊料再流產生氣孔意味著高溫。
　　
　　2. X 射線
　　
　　檢查任何斷開/短接或線路的損壞，未完全填充的通孔，位置未對準的線路或元件焊盤。
　　
　　3. 電測量
　　
　　用于確認開裂和斷裂的焊點，由污染物引起的漏電，可以加電壓測電流，但要限制電壓在合理范圍。在測試過程中施加一些應力可能發現一些間歇性異常。
　　
　　4. 斷面分析
　　
　　對于焊點和多層板內部的缺陷，可以用制備金相樣品的方法來檢查。
　　
　　5. SEM 和EDX
　　
　　基片表面上的污染物可以應用SEM 來鑒別，污染物可能出現在板的表面或共形涂層的下面，有時必須先除去共形涂層而不要影響污染物，氯，氟，硫，和溴是關心的元素，溴是某些材料中起阻燃作用的阻燃劑成分�？梢杂肊DX 檢查焊點是否存在污染物，硫，氧，銅，鋁和鋅都是可能導致焊點出現問題的污染物，由污染物引起的焊點破裂，經常發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，這種方法對聚對二甲苯的去除很有效。
　　
　　絕緣電阻測試：
　　
　　絕緣電阻的降低，可能是枝晶生長，污染物和其他問題造成的結果。根據絕緣測試規范進行。PCB 的絕緣性對于相對濕度極為敏感，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題的一些指導方針：
　　
　　- 進行測量前，PCB 應當暴露到它所經受的濕度水平上。
　　
　　- 一些電路可能需要物理隔離，以便脫離整個電路系統，這是為了使單個線路測量更準確，復雜元件或電路區域可能需要移除，以便調查所關心的故障部位。
　　
　　- 在顯微鏡下仔細檢查以確認漏電或污染物的實際來源。
　　

　　- 要用低電壓技術進行測量以免損壞器件。

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