【技術分享】PCB失效分析技術方法有哪些？

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人氣：423發(fā)布日期：2024-12-24 09:37【大中小】

在當今電子制造業(yè)中，隨著印制電路板（PCB）朝著高密度、無鉛無鹵環(huán)保方向的快速發(fā)展，確保PCB的質量與可靠性變得尤為重要。面對潤濕不良、爆板、分層、CAF（Conductive Anodic Filament）等各種失效問題的挑戰(zhàn)，采用先進的失效分析技術是必不可少的。

PCB 失效分析是針對印刷電路板（PCB）出現(xiàn)故障或失效情況展開的專業(yè)研究，旨在找出導致 PCB 無法正常工作的根源，不管是硬板的斷路、短路，還是軟板的彎折損壞等問題。分析過程需運用多種技術手段，如電子顯微鏡觀察微觀層面的線路破損、焊點開裂，借助紅外熱成像技術定位過熱部位，以此來精準判斷失效模式，是材料老化、工藝缺陷，還是外力沖擊等造成的。通過 PCB 失效分析，能為改進 PCB 設計、優(yōu)化制造工藝、提升產(chǎn)品質量提供依據(jù)，讓生產(chǎn)廠家提前預防失效問題，保障電子產(chǎn)品使用中的可靠性，減少故障發(fā)生概率。

本文將詳細介紹一系列應用于PCB失效分析的關鍵技術，這些技術不僅有助于明確失效機理，還能為后續(xù)的質量控制提供科學依據(jù)，避免相似問題的再次發(fā)生。

1外觀檢查

PCB外觀檢查是失效分析的初步步驟，它通過肉眼觀察或借助立體顯微鏡、金相顯微鏡等工具，對PCB進行細致的視覺評估。

這項非破壞性技術旨在識別PCB表面的污染、腐蝕、爆板位置以及布線異常，通過觀察失效模式的分布規(guī)律，初步判斷失效模式，為后續(xù)深入分析提供方向。

2 X射線透視檢查（X-ray）

對于PCB內部結構和隱藏缺陷的檢測，X射線透視技術扮演了關鍵角色。該技術利用X光穿透不同材料的能力差異，生成圖像以揭示內部通孔、層間缺陷以及高密度封裝器件的焊接狀況。

隨著技術進步，X射線透視設備的分辨率不斷提高，部分高端設備甚至具備三維成像能力，這對于深入探究內部結構異常至關重要。

3金相切片分析

金相切片分析是一種破壞性測試，通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕等復雜步驟，獲取PCB橫截面的微觀結構信息。

這一過程能夠揭示諸如通孔完整性、鍍層質量等關鍵細節(jié)，是質量改進和失效機理探索的有力工具。盡管耗時且要求高，但其提供的信息價值不可替代。

4掃描聲學顯微鏡

掃描聲學顯微鏡（SAM）利用超聲波在材料不連續(xù)界面上的反射特性，實現(xiàn)對PCB和PCBA內部裂紋、分層、空洞等缺陷的無損檢測。

尤其在無鉛工藝中，因溫度升高而導致的吸濕敏感問題，SAM成為了一種有效的檢測手段，幫助預防爆板等失效。

5顯微紅外分析

線路板顯微紅外分析結合了紅外光譜技術和顯微鏡技術，能夠對PCB表面的微觀污染物進行化學成分分析。

通過檢測不同有機物對特定紅外光譜的吸收差異，這項技術對于分析焊盤或引腳可焊性不良的根源，如有機污染物的來源，具有重要意義。

6 X射線能譜分析（EDS）

X射線能譜分析（EDS）與掃描電鏡配合使用，能夠快速識別樣品表面元素組成，適用于焊盤表面成分分析和污染物元素識別。

它通過測量樣品表面在電子束激發(fā)下產(chǎn)生的特征X射線能量，實現(xiàn)元素的定性與半定量分析，對于理解焊盤可焊性問題的原因至關重要。

7 X射線光電子能譜（XPS）

光電子能譜技術利用X射線照射樣品表面，通過分析逃逸電子的動能來確定元素種類和化學狀態(tài)，提供了關于樣品表面幾納米范圍內元素組成和價態(tài)的精確信息。

XPS在分析焊盤鍍層質量、污染物種類和氧化程度等方面具有極高的靈敏度，是深入探索可焊性不良深層原因的理想工具。

8熱分析技術

電路板熱分析技術包括差示掃描量熱儀（DSC）、熱機械分析儀（TMA）和熱重分析儀（TGA）。

這些技術可以分別揭示材料的固化程度、玻璃態(tài)轉化溫度、線性膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性和熱分解溫度等關鍵參數(shù)。

在PCB領域，這些分析對于評估高分子材料的熱性能和預測焊接過程中的可靠性問題至關重要。通過上述技術的綜合應用，工程師們能夠系統(tǒng)地解析PCB的失效機制，為產(chǎn)品質量改進提供科學依據(jù)，確保電子產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。隨著電子技術的不斷進步，這些失效分析技術也將持續(xù)演進，以應對日益復雜的失效挑戰(zhàn)。

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