什么是pcb失效分析

隨著電子信息產(chǎn)品的小型化以及無鉛無鹵化的環(huán)保要求，PCB也向高密度高Tg以及環(huán)保的方向發(fā)展。但是由于成本以及技術(shù)的原因，PCB在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中出現(xiàn)了大量的失效問題，并因此引發(fā)了許多的質(zhì)量糾紛。為了弄清楚失效的原因以便找到解決問題的辦法和分清責(zé)任，必須對所發(fā)生的失效案例進(jìn)行失效分析。

 失效分析的基本程序

 要獲得PCB失效或不良的準(zhǔn)確原因或者機理，必須遵守基本的原則及分析流程，否則可能會漏掉寶貴的失效信息，造成分析不能繼續(xù)或可能得到錯誤的結(jié)論。一般的基本流程是，首先必須基于失效現(xiàn)象，通過信息收集、功能測試、電性能測試以及簡單的外觀檢查，確定失效部位與失效模式，即失效定位或故障定位。對于簡單的PCB或PCBA，失效的部位很容易確定，但是，對于較為復(fù)雜的BGA或MCM封裝的器件或基板，缺陷不易通過顯微鏡觀察，一時不易確定，這個時候就需要借助其它手段來確定。接著就要進(jìn)行失效機理的分析，即使用各種物理、化學(xué)手段分析導(dǎo)致PCB失效或缺陷產(chǎn)生的機理，如虛焊、污染、機械損傷、潮濕應(yīng)力、介質(zhì)腐蝕、疲勞損傷、CAF或離子遷移、應(yīng)力過載等等。再就是失效原因分析，即基于失效機理與制程過程分析，尋找導(dǎo)致失效機理發(fā)生的原因，必要時進(jìn)行試驗驗證，一般盡應(yīng)該可能的進(jìn)行試驗驗證，通過試驗驗證可以找到準(zhǔn)確的誘導(dǎo)失效的原因。這就為下一步的改進(jìn)提供了有的放矢的依據(jù)。最后，就是根據(jù)分析過程所獲得試驗數(shù)據(jù)、事實與結(jié)論，編制失效分析報告，要求報告的事實清楚、邏輯推理嚴(yán)密、條理性強，切忌憑空想象。

 分析的過程中，注意使用分析方法應(yīng)該從簡單到復(fù)雜、從外到里、從不破壞樣品再到使用破壞的基本原則。只有這樣，才可以避免丟失關(guān)鍵信息、避免引入新的人為的失效機理。就好比交通事故，如果事故的一方破壞或逃離了現(xiàn)場，在高明的警察也很難作出準(zhǔn)確責(zé)任認(rèn)定，這時的交通法規(guī)一般就要求逃離現(xiàn)場者或破壞現(xiàn)場的一方承擔(dān)全部責(zé)任。PCB或PCBA的失效分析也一樣，如果使用電烙鐵對失效的焊點進(jìn)行補焊處理或大剪刀進(jìn)行強力剪裁PCB，那么再分析就無從下手了，失效的現(xiàn)場已經(jīng)破壞了。特別是在失效樣品少的情況下，一旦破壞或損傷了失效現(xiàn)場的環(huán)境，真正的失效原因就無法獲得了。

 失效分析技術(shù)

 光學(xué)顯微鏡

 光學(xué)顯微鏡主要用于PCB的外觀檢查，尋找失效的部位和相關(guān)的物證，初步判斷PCB的失效模式。外觀檢查主要檢查PCB的污染、腐蝕、爆板的位置、電路布線以及失效的規(guī)律性、如是批次的或是個別，是不是總是集中在某個區(qū)域等等。

 X射線 （X-ray）

 對于某些不能通過外觀檢查到的部位以及PCB的通孔內(nèi)部和其他內(nèi)部缺陷，只好使用X射線透視系統(tǒng)來檢查。X光透視系統(tǒng)就是利用不同材料厚度或是不同材料密度對X光的吸濕或透過率的不同原理來成像。該技術(shù)更多地用來檢查PCBA焊點內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)部缺陷和高密度封裝的BGA或CSP器件的缺陷焊點的定位。

 切片分析

 切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得PCB橫截面結(jié)構(gòu)的過程。通過切片分析可以得到反映PCB(通孔、鍍層等)質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)的豐富信息，為下一步的質(zhì)量改進(jìn)提供很好的依據(jù)。但是該方法是破壞性的，一旦進(jìn)行了切片，樣品就必然遭到破壞。

 掃描聲學(xué)顯微鏡

 目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學(xué)顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X－Y平面的信息。因此，掃描聲學(xué)顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學(xué)的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點