什么是pcb失效分析

隨著電子信息產(chǎn)品的小型化以及無(wú)鉛無(wú)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(guò)程中出現(xiàn)了大量的失效問(wèn)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(wèn)題的辦法和分清責(zé)任，必須對(duì)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(jī)理，必須遵守基本的原則及分析流程，否則可能會(huì)漏掉寶貴的失效信息，造成分析不能繼續(xù)或可能得到錯(cuò)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(guò)信息收集、功能測(cè)試、電性能測(cè)試以及簡(jiǎn)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(duì)于簡(jiǎn)單的PCB或PCBA，失效的部位很容易確定，但是，對(duì)于較為復(fù)雜的BGA或MCM封裝的器件或基板，缺陷不易通過(guò)顯微鏡觀察，一時(shí)不易確定，這個(gè)時(shí)候就需要借助其它手段來(lái)確定。接著就要進(jìn)行失效機(jī)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(jī)理，如虛焊、污染、機(jī)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(guò)載等等。再就是失效原因分析，即基于失效機(jī)理與制程過(guò)程分析，尋找導(dǎo)致失效機(jī)理發(fā)生的原因，必要時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，一般盡應(yīng)該可能的進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)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(guò)程所獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)、事實(shí)與結(jié)論，編制失效分析報(bào)告，要求報(bào)告的事實(shí)清楚、邏輯推理嚴(yán)密、條理性強(qiáng)，切忌憑空想象。

 分析的過(guò)程中，注意使用分析方法應(yīng)該從簡(jiǎn)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(jī)理。就好比交通事故，如果事故的一方破壞或逃離了現(xiàn)場(chǎng)，在高明的警察也很難作出準(zhǔn)確責(zé)任認(rèn)定，這時(shí)的交通法規(guī)一般就要求逃離現(xiàn)場(chǎng)者或破壞現(xiàn)場(chǎng)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(duì)失效的焊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊處理或大剪刀進(jìn)行強(qiáng)力剪裁PCB，那么再分析就無(wú)從下手了，失效的現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的環(huán)境，真正的失效原因就無(wú)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(gè)別，是不是總是集中在某個(gè)區(qū)域等等。

 X射線 （X-ray）

 對(duì)于某些不能通過(guò)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(lái)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(duì)X光的吸濕或透過(guò)率的不同原理來(lái)成像。該技術(shù)更多地用來(lái)檢查PCBA焊點(diǎn)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(diǎn)的定位。

 切片分析

 切片分析就是通過(guò)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(guò)程。通過(guò)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(lái)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(lái)檢測(cè)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(cè)到焊點(diǎn)