PCB失效分析技术与典型案例

PCB的CAF测试失效分析案例PCB的CAF（Conductive Anodic Filament）测试是一种用于评估电子产品印刷电路板的可靠性的测试方法，它能够检测到可能导致电子设备损坏或故障的潜在问题。

然而，有时候CAF测试可能会失效，即不能准确地检测到问题，导致缺陷产品被误判为合格产品。

本文将通过一个实际案例来分析PCB的CAF测试失效原因。

在家电子制造公司的生产线上，制造商对所有PCB进行CAF测试以确保其可靠性。

CAF测试是通过将电流注入PCB中，将其浸泡在盐溶液中，并检查是否存在电流泄漏的现象来进行的。

在测试过程中，如果有电流泄漏，说明可能存在导电的异物，导致电路损坏。

然而，在一批PCB中，CAF测试出现了失效现象。

虽然这些PCB在CAF测试之前都经过了完整的制造流程，并通过了其他各项测试，但在CAF测试阶段仍然出现了电流泄漏。

制造商决定对此进行详细调查，以找出问题所在。

首先，制造商对可能的失效原因进行了分析。

他们注意到，电流泄漏现象主要发生在焊盘附近，并且与焊盘和PCB表面涂覆的保护层之间有一层薄膜。

制造商怀疑这可能是导致CAF测试失效的主要原因之一为了验证这一猜测，并找到具体的原因，制造商进行了实验。

他们选择了几个有电流泄漏的PCB，并将它们切割成小块进行进一步分析。

通过显微镜观察，制造商发现在焊盘和薄膜之间存在一些微小的裂纹。

这些裂纹可能形成了导电通道，并导致了电流泄漏现象。

为了进一步验证，制造商还进行了材料分析。

通过对薄膜的成分进行分析，制造商发现薄膜中掺有一种对电导率较敏感的材料。

这些材料可能在制造过程中被不慎混入，导致了薄膜在CAF测试中失效。

综合以上分析结果，制造商得出结论，PCB的CAF测试失效是由于焊盘附近的薄膜存在裂纹，并含有导电材料引起的。

制造商进一步调整了制造过程，增强了焊盘附近薄膜的耐压性，并加强了对材料的筛选和控制，以确保不会再次出现类似问题。

通过这个案例，我们可以看到CAF测试失效的原因可能是多方面的，可能与制造过程中的材料问题、设计问题或操作问题有关。

PCB失效分析介绍PCB（Printed Circuit Board），中文译为印刷电路板，是电子设备中常见的一种重要组件。

它由基板、导线、组件及连接器等构成，用于支持和连接电子元器件，实现电路的功能。

然而，在使用过程中，由于各种原因，PCB可能会出现失效的情况。

这篇文章将介绍PCB失效分析的一般流程，包括常见的失效类型、失效分析方法以及案例分析。

PCB的失效类型可以大致分为电气失效和机械失效两类。

电气失效包括导通故障、断路故障和短路故障等，机械失效则包括开焊、虚焊、冷焊、板与插件之间接触不良等。

在进行PCB失效分析时，一般可以采取以下几个步骤。

首先，进行外观检查。

通过目视观察PCB表面和内部，检查是否存在明显的损坏或错误。

例如，观察是否存在明显的腐蚀、热伤或机械划痕等。

其次，进行电学测试。

使用测试仪器进行电路导通测试，检测是否存在导通失效、断路失效或短路失效等。

常见的测试仪器包括万用表、示波器等。

接着，进行组件测试。

使用适当的测量工具和测试设备，对PCB上的组件进行测试。

例如，使用数字万用表、热像仪等设备，对元器件的电压、电流、温度等性能进行测量。

然后，进行故障点定位。

根据前述的测试结果，确定故障点的大致位置。

可以利用烙铁、红外热像仪、X射线检测仪等工具对故障点进行进一步的定位。

除了常规的失效分析方法，还可以结合一些辅助技术来进行更深入的分析。

例如，利用逆向工程技术对PCB进行解剖和分析，了解其内部结构和材料组成。

同时，还可以利用红外热像仪、X射线检测仪等高级测试设备，对PCB进行非破坏性测试，以获取更全面的信息。

下面以一个实际案例进行PCB失效分析。

电子设备中的一个PCB上的一些电路失效，导致整个设备无法正常运行。

通过外观检查发现，该PCB表面没有明显的损坏，但观察到一些插件的焊点存在异常。

接着，进行电学测试。

使用示波器进行导通测试，发现在该焊点附近存在断路失效。

然后，进行组件测试，发现焊点附近的元器件没有明显的故障。

PCB失效分析技术与典型案例2009-11-18 15:10:05 资料来源:PCBcity 作者: 罗道军、汪洋、聂昕摘要| 由于PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求，越来越多的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。

本文首先介绍针对PCB在使用过程中的这些失效的分析技术，包括扫描电镜与能谱、光电子能谱、切片、热分析以及傅立叶红外光谱分析等。

然后结合PCB的典型失效分析案例，介绍这些分析技术在实际案例中的应用。

PCB失效机理与原因的获得将有利于将来对PCB的质量控制，从而避免类似问题的再度发生。

关键词| 印制电路板，失效分析，分析技术一、前言PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

随着电子信息产品的小型化以及无铅无卤化的环保要求，PCB也向高密度高Tg以及环保的方向发展。

但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多的质量纠纷。

为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。

本文将讨论和介绍一部分常用的失效分析技术，同时介绍一些典型的案例。

二、失效分析技术介于PCB的结构特点与失效的主要模式，本文将重点介绍九项用于PCB失效分析的技术，包括：外观检查、X射线透视检查、金相切片分析、热分析、光电子能谱分析、显微红外分析、扫描电镜分析以及X射线能谱分析等。

其中金相切片分析是属于破坏性的分析技术，一旦使用了这两种技术，样品就破坏了，且无法恢复；另外由于制样的要求，可能扫描电镜分析和X射线能谱分析有时也需要部分破坏样品。

此外，在分析的过程中可能还会由于失效定位和失效原因的验证的需要，可能需要使用如热应力、电性能、可焊性测试与尺寸测量等方面的试验技术，这里就不专门介绍了。

2.1 外观检查外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。

PCB短路失效分析PCB短路失效是指在电路板上的两个或多个电路之间发生了错误的电连接，导致电流绕过了原本设计的路径，从而造成电路功能受损或完全失效的情况。

PCB短路失效可能是因为设计错误、制造缺陷、材料选择不当、组装过程中操作不当等因素导致的。

首先，设计错误可能是导致PCB短路失效的主要原因之一、设计人员在布局电路板时，如果排线过于接近或布线不合理，就有可能导致两个或多个电路之间的短路。

因此，为了减少短路失效的风险，在设计阶段应该合理布局和布线，并避免将不同电路放置得过于接近。

其次，制造缺陷也是导致PCB短路失效的常见原因。

在PCB制造过程中，例如蚀刻、覆铜、印刷等步骤可能会存在一些问题，导致导线间的间距太小或出现外覆材料的异常粘连等情况，从而引发短路失效。

材料选择不当也可能导致PCB短路失效。

在PCB制造过程中使用的材料应该符合设计要求，例如导线应该具有足够的绝缘性能，外覆材料应该具有良好的耐热性等。

如果材料的绝缘性能不合格或耐热性能不足，就有可能出现短路失效的情况。

此外，组装过程中操作不当也可能引发PCB短路失效。

在PCB组装过程中，例如焊接过程中的温度控制、焊点清洁等操作都需要严格执行。

如果焊接温度过高或焊点清洁不彻底，就可能导致焊点短路，从而引发短路失效。

为了避免PCB短路失效，可以采取以下措施：1.合理布局和布线：在设计阶段，应尽量避免将不同电路放置得过于接近，合理布局和布线，减少短路的风险。

2.严格控制制造过程质量：在PCB制造过程中，要严格控制每一个环节的质量，确保导线间的间距够大，外覆材料没有异常粘连等问题。

3.选择合适的材料：在PCB制造中，选择符合设计要求的材料，确保导线具有足够的绝缘性能，外覆材料具有良好的耐热性等。

4.注意焊接过程：在PCB组装过程中，要注意焊接温度的控制，并确保焊点清洁彻底，避免因操作不当导致短路失效。

综上所述，PCB短路失效是一种常见的电路板故障，可能由设计错误、制造缺陷、材料选择不当、组装过程中操作不当等因素导致。

PCB通孔导通失效分析PCB通孔导通失效是指在PCB板上的通孔无法正常导通的情况。

通孔导通是PCB制造中非常重要的一步，它用来连接不同层的电路，确保电流和信号能够顺利地传输。

因此，通孔导通失效可能会导致电路板无法正常工作。

以下是对PCB通孔导通失效的分析：一、焊盘连接不良焊盘连接不良是导致通孔导通失效的一个常见原因。

焊盘连接不良可能是由于焊接温度不够高，焊接时间不足，电流过大等原因导致的。

此类问题可以通过调整焊接参数来解决，例如增加焊接温度和焊接时间，使焊盘能够与通孔壁充分结合。

二、通孔内部堵塞通孔内部堵塞也是导致通孔导通失效的常见原因。

堵塞可能是由于老化、灰尘、涂层物、钎焊剂等杂质进入导致的。

解决这个问题的方法就是清理通孔，可以使用针头、化学清洁剂或者喷气罐来清洁通孔，确保通孔内部没有任何堵塞物。

三、PCB板压力不均PCB板在制造过程中，由于特殊工艺的要求，需要在特定的地方施加压力。

但是，如果施加的压力不均匀，可能会导致通孔导通失效。

解决这个问题的方法是确保施加的压力均匀分布，可以采用合适的夹具或者专用的通孔机械来进行制造。

四、基材质量问题通孔导通失效还可能是由于基材质量问题造成的，例如基材强度不足、基材尺寸不稳定等。

在选择及制造基材时，应该考虑到这些因素，选择合适的材料，并确保各层基材之间具有良好的粘结性。

五、设计问题通孔导通失效有时候也可能是由于设计问题导致的。

设计问题可能包括通孔尺寸不合理，信号线走线不合理等。

解决这个问题的方法是重新设计电路板，合理地设置通孔尺寸和信号线走线，确保通孔导通的可靠性。

综上所述，PCB通孔导通失效可能是由多种原因导致的，包括焊盘连接不良、通孔内部堵塞、PCB板压力不均、基材质量问题和设计问题等。

为了解决这些问题，制造商和设计者需要更加关注制造过程中的细节，合理选择材料和工艺，并进行严格的质量控制，以确保通孔导通的可靠性。

坑裂失效案例分析中国赛宝实验室可靠性研究分析中心邱宝军1 前 言随着电子产品环保要求的不断提高，电子制造业已经基本实现无铅化制造，电子产品的关键器件PCB 基板也向无卤等快速发展，PCB基板的无卤化必然带来包括阻燃剂，固化剂等在内的关键材料发生变化，从而引发PCB内部树脂和玻璃纤维之间结合力的变化。

无铅工艺更高的焊接温度，无铅焊点较有铅焊点更硬，从而引起焊接过程中热应力更大，由此引发焊点下PCB内发生开裂，最终导致产品失效。

本文以案例的形式，介绍了PCB坑裂失效基本形貌，并对导致坑裂失效的原因进行了探讨，给广大的读者以参考。

2 案例背景某手机整机制造单位提供的5pcs失效品，失效均发生在BGA位置，其中1＃～3＃样品的失效现象表现为不开机，4＃和5＃样品的失效现象为按着CPU可开机，放手就不开机，失效比例较高，达到了10%以上。

现要求对失效的原因进行分析。

3 分析过程显然，从失效样品描述的信息看，样品失效比例很高，因此导致样品失效的原因应该是某种固定的缺陷，而非随机失效。

其次，由于失效位置固定在BGA位置，则确定BGA位置何种失效模式，并确定失效位置是整个失效分析的核心。

由于BGA器件结构的特殊性，所有的电连接部分都在器件下面，无法直接观察，因此，分析的基本思路是首先利用X-ray等无损手段对失效样品进行测试，寻找可能的失效特征，然后根据无损检测的结果，进行分析判断，预估其可能的原因，接下来利用金相切片等手段对故障的模式进行确认。

3.1 X射线检测利用X-ray测试设备对失效的BGA器件部位进行测试，结果发现部分失效样品BGA位置存在焊盘浮起现象，结果见图1红色箭头标识位置。

显然，BGA焊盘浮起可能导致焊点开裂或PCB线路断裂，最终导致产品失效。

图1 导通孔周围及导线表面腐蚀照片3.2 染色渗透试验对1＃失效品的BGA焊点进行染色渗透试验。

试验后分离器件与PCB，观察发现：大量的焊点存在明显的染色渗透现象。

PCB失效分析技术与典型案例2009-6-18 17:12:40资料来源:PCBcity作者:罗道军摘要：由于PCB高密度的发展趋势以及无铅与无卤的环保要求，越來越聂的PCB出现了润湿不良、爆板、分层、CAF等等各种失效问题。

本文首先介绍针对PCB在使用过程中的这些失效的分析技术，包括扫描电镜与能谱、光电子能谱、切片、热分析以及傅立叶红外光谱分析等。

然后结介PCB的典型的失效分析案例，介绍这些分析技术在实际的案例中的应用。

PCB失效机理与原因的获得将冇利于将來对PCB的质戢控制以避免类似问题的再度发生。

关键词：印制电路板失效分析分析技术前言PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为魏要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。

随着电子信息产品的小型化以及无铅无卤化的环保要求，PCB也向高密度高Tg以及坏保的方向发展。

但是由于成本以及技术的原因,PCB在生产和应用过程中出现了大最的失效问题，并因此引发了许多的质量纠纷。

为了弄浦斃失效的原因以便找到解决问题的办法和分诸贵任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。

本文将讨论和介绍一部分常用的失效分析技术，同时介绍一些典型的案例。

一、失效分析技术介于PCB的结构特点与失效的主要模式，本文将重点介绍九项用于PCB失效分析的技术，包括外观检查、X射线透视检查、金相切片分析、热分析、光电子能谱分析、显微红外分析、扫描电镜分析以及X射线能谱分析等。

其中金相切片分析是属于破坏性的分析技术，一旦便用了这两种技术，样站就破坏了无法恢复；另外由于制样的要求，可能扫描电镜分析和X射线能谱分析有时也需要部分破坏样品。

此外，在分析的过程屮可能还会由于失效定位和失效原因的验证的需要，可能需要使川如热应力、电性能、可焊性测试与尺寸测屋等方面的试验技术，这里就不号门介绍了。

1.1外观检查外观检查,就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜其至放人镜等工具检査PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB的失效模式。

PCB失效原因与案例分析PCB（Printed Circuit Board）是一种用于支持和连接电子组件的基板。

它是电子产品中最重要的组成部分之一，但由于各种原因，PCB也会出现失效的情况。

下面将从物理损坏、化学腐蚀以及设计和制造不良等角度分析PCB失效的原因，并列举一些相关的案例。

1.物理损坏物理损坏是导致PCB失效的主要原因之一、这种损坏可能由外部因素引起，例如机械压力、震动、温度变化等。

而且，也可能在制造和组装过程中造成，例如不正确的操作、错误的钳工行为等。

物理损坏可能导致PCB上电子元件的松动、脱落，以及电路轨迹断裂等失效现象。

案例1：一家制造商在PCB组装过程中不小心使用过于硬朗的工具，损坏了PCB上的电子元件。

这导致一些元件无法正常工作，最终导致整个电路板失效。

案例2：在运输过程中，由于未能妥善保护，PCB遭受了剧烈的撞击，导致电路轨迹断裂。

这使得PCB无法正常传递电流，导致整个电路板失效。

2.化学腐蚀化学腐蚀是导致PCB失效的另一个常见原因。

PCB会暴露在各种化学物质中，例如湿度、气体、液体等。

如果这些化学物质对PCB材料具有腐蚀性，它们会导致元件的氧化、腐蚀，甚至电路轨迹的腐蚀，从而导致电路板失效。

案例3：在一个潮湿的环境中，PCB上的金属电路轨迹开始发生氧化和腐蚀，导致电流无法正常传递，最终使整个电路板失效。

案例4：在一个工业环境中，PCB暴露在有害气体中，如硫化氢。

这导致PCB上的电子元件遭受腐蚀，损坏了电路的功能，从而导致PCB失效。

3.设计和制造不良设计和制造过程中的不良也是导致PCB失效的重要原因之一、设计不良可能导致电路板无法正常工作，例如布线错误、不正确的元件布局等。

制造不良可能导致电路板存在材料缺陷、焊接不良、导线间隙不正确、层间短路等问题，进而导致电路板失效。

案例5：在PCB设计中，布线人员错误地连接了两个电路轨迹，导致电流传输错误。

这导致PCB无法正常工作，最终导致整个电路板失效。

DFR-01
一、样品描述
所送检的PCBA样品经电性能测试发现其BGA部位可能有焊接不良（怀疑虚焊）存在，现需分析该问题是该PCBA在SMT制程中造成或是PCB 的（即上锡不良）原因。

委托单位提供了一件PCBA样品与所用的3件PCB 样品。

二、分析过程
1、显微分析
将PCBA上的BGA部分切下，用环氧树脂镶嵌、刨磨、抛光、腐蚀制作BGA焊点的金相剖面或截面，然后用Nikon OPTIPHOT金相显微镜与LEICA MZ6立体显微镜进行观察分析，发现在第一排的第四焊点存在缺陷，锡球与焊盘间有明显的分离现象（图1），其他焊点未检查到类似情况。

图1 BGA焊点（第一排第4个）切片截面显微镜照片（1）
2、PCB焊盘的可焊性分析
图2 BGA焊点缺陷部位放大的显微镜照片（2）
图3 PCB上的BGA焊接部位的润湿不良的焊盘（1）
图4 PCB上的润湿不良的焊盘（2）3、PCB表面状态分析
4、SEM以及EDX分析
图6 不良焊点截面的外观SEM分析照片。

图7 SEM照片中A部位的化学（元素）组成分析结果
图8 SEM照片中B部位的化学（元素）组成分析结果
图9 图5中不良焊盘的表面的化学（元素）组成分析结果
5、焊锡膏的润湿性分析
三、结论
经过以上分析，可以得出这样的结论：
1、送PCBA样品的BGA部位的第一排第4焊点存在不良缺陷，锡球焊点与
焊盘间有明显开路。

2、造成开路的原因为：该PCB的焊盘润湿性（可焊性）不良，焊盘表
面存在不明有机物，该有机物绝缘且阻焊，使BGA焊料球无法与焊盘在焊接时形成金属化层。

零部件
设计责任编制者：车型年份（S/程序（S）__关键日期
FMEA日期（原始的）：
审核：
压合
零部件
设计责任编制者：车型年份（S/程序（S）__关键日期
FMEA日期（原始的）：
审核：
压合
够备注：过程特性符号“▲”
零部件
设计责任编制者：车型年份（S/程序（S）__关键日期
FMEA日期（原始的）：
审核：
压合
板面擦花
备注：过程特性符号“▲”
零部件
设计责任编制者：车型年份（S/程序（S）__关键日期
FMEA日期（原始的）：
审核：
压合
对及首件确认
林测量检验确认
备注：过程特性符号“▲”
零部件
设计责任编制者：车型年份（S/程序（S）__关键日期
FMEA日期（原始的）：
审核：
压合
备注：过程特性符号“▲”。

PCB失效分析技术与案例PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）作为电子产品的核心组成部分，承载着各种电子元件和连接线路，是电子产品正常运行的基础。

然而，由于各种原因，PCB可能会出现失效现象，例如电气失效、机械失效、热失效等。

本文将介绍几种常见的PCB失效分析技术以及相应的案例。

一、电气失效分析技术1.测试仪器：使用示波器、万用表、频谱分析仪等仪器对PCB进行电气特性分析，检测电气性能是否正常。

2.红外测试：使用红外线热像仪对PCB进行红外检测，查找异常发热点，判断是否存在热失效等问题。

3.焦耳热分析：通过加热PCB，利用焦耳热效应来检测是否有电气连接不良，或是电敏感元器件的温度分布不均等问题。

案例：电子产品的PCB在使用过程中发现频繁死机。

经过电气失效分析发现，其中一个芯片温度异常升高，通过焦耳热分析发现该芯片与PCB之间的焊点存在接触不良，导致芯片发热过高而死机。

二、机械失效分析技术1.目视检查：通过目视检查PCB表面是否存在物理损伤，如裂纹、变形等。

2.显微镜观察：使用显微镜对PCB进行观察，检查PCB连接是否完好，是否存在疲劳裂纹等。

3.声发射检测：利用声发射检测仪器对PCB进行检测，通过检测不同频率的声波来判断是否存在机械失效。

案例：电子产品的PCB在物理冲击后无法正常工作。

经过机械失效分析发现，PCB上的一个元件发生了松动，导致接触不良。

通过目视检查和显微镜观察，最终发现该元件的焊点出现了裂纹，进一步造成了PCB的机械失效。

三、热失效分析技术1.热测量：使用热敏电阻或红外线热像仪对PCB进行温度测量，查找温度异常区域，判断热失效的可能性。

2.热分析：利用有限元软件对PCB进行热仿真分析，通过数值模拟来预测PCB在工作过程中的温度分布和热应力。

案例：电子产品的PCB过热导致无法正常工作。

经过热失效分析发现，PCB散热不良，导致温度过高。

通过热测量发现，PCB上的散热片连接不良，无法正确散热。