pcb板設計之十大失效分析技術（一）

作為(wei)各種(zhong)組件的(de)(de)載體(ti)和(he)(he)電路信號傳輸的(de)(de)樞(shu)紐(niu)，PCB已成(cheng)為(wei)電子信息產品(pin)最(zui)重要和(he)(he)至關重要的(de)(de)部分。  PCB的(de)(de)質(zhi)量(liang)和(he)(he)可靠性決(jue)定了(le)(le)整個設備的(de)(de)質(zhi)量(liang)和(he)(he)可靠性。 但是，由于成(cheng)本和(he)(he)技術原因，在PCB的(de)(de)生產和(he)(he)應用過程中(zhong)發生了(le)(le)大量(liang)故障。  

對于(yu)這種故障(zhang)問(wen)題，我們需要使用一些常見(jian)的(de)故障(zhang)分析技術(shu)來確保制造過(guo)程中(zhong)PCB的(de)質量(liang)和可靠性(xing)水平(ping)。 總結了十(shi)種主要的(de)故障(zhang)分析技術(shu)，以供(gong)參(can)考。  

 1.外觀檢查

外(wai)(wai)觀檢(jian)(jian)查(cha)是(shi)(shi)通過(guo)目視(shi)檢(jian)(jian)查(cha)或使用某(mou)些簡單的(de)(de)(de)儀器(qi)（例(li)如，體視(shi)顯(xian)微(wei)鏡，金相(xiang)顯(xian)微(wei)鏡甚至(zhi)放大鏡）來檢(jian)(jian)查(cha)PCB的(de)(de)(de)外(wai)(wai)觀，以找(zhao)到 零件(jian)故(gu)(gu)障和(he)相(xiang)關的(de)(de)(de)物理證據。 主(zhu)要作用是(shi)(shi)定位(wei)故(gu)(gu)障并初步確定PCB的(de)(de)(de)故(gu)(gu)障模式(shi)。 外(wai)(wai)觀檢(jian)(jian)查(cha)主(zhu)要檢(jian)(jian)查(cha)PCB的(de)(de)(de)污染(ran)，腐蝕，爆炸板(ban)的(de)(de)(de)位(wei)置，電路布(bu)線和(he)故(gu)(gu)障的(de)(de)(de)規律性(xing)。 如果是(shi)(shi)批(pi)量或單個(ge)，它總是(shi)(shi)集中(zhong)在(zai)某(mou)個(ge)區域等(deng)等(deng)。 此外(wai)(wai)，還有許多PCB故(gu)(gu)障只有在(zai)組裝成PCBA之(zhi)后(hou)才發現(xian)。 失效(xiao)是(shi)(shi)否是(shi)(shi)由組裝過(guo)程引起的(de)(de)(de)以及過(guo)程中(zhong)所用材料的(de)(de)(de)影(ying)響還需要仔(zi)細檢(jian)(jian)查(cha)失效(xiao)區域的(de)(de)(de)特性(xing)。  

 2，X射線透視檢查

對于某些無(wu)法通過外觀檢查(cha)的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)以(yi)及(ji)PCB內部(bu)的(de)(de)(de)(de)通孔(kong)和(he)其他(ta)內部(bu)缺(que)陷(xian)，我(wo)們(men)必須使用X射線(xian)(xian)透(tou)視檢查(cha)系(xi)統 去檢查(cha)。  X射線(xian)(xian)熒(ying)光透(tou)視系(xi)統使用不同的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)厚度或不同的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)密度來吸收(shou)X射線(xian)(xian)或通過不同的(de)(de)(de)(de)原理透(tou)射光。 此技術更(geng)多地用于檢查(cha)PCBA焊(han)點內部(bu)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)，通孔(kong)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)以(yi)及(ji)高(gao)密度封裝BGA或CSP器件的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)焊(han)點的(de)(de)(de)(de)位置。 當(dang)前(qian)的(de)(de)(de)(de)工業X射線(xian)(xian)熒(ying)光透(tou)視設備(bei)的(de)(de)(de)(de)分(fen)辨(bian)率(lv)可以(yi)達到小于一微米，并且(qie)它已經從二維(wei)成(cheng)(cheng)像設備(bei)轉變為(wei)三維(wei)成(cheng)(cheng)像設備(bei)。 甚至五維(wei)（5D）設備(bei)都已用于包裝檢查(cha)，但是這種5D X熒(ying)光透(tou)視系(xi)統非(fei)常昂貴，很少在(zai)工業中(zhong)得到實際應(ying)用。  

 3，切片分析

切片分析是通過一系列方法和步驟（例如取樣，鑲嵌，切片，拋光，腐蝕， 和觀察。 通過切片分析，您可以獲得有關PCB微觀結構的豐富信息（通孔，電鍍等），這為下一步的質量改進提供了良好的基礎。 但是，此方法具有破壞性。 切片后，樣品將被銷毀。 同時，該方法需要大量的樣品制備，并且樣品制備需要很長時間，這需要訓練有素的技術人員來完成。 有關詳細的切片過程，請參閱IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810過程。

4.掃描聲顯微(wei)鏡(jing)

目前(qian)，C模式超(chao)聲掃(sao)描(miao)聲顯微(wei)鏡主要用(yong)于(yu)電子(zi)包裝(zhuang)(zhuang)或(huo)組裝(zhuang)(zhuang)分析。 它是在(zai)(zai)材料(liao)與相和極(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)不連(lian)續界面(mian)上使用(yong)高頻超(chao)聲反(fan)射(she)。 成像(xiang)方法基于(yu)圖像(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)變化，而掃(sao)描(miao)方法是沿Z軸在(zai)(zai)XY平面(mian)中掃(sao)描(miao)信息。 因此(ci)(ci)，掃(sao)描(miao)聲顯微(wei)鏡可用(yong)于(yu)檢測(ce)(ce)組件，材料(liao)以及PCB和PCBA中的(de)(de)(de)(de)(de)各種缺(que)陷(xian)，包括裂紋，分層，夾雜(za)物和空隙。 如(ru)果掃(sao)描(miao)聲的(de)(de)(de)(de)(de)頻率寬度(du)足夠大，則還可以直接檢測(ce)(ce)焊點的(de)(de)(de)(de)(de)內部缺(que)陷(xian)。 典(dian)型的(de)(de)(de)(de)(de)掃(sao)描(miao)聲像(xiang)是紅色(se)警告色(se)，表示(shi)存在(zai)(zai)缺(que)陷(xian)。 由(you)于(yu)在(zai)(zai)SMT工藝中使用(yong)了(le)許多塑料(liao)封裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)組件，因此(ci)(ci)在(zai)(zai)將鉛(qian)轉換為(wei)無(wu)鉛(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中會出現大量(liang)對(dui)水分回流敏感的(de)(de)(de)(de)(de)問題。 即，吸濕性塑料(liao)包裝(zhuang)(zhuang)裝(zhuang)(zhuang)置在(zai)(zai)更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)鉛(qian)工藝溫(wen)度(du)下(xia)回流時(shi)將具有內部或(huo)基板分層龜裂現象，并(bing)且普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)PCB經常在(zai)(zai)無(wu)鉛(qian)工藝的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)下(xia)破(po)(po)裂。 這時(shi)，掃(sao)描(miao)聲學(xue)顯微(wei)鏡突(tu)出了(le)其在(zai)(zai)多層高密度(du)PCB的(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)損檢測(ce)(ce)中的(de)(de)(de)(de)(de)特殊優勢。 通(tong)常，只(zhi)有通(tong)過肉(rou)眼檢查才能發(fa)現明顯的(de)(de)(de)(de)(de)破(po)(po)裂板。  

 5.微(wei)紅外分析

微紅外分析是一種結合了紅外光譜和顯微鏡的分析方法。 它使用不同的材料（主要是有機物質）吸收具有不同吸收率的紅外光譜。 原理：分析材料的化學成分，并結合顯微鏡使可見光和紅外光具有相同的光路。 只要在可見的視野內，就可以找到痕量有機污染物進行分析。 如果不使用顯微鏡，通常紅外光譜只能分析大量樣品。 在電子過程中的許多情況下，痕量污染會導致PCB焊盤或引腳的可焊性差。 可以想象，如果沒有顯微鏡的紅外光譜很難解決工藝問題。 微紅外分析的主要目的是分析焊接表面或接頭表面上的有機污染物，并分析腐蝕或可焊性差的原因。