一、失效分析简介
印制电路板（PCB）及其组装件（PCBA）是现代电子设备的核心部件，承载信号传输与功能实现。PCB/PCBA失效分析旨在研究PCB裸板及其组装件在制造、测试或使用过程中出现的性能异常、功能故障或物理损坏的根本原因，结合电学测试、无损检测及物理化学分析手段，揭示开路、短路、焊接不良、分层、腐蚀等问题的内在或外在原因。
二、核心价值与意义
- 提升产品良率与可靠性：找到失效根源，降低返修率和早期失效率。
- 优化设计与布局：改进PCB布线、元器件选型及散热设计。
- 改进制造与组装工艺：优化PCB层压、电镀、SMT、波峰焊等工艺参数。
- 验证供应商质量：评估PCB裸板、元器件及焊料的质量及一致性。
- 缩短研发周期：快速发现并解决潜在设计或工艺问题。
- 降低质量成本：减少维修、客户投诉及潜在召回风险。
- 解决质量纠纷：提供客观、公正的技术证据。
三、服务对象与应用场景
- 电子组装厂 (EMS/OEM/ODM)：分析生产线不良品、来料质量抽检及客户退回PCBA。
- PCB制造商：分析裸板缺陷及组装厂反馈的问题。
- 电子产品品牌商/设计公司：进行新产品研发可靠性评估及市场返修品分析。
- 元器件供应商：协助分析板上元器件失效模式及焊接应力相关问题。
四、典型分析对象
- PCB裸板：单面板、双面板、多层板（MLB）、高密度互连板（HDI）、挠性板（FPC）、刚挠结合板（Rigid-Flex）。
- PCBA：表面贴装（SMT）、通孔插装（THT）、混装电路板组件，含IC、电阻、电容、连接器及焊点。
五、常见失效模式
电性或功能表现：
- 开路 (Open Circuit)：线路、过孔、焊点断开。
- 短路 (Short Circuit)：不应连接的导电部分形成通路（焊点桥连、枝晶、CAF）。
- 漏电 (Leakage Current)：绝缘不良导致异常电流。
- 电参数异常 (Parameter Drift)：阻抗不匹配、电容/电感变化。
- 功能失效 (Functional Failure)：模块或整板无法工作。
- 间歇性失效 (Intermittent Failure)：故障时有时无。
物理原因或结构：
- 焊接缺陷：虚焊、冷焊、焊点开裂、润湿不良、锡珠、桥连、空洞（Voids）、枕头效应（HIP）、墓碑效应（Tombstoning）。
- PCB板缺陷：分层（Delamination）、起泡（Blistering）、孔无铜（PTH失效）、内层线路开/短路、焊盘脱落/氧化、板弯板翘（Warpage）。
- 元器件问题：内部缺陷、引脚共面性差、可焊性问题、安装应力损坏。
- 污染与腐蚀：助焊剂残留、离子污染物、电化学迁移（ECM）、导电阳极细丝（CAF）、湿气/有害气体腐蚀。
- 机械损伤：安装或使用过程应力导致裂纹、断裂。
- 设计问题：布线不合理、过孔设计缺陷、散热不足、应力集中。
六、核心分析技术
- 电学测试：万用表/LCR、曲线追踪仪(VI)、ICT/飞针、功能测试、TDR。
- 无损分析：外观/体视检查、X-Ray、3D X-Ray/CT、SAM/C-SAM、红外热像(IR Thermography/IRT)。
- 制样技术：截面制备、染色渗透、焊点剥离、化学开封。
- 微观观察与化学分析：光学显微镜、SEM、EDS/EDX、FTIR、离子色谱(IC)。
七、基本分析流程
- 信息收集与失效确认：型号、批次、工艺、环境及失效描述，初步电测确认失效。
- 非破坏性分析：外观、X-Ray、声学扫描等定位可疑区域。
- 电特性深入测试（可选）：曲线追踪、TDR定位故障点。
- 破坏性分析：截面制备、染色渗透、开封等操作。
- 微观观察与化学分析：显微镜、SEM/EDS、FTIR、IC等。
- 综合分析与结论：结合设计与制造知识，推断失效机理，确定根本原因。
- 报告编写：提供分析过程、结果、结论与改进建议。
八、失效复现与验证
必要时，可设计热循环、湿热或特定电气应力测试，尝试重现失效，以验证分析结论的准确性。
