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PCBA是由PCB和各种电子元件组成的系统。PCB的主要材料是玻璃纤维和环氧树脂的复合材料,分为单面板,双面板和多层板。
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+ S0 L9 n+ Q8 X7 x" C0 }# x& oPCBA故障特征3 u+ j, I# M( S2 O* n( M! w
# b& Z% J1 w) y3 g1.机械损伤- U- l. x# J: n( f- j$ Y
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由于受到弯曲,扭曲等应力作用,可能会使元件损坏。对于SMD组件,可能使一些元件焊点处开裂或者元件损坏,在有通孔的PCB上,元件的封装可能被破裂,或引脚从元件主体上脱落。8 z( s' |! P0 C5 Q
8 p/ t8 E0 Y G h) h2.热损伤
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6 L7 \2 N0 E1 C+ ^! r1 J施加到线路板上的电压过高造成过大的电流,对于较小的线路或元件,它们的功耗消耗能力,导致过电损伤(EOS);
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' r4 E+ p5 V# w8 k8 [* g, n4 K+ t设备外部热源导致的损伤;
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% }% e$ z n& Y$ m, K$ G元件故障引起热损坏(长时间的高温导致环氧树脂将碳化变黑). r+ A; x# }- ?/ B1 |1 w. @/ h& Y
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3.污染
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助焊剂没有清洗干净;
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" u# t' {9 I) E处理时留下指纹,尘土或清洗液;
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来自装配时的金属碎片或焊料搭桥;
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- r) u" I# v2 T7 y- A- L在贮存,设备安装或运行期间遭遇被污染的大气;/ H. P5 U5 A5 m J
& Q$ j5 [7 S! B$ U2 [+ ^; w环境中的湿气或盐分。环境中的污染物能够导致铜线路的侵蚀,使绝缘性下降。污染物可引起铜线路的侵蚀,经过长时间,污染物可能引起金属迁移现象,有两种形式:晶须生长和枝晶生长。
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鉴别污染物时,最常用显微镜和SEM,EDX,或者用FTIR,SIMS,XPS之类的技术。
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) A5 l0 t# B9 T, e4.热膨胀失配9 A" ?, Z6 A( K3 I
^7 X8 j- W; d( i% C: k' H当把具有不同的热膨胀系数材料物理连接在一起时,它们的尺寸随着温度而变化,尤其是温度巨变时,会引起机械故障。2 L2 L; j) a; h& z$ u
! V6 y) f( ?2 k% m8 |: t/ h/ y' w5.PCB上的组件互联故障, h1 v; D. a; u: G* k S
& e! A0 [& X+ K2 g: x* s9 [3 o互联故障多发生在焊点上,多层板间的分界面上以及焊盘连接处。若干层与通孔之间的气孔以及线路中的裂缝等导致连接失效。焊料中的污染物也能造成焊点不牢固,可引起焊点裂缝。热应力,机械应力和工艺问题都能引起互联故障。另外挥发性有机物VOC受热膨胀可造成气孔或开裂,进而引起连接故障。' R; |" u2 l: H& c% N
: d8 Y& h. @* K1 p6 {/ C4 @PCB失效分析步骤
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+ e. K1 V. B P. N1.目检+ g2 o) \5 |$ m, v: r" X+ Z. {0 B
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基片上的裂缝表明存在弯曲等应力,过热或变色的线路是过流的一种标志。破裂的焊点暗示可焊性的问题或焊料的污染,若干焊点具有灰暗的表面或过多,过少的焊料,这些特征是存在焊接技术差,污染物或过热的标志,任何脱色都可能意味着过热。焊料再流产生气孔意味着高温。# R1 L% P' i! |7 e
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2.X射线
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检查任何断开/短接或线路的损坏,未完全填充的通孔,位置未对准的线路或元件焊盘。
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# W4 f+ E- n! Q% L H% ^8 h/ c2 |1 i3.电测量+ n5 h/ [+ P. h4 P9 X, a
+ m; P; }5 w& \* n& h+ g用于确认开裂和断裂的焊点,由污染物引起的漏电,可以加电压测电流,但要限制电压在合理范围。在测试过程中施加一些应力可能发现一些间歇性异常。2 B- m) ~1 J& j# t6 ?& h; U2 ~
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4.断面分析
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对于焊点和多层板内部的缺陷,可以用制备金相样品的方法来检查。
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5.SEM和EDX3 i5 @4 S. |: R, {) q2 s
+ _1 A+ _" y* ^5 O! i2 P$ O6 k基片表面上的污染物可以应用SEM来鉴别,污染物可能出现在板的表面或共形涂层的下面,有时必须先除去共形涂层而不要影响污染物,氯,氟,硫,和溴是关心的元素,溴是某些材料中起阻燃作用的阻燃剂成分。可以用EDX检查焊点是否存在污染物,硫,氧,铜,铝和锌都是可能导致焊点出现问题的污染物,由污染物引起的焊点破裂,经常发生在元件引脚与焊料界面处的金属间化合物中。
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3 M8 [8 A$ f$ Q0 s7 C2 ]除去共形层的方法:
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2 b) O" N0 m; p x# }1.用溶剂溶解,二甲苯,三氯乙烷,甲基乙醛酮和氯化亚甲基之类的溶剂可以去除共形层,但不要损伤板子或污染物。
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2.热分离,采用可控的低温加热方法,对厚涂层这种方法最好,热直接加到涂层上使其与基底材料分离。
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& B0 Z0 e1 ^0 @3.磨掉,用类似喷砂处理的喷射设备除去那些不可能用溶剂融掉的涂层。# \0 n- H* [, z' j. p& l
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4.等离子腐蚀,将板子放在真空室中,用低温等离子体去除涂层,这种方法对聚对二甲苯的去除很有效。
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绝缘电阻测试:
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, J4 j( ^) R# f! z绝缘电阻的降低,可能是枝晶生长,污染物和其他问题造成的结果。根据绝缘测试规范进行。PCB的绝缘性对于相对湿度极为敏感,尤其是已被污染的,一般绝缘故障都在1兆欧以下,以下是鉴别绝缘电阻问题的一些指导方针:
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进行测量前,PCB应当暴露到它所经受的湿度水平上。8 h& P: I( q7 C; x) U. V% s8 h( H" }
5 f: K- v% F2 G0 C一些电路可能需要物理隔离,以便脱离整个电路系统,这是为了使单个线路测量更准确,复杂元件或电路区域可能需要移除,以便调查所关心的故障部位。/ C: ~8 d0 u7 C; x( o: k: W
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在显微镜下仔细检查以确认漏电或污染物的实际来源。
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8 E9 E$ C1 x; q( e要用低电压技术进行测量以免损坏器件。
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