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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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/ v: _0 k& A) }$ S$ ]* APCBA故障特征
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. {: B% @, J9 d' u1.机械损伤1 j) {8 |9 |+ c; T) E
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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。
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2.热损伤
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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);. p+ Y5 W; ^; R7 L2 n( k% U" a
E3 x/ Y! e" k o! B! `$ G2 p设备外部热源导致的损伤;
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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)6 D0 \& l( z% n& e0 O: F
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3.污染
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8 B. S# x7 v. H# U助焊剂没有清洗干净;3 ?; e/ C/ k# ^ w- w* x6 b
% T% S0 l7 l) N0 n& e/ Z. T处理时留下指纹,尘土或清洗液;" ^4 z9 H! c `
; x7 h$ m4 r) B: R( ?来自装配时的金属碎片或焊料搭桥;
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( V- ^) Y% `; L# K* c& O0 C在贮存,设备安装或运行期间遭遇被污染的大气;
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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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+ W5 G9 @6 K; P, E8 g' I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。' a) y5 U/ h% N H
8 W: u3 H" l9 L# ^+ H" ]. n4.热膨胀失配" h0 o0 v! O+ V
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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。* \, M: N" G! f$ q" Y: Q
p( s9 K* ^3 ~2 j. ^* z5.PCB上的组件互联故障; r! s: E% D6 A; [. A4 [( l
6 [1 D: P i0 p- w7 Y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。
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PCB失效分析步骤
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1.目检% b7 A. E- h$ a0 `
6 n6 Z+ a/ P1 o! L$ K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。
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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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! |2 R; `4 g# A2 O5 \! G3.电测量4 ~& e0 o4 F( X0 ]- P8 C/ D9 Q
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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。4 r& A1 a, l' x* o8 f, D! n
8 o9 O: N) Q A7 q4.断面分析
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" b# A# {: p; v* b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EDX
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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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; L7 ?: e1 e! y- U除去共形层的方法:- M# H* H( S- u- [
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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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+ Q: K' p- x1 q( C4 y/ y; ^, d, s2.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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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。, v4 B9 G$ x% [0 _: O; Z) M
$ t& X! _% m+ l. D$ g+ s2 v% s" R! n4.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。& g$ t. V4 z2 h" T3 ~# v
: s) L) k! e/ b绝缘电阻测试:6 v B1 h4 F9 o4 g% p5 x
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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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; ]" ] r; Z+ D5 C进行测量前,PCB应当暴露到它所经受的湿度水平上。2 L: W7 t2 m/ f# Z
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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。
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; e& d5 j3 l8 _在显微镜下仔细检查以确认漏电或污染物的实际来源。. E5 g, J* n! E
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要用低电压技术进行测量以免损坏器件。; P* I# A% M, K M
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