PCBA故障特征_PCB失效分析步驟
發(fā)表時間:2020-10-17 10:30:33 人氣:2321
PCBA是由PCB和各種電子元件組成的系統(tǒng)。PCB的主要材料是玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的復(fù)合材料,分為單面板,雙面板和多層板。
1.機(jī)械損傷
由于受到彎曲,扭曲等應(yīng)力作用,可能會使元件損壞。對于SMD組件,可能使一些元件焊點(diǎn)處開裂或者元件損壞,在有通孔的PCB上,元件的封裝可能被破裂,或引腳從元件主體上脫落。
2.熱損傷
施加到線路板上的電壓過高造成過大的電流,對于較小的線路或元件,它們的功耗消耗能力,導(dǎo)致過電損傷(EOS);
設(shè)備外部熱源導(dǎo)致的損傷;
元件故障引起熱損壞(長時間的高溫導(dǎo)致環(huán)氧樹脂將碳化變黑)
3.污染
助焊劑沒有清洗干凈;
處理時留下指紋,塵土或清洗液;
來自裝配時的金屬碎片或焊料搭橋;
在貯存,設(shè)備安裝或運(yùn)行期間遭遇被污染的大氣;
環(huán)境中的濕氣或鹽分。環(huán)境中的污染物能夠?qū)е裸~線路的侵蝕,使絕緣性下降。污染物可引起銅線路的侵蝕,經(jīng)過長時間,污染物可能引起金屬遷移現(xiàn)象,有兩種形式:晶須生長和枝晶生長。
鑒別污染物時,最常用顯微鏡和SEM,EDX,或者用FTIR,SIMS,XPS之類的技術(shù)。
4.熱膨脹失配
當(dāng)把具有不同的熱膨脹系數(shù)材料物理連接在一起時,它們的尺寸隨著溫度而變化,尤其是溫度巨變時,會引起機(jī)械故障。
5.PCB上的組件互聯(lián)故障
互聯(lián)故障多發(fā)生在焊點(diǎn)上,多層板間的分界面上以及焊盤連接處。若干層與通孔之間的氣孔以及線路中的裂縫等導(dǎo)致連接失效。焊料中的污染物也能造成焊點(diǎn)不牢固,可引起焊點(diǎn)裂縫。熱應(yīng)力,機(jī)械應(yīng)力和工藝問題都能引起互聯(lián)故障。另外揮發(fā)性有機(jī)物VOC受熱膨脹可造成氣孔或開裂,進(jìn)而引起連接故障。
PCB失效分析步驟
1.目檢
基片上的裂縫表明存在彎曲等應(yīng)力,過熱或變色的線路是過流的一種標(biāo)志。破裂的焊點(diǎn)暗示可焊性的問題或焊料的污染,若干焊點(diǎn)具有灰暗的表面或過多,過少的焊料,這些特征是存在焊接技術(shù)差,污染物或過熱的標(biāo)志,任何脫色都可能意味著過熱。焊料再流產(chǎn)生氣孔意味著高溫。
2.X射線
檢查任何斷開/短接或線路的損壞,未完全填充的通孔,位置未對準(zhǔn)的線路或元件焊盤。
3.電測量
用于確認(rèn)開裂和斷裂的焊點(diǎn),由污染物引起的漏電,可以加電壓測電流,但要限制電壓在合理范圍。在測試過程中施加一些應(yīng)力可能發(fā)現(xiàn)一些間歇性異常。
4.斷面分析
對于焊點(diǎn)和多層板內(nèi)部的缺陷,可以用制備金相樣品的方法來檢查。
5.SEM和EDX
基片表面上的污染物可以應(yīng)用SEM來鑒別,污染物可能出現(xiàn)在板的表面或共形涂層的下面,有時必須先除去共形涂層而不要影響污染物,氯,氟,硫,和溴是關(guān)心的元素,溴是某些材料中起阻燃作用的阻燃劑成分??梢杂肊DX檢查焊點(diǎn)是否存在污染物,硫,氧,銅,鋁和鋅都是可能導(dǎo)致焊點(diǎn)出現(xiàn)問題的污染物,由污染物引起的焊點(diǎn)破裂,經(jīng)常發(fā)生在元件引腳與焊料界面處的金屬間化合物中。
除去共形層的方法:
1.用溶劑溶解,二甲苯,三氯乙烷,甲基乙醛酮和氯化亞甲基之類的溶劑可以去除共形層,但不要損傷板子或污染物。
2.熱分離,采用可控的低溫加熱方法,對厚涂層這種方法最好,熱直接加到涂層上使其與基底材料分離。
3.磨掉,用類似噴砂處理的噴射設(shè)備除去那些不可能用溶劑融掉的涂層。
4.等離子腐蝕,將板子放在真空室中,用低溫等離子體去除涂層,這種方法對聚對二甲苯的去除很有效。
絕緣電阻測試:
絕緣電阻的降低,可能是枝晶生長,污染物和其他問題造成的結(jié)果。根據(jù)絕緣測試規(guī)范進(jìn)行。PCB的絕緣性對于相對濕度極為敏感,尤其是已被污染的,一般絕緣故障都在1兆歐以下,以下是鑒別絕緣電阻問題的一些指導(dǎo)方針:
進(jìn)行測量前,PCB應(yīng)當(dāng)暴露到它所經(jīng)受的濕度水平上。
一些電路可能需要物理隔離,以便脫離整個電路系統(tǒng),這是為了使單個線路測量更準(zhǔn)確,復(fù)雜元件或電路區(qū)域可能需要移除,以便調(diào)查所關(guān)心的故障部位。
在顯微鏡下仔細(xì)檢查以確認(rèn)漏電或污染物的實(shí)際來源。
要用低電壓技術(shù)進(jìn)行測量以免損壞器件。
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