【技术分享】PCB失效分析技术方法有哪些？
在当今电子制造业中，随着印制电路板（PCB）朝着高密度、无铅无卤环保方向的快速发展，确保PCB的质量与可靠性变得尤为重要。面对润湿不良、爆板、分层、CAF（Conductive Anodic Filament）等各种失效问题的挑战，采用先进的失效分析技术是必不可少的。
PCB 失效分析是针对印刷电路板（PCB）出现故障或失效情况展开的专业研究，旨在找出导致 PCB 无法正常工作的根源，不管是硬板的断路、短路，还是软板的弯折损坏等问题。分析过程需运用多种技术手段，如电子显微镜观察微观层面的线路破损、焊点开裂，借助红外热成像技术定位过热部位，以此来精准判断失效模式，是材料老化、工艺缺陷，还是外力冲击等造成的。通过 PCB 失效分析，能为改进 PCB 设计、优化制造工艺、提升产品质量提供依据，让生产厂家提前预防失效问题，保障电子产品使用中的可靠性，减少故障发生概率。
本文将详细介绍一系列应用于PCB失效分析的关键技术，这些技术不仅有助于明确失效机理，还能为后续的质量控制提供科学依据，避免相似问题的再次发生。
1外观检查
PCB外观检查是失效分析的初步步骤，它通过肉眼观察或借助立体显微镜、金相显微镜等工具，对PCB进行细致的视觉评估。
这项非破坏性技术旨在识别PCB表面的污染、腐蚀、爆板位置以及布线异常，通过观察失效模式的分布规律，初步判断失效模式，为后续深入分析提供方向。
2 X射线透视检查（X-ray）
对于PCB内部结构和隐藏缺陷的检测，X射线透视技术扮演了关键角色。该技术利用X光穿透不同材料的能力差异，生成图像以揭示内部通孔、层间缺陷以及高密度封装器件的焊接状况。
随着技术进步，X射线透视设备的分辨率不断提高，部分高端设备甚至具备三维成像能力，这对于深入探究内部结构异常至关重要。
3金相切片分析
金相切片分析是一种破坏性测试，通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀等复杂步骤，获取PCB横截面的微观结构信息。
这一过程能够揭示诸如通孔完整性、镀层质量等关键细节，是质量改进和失效机理探索的有力工具。尽管耗时且要求高，但其提供的信息价值不可替代。
4扫描声学显微镜
扫描声学显微镜（SAM）利用超声波在材料不连续界面上的反射特性，实现对PCB和PCBA内部裂纹、分层、空洞等缺陷的无损检测。
尤其在无铅工艺中，因温度升高而导致的吸湿敏感问题，SAM成为了一种有效的检测手段，帮助预防爆板等失效。
5显微红外分析
线路板显微红外分析结合了红外光谱技术和显微镜技术，能够对PCB表面的微观污染物进行化学成分分析。
通过检测不同有机物对特定红外光谱的吸收差异，这项技术对于分析焊盘或引脚可焊性不良的根源，如有机污染物的来源，具有重要意义。
6 X射线能谱分析（EDS）
X射线能谱分析（EDS）与扫描电镜配合使用，能够快速识别样品表面元素组成，适用于焊盘表面成分分析和污染物元素识别。
它通过测量样品表面在电子束激发下产生的特征X射线能量，实现元素的定性与半定量分析，对于理解焊盘可焊性问题的原因至关重要。
7 X射线光电子能谱（XPS）
光电子能谱技术利用X射线照射样品表面，通过分析逃逸电子的动能来确定元素种类和化学状态，提供了关于样品表面几纳米范围内元素组成和价态的精确信息。
XPS在分析焊盘镀层质量、污染物种类和氧化程度等方面具有极高的灵敏度，是深入探索可焊性不良深层原因的理想工具。
8热分析技术
电路板热分析技术包括差示扫描量热仪（DSC）、热机械分析仪（TMA）和热重分析仪（TGA）。
这些技术可以分别揭示材料的固化程度、玻璃态转化温度、线性膨胀系数、热稳定性和热分解温度等关键参数。
在PCB领域，这些分析对于评估高分子材料的热性能和预测焊接过程中的可靠性问题至关重要。通过上述技术的综合应用，工程师们能够系统地解析PCB的失效机制，为产品质量改进提供科学依据，确保电子产品的可靠性和稳定性。随着电子技术的不断进步，这些失效分析技术也将持续演进，以应对日益复杂的失效挑战。
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