PCBA失效分析：精準定位故障根源，提升產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵流程

在電子制造領(lǐng)域，任何PCBA的失效都可能導致整個電子設(shè)備功能異常甚至完全癱瘓。作為SMT貼片加工的核心環(huán)節(jié)，PCBA失效分析通過系統(tǒng)化的方法定位故障原因，提出改進方案，對提升產(chǎn)品可靠性至關(guān)重要。

什么是PCBA失效分析？

PCBA失效分析是通過一系列系統(tǒng)化的檢測手段和方法，找出PCBA失效的根本原因的過程。當產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能時，我們稱之為“失效”，而失效分析則是通過專業(yè)技術(shù)手段判斷失效模式，查找失效原因和機理，提出預(yù)防對策的技術(shù)活動。在1943科技，我們遵循 “由表及里、先簡后繁”? 的原則進行失效分析，從外部誘發(fā)因素和失效表現(xiàn)形式入手，進而研究更隱蔽的內(nèi)在因素，確保找出問題的真正根源。

常見的PCBA失效模式及成因

1. 焊點失效

焊點失效是PCBA最常見的失效形式之一，主要包括虛焊、冷焊、焊錫橋連和焊點疲勞等問題。這些失效通常由焊接溫度不當、焊錫量不足或溫度循環(huán)應(yīng)力導致。 焊點疲勞是尤為常見的現(xiàn)象，由于PCBA包含多種材料（如玻璃纖維層壓材料、陶瓷、聚合物、焊料等），各材料的熱膨脹系數(shù)不同，在熱循環(huán)過程中會產(chǎn)生不均勻膨脹，最終導致焊點開裂。

2. PCB本身失效

• 焊盤/導線腐蝕：通常由環(huán)境濕度高、腐蝕性氣體或助焊劑殘留未清理干凈引起
• 基材開裂/分層：焊接溫度超過基材耐溫極限、機械應(yīng)力或濕熱循環(huán)老化導致
• 過孔失效：過孔電鍍不良（空洞、鍍層太?。┗驘釕?yīng)力導致鍍層脫落

3. 元器件損壞

靜電放電（ESD）損壞敏感器件、過電壓/過電流沖擊以及高溫老化導致的散熱不良都可能引起元器件損壞。其中，鎳腐蝕是導致元器件脫落的重要原因，它阻礙了焊錫與鎳層形成有效的冶金結(jié)合。

PCBA失效分析的專業(yè)流程

第一階段：失效背景調(diào)查與初步分析

首先，我們的工程師會詳細記錄失效癥狀、失效環(huán)境（溫度、濕度、是否受外力）和失效時間，對失效PCBA進行初步功能測試，確定失效部位范圍。

第二階段：非破壞性檢測

• 外觀檢查：通過肉眼或光學顯微鏡（10-100倍）觀察有無物理損傷、焊點質(zhì)量問題及元器件異常
• X射線檢測：觀察BGA、CSP等底部焊點的焊接質(zhì)量，以及多層板內(nèi)部過孔/導線狀態(tài)
• 紅外熱像儀：檢測工作時的異常發(fā)熱點，定位短路元件或接觸不良部位
• 超聲掃描（C-SAM）：檢測PCB基材分層、元器件內(nèi)部空洞等缺陷

第三階段：破壞性檢測（必要時）

當非破壞性檢測無法確定原因時，我們可能會進行：

• 截面分析：將PCB/元器件切片，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)如鍍層厚度、裂紋深度
• 焊點剝離分析：對可疑焊點進行機械剝離，觀察焊錫與焊盤的結(jié)合狀態(tài)
• 化學分析：通過能譜儀（EDS）分析腐蝕物成分，判斷腐蝕原因

第四階段：模擬驗證與原因總結(jié)

通過復(fù)現(xiàn)失效條件（如溫度循環(huán)、振動、電壓沖擊），確認是否會導致相同失效，最終明確失效的根本原因，并提出針對性改進措施。

1943科技失效分析的專業(yè)設(shè)備與技術(shù)優(yōu)勢

在1943科技，我們配備了一系列先進的失效分析設(shè)備：

• 光學顯微鏡系統(tǒng)用于觀察焊點外觀、PCB表面腐蝕和元器件損壞
• 高精度X射線檢測儀用于檢測BGA/CSP焊點質(zhì)量和多層板內(nèi)部結(jié)構(gòu)
• 掃描電鏡（SEM）配合EDS進行微觀結(jié)構(gòu)觀察和成分分析
• 紅外熱像儀系統(tǒng)實時監(jiān)測溫度分布
• 金相顯微鏡進行PCB/焊點截面分析和鍍層厚度測量

我們的技術(shù)團隊不僅精通分析設(shè)備操作，更具備深厚的電子制造背景，能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果轉(zhuǎn)化為實際的生產(chǎn)工藝改進建議。

失效分析的價值與意義

對于電子制造企業(yè)而言，投入資源進行PCBA失效分析可以帶來多重價值：

1. 減少和預(yù)防同類失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生，直接提升產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力
2. 為事故責任認定提供科學依據(jù)，幫助企業(yè)明確責任邊界
3. 為企業(yè)技術(shù)開發(fā)、技術(shù)改造提供信息，增加產(chǎn)品技術(shù)含量，獲得更大經(jīng)濟效益
4. 降低售后維修成本和品牌聲譽風險，避免批量性質(zhì)量事故的發(fā)生

預(yù)防優(yōu)于治療：通過可靠性測試降低失效風險

在1943科技，我們堅信“預(yù)防優(yōu)于治療”。為此，我們建立了一套完整的PCBA可靠性測試體系，盡可能在產(chǎn)品出廠前發(fā)現(xiàn)潛在問題：

• ICT測試：檢查元器件焊接情況、電路通斷及電氣參數(shù)
• FCT測試：模擬用戶輸入輸出，進行軟硬件聯(lián)調(diào)，確保功能正常
• 環(huán)境適應(yīng)性測試：模擬高溫高濕、振動、跌落等極端條件
• 老化測試：長時間通電模擬用戶使用，提前發(fā)現(xiàn)早期失效

結(jié)語

PCBA失效分析是電子制造質(zhì)量保證體系中的重要環(huán)節(jié)，也是1943科技為客戶提供高質(zhì)量SMT貼片加工服務(wù)的技術(shù)保障。通過系統(tǒng)化的分析方法和專業(yè)的技術(shù)團隊，我們能夠快速準確地定位故障根源，提出有效的改進措施，幫助客戶提升產(chǎn)品可靠性，降低質(zhì)量風險。無論是面對常見的焊點失效，還是復(fù)雜的層間短路問題，1943科技都擁有相應(yīng)的分析能力和解決方案。我們期待與更多客戶合作，共同提升電子產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。