pcba是由pcb和各種電子元件組成的系統。pcb的主要材料是玻璃纖維和環氧樹脂的複合材料,分為單面板,雙面板和多層板。
pcba故障特徵
1.機械損傷
由於受到彎曲,扭曲等應力作用,可能會使元件損壞。對於smd元件,可能使一些元件焊點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,對於較小的線路或元件,它們的功耗消耗能力,導致過電損傷(eos);
裝置外部熱源導致的損傷;
元件故障引起熱損壞(長時間的高溫導致環氧樹脂將碳化變黑)
3.汙染
助焊劑沒有清洗乾淨;
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,裝置安裝或執行期間遭遇被汙染的大氣;
環境中的濕氣或鹽分。環境中的汙染物能夠導致銅線路的侵蝕,使絕緣性下降。汙染物可引起銅線路的侵蝕,經過長時間,汙染物可能引起金屬遷移現象,有兩種形式:晶須生長和枝晶生長。
鑑別汙染物時,最常用顯微鏡和sem,edx,或者用ftir,sims,xps之類的技術。
4.熱膨脹失配
當把具有不同的熱膨脹係數材料物理連線在一起時,它們的尺寸隨著溫度而變化,尤其是溫度巨變時,會引起機械故障。
5.pcb上的元件互聯故障
互聯故障多發生在焊點上,多層板間的分界面上以及焊盤連線處。若干層與通孔之間的氣孔以及線路中的裂縫等導致連線失效。焊料中的汙染物也能造成焊點不牢固,可引起焊點裂縫。熱應力,機械應力和工藝問題都能引起互聯故障。另外揮發性有機物voc受熱膨脹可造成氣孔或開裂,進而引起連線故障。
pcb失效分析步驟
1.目檢
基片上的裂縫表明存在彎曲等應力,過熱或變色的線路是過流的一種標誌。破裂的焊點暗示可焊性的問題或焊料的汙染,若干焊點具有灰暗的表面或過多,過少的焊料,這些特徵是存在焊接技術差,汙染物或過熱的標誌,任何脫色都可能意味著過熱。焊料再流產生氣孔意味著高溫。
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,位置未對準的線路或元件焊盤。
3.電測量
用於確認開裂和斷裂的焊點,由汙染物引起的漏電,可以加電壓測電流,但要限制電壓在合理範圍。在測試過程中施加一些應力可能發現一些間歇性異常。
4.斷面分析
對於焊點和多層板內部的缺陷,可以用製備金相樣品的方法來檢查。
5.sem和edx
基片表面上的汙染物可以應用sem來鑑別,汙染物可能出現在板的表面或共形塗層的下面,有時必須先除去共形塗層而不要影響汙染物,氯,氟,硫,和溴是關心的元素,溴是某些材料中起阻燃作用的阻燃劑成分。可以用edx檢查焊點是否存在汙染物,硫,氧,銅,鋁和鋅都是可能導致焊點出現問題的汙染物,由汙染物引起的焊點破裂,經常發生在元件引腳與焊料介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,但不要損傷板子或汙染物。
2.熱分離,採用可控的低溫加熱方法,對厚塗層這種方法最好,熱直接加到塗層上使其與基底材料分離。
3.磨掉,用類似噴砂處理的噴射裝置除去那些不可能用溶劑融掉的塗層。
4.等離子腐蝕,將板子放在真空室中,用低溫等離子體去除塗層,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,汙染物和其他問題造成的結果。根據絕緣測試規範進行。pcb的絕緣性對於相對濕度極為敏感,尤其是已被汙染的,一般絕緣故障都在1兆歐以下,以下是鑑別絕緣電阻問題的一些指導方針:
進行測量前,pcb應當暴露到它所經受的濕度水平上。
一些電路可能需要物理隔離,以便脫離整個電路系統,這是為了使單個線路測量更準確,複雜元件或電路區域可能需要移除,以便調查所關心的故障部位。
在顯微鏡下仔細檢查以確認漏電或汙染物的實際**。
要用低電壓技術進行測量以免損壞器件。
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